铝合金mig焊智能控制及多传感信息的处理研究

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1、硕士学位论文摘要为了适应交通运输工具轻量化发展的需要，铝合金焊接结构得到了日益广泛的应用。脉冲MIG焊是铝合金焊接的主要方法之一，因此对铝合金机器人MIG焊过程检测与控制系统的研究具有重要的现实意义。由于铝合金脉冲MIG焊过程是一个典型的非线性、强耦合和时变的多变量复杂系统，存在强烈的弧光和多种熔滴过渡形式，伴随着烟尘和电磁干扰等不利因素，因此基于传统控制理论很难获得良好的控制效果，采用智能控制方法是解决这一难题的重要手段。利用铝合金脉冲MIG焊熔池宽度动态辨识模型，分别设计了PID熔宽控制系统和模糊熔宽控制系统，并进行了仿真研究，在对比两种控制器控制效果的基础上设计了模

2、糊熔宽控制器，同时结合专家系统初步解决了铝合金MIG焊控制过程中多参数耦合的问题。通过试验对比了恒规范焊接条件下和模糊专家系统闭环控制条件下的平板堆焊效果，结果表明，模糊专家系统控制效果较好。试验中发现，采用模糊专家控制系统对焊接过程进行闭环控制时，焊丝干伸长及电弧弧长对焊接过程稳定性和焊缝成型有重要影响。为了对焊接干伸长和电弧弧长进行控制，研究了焊丝干伸长视觉传感和图像处理算法，并以阶跃函数作为输入，采用曲线拟合法建立了铝合金脉冲MIG焊干伸长随送丝速度变化的动态过程阶跃响应辨识模型，该模型的仿真结果与实际试验过程基本吻合；分析了VARIoMIG一400电焊机数字控制接

3、口，为下一步实现对焊丝干伸长控制及对铝合金脉冲MIG焊多变量解耦控制奠定了基础。传统的焊接过程控制往往采用单一的传感方法，因而不能全面地反映焊接过程特征信息，鉴于此，提出以视觉传感模型检测熔池状态，以焊接电弧声传感检测焊接过程稳定性的多传感信息处理模型。初步探讨了不同的信号处理方法在焊接电弧声处理中的应用，最终通过小波分析和功率谱分析等方法初步提取了铝合金焊接过程熔池塌陷点以及不同熔滴过渡形式下的声音特征，为在焊接过程中实时检测熔池塌陷和熔滴过渡方式奠定了基础。关键词：铝合金：脉冲MlG焊；模糊控制系统；干伸长；电弧声铝合金MIG焊智能控制及多传感信息的处理研究Abstr

4、actInordertofittherequirementOflightweightoftransportation，moreandmorealuminumalloyweldingstructureshavebeenwidelyapplied．PulsedMIGweldingisoneoftheimportanttechniquesofaluminumalloywelding，soresearchonasystemofreal—timesensingandcontrolofrobotpulsedMIGweldingforaluminumalloyisofvitalimpO

5、rtance．Becausedynamicprocess0fthealuminumalloypulsedMIGweldingisamuItiVariablecomplexsystemwithstrongnon-linear“y、strongcouplingandtime—varyingtakingonstrongarcandmanykindsofmetaltransfer，accompaniedbysmokedust、electromagneticinterferenceandotherdisadvantagefactors，traditionalcontr01theor

6、ycannotachievegoodresults．Therefore，intelligentcontrolmethodisusedforthisproblem．PIDcontr011erandintelligentcontrollerforweldpoolwidthofaluminumalloypulsedMIGweldinghasbeenusedinthispaperbasedonanidentifiedfunctionmodel，simulationsalsobeencarriedthrough．AFuzzycontro¨ercombiningwithanexper

7、tsystemwasdesignedaftercomparingthetwocontroller’scontr01resuIts．ThiscontrolsystemcansolvetheproblemofmultivariablecouplinginthealuminumaUoypulsedMIGwelding．SurfacingexperimentonthenatusingthePIDcontrolIerandfuzzy-expertsystemcontrollerweredone，theresultsshowthatthe