基于DSP的CO-,2-弧焊逆變電源的智能控制系統(tǒng)研究.pdf

1、CO2短路熔滴過渡焊是一種應(yīng)用非常廣泛的焊接工藝，但存在飛濺大和焊縫成形欠佳的缺點(diǎn)。大量研究表明：在送絲速度一定的情況下，恒定的過渡頻率可控制熔滴尺寸及弧長處于相對合理的大小，使熔滴尺寸及弧長在擾動出現(xiàn)時(shí)有較大的變化裕量，利于穩(wěn)定焊接過程。并且，在穩(wěn)定的短路過渡情況下，短路頻率越高，過渡熔滴越小，金屬飛濺越小，焊縫波紋越細(xì)密，焊縫成形越佳。因此常把CO2短路熔滴過渡頻率作為CO2焊接過程的目標(biāo)函數(shù)。目前，實(shí)現(xiàn)恒頻短路過渡控制方案中多以控

2、制電弧電壓實(shí)現(xiàn)恒頻過渡。但由于電弧電壓在焊接環(huán)境中易受干擾，并且要獲得焊接過程的穩(wěn)定和較小量的飛濺，需要焊接電流與電壓形成實(shí)時(shí)最佳匹配，而由于控制對象的復(fù)雜多變，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，使得這種匹配難以實(shí)現(xiàn)，控制效果不理想。 據(jù)此，本文提出一種基于短路熔滴過渡頻率為控制目標(biāo)，短路階段電流上升率和燃弧階段電流下降率為控制對象的模糊控制方案。并采用DSP為焊機(jī)控制系統(tǒng)的硬件核心，以滿足焊接生產(chǎn)自動化的發(fā)展和焊接工藝對弧焊電源的精確控

3、制的要求，彌補(bǔ)以單片機(jī)為控制核心的弧焊逆變電源存在速度慢、實(shí)時(shí)性差等不足。完成了實(shí)現(xiàn)這種控制方案的弧焊逆變電源控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。 本文是利用IGBT弧焊逆變電源具有優(yōu)異的可控性和快速響應(yīng)能力的特點(diǎn)，并在前期主電源已設(shè)計(jì)完成的工作基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和制作了控制系統(tǒng)的硬件電路板。軟件部分是在CCS2000集成開發(fā)環(huán)境下編寫和調(diào)試的，多采用了中斷和查詢技術(shù)以及模塊化設(shè)計(jì)。模糊控制器的設(shè)計(jì)是在大量的焊接工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)

4、上，并利用MATLAB軟件推理決策并計(jì)算出一張模糊查詢表。該表存儲在DSP的數(shù)據(jù)空間，供在焊接過程中查詢使用。 通過控制系統(tǒng)的調(diào)試證明，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地檢測到短路狀態(tài)信息和中斷信號，保護(hù)電路和開關(guān)電路可靠。隨后進(jìn)行了聯(lián)機(jī)工藝試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠，能獲得較為穩(wěn)定的短路過渡頻率。采用的控制策略使焊接過程穩(wěn)定、飛濺量較小，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。至此，本文作為河南省科技廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目“CO2焊接逆變電源智能控制技術(shù)研究”