对于pid-模糊控制梯子梁焊接电路的仿真

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1、学兔兔www.xuetutu.coml甸似基于PID一模糊控制梯子梁焊接电路的仿真LadderbeamweldingcircuitsimulationbasedontheP-DandfuzzycontroI秦禹。。，卫进。。QINYul'．WEIJin『1(1．太原理工大学机械工程学院，太原030024；2．山西省矿山流体控制技术研究中心，太原030024)摘要：采用电阻焊批量生产梯子梁时，受外界干扰及负载电阻的变化，焊接电流幅值变化较大，常出现突变现象。PID控制对于这种非线性时变系统效果并不理

2、想。针对以上现象提出了一种用利用PID控制器与模糊控制器联合分段控制焊接电流的方法。电流偏差值在规定范围内采用模糊控制，超出范围采用PID控制。并利用MATLAB中的Simulink模块对梯子梁焊接电路进行仿真。分析对比了传统PID控制与PID-模糊控制的控制效果。关键词：梯子梁；PID；模糊控制；MATLAB仿真中图分类号：TP29文献标识码：A文章编号：1009-0134(2014)1O(下)-0109-03Doi：10．396~}／J．issn．1009-0134．2014．10(下)．28

3、0引言其中SimPowerSystems模型库为电力电子模型库口。笔者根据主电路的工作原理，从模型库里选择相梯子梁结构如图1所示，由两侧长梁与中间若应模块连接模拟。其中逆变电路是由Universal干个短钢筋焊接而成，用于支护煤矿巷道。因其Bridge模块实现的，桥臂数量选择4，电力元件选结构简单，生产方便，日常使用量巨大。但梯子择IGBT／Diodes。逆变的换向频率与导通角由脉宽梁在实际生产中，由于原料不平整、电网扰动及负调制器PVqM控制。PWM输出占空比高时，逆变电载电阻的变化，都会使焊接

4、电流大幅波动，甚至路导通角增大，流经负载的电流增加。反之占空产生突变。这样的电流突变会对焊接设备造成极比降低，负载电流减小。所以在主电力回路中，大的损害。PID控制计算简单，鲁棒性好。但参数PWM是实现恒流的执行机构。可以调节PWM的占整定后，难以有效控制非线性时变系统⋯。为了能空来维持电流稳定。够更好地控制焊接电流，减小电流突变对设备的影回路中PID控制器与模糊控制器的切换是通响，本文利用MATLAB／SⅡvIuLK模块对梯子梁焊过Switch模块实现的。Switch模块的作用是当条件接电路进行

5、仿真，提出了基于PID控制与模糊控制满足时输出上侧信号，条件不满足时输出下侧信分段联合控制的方法。并通过模拟电阻动态变化的号。回路中Switch模块的判断依据为电流偏差的绝过程来观察对比两种控制方式的控制效果。对值，Switch模块门槛值为3。埘筋长1．1动态变化电阻的设计图1梯子梁结构图焊接梯子梁时，电路的负载电阻主要包括了铜极与两侧长梁的接触电阻、长梁与短筋之间的1主电路及控制元件接触电阻以及钢筋的等效电阻。主电路由三相交流电源、三相整流电路、逆R=2Rc+2Rcw+2Rw1+Rw2(1)变电

6、路、变压器、次级整流电路、PWM、PID控式中：R为负载电阻，Rc为铜极与长梁接触电制器与模糊控制器组成。主电路的电源为380V工阻，Rw长梁与短筋接触电阻，Rw长梁在通电时频电源，经过三相整流电路后得到直流电源，通的等效电阻，R为短筋通电时等效电阻。过逆变电路作用成为20kHz中频交流电源，再经过负载电阻变化趋势大致分为三个阶段。焊接变压器降压到几十伏。最后经次级整流电路转化开始阶段在气缸的压力作用下，短筋两端被挤为直流焊接电源。．压，使得短筋与长梁的接触面积不断增加，电极‘MATLAB／Sim

7、ulink模块中提供许多模型库，间的阻值下降。一段时间后钢筋温度上升、电阻收稿日期：2014-05-05作者简介：秦禹(1990一)，男，福建南平人，硕士研究生，研究方向为矿山机电液一体化。第36卷第1O期2014—10(下)[1OOl学兔兔www.xuetutu.comI造匐似l_r—亓Uk}apid1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．叵卜Switchta叵厂I。l1I．．L枷鱼!LlL‘一_L—_]。一峰=_1一．一{一叫卜I_]r_-：图2梯子梁焊接仿真电路率增大，电极间阻值开始上升，但

8、钢筋接触点还波段输出低电平。当M值增大时波宽与占空比减没融化。当温度达到某个范围，电阻率增速放小，M值减小时波宽与占空比增大。图4中的两路慢。此时金属开始软化，导电面积进一步增加，发生器分别控制逆变电路中两组开关，使两组开关极问电阻又开始下降。最后随着焊件成型电流场交替导通。将直流电源转化为交流电源，换向频率与温度场进入稳态，极问电阻趋于稳定值口】。由载波频率决定。载波频率参数设定为[01／20000／4为了模拟负载电阻变化给焊接电路点来的影3／20000／41120000]，幅值