智能埋弧焊系统中的PLC设计

针对埋弧焊机的工艺特点和焊接需求,设计了一套PLC控制的智能焊接系统。设计了送丝电机和行走电机的控制过程,给出其PLC控制程序;理论分析焊接电流和焊接电压的PID闭环控制方法,确保调整电弧电压时,焊接电流随电压值的变化偏离原来的设定值。分析其人机界面的通信协议和控制方式,对上位机接收到的双丝埋弧焊现场设备的电流和电压信号分别进行PID控制,保证焊接过程中电流和弧长的稳定;在控制系统焊接参数数据库中,实现了焊接参数存储、添加和删除功能,保存优质焊缝焊接参数。     

数字化逆变弧焊电源采样策略研究

针对常规数字化逆变电源焊接电流采样可能出现的问题,提出了一种PWM三角波载波顶点同步采样焊接电流的方法,既避免了开关管开关的信号干扰,又可得到每个PWM控制周期的焊接平均电流,保证了焊接电流采样的准确性.同时分析了焊接电缆等效电感对电弧电压测量的影响,提出了两种易实现的电弧电压采样方法,确保电弧电压测量准确.整个控制系统采用离散PI调节器进行电流控制.应用所提出的电流电压采样策略,通过试验验证了该方案可以确保焊接电流稳定,响应速度快,超调小,测量电弧电压准确、稳定.     

晶闸管整流弧焊机引弧及其数字控制设计

针对直流电焊机引弧的工作环境和特点,分析了在焊接时采用旁路引弧的方法,同时在焊接时对焊机输出的电压、电流采样,并进行数字控制运算,适时稳定地控制焊机输出的电压、电流.其实现方法是采用C8051芯片处理器控制整个焊机的性能和功能,同时通过对负载电压、电流的采样进行双闭环控制.通过理论分析,实验验证了该焊接系统能根据焊接工...     

数字化埋弧焊机设计

针对焊接系统中送丝直流电机的转速影响焊接质量问题,采用数字软件锁相环技术精确控制直流电机的速度,传统的控制方法是在直流电机的轴上安装测速电机测出送丝电机的速度进行闭环控制,该方法误差较大,测速电机体积也较大,基于此,采用编码器测量送丝电机的转速,同时将测速值与给定值进行相位锁定闭环控制,通过电机的时序控制逻辑数字控制电机的正反转.此外,为了防止电机过电流和过电压,还采用电流和电压的闭环控制.通过理论分析和实验验证了该方法的可行性.     

晶闸管弧焊整流数字控制的研究

针对大功率弧焊整流焊机的工作环境及工作特点,本文详细分析了弧焊整流电源的拓扑电路以及数字控制的分析。在焊接过程中,根据焊接的需要其焊接电流值大小应实时变化,当通过改变SCR的触发角不能满足焊接功率时,可通过改变三相变压器输出的电压值来自适应焊接电流的大小,因此,本文采用了多输出变压器来满足宽范围的焊接电流值；在数字控制中采用DSP和FPGA共同实现焊接的电压、电流和温度采样以及用FPGA对SCR可靠稳定的触发。数字控制实现时是对焊接输出出的电压和电流进行采样,通过闭环进行PI控制运算,实现方法是采用DSP芯片处理器控制整个电焊机的性能和功能以及开关量信号的采样,由FPGA运算SCR触发导通角的大小,并发出触发信号让SCR可靠稳定的导通和关断。通过理论分析,实验验证了该控制系统拓扑电路的正确性以及控制方法的可行性,从而保证系统能稳定和可靠的运行。     

焊接系统中直流电机速度调节的实现

研究了焊接系统中直流电机的速度调节,提出了一种新型的拓扑电路结构,通过控制上下桥背的高频开关导通后,再经过变压器进行电压变换,使直流电机得到稳定可靠的直流电压.为了让开关管能实时得到触发信号,也对采样电路进行了设计,该采样电路能对电压和电流信号实时精确处理,理论分析了变压器设计的参数,通过设计指标理论计算出变压器和各器件的参数值.最后进行了样机实验,验证了本研究提出电路拓扑结构和电路参数的可行性.     

GMAW熔滴过渡过程稳定性自相关分析

检测了熔化极气体保护焊(GMAW)中焊接电流和电弧电压大小等参数特征,利用数字信号分析与处理中的时域自相关特性原理,分析GMAW熔滴过渡过程的稳定性与参数关系,判断焊接电流和电压是否具有周期性.阐述焊接电弧系统中,电流自身、电压自身及电流和电压相互的变化存在相互关联,并对焊接电流和电压信号进行自相关分析,获得信号时域的周期和方差等特征信息,直观地反映出弧焊过程与熔滴过渡过程的稳定性.     

基于电阻焊机恒流控制的研究

针对焊接系统有些焊接工艺要求负载电流恒定的特性,分析了一种基于恒流控制的全数字控制方法,其实现方法是对焊接工件的负载电流通过电流传感器采样,然后通过DSP来闭环运算控制SCR导通角的大小,从而改变负载电压的输出去控制焊接电流。该数字控制主要针对电网电压的波动以及负载特性的变化时,通过改变输出电压来确保负载电流的恒定。理论分析和实验结果表明,该方法能有效的控制焊接电流恒定,达到满意的效果。     

晶闸管弧焊整流数字控制

针对大功率弧焊整流焊机的工作环境及特点,详细分析弧焊整流电源的拓扑电路和数字控制.在焊接过程中,根据焊接需要,焊接电流应实时变化,当通过改变SCR触发角不能满足焊接功率时,可通过改变三相变压器输出的电压值来自适应焊接电流的大小,因此采用多输出变压器来满足宽范围的焊接电流;在数字控制中采用DSP和FPGA共同实现焊接电压、电流和温度采样以及用FPGA对SCR可靠稳定的触发.采用DSP芯片处理器控制整个电焊机的性能和功能以及开关量信号的采样,由FPGA运算SCR触发导通角的大小,并发出触发信号使SCR可靠稳定的导通和关断.通过理论分析,验证了该控制系统拓扑电路的正确性以及控制方法的可行性,从而保证系统能稳定和可靠的运行.     

基于滑模观测器的PMSM改进无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机因参数扰动、采样延迟、模型失配导致电流控制误差问题,提出基于滑模干扰观测器的改进无差拍电流预测控制。通过将模型参数不匹配引起的扰动引入到电机的电压方程中,构建滑模扰动观测器观测系统扰动;针对滑模控制的抖振问题设计了以sgn为基础的二阶趋近律消除固有抖振问题,并证明了控制器的稳定性;将滑模观测器中的预测电流代替采样电流解决控制延时的问题;将观测估计的系统扰动通过前馈补偿的方式与无差拍电流预测控制相结合,进而提高无差拍电流控制的参数鲁棒性。结果表明：在参数扰动和模型失配时,提出的控制方法可以有效补偿系统扰动,系统稳态误差减小,有效提高了系统鲁棒性。     

基于旋转电弧传感的焊缝偏差信息提取方法

介绍了旋转电弧传感器焊缝偏差信息提取的基本原理.为减小熔池扰动对焊接电流的影响,提出了"四分圆周采样法",并分析了这种采样方法的实现过程;提出一种新的CO2焊接电流信号处理方法——"双模拟滤波+指数平滑数字滤波".分析了这种方法的基本原理和计算步骤,在此基础上得到空间曲线焊缝的偏差信息.结果表明,基于"四分圆周采样法"和"双模拟滤波+指数平滑数字滤波"的焊缝偏差信息提取方法的焊缝偏差计算结果可以用于焊缝跟踪.     

基于电机送丝的数字控制研究

为了克服电焊机送丝速度波动对焊接质量的影响,传统的控制直流电机转速的方法是控制直流电机的电压和电流,该控制方法由于直流电机的特性变化,电路参数的影响会导致控制精度较差,不能适时控制其转速.在此采用锁相环技术方法锁定直流电机的速度,该方法是通过编码器测得电机的转速,并采用DSP实现全数字软件锁相环(DSPLL)控制直流电机的速度,通过可逆调速电路的脉冲宽度调节(PWM),从而精确控制电机的转速.试验表明,该方法能实时精确控制电机的速度,且其性能稳定可靠.     

高压舱水下焊接系统设计及电信号采集

基于陆上焊接电源、高压舱、工控机、运动控制卡、两个具有编码器反馈信号的速度控制模式的直流伺服电动机、一个步进电机以及电动机驱动器、工作台、霍尔电流传感器、数据采集卡等,设计并实现了一种高压舱水下焊接系统.在该系统中,通过工控机上的人机交互界面发出的信号使电机驱动工作台三轴的运动控制带动焊枪在高压舱内进行模拟不同水深的水...     

基于灰色PID控制的全数字送丝系统设计

焊接电流是影响焊接质量的重要因素,而焊接电流的大小取决于焊接速度,因此送丝系统的控制电路、调速方案和稳定性在整个焊接过程中占椐着重要的位置.针对当前送丝电机控制系统的不足,提出基于灰色PID速度控制的调速系统.首先分析送丝系统的硬件组成,并给出双闲环系统的总体结构,介绍灰色PID控制原理,最后通过Simulink对上述...     

埋弧自动焊数字控制器设计

介绍一种埋弧自动焊数字控制系统设计，适应于各种焊接整流器和直流电机驱动的送丝机构。控制器分别由两个单片机为核心构成，一个用于电源外特性控制；另一个完成送丝速度、小车速度以及焊接过程的控制，控制器之间通过串行接口交换数据。采用数字PI算法，由电流电压联合反馈调节电源输出特性，通过电弧电压和电机电枢电压双反馈调节送丝速度，从而获得精确的焊接工作点。控制软件根据焊丝与工件是否短接自动选择回抽或划擦引弧，收弧过程通过电流衰减方式填充弧坑。由液晶显示器构成的人机界面，用于系统变量、工艺参数和动态焊接数据的设置、显示、记忆和管理，拓宽了焊机的功能。     

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.     

焊接电弧信息测试分析系统

以焊接电流、电弧电压、电弧光谱为信息源，开发了一套可进行信号采集、信号处理、信息提取的焊接电弧信息测试分析系统，并可实现同步高速摄影。研制的电弧电压、焊接电流传感器具有良好的强弱电隔离性能，良好的输出信号品质，很好地保护了采集卡及计算机。设计的电弧光谱传感器信噪比高，可得到品质良好的电弧光谱信号。基于Visualbasic语言开发的软件系统可采集多路焊接电弧信号，并可对采集的信号进行瞬时分析和统计分析，以提取有价值的焊接信息。     

脉冲MIG焊优化控制研究

介绍了自行设计开发的微机控制的脉冲MIG焊电源控制系铳。研究分析了在脉冲MIG焊接中的PID控制算法。为了在焊接过程中实时采样、显示焊接参数，着重介绍了如何改进对串行器件MAX7219的编程，以及对PID控制算法的优化。试验结果证明，优化后程序执行效率高，响应速度快，控制精度高，可以实现稳定的脉冲MIG焊接过程。     

输入/输出并联直流变换器在逆变焊机中的应用

输入/输出并联型直流变换器能降低开关管的开关应力,适用于高输入电压、低输出电压、大电流、大功率的焊接系统.分析了逆变电路拓扑结构开关管发展,输入/精出并联直流变换器的工作原理,重点分析了并联变换器均流控制的方法.针对其工作时存在不均流现象,通过对各变换器的输出电流采样并比较后去控制IGBT的导通时间(占空比)来达到均流...