gmaw控制系统的仿真研究

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1、摘要焊接由于是高温、瞬态、非平衡、强耦合的过程，而且缺乏材料在焊接瞬态的物理、力学特性数据，使得精确数值模拟变得十分困难，严重制约了焊接仿真研究的进展。熔化极气体保护焊(GMAW)I艺是_种高质量、高效率的焊接工艺方法，其中PMIG／MAG焊不仅扩大了焊接规范区间，而且具有良好的环保效果。本文在结合国外研究者对GMAW模型最新研究成果的基础上，结合PMIG／MAG焊工艺，针对目前焊接仿真研究中所存在的和实际过程中遇到的一些问题，进行仿真和试验研究。本文首先介绍了熔化极气体保护焊工艺控制系统的仿真研究现状，分析了目前焊接仿真所存在的问题。

2、针对仿真研究中存在的问题，在借鉴国外研究者提出GMAW模型的基础上，在Matlab／Simulink环境下建立了逆变式数字控制脉冲焊系统整体模型(模型包括功率变换器、数字控制系统、动态电弧负载三部分)，实现了动态电弧负载模型与系统模型的连接。结合单脉冲、双脉冲等具体工艺进行了仿真研究。在单片机C167和ADSP2181构成的双机控制系统的试验平台上进行了单脉冲、双脉冲等工艺试验，对所建模型进行验证和必要的改进。实验结果和仿真结果表明所建动态负载模型能够比较真实地反映实际的电弧负载特性，所建整体模型能够较为真实地模拟实际系统的动态过程。针

3、对实际焊接过程中的双控制器问题进行了仿真研究和实验工作。对GMAW的控制方法进行了分析，针对目前GMAW控制方法存在的问题，提出了基于模型参考自适应控制的GMAW控制方法。在所建整体仿真模型的基础上，进行了基于模型参考自适应控制的GMAW的仿真研究。仿真结果表明：采用模型参考自适应控制可以改善焊接系统的动态性能，系统的输出能够很好的跟踪参考模型的输出；焊接系统的性能指标是以参考模型的形式来表示的，因而比较直观、符合工程实践，通过适当改变参考模型可以响应的改变系统的性能指标。关键词GMAW；脉冲焊；仿真；自适应控制AbstractWeld

4、ingprocessisofhightemperature，transient，non—balance，andclosecoupling．Becauseoflackoftransientphy7sicalandmechanicscharacteristicdataofmaterialduringweldingprocess，itisdifficulttopreciselysimulateweldingprocess．Sothedevelopmentofsimulationonweldingisslow．Beingthemostpopul

5、arweldingprocess，GMAW(GasMetalArcWelding)whichisofhi曲efficiencyisanimportantcomponentinmanyindustrialandmanufacturingoperationsandhi：ghqualityweldingproceduresareessentialtooverallproductqualityinanyproductionfacility．EspeciallyPMIG／MAGweldingasoneofGMAWiswitllwideproces

6、sscopeandgoodenvironmentalprotectioneffect．ThestatusquoofsimulationonGMAWcontrolsystemandtheproblemsofsimulationonweldingwereintroducedfirstly．Inordertosolvetheseproblems，thispaperpresentsanintegratedsimulationmodelforfulldigitalcontrolledPMIG／MAGweldingsystemwithMatlab／

7、Simulink，andtheintegratedmodelconsistsofpowerinverter．digitalcontrolsystemanddynamicarc—loadmodel．111emodelofarc—loadwassuccessfullyconnectedwiththemodelofsystem(includingpowerinverteranddigitalcontrolsystem)．AsystemsimulationstudyWasdoneforPMIG／MAG．Inordertovalidatethes

8、imulationmodel，theexperimentsincludingsinglepulsegasmetalarcwelding，doublepulsegasarcmetalarcweldingand