基于变参数PI-ADPLL超声焊接电源的频率跟踪控制

在超声波焊接过程中,由于焊接负载和振动系统温度等的变化使系统固有频率发生漂移,振幅脱离谐振状态.针对这一缺点,采用数字信号处理DSP技术,研究了一种基于变参数PI与全数字锁相环ADPLL相结合的超声焊接电源频率复合跟踪控制策略,即当频率的误差值大于或等于偏差设定的阀值时,采用变参数PI控制,快速准确地将电源工作频率引入锁相范围;当频率误差值小于偏差设定的阀值时,采用ADPLL控制,使超声焊接电源的工作频率精确跟踪换能器的谐振频率.试验结果表明,基于变参数PI-ADPLL控制的超声焊接电源具有频率跟踪性能好、响应速度快、工作效率高等优点.     

超声电源频率跟踪电路的改进

介绍了传统频率跟踪电路在超声电源中的应用,简要分析它们存在的优、缺点,对现有的检相电路进行改进,提出了一种由PIC18F458单片机控制和检相电路相结合的频率自动跟踪电路,提高了电源系统的稳定性,实现超声高效加工并获得了良好的加工效果.     

超声波焊接电源频率跟踪与调节

超声波电源是超声波焊接的关键设备,其频率跟踪速度、功率调节性能和输出振幅稳定性等直接影响金属的焊接质量。针对模拟锁相式金属用超声焊接电源频率跟踪速度慢、负载突变时易失锁等缺点,研制出一种基于PI-DDS控制的精密金属用超声波焊接电源。实验结果表明,所设计的金属用超声波焊接电源能实现对换能器谐振频率的毫秒级自动跟踪,频率周期分辨率高达0.1 Hz。同时移相调功方式能使电源在0~1.5 kW内实现输出功率的连续可调,可用于小型有色金属薄件的焊接。     

一种逆变式超声焊接电源频率跟踪技术

作为一种材料加工方法,超声焊接技术的应用日益广泛.针对超声焊接过程中超声换能器谐振频率发生漂移的问题,提出了一种基于AT89S52单片机、脉宽调制(PWM)型控制芯片SG3525A和数字电位器的逆变式超声焊接电源频率自动跟踪技术.介绍了超声焊接电源主电路和频率跟踪电路的工作原理以及所用器件的功能,并给出了超声焊接电源频率跟踪子程序的流程.与传统电路相比,所设计的频率跟踪电路具有简单、新颖、实用等优点.     

基于DSP控制的超声金属焊接电源

为了进一步提高超声金属焊接的可靠性与稳定性,针对现有模拟超声焊接电源频率跟踪性能差、焊接过程振幅不可调的缺陷,文中提出了基于数字信号处理器(DSP)控制的超声电源方案.通过采集压电换能器两端电压、电流相位差,利用增量式PI控制算法实现了焊接过程的频率跟踪;采用脉冲宽度调节的方式实现了焊接过程超声振幅大小的调节.结果表明,采用数字控制的超声电源,实现了焊接过程振幅的连续可调;负载突变时,0.32 ms时间内可以实现频率跟踪过程.     

金刚石拉丝模超声加工自动频率跟踪系统设计

在分析金刚石拉丝模超声加工原理的基础上,讨论了超声频率自动跟踪的必要性,提出了基于模拟锁相环技术的频率跟踪电源系统的设计。通过外围硬件电路检测辨别换能器两端电压和电流信号的相位差方向,控制CD4046锁相环输出频率的大小,使换能器的工作频率始终在谐振频率点。在加载不同长度工具针负载的情况下,对自动跟踪电源系统进行压电阻抗分析测试,实验结果表明,该系统具有良好的频率跟踪性能。     

基于MSP430超声波点焊机频率跟踪控制

针对超声振动系统的谐振频率随负载变化发生漂移的问题,设计了一种基于MSP430控制器的超声波电源.采用电感串联和电容并联的方式实现振动系统的电端匹配;对逆变变压器原边采用串联谐振技术,减小开关损耗;利用MSP430内部ADC获取振动系统的电流和电压相位差的大小,根据鉴相器输出的频偏方向,调整MSP430输出PWM波的占空比,改变TL494输出频率,从而实现频率自动跟踪的闭环控制.试验结果证明,该控制方法具有检测精度高、动态响应速度快、频率跟踪稳定性好.     

程控超声加工电源的频率跟踪和恒幅控制

频率跟踪和恒定振幅控制是超声加工电源两个重要的特性。本文用电路理论分析了电流作了反馈控制量的理论依据,介绍了发生器的结构、频率跟踪和恒幅输出的实现方法,完成了变步长频率跟踪和ＰＩＤ恒幅控制的软件设计。     

超声波电源的跟频精度对输出振幅及铸锭组织的影响

使用三种不同频率跟踪原理的超声波电源驱动同一超声振动系统进行空载测试及铸造试验。通过测量振动系统的输出振幅及分析铸锭的凝固组织特征,研究超声波电源跟频精度对二者的影响规律。结果表明:在相同条件下,采用模糊控制法与PID法组合控制的超声波电源跟频精度最高,可达6~10 Hz,且不受干扰、稳定性好,超声振动系统在其激励下,空载输出振幅为16.5μm,约为其它两种电源的1.5~2.5倍,用于铸造时获得的铸锭组织细化效果也最好,平均晶粒尺寸达到135μm。     

超声辅助磨削专用电源的研制

超声辅助磨削要求超声电源具有稳定的高频输出特性及反应迅速的实时跟踪特性。针对传统超声电源工作频率低、输出功率低、跟踪速度慢等问题,利用STM32F103VET6控制器和直接数字频率合成（direct digital synthesize,DDS）技术,设计并实现专用于超声辅助磨削的具有高频率、高功率和高稳定性的超声电源系统,并采用基于模糊PID（proportion,integral,differential）控制器的频率自动跟踪方法,实现快速准确地频率自动跟踪。使用所设计的超声电源进行电学性能测试及超声辅助磨削加工验证试验,结果表明:所研制的超声辅助磨削专用电源在难加工材料磨削加工中运行良好。      

Research on Digitalization of High Frequency Microplasma Arc Welding Machine with Small Welding Current

The problem of digital controlling of high frequency microplasma arc welding machine has been solved through Fujitsu 16-bits single-chip processor used.Digital welding power sources and their control systems,digital sequential control system,and digital man-machine interaction system were included in digital microplasma arc welding machine studied.Principles,which is about digital sequential control system,digital man-machine interaction system,digital controller and its interface,and controlling software program,were analyzed.It has been showed that full digitalization of high frequency microplasma arc welding machine was fulfilled,minimum welding current of the machine is 0.05A,and arc is stable and can been started unfailingly.     

铝镁合金的数字化弧焊电源及专家数据库

研制了铝镁合金数字化弧焊电源,搭建了基于DSP和ARM的控制系统和人机交互系统,分析了数字化焊机系统和双脉冲控制流程,通过大量的大步距标定工艺试验研究,使得建立数字化双脉冲焊铝的专家数据库简明模块化.对矩形波、梯形波的双脉冲焊铝进行了不同电流下的焊接试验,由焊接波形与焊缝成形可知,焊接电流波形规整稳定,无断弧现象发生,飞溅少,焊缝呈美观、清晰的鱼鳞纹,通过调节低频调制频率来改变鱼鳞纹的宽度,达到了预设的成形要求.     

基于SiC模块的脉冲变极性焊接电源研制

SiC功率器件具备开关速度快、开关损耗低、导通损耗小等优点,有利于进一步提升焊接电源的逆变频率、响应速度,实现电弧能量的精密化控制. 设计了一套脉冲变极性逆变焊接电源,主电路采用双逆变结构,前级高频逆变电路采用SiC模块,后级低频调制逆变电路采用绝缘栅双极型晶体管 IGBT模块;设计了SiC模块驱动电路,实现了快速短路保护及米勒钳位;设计了基于ARM的全数字化控制系统,实现了PWM (pulse width modulation)以及输出电流波形的数字化控制.研制的脉冲变极性焊接电源逆变频率达到100 kHz,额定输出电流为500 A,可实现规整的脉冲变极性波形输出.结果表明,研制的基于SiC模块的脉冲变极性焊接电源能够实现稳定的焊接流程,可通过波形参数的调整有效控制焊接热输入量,获得良好的镁合金焊缝成形.     

Digital control system for pulsed MIG welding power based on STM32

Digital control system for pulsed MIG welding power based on STM32 is set up with 32-bit STM32F103ZET6 directing against the pulse waveform modulation of pulsed MIG welding. High-frequency inverter and medium-low frequency pulse waveform modulation of pulsed MIG welding are realized by using the integrated PWM module within STM32 to generate PWM signals of phase-shifted full-bridge soft-switching and constant-current control of output current is achieved by means of anti-windup PI control algorithm to improve the stability and reliability of control system. Experimental results demonstrate that the designed digital control system based on STM32 can achieve perfect pulsed MIG welding technique with stable welding process and good weld appearance, fully demonstrating the advantages of digital control based on STM32.     

超音频脉冲电源及其与焊接电源的并联耦合

研发了用于复合型超音频脉冲电弧焊接的超音频脉冲电源,其输出脉冲电流的频率和幅值可独立调节和准确控制,并提出了“并联+辅助网络”耦合方式.在建立输出脉冲电流控制模型的基础上,构建了包含降压变换器、全桥变换器和高频耦合变压器的超音频脉冲电源功率变换电路;脉冲电流频率的调节通过改变全桥变换器的开关频率实现,脉冲电流幅值采用对降压变换器的输出电压幅值和全桥变换器的输出电压占空比进行两级反馈控制,以保证其准确性和稳定性.结果表明,超音频脉冲电流的频率和幅值调节快速、准确、稳定,与焊接电弧具有良好的耦合效果.     

基于DSP的一体化双丝脉冲MIG焊数字波控研究

为改善双丝脉冲MIG焊的协同控制,在基于单一DSP芯片TMS320LF2407A控制下的一体化双丝脉冲MIG焊接系统的基础上,利用DSP内部集成的脉宽调制模块,以软件方式实现了主、从机两台逆变电源PWM信号的直接数字化控制,从而实现主、从机的高频逆变和低频脉冲波形调制,最终实现双丝脉冲MIG焊的波形控制.针对双丝脉冲MIG焊熔滴过渡过程的控制,通过改变焊接参数进行工艺试验.试验结果表明,基于DSP的一体化双丝脉冲MIC焊协同控制系统性能稳定,能有效实现两台弧焊逆变电源之间的协同控制,焊接性能好,稳定可靠.     

基于ADSP-21990的数字焊接电源研制

介绍ADSP-21990芯片的基本结构和功能,设计并实现数字电源的整体结构和控制系统结构．并根据脉冲MIG焊接工艺特点编制控制程序．实现了基于ADSP-21990的数字焊接电源实验结果表明：基于ADSP-21990的数字焊接电源取得了较好的动态性能,获得了较好控制效果．为控制策略的最优化和智能化提供了良好的平台。     

Research on key control technologies of all-position automatic welding machine

The pipeline all-position automatic welding machine system is a special welding system for automatically welding circumferential joint of pipeline on site, which has been widely used to the long-distance pipeline construction projects due to the advantages of automatic control for welding parameters at all-position, moving speed of bugs and operating. In this paper, the key control technologies of PAWM all-position automatic welding machine (developed by Pipeline Research Institute of CNPC) such as the automatic control system, control software, personal digital assistant (PDA) software and complex programmable logic device(CPLD) program as well as the control method of welding parameter have been described detailedly. With the higher welding quality, higher welding efficiency and lower labor intensity, PAWM all-position automatic welding machine has been successfully applied in many famous pipeline construction projects.     

基于专家系统高频焊接过程控制的研究

介绍了专家系统的原理及应用基础。在知识库的建立方面采用模糊隶属函数来对知识表示,且推理过程运用正向推理和模糊技术。在对高频焊接过程诸多参数分析后,提出了应用高级语言VisualBasic和数据库知识来实现对高频焊接过程的控制,从而实现高频焊接过程的自动化及智能化。