基于能量调节的DSP主控短路过渡GMAW焊智能控制研究

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1、上海交通大学博士学位论文基于能量调节的DSP主控短路过渡GMAW焊智能控制研究姓名：孙广申请学位级别：博士专业：材料加工工程指导教师：吴毅雄20050901上海交通大学博士学位论文系统所提供的能量。同时C02短路过渡焊的稳定性与焊接过程能量的匹配有很大关系，经大量实验结果证明在一个给定的规范下存在着使焊接过程保持稳定的最佳短路过渡频率，在该过渡频率下燃弧与短路过程的重复性好，因而焊接过程具有较高的稳定性。通过调节燃弧能量Q8及短路能量Qs的匹配及其比值对焊缝尺寸及过渡频率的影响实验，得出结论：燃弧能量Q。主要对焊缝的宽度(熔宽)影响较大，Q。值越高则熔宽较大、电弧稳定

2、性高，反之熔深较浅，且电弧不稳定；短路能量Qs主要是短路阶段中熔滴向熔池过渡时熔滴内部积聚能量的释放，该能量的大小直接影响到焊接过程的飞溅率，Q。值越大则飞溅率越高、反之则飞溅率减少。而燃弧能量与短路能量比(QJQ；)对焊接质量及短路过渡频率都有较大的影响，当(Q。／Q。)较大时焊缝成形平坦而且光滑，反之则焊缝成形窄而高。同时(Qa，Q。)与短路过渡频率有很强的对应关系，当(Qa／QS)合适时短路过渡频率最高焊接过程最稳定。由此可见获得良好的焊接质量和稳定焊接的过程就是焊接电源提供的诸能量之间的合理匹配的过程。利用基于能量调节的波形控制方式通过统计分析的方法验证了各控

3、制参数对焊接过程稳定性的影响。通过大量的工艺实验确定了可以利用改变再燃弧电压Ei的方式调节短路过渡过程中的燃弧与短路阶段的能量比(Qa／Q。)，从而提高焊接过程的稳定性及改善焊缝成形。同时由于短路过渡的过渡频率，与能量比(Q／Q。)之问有很强的线性Ⅱ摘要对应关系，因此可以用短路过渡频率．厂作为控制目标而实现基于能量调节的波形控制方式。并由此可以制定出在不改变系统规范参数的情况下，完全可以通过调节能量比(眠)来调整短路过渡频率，使焊接过程保持稳定。以此设计出基于能量调节的波形控制方案及具体控制区间，采用PI控制与模糊自寻优控制相结合的控制方式，在保持燃弧阶段的恒压控制对

4、弧长波动的抗干扰能力的同时，采用模糊自寻优控制对再燃弧脉冲电压觐的调节以保证在不改变规范的前提下合理调节能量比(Qa／Q。)调整短路过渡频率使其最优。在数字化逆变电源的具体设计中，首先对电源系统的PI调节参数进行精确的调节，并最后确定恒压控制的比例系数Kp、积分系数Ki使控制波形稳定。根据DSP控制系统的特点，设计适于数字化程序控制的易于编程的具体PI算法公式。在本设计中把再燃弧脉冲电压Ei作为模糊控制的调节量，把最佳短路过渡频率，作为被控量，采用基于短路过渡频率，的模糊自寻优控制方式，在其他焊接参数给定的情况下，通过调整燃弧能量与短路能量比(QJQ。)的方式来获得最

5、佳短路过渡频率值，在保持焊接过程稳定性的前提下同时获得满意的焊缝质量。关键词：能量调节；短路过渡；智能控制；数字信号处理器；比例积分控制；模糊自寻优控制Ⅲ上海交通大学博士学位论文STUDYoNINTELLIGENT圮ECoNTRoLoFSHORl二CmCUITTRANSFERG^d哺WUSINGDSPBASEDoNENERGYADJVs，【MENTABSTRACTBecauseofthecharacterofcarbondioxide,therealwayshavesomedefectsduringtheshort—circuittransferGMAWwhichC0

6、2astheshieldinggassuchasweldingprocessstability,technologycapability．Inthisdissertationinordertocontroltheweldingprocessmoreaccurately,andthoughtofthepresentstateoftheC02shieldshort—circuitweldingcontrolmodel，andthetrendofthesecontrolmethodsbecamemoreprecision．，weintroducethedigitizedte

7、chnicalintothecontrolprocess,andadopttheenergyadjustmodelthatca／lembodimenttheweldingprocessmoreessentially,duringthiscontrolmodelastabilityweldingprocessionwouldbeachieved，andthespatterrateshouldbereducedandtheweldbeadwouldbeimprovedatthesametime．Thetheoryanalysisandtheexperim