基于单片机控制的TIG弧长跟踪系统研究.pdf

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1、＇顿士学位论支＿ＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ：论文题目：基于单片机控制的ＴＩＧ弧长跟踪系统研究：．ｆＭ＾》、位类别：工学硕士科专业：材料加工工程年级：—腿究生：制見老师：吕其兵教授国内图书分类号：ＴＰ２密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文基干单片机控制的ＴＩＧ弧长跟踪系统研究年级：２０１２级姓名：陶会发申请学位级别：工学硕士专业：材料加工工程指导教师：吕其兵教授二零一五年五月？（ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴＰ２Ｕ．Ｄ．Ｃ；ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏ

2、ｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＴｈｅｓｉｓＳＴＵＤＹＯＮＡＲＣＬＥＮＧＴＨＴＲＡＣＫＩＮＧＳＹＳＴＥＭＯＦＴＩＧＷＥＬＤＩＮＧＢＡＳＥＤＯＮＳＣＭＣＯＮＴＲＯＬＧｒａｄｅ：２０１２Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＴａｏＨｕｉｆａＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｏｒ：ＭａｔｅｒｉａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎｊｇｇｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＬｖｉｂｉｎｐＱｇＭａｙ．２０．２０１５西南交通大学学位论文版权使用授权

3、书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．保密□，在年解密后适用本授权书；２．不保齋Ｅ／使用本授权书。“”（请在以上方框内打Ｖ）学位论文作者签名：指导老师签名：＾－日期曰期：．！；ｆ）西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：１）研究ＴＩＧ引弧和辉接

4、过程中高频高压干扰问题，提出解决方案，经过大量直流ＴＩＧ和交流ＴＩＧ煌引弧和弧压信号采样试验，设计弧压信号釆样电路；２）查阅文献，分析现有弧长跟踪器的相关性能，并测试市售弧长跟踪器的跟踪精度和动态响应速度；３）以ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２单片机为控制核心，设计单片机检测与控制小系统和弧长调节电机驱动电路等弧长跟踪控制系统硬件；４）采用ＰＩＤ控制算法设计并编制弧长控制软件；５）在ＴＩＧ弧长跟踪试验中不断优化控制算法参数以提高系统动态响应速度。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他

5、个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：？一工崎？、日期：西南交通大学硕士研究生论文第Ｉ页摘要ＴＩＧ傳由于其煙接质量好，辉缝成型美观等优点广泛应用于化工、能源设备、船舶、轨道交通、航空航天等高精尖制造领域。在辉接过程中，电弧长度的变化会导致工件出现未焰合或揮穿现象，为保证烤接质量，需要引入ＴＩＧ弧长跟踪系统。在查阅弧长控制资料的基础上，分析了ＴＩＧ弧长控制存在的问题，现有ＴＩＧ弧长跟踪系统中存在高频高压的干扰和动态响

6、应速度慢以及成本较高的问题，提出了以单片机为控制核心，设计新型的ＴＩＧ弧长跟踪系统解决这些问题的方案，并对该方案开展了系统设计与相关试验工作。（１）通过揮接试验，测试了不同揮接工艺下弧压、电流和弧长参数，绘制了弧压、电流和弧长３者关系曲线，分析了三者的关系。（２）利用已应用于市场的ＴＩＧ揮弧长跟踪器，通过试验测试了其跟踪精度和动态响应速度，并查阅相关文献确定了新系统设计的目标。（３）ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２、、单片机为控制核心，设计了弧压釆样电路电流釆样电路单片机检測与控制小系统和弧长调节电机驱动电路等弧长跟踪控制系统硬件。（４）在硬件设计基础上编制了弧长

7、控制软件，包括弧压、电流和弧压设定值的采集程序，弧长控制算法程序以及ＰＷＭ控制信号生成程序。在设计制作的基础上，进行了弧长跟踪试验，确定了基于比例＋微分调节的弧长控制算法的相关控制参数：（１）ＰＷＭ控制，通过揮接试验表明单片机信号频率影响直流电机的带载能力、跟踪精度和动态响应速度，带载能力与动态响应速度之间存在矛盾，不可同时提高，经反复调试确定了最佳ＰＷＭ控制信号频率；（２）采