Обучение с цифровым двойником
В Части 1 описана система обучения с подкреплением, используемая для поиска оптимальных настроек управления для печи оплавления, используемой для пайки электронных компонентов на печатной плате (рис. 1 и рис. 2). Часть 2 представляет детали тренажера печи, используемого для ускорения учебного процесса.
Движущаяся лента печи транспортирует продукт (то есть печатную плату) через несколько зон нагрева. В ходе этого процесса изделие нагревается в соответствии с целевым профилем температуры и времени, необходимым для получения надежных паяных соединений (рис. 3).
Поскольку для стабилизации температуры печи после изменения настроек нагревателя (до 40 минут) и прохождения продукта через печь (5 минут) требуется значительное время, для ускорения процесса используется имитатор печи. Симулятор имитирует однократное прохождение продукта через печь за несколько секунд по сравнению с минутами, необходимыми для физической печи.
Симулятор печи имеет восемь зон нагрева, каждая из которых имеет регулятор для установки температуры нагревателя зоны (рис. 4). После каждого прохода имитатор обеспечивает показания температуры продукта, записанные во время его прохождения через печь.
Имитационная модель
Процесс нагрева моделируется методом конечных разностей. С помощью этого метода продукт и нагреватели печи моделируются таким количеством дискретных элементов, как показано на рисунке 5.
Кондуктивный и конвективный поток тепла между элементами показан на рисунке 6.
Моделирование уравнений теплового потока
Следующие уравнения определяют кондуктивный и конвективный тепловой поток между элементами: [Crank, 1975, стр.141][1] и [Линхард, 2020, стр.13,22][2].
Критерии стабильности модели
Имитационная модель устойчива при коэффициенте устойчивости r ≤ 0,5. Уравнение 5 определяет коэффициент стабильности. [Crank, 1975, стр. 138, 145][1] и [Lienhard, 2020, p. 18][2]
Алгоритм
Оригинал документа для этой статьи в формате PDF доступен здесь.
Все изображения, если не указано иное, принадлежат автору.
Ссылки
[1] Дж. Крэнк, Математика распространения, 2-е издание. Оксфорд, Англия: Издательство Оксфордского университета, 1975, также доступно в формате PDF.
[2] Дж. Х. Линхард, IV и Дж. Х. Линхард, В., Учебник по теплопередаче, 5-е изд. Кембридж, Массачусетс: Phlogiston Press, 2020, версия 5.10. [В сети]. Доступен в формате PDF.
