协同控制的Tandem双丝高速焊装备研究

在软开关电源的基础上，利用CAN总线技术研制了协同控制的Tandem型双丝焊装备。在深入分析脉冲双丝焊工艺要求的基础上，采用新型双闭环控制模式，实现了适合双丝焊要求的脉冲焊电源动特性、外特性。为减小双丝焊电弧之间的干扰，设计了基于CAN总线通信的硬件电路和基于协同控制思想的控制软件。试验表明，电源协同控制性能可满足双丝焊的要求，且焊接过程稳定、焊缝成形好、熔敷率高，显示了双丝高速焊的优质高效化特点。     

超音频脉冲TIG焊电源的双DSP并行全数字控制系统

文中采用数字信号处理器TMS320LF2407构建共享外部存储器的双DSP并行控制系统,将其用于控制基于2套桥式逆变直流主回路并联调制模式的新型大功率超音频直流脉冲TIG焊电源.所研制的并行控制系统实现了焊接电源2套主回路双端PWM控制的冗余备份输出,同时也实现了2套主回路恒流反馈控制系统的并行采样、并行滤波及数字PID反馈控制算法的并行运算.焊接试验的超音频直流脉冲电流输出特性验证了DSP并行全数字控制系统的有效性.     

脉冲DE-GMAW过程熔滴受力分析及电流波形设计研究

针对为了实现铝-钢高效高质量的连接,提出一种高效低热输入的脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊(Double-electrode gas metal arc welding,DE-GMAW)方法。为了使其焊接过程熔滴平稳过渡,分析旁路电弧对熔滴过渡时电流密度的影响,确定脉冲DE-GMAW熔滴过渡时电磁力的作用机制,在主路为脉冲电流情况下,分别设计旁路波形与主路组合形式即为恒定电流、交替脉冲电流和同步脉冲电流三种形式的研究,并使用高速摄像拍摄熔滴过渡图像,进行对比分析试验验证。结果表明,焊接电流波形及组合形式不同会导致作用于焊接熔滴的受力发生改变,从而使得焊接过程的稳定性与焊接质量也发生变化,对比分析得出采用同步脉冲电流时的脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊焊接过程稳定、熔滴过渡均匀一致且焊缝成形平整美观。     

基于视觉反馈的铝合金脉冲旁路耦合电弧MIG焊过程熔宽控制

文章针对脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊（melt inert-gas welding,MIG焊）焊缝的熔宽控制问题,利用工业摄像机（CCD）高速拍摄获得的焊缝熔宽视觉传感信号作为输入变量,控制输出变量焊机送丝速度进行焊接过程。通过采用LabVIEW组态软件作为上位机软件,设计使用增量式PID控制器,建立了铝合金脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊控制平台,在此基础上利用图像视觉传感技术以及相应的图像处理算法,采用补偿解耦的方式进行4mm的铝合金钢板的焊接试验。结果表明：采用脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊的方式,利用视觉信号为反馈量,送丝速度为控制量的控制策略可以实现焊接过程熔宽的实时控制,并保证了焊接过程的稳定和焊缝成型的美观度。     

基于PHILIPS P89C51RD2的脉冲TIG焊电源控制系统设计

该文介绍了一种基于P89C51RD2的IGB3、逆变式脉冲TIG焊电源控制系统的硬件电路设计。它主要包括单片机最小系统、PWM控制模块、IGBT驱动模块、焊接状态识别电路模块。文章给出了控制系统的焊接主程序。实践表明,该设计能实现控制系统的简化。     

基于DSP的高频逆变电阻点焊电源的研究

微型零件的焊接要求焊接电源有较高的控制精度和良好的动态特性,必须提高电源设备的精密性和稳定性以提高焊接质量.因此,设计出基于数字信号处理器(Digital signal processing,DSP)的高频逆变电阻点焊电源.该电源以DSPIC30F6010A为控制核心,逆变主电路采用有限双极性的控制方式,通过调节脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)占空比来实现对输出电流的调节.调节控制中使用限制增量的比例积分(Proportion integration,PI)调节,以保证PWM调节的控制精度,并通过改变PI参数来得到3段焊接电流,实现焊接电流的精确调节.介绍电源控制系统的组成部分、有限双极性的工作原理,详述数字PWM的生成以及数字PI调节的方法,并通过试验进行验证.在试验中检测逆变电路的驱动电压波形,并获得设置不同参数时稳定输出的电压、电流波形.结果表明,该电源控制系统稳定可靠,具有较高的控制精度和较快的响应速度.焊接产品性能优良,达到了预期的焊接工艺要求.     

全数字大功率交流脉冲埋弧焊接电源

为改善埋弧焊的焊接质量,结合脉冲焊接和交流焊接两者优势,提出一种交流脉冲埋弧焊焊接方法,并研制了一台大功率交流脉冲埋弧焊接电源。功率变换电路采用双主电路并联设计,可实现1 250 A交流脉冲电流输出;主电路次级采用耦合电感结构,加快交流过零点速度并提高极性切换时的电弧稳定性;搭建了以STM32F405RGT6芯片为核心的数字化控制系统,通过多特性数字均流策略实现了双主电路的可靠均流和多种电流波形的平稳输出,采用分离式增量PID算法进一步提升动态响应性能。工艺试验结果表明,在同等的焊接条件和交流参数下,交流脉冲埋弧焊比交流方波埋弧焊可获得更深的熔深、更宽的熔宽以及更细化的焊缝晶粒。     

激光+双丝脉冲MAG复合焊的焊接稳定性

研究激光和Ar+He混合气体中He气体体积分数对激光+双丝脉冲MAG复合焊焊接稳定性的影响。搭建激光+双丝脉冲熔化极活性气体保护(Metal active-gas, MAG)复合焊焊接系统,利用LabVIEW信号采集系统采集焊接电流和电弧电压波形,借助高速摄像系统同步拍摄电弧形态和熔滴过渡过程,实时监测焊接过程。观察后丝短路和前丝断弧情况并对前丝电弧电压进行单因素方差分析,研究Ar+He混合气体中He气体体积分数对焊接稳定性影响;比较焊接过程中激光的有无对熔滴过渡的影响,分析激光对焊接稳定性影响。结果发现随着He气体体积分数增大,后丝对应短路次数增多,当He气体体积分数为50%时,前丝出现断弧现象,大于50%,断弧时间随之增加,焊接稳定性变差;激光+双丝脉冲MAG复合焊和双丝脉冲MAG复合焊相比,加入激光可稳定电弧,为熔滴提供一附加力,该力促进熔滴过渡,使熔滴过渡尺寸减小,加大过渡频率,改善熔滴过渡,提高焊接稳定性。     

3-DOF机械手臂运动定位控制系统设计

针对三自由度(3-DOF)机械手臂在运动定位过程中实时性、精确性的控制要求,设计一种以DSP为核心处理器的机械手臂多自由度协同控制系统。在软件实现上,利用DSP的中断触发机制,结合DSP的信号处理和EPWM(增强型脉宽调制)电机控制模块,保证控制系统的实时性和各自由度协同控制的同步。硬件设计上,通过3个自由度上的位置测量形成闭环,保证各自由度上驱动电机的运行平稳性与定位精度。同时,通过串口协议实现了DSP与上位机控制系统的数据通讯,完善系统对机械手臂的人机交互控制功能。实验结果表明:系统运行稳定,控制性能优良,程序可移植性强。     

双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊双变量解耦控制模拟与试验分析

双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊是一种新型、高效的焊接方法。针对其在开环条件下焊接过程不稳定、焊缝成形差的问题,提出通过旁路送丝速度控制旁路弧长从而保证焊接过程稳定性、通过控制旁路电流调节流经母材电流的双变量解耦控制方案并进行模拟与分析。在此基础上,采用快速原型控制系统,设计双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊试验系统并进行双变量解耦控制焊接试验。结果表明,双丝旁路耦合电弧高效熔化极气体保护焊双变量解耦控制方案可以有效地保证焊接过程与流经母材电流的稳定,与模拟结果基本一致;并且由于采用解耦算法,控制过程稳定性更好、响应速度更快、精度更高,并得到成形良好的焊缝,焊接过程飞溅也较小。     

短路过渡焊丝伸出长度适应性数字模糊控制系统

针对短路过渡CO2气体保护焊在焊丝伸出长度变化较大时,焊接电弧稳定性差,易导致焊接过程中断和焊缝成形不良的问题,采用一种以ADI公司的ADSP2181数字信号处理器为核心,设计具有全数字控制特点的CO2焊短路过渡模糊控制系统.模糊控制系统由模糊控制器和波形控制参数在线调整两部分组成,模糊控制器主要是调节送丝速度,而后以送丝速度为依据,通过波形控制参数在线调整包括焊接电源输出电压在内的短路过渡波形控制参数.试验证明,模糊控制系统通过在线焊接平均电流检测与计算,自动调整送丝速度和波形控制参数,增强了焊接过程中焊丝伸出长度变化时焊接电弧的稳定性,提高了短路过渡CO2焊丝伸出长度的适应范围,焊丝伸出长度的变化在8～45 mm的范围内均可获得良好的焊缝成形.     

INTELLIGENT CONTROL SYSTEM OF PULSED MAG WELDING INVERTER BASED ON DIGITAL SIGNAL PROCESSOR

A fuzzy logic intelligent control system of pulsed MAG welding inverter based on digital signal processor （DSP） is proposed to obtain the consistency of arc length in pulsed MAG welding. The proposed control system combines the merits of intelligent control with DSP digital control. The fuzzy logic intelligent control system designed is a typical two-input-single-output structure, and regards the error and the change in error of peak arc voltage as two inputs and the background time as single output. The fuzzy logic intelligent control system is realized in a look-up table （LUT） method by using MATLAB based fuzzy logic toolbox, and the implement of LUT method based on DSP is also discussed. The pulsed MAG welding experimental results demonstrate that the developed fuzzy logic intelligent control system based on DSP has strong arc length controlling ability to accomplish the stable pulsed MAG welding process and controls pulsed MAG welding inverter digitally and intelligently.     

电磁轴承数字控制系统设计及实现

电磁轴承系统的刚度、阻尼是可调的 ,所以 ,其动态性能与采用的控制器有关 ,有可能获得最优的控制策略。本文在原有模拟控制系统的基础上 ,采用 DSP技术 ,设计了一种新的数字控制系统 ,着重从控制器硬件、软件结构方面进行了讨论 ,并予以系统实施。采用工业控制专用的 DSP芯片、集成的 A/ D和数字 PWM控制输出接口 ,提高了数字控制器的速度和可靠性 ;控制器串口的设计使得其过程监控和状态分析更为方便 ;使用简单的数字 PID算法 ,实现了 8.5 kg转子的五自由度稳定起浮和旋转。这种数字控制系统可作为开发和实施实时控制策略、进行电磁轴承产品工程化的实用平台 ,也可以替代现有的模拟控制系统。     

波控短路过渡CO_2焊接恒频自适应控制系统

针对短路过渡ＣＯ２焊接工艺的特殊性,基于熔滴与熔池短路阶　段电源输出回路电阻的变化特征,确定了有利于消除瞬时短路及提高熔滴过渡规则性的焊接　电源输出电流波形。在对短路过渡频率及焊丝伸出长度进行实时检测的基础上,采用ＭＣ６８ＨＣ　１１Ａ１单片机为主控ＣＰＵ,　建立了焊丝伸出长度变化前馈补偿—短路过渡频率负反馈控制的波控短路过渡ＣＯ２焊接恒频自适应控制系统,以提高焊接工艺过程的稳定性、抑制焊丝伸出长度变化对焊接工艺过程的扰动。     

逆变波控高速焊系统的研究

介绍了逆变波控高速焊系统的总体结构和功能以及其控制系统和控制软件的设计，并通过试验进行验证。试验结果表明，通过对焊接电流波形的控制，可有效解决短路过渡气体保护焊的焊缝成形差及焊接飞溅大的缺点，实现高速焊过程。     

DSP在弧焊逆变电源控制系统中的应用

数字化焊机是今后焊接设备的发展趋势之一，DSP芯片（TMS320LF2407）由于其速度快、可靠性好等特点在弧焊逆变电源的控制系统设计中得到广泛应用。本文着重介绍了DSP的AD转换模块和PWM生成模块在弧焊逆变电源控制系统中的应用，并给出了相应的硬件电路和软件程度框图。     

基于DSP的科氏质量流量计信号处理系统

本文利用离散傅里叶变换（DFT）方法处理奥利质量流量传感器的信号，计算其频率和相位差，提出一种容易实现的、精度较高的频率跟踪方法，实现整周期采样，保证数字信号处理的精度。研制基于数字信号处理器（DSP）的实时信号处理系统，其硬件包括信号采集通道、DSP芯片、逻辑控制电路、液晶显示器（LCD）电路、键盘输出电路、温度检测电路和输出电路，其软件包括监控程序、中断服务模块、初始化模块、相位差测量模块、频率跟踪模块、键盘监控模块和显示模块等。仿真和实测结果表明，本文所研究的方法和研制的系统是可行的、有效的。     

基于80C196KC的CO2焊逆变电源数字波控系统

论述了基于Ｉｎｔｅｌ　８０Ｃ１９６ＫＣ　１６位单片机控制基础之上，采用波形控制的ＣＯ２焊逆变电源机系统，包括系统构成、电流波形控制策略、参数设置与显示、送丝及时序控制等。该系统根据ＣＯ２焊短路过渡的特点，软件上采用各种灵活措施对ＣＯ２焊焊接电流和电压波形进行较为精确的控制。并给出了该系统短路过渡ＣＯ２焊焊接电流电压波形。试验结果表明本ＣＯ２焊逆变电源数字控制系统具有良好的控制性能，而且结构简单和容易操作。