CO2弧焊电流波形的多参数自寻优智能控制

研究并提出了一种CO2气体保护焊电流波形的多参数自寻优智能控制法,电流波形的模糊寻优计及弧焊过程特征参数的综合影响,并在表征短路过渡综合性能的特征综合值作为弧焊过程定量评价和目标实时寻优的函数。在波控参数基值的基础上,基于综合性能寻优过程采用三级模糊调节算法,对电流波形参数分步调节寻优。该法实际上将双输入三输出式的波控参数模糊控制系统化为多路,开关性的双输入单输出式的模糊控制,通过短路及燃弧初始阶段的电流波形控制参数的模糊自寻优,逐步使波控参数和焊接规范参数达到和谐匹配,以实现焊接过程熔滴的稳定可控过渡,改善焊接过程的综合性能。     

高速CO2焊电流波形控制系统

针对高速CO2焊焊缝成形差、飞溅大的问题,提出了一种新型的焊接电流波形控制方法,在短路阶段控制短路电流和电流上升率,在燃弧阶段采用大恒流 小恒流的两段恒流法来控制燃弧能量.根据该控制原理,设计了基于单片机控制的高速焊系统和控制软件.探讨了波控参数对焊缝成形的影响,并通过大量试验对波控参数进行优化.试验结果表明,该系统采用两段恒流控制法对电流波形实时控制,可精确控制燃弧能量,有效地改善焊接工艺性能,满足了高速CO2焊的控制要求.     

参数可调多斜率波控GMAW

从波形控制参数的角度分析了影响短路过渡GMAW焊接稳定性的因素，并在此基础上设计了一种短路电流上升斜率可调节的多斜率波形控制方法。结果表明，通过对各阶段波控参数精确的调节，可以为适应不同的工艺条件而微调焊接工艺规范的情况下通过调节短路电流的上升速度和控制时间，增加规范的适应性，保持焊接过程的稳定性；有效的提高GMAW的焊接性能，可以更好的满足不同的焊接工艺的要求。     

Computer simulation of short-circuiting transfer welding under waveform control on inverter power source

A simulation model is introduced about the non-linearity process of short-circuiting transfer in CO2 arc welding for displaying the interaction between the inverter power source and welding arc under waveform control. In the simulation model, the feedback signals of current and voltage are taken respectively at the different phase in a short circuit periodic time and applied to the PWM （pulse width modulation） module in a model of inverter power source to control the output of power source. The simulation operation about the dynamic process of CO2 short-circuiting transfer welding is implemented on the founded simulation model with a peak arc current of 400 A and a peak voltage of 35 V, producing the dynamic arc waveforms which can embody the effect of inverter harmonic wave. The simulating waveforms are close to that of welding experiments.     

CO2焊机智能波形控制器的研究

研制了智能型的ＣＯ２焊波控器,其波控电路是与焊接电弧并联的ＩＧＢＴ分流开关电路。此电路在微机系统实时控制下,能对ＣＯ２焊短路电流进行局部削波,起到定量控制短路电流波形的作用。本文对智能波控器的工作过程、波控规律及主要控制参数进行了深入分析,并提出了ＣＯ２焊熔滴短路过渡末期和重新燃弧初期进行组合波控的智能波控模式。     

IGBT逆变式波形控制CO2弧焊电源的研究

本文针对ＩＧＢＴ弧焊逆变器，提出并实现了适于短路过渡ＣＯ_２气体保护焊的输出波形控制方法。对焊接电弧参数实时采样以及工艺试验均表明，所研制的逆变式波控ＣＯ_２弧焊电源对减小金属飞溅和改善焊缝成型均有明显效果。     

脉冲MIG焊前中值波形控制工艺参数

为了实现脉冲MIG焊熔滴过渡的稳定可控,设计了前中值波形控制工艺方法.在两脉冲峰值之间增加中值电流,提高了熔滴过渡的可控性.采用自行研制的焊接电弧动态小波分析仪对前中值电流波形控制的焊接过程进行了分析和评定,工艺试验表明,前中值电流太小时有短路断弧等现象,前中值电流太大则类似于无中值波形;前中值时间太短时中值阶段效果不明显,前中值时间太长时焊接过程不稳定.调节适当的中值电流和中值时间,可实现熔滴过渡的可控性,经试验得到脉冲电流和脉冲时间的最佳匹配参数.     

基于能量平衡短路过渡动态过程的仿真

通过焊接电源系统回路模型,考虑了焊丝端部的热焓变化,以及熔滴的能量平衡,提出并建立了较为精确的CO₂焊短路过渡动态过程仿真模型. 通过该模型探究了焊接参数匹配和不匹配时,电流信号波形变化趋势以及多个特征参数(均值电流、峰值电流、谷值电流、短路频率、短路时间和燃弧时间)与实际的对比情况,并进行了相关的特征参数误差分析. 结果表明,该模型基本能全面与实际相符合. 从而为短路过渡仿真建模在工程中的进一步应用奠定了理论基础.     

一种基于DSP的脉冲MIG焊波形控制方法的研究

在基于DSP的弧焊逆变电源的数字控制系统上,针对脉冲MIG焊熔滴过渡过程的控制,提出了中值波形控制方法,采用前中值波形控制方法对钢进行焊接试验,研究了中值电流和中值时间对焊接过程的影响规律,得出了新工艺方法及与之相匹配的工艺参数.结果表明:当中值时间固定,中值电流较小时,焊接过程不稳定,易产生短路或断孤现象;中值电流较大时,中值阶段的作用与峰值阶段的作用相同,收不到预设的效果;当中值电流为一理想值时,焊接效果较好.当中值电流固定,中值时间较短时,不足以过渡熔滴;中值时间过长,易产生短路过渡;当中值时间为一理想值时,焊接效果较好.     

One-knob self-optimizing fuzzy control of CO_2 arc welding process

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｓｗｅｋｎｏｗ ,ｔｈｅＣＯ2 ａｒｃｗｅｌｄｉｎｇｈａｓｍａｎｙｗｅｌｄ ｉｎｇｖａｒｉａｂｌｅｓａｎｄａｄｊｕｓｔａｂｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ.Ｗｈｅｎｔｈｅｓｅｖａｒｉａｂｌｅｓａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｃａｎｎｏｔｂｅｃｏｏ     

CO2气体保护焊的新型全数字化波形控制技术

对于逆变弧焊电源,采用基于 DSP 的全数字控制策略.针对短路过渡 CO2 气体保护焊特点,提出了准恒压全数字化新型波形控制策略,不再根据输出电压区分短路和燃弧过程,使得短路和燃弧过程过渡自然,适应于所有的焊接工艺,提高了系统的适应性.同时在短路初期采用瞬态电流抑制技术减少了飞溅,建立了包含实时燃弧能量补充机制的全数字化电压电流瞬时反馈的全数字三闭环控制模型.结果表明,所提出的全数字化软开关控制策略灵活、可靠;所采用的数字波形控制技术适应性好、灵活、焊接过程稳定、焊缝成形优良.

Abstract：

According to the characteristics of short circuit transfer of CO2 gas metal arc welding, a novel full digital waveform control scheme called quasi-constant voltage control is presented for inverter type arc welding power based on DSP. Short circuit and arc ignition process are not judged according to the output voltage and transfer process between them is smooth. The strategy is also applied to all welding conditions. Initial current at the instant of short-circuit is suppressed to reduce spatter generation. A triple closed loop control model including real time energy compensation for the arc state based on instantaneous voltage and current feedback control is estabhshed. Flexibility and reliability of the proposed fully digitalized softswitching control strategy is validated by experimental results of 400 A welding machine. The experimental results show that proposed digital waveform control scheme is applicable for different wire feeding speed conditions, and the welding process is stable and the welding bead appearance is good.     

软开关弧焊逆变电源动特性分析

随着高性能薄板合金的广泛应用,基于实时能量控制波形弧焊技术的发展,对弧焊电源动特性提出了更高的要求．通过对移相全桥弧焊逆变电源的分析,可知移相全桥主电路本质上可等效为Buck模型,利用电路理论推导出小信号模型等效电路的电流传递函数,结合弧焊电源具体特点并进行简化,运用自动控制原理知识分析了弧焊逆变电源的动特性影响因素,并对基于峰值电流反馈的斜坡补偿方法进行具体设计分析,得出了基于峰值电流反馈弧焊逆变电源的动特性与输出回路电抗大小无关的结论．结果表明,仿真和实际电路试验结果均表明分析过程的正确性．     

An analysis of the dynamic resistance and the instantaneous energy of the CO2 arc welding process

A self-developed welding dynamic arc wavelet analyzer was adopted to analyze and assess the welding process of two CO2 arc welding machines. The experimental results indicate that the instantaneous energy can reflect the influence of the welding current and voltage on dynamic arc characteristic synthetically. Through calculating and analyzing the instantaneous energy, the energy during arc ignition and short circuit in CO2 welding process can be confirmed rationally, thus the foundation for the accurate design and control of the welding current and voltage can be provided. By reducing the ripple disturbance of the dynamic resistance, avoiding peak current and voltage waveform,and enhancing the transition frequency of short circuit suitably, the stability of the welding arc and the weld appearance can be improved.     

CO_2气体保护焊逆变电源闭环控制系统

建立了CO2气体保护焊焊接负载数学模型及相关电源—负载系统仿真模型;采用燃弧末期恒压控制、其余阶段表面张力过渡(surface tension transition,STT)电流波形控制的焊接逆变电源闭环控制结构,设计了焊接电流和电弧电压的模糊神经元PI控制器,构建了CO2焊接逆变电源控制系统仿真平台.结果表明,所设计的闭环控制结构和控制算法能使焊接电流更接近理想的STT电流波形,可改善焊缝成形质量、实现无飞溅过渡;燃弧末期电弧电压恒定,可使电弧有更好的自调节特性.     

Determining the boundaries of globular-to-spray transfer in robotic GMAW

Robotic gas metal arc welding （GMAW） experiments were conducted using an ERTOS-1 electrode with Ar ＋ 10% CO2 shielding gas, and the welding current and arc voltage signals were collected by a data acquisition system. The boundaries between globular transfer and spray transfer in terms of the welding current and arc voltage were determined according to the waveform of electric signals and the Fourier transform results of arc voltage. The optimum welding parameters for the two transfer modes were obtained, which laid a foundation for the numerical simulation and control of GMAW process.     

CO2短路过渡焊电弧电压自寻优模糊控制系统

CO2 短路过渡焊机一元化控制是通过单旋钮将影响短路过渡频率的主要规范参数电弧电压和焊接电流有机结合在一起 ,通过单旋钮调节焊接电流 ,电弧电压随电流相应变化 ,形成最佳匹配而获得最高短路过渡频率。但由于CO2 短路过渡过程目前尚难以用精确数学模型来描述 ,所以通过一般控制方法所实现的一元化控制并未真正实现单旋钮调节。针对这一不足 ,研究了一种以 16位 80C196KC数字单片机为核心器件通过软件方式实现的CO2 短路过渡焊电弧电压自寻优模糊控制系统。系统以操作者所选择的焊接电流为唯一设定参数 ,自动对电弧电压进行以实现最高短路频率为目标的自寻优 ,可使此类焊机实现真正单旋钮调节为特征的一元化控制     

并联式波形控制对熔滴过渡的影响

为改善弧焊过程的动特性,减少飞溅,对一种并联式IGBT波形控制器的波控特性进行了实验研究,研究了该波形控制器对焊接过程焊机动特性的影响,并分析了波控参数对焊接熔滴过渡过程的影响.结果表明:并联式波控是一种低成本的、降低飞溅的有效方法,可以优化焊接电流的波形,抑制短路末期的峰值电流,确保短路末期液桥的柔顺破断,削弱燃弧初期电弧对熔池的冲击.     

Study on self-optimizing function for intelligent control of CO2 welding

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｔｐｒｅｓｅｎｔ,ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄｗｅｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ,ｓｏｍｅｎｅｗｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｗｅｌｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄ[1～3],ｗｈｉｃｈｐｒｅｖｅｎｔｓａｇｏｏｄｈａｒｄｗａｒｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｗｅｌｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ.Ｔｈｅｒｅｆ…     

基于复合控制数字化弧焊逆变电源的仿真分析

在分析了传统控制方法优缺点的基础上,提出了一种基于重复控制和双闭环控制相结合的复合控制弧焊数字化逆变电源控制方案.重复控制利用扰动的重复性特点,逐周期地修正输出电压可以较好地改善系统的稳态特性,双闭环控制利用电流内环快速、及时的抗扰性来有效地抑制负载扰动的影响,可以较好地改善系统的动态特性.在对弧焊的飞溅及焊缝成形影响因素分析的基础上,利用复合控制的数字化系统,在短路阶段通过实时调整di/dt及峰值电流,短路电流采用适当的外拖回拐量,在燃弧阶段,保持燃弧电压稳定的同时,提高再引弧电流,以改善焊接工艺性能.结果分析表明,采用该方式控制的焊接电源,可以减少飞溅,使焊接过程稳定,焊缝成形变好.     

薄板高速熔化极脉冲气体保护焊控制及实现

高速焊接条件下容易产生咬边等缺陷,实现大电流低电压的稳定焊接是解决问题的关键,设计一种新型单周期弧压反馈闭环控制系统,在每一个周期内保证电弧电压的平均值相同,可以实现快速稳定的弧长调节.对偶然发生的短路,采用相应的波形控制方式.对脉冲参数进行优化,有效的减小了熔滴尺寸,缩短了弧长.试验表明,该系统具有很强的电弧自身调节能力,相对于传统控制方式,在相同送丝速度条件下工作电压可以降低1～5V.在焊接速度1.3m/min时,仍可以有效地避免产生缺陷,焊缝成形美观,背面熔透均匀,几乎没有飞溅.