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焊接熔透的自动控制优化方案

【摘要】:熔透控制系统的主要目的是通过在线地、实时地调整熔宽闭环模糊PID控制器的参数,使其适应焊接过程中由于各种原因变化引起的对象特征的变化,从而使控制器始终保持较高的控制精度,实现恒熔宽焊接。在明确以上两个因素对熔池的影响后,设计一个低成本的熔透控制器。重点对TIG的熔透控制进行了试验研究。

熔透控制系统的主要目的是通过在线地、实时地调整熔宽闭环模糊PID控制器的参数,使其适应焊接过程中由于各种原因变化引起的对象特征的变化,从而使控制器始终保持较高的控制精度,实现恒熔宽焊接。

在非熔化极的TIG焊工艺中,焊接电流和焊接速度对焊接过程的熔池尺寸影响最大。其中焊接速度由焊接工件所在工作台的速度决定,焊接电流由TIG焊机的给定电压决定。给定电压越大,焊接电流增加,熔池宽度就越大;工作台运动速度越慢,熔池宽度越大。在明确以上两个因素对熔池的影响后,设计一个低成本的熔透控制器。首先必须要分析整个系统的工作过程,即首先要明确系统的属性、控制对象、输入输出量和偏差控制量等的处理,其次要选择采用怎样的控制算法才能实现比较高的熔透控制精度。重点对TIG的熔透控制进行了试验研究。

在MAG焊等熔化极气体保护焊中,影响熔透的工艺因素多而复杂,焊接电流、电弧电压、焊接速度、气体成分及流量、焊丝和工件的材质等都会使焊缝的熔透情况发生改变。与非熔化极的TIG焊相比,熔化极焊接的现场图像采集条件非常恶劣,又存在短路过渡而使得弧光变得很不稳定,熔池的形态变化也很大;而飞溅和烟尘等干扰使熔池图像变得模糊不清。此外,在熔化极焊接中,在没有实现一元化调节的情况下,焊接电流和电弧电压需要相互配合才能实现正常焊接,因此不能像TIG焊那样采用单一调节焊接电流来实现熔透控制。