窄間隙TIG焊焊縫跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)及研究.pdf

1、在調(diào)查和分析國(guó)內(nèi)外窄間隙焊接技術(shù)和焊縫跟蹤技術(shù)的基礎(chǔ)上,針對(duì)窄間隙 TIG焊的特點(diǎn),本文提出了一種基于虛擬儀器的窄間隙 TIG焊縫跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)硬件集成、控制策略研究以及軟件設(shè)計(jì)三個(gè)部分開(kāi)發(fā)了窄間隙TIG焊縫跟蹤系統(tǒng),并結(jié)合模擬跟蹤實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性和系統(tǒng)的性能。
　　本文首先根據(jù)焊縫跟蹤原理,確定了基于虛擬儀器技術(shù)的窄間隙TIG焊縫跟蹤系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,虛擬儀器系統(tǒng)以常用計(jì)算機(jī)和PCI-622

2、1E多功能數(shù)據(jù)采集卡為核心。此外,通過(guò)選用性能穩(wěn)定可靠的高靈敏度焊槍位置傳感器、信號(hào)調(diào)理電路,以及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)和焊槍移動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),集成了窄間隙TIG焊縫跟蹤的硬件系統(tǒng)。
　　在構(gòu)建硬件系統(tǒng)和系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,對(duì)焊縫跟蹤系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了深入研究。結(jié)合數(shù)字PID和模糊控制原理,通過(guò)數(shù)字PID控制器參數(shù)整定,模糊控制器的量化因子、控制規(guī)則的優(yōu)化等步驟,完成了兩種控制器的設(shè)計(jì)并進(jìn)行了仿真性能比較。結(jié)果表明, PID控制和模糊控制

3、都具有各自的缺點(diǎn),PID控制難以處理控制精度和穩(wěn)定性之間的矛盾,而模糊控制在小偏差時(shí)跟蹤效果較差。于是,通過(guò)模糊-PID復(fù)合控制器結(jié)構(gòu)的選取以及合適閾值的確定,獲得了具有響應(yīng)速度快、超調(diào)量小、精度高、仿真性能良好的模糊-PID復(fù)合控制算法,為控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。
　　為了實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤系統(tǒng)的功能,本文在以計(jì)算機(jī)和多功能數(shù)據(jù)采集卡為核心硬件、以L(fǎng)abVIEW為核心軟件的虛擬儀器平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了控制系統(tǒng)軟件,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)者/

4、消費(fèi)者設(shè)計(jì)模式,編寫(xiě)了包含信號(hào)采集、偏差信號(hào)轉(zhuǎn)換、模糊-PID控制、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制等各個(gè)子模塊的控制程序,并設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)交互界面,滿(mǎn)足了系統(tǒng)對(duì)于各項(xiàng)控制參數(shù)在線(xiàn)修改和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示的要求。
　　最后,利用所設(shè)計(jì)的基于虛擬儀器的窄間隙TIG焊縫跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了焊縫跟蹤模擬實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了模糊-PID控制策略的控制效果,并分析了焊縫跟蹤系統(tǒng)精度和動(dòng)態(tài)性能的影響因素。研究結(jié)果表明,模糊-PID復(fù)合控制算法具有良好的跟蹤性能,基于虛