基于粒子濾波的旋轉電弧電流信號處理及其PID控制的參數整定.pdf

1、中國是一個工業(yè)大國,隨著航空、石油工業(yè)、海事航海、汽車等行業(yè)的不斷發(fā)展,落后的手工焊接或者半自動化焊接越來越不能滿足當今需求。因此,自動化的焊接機器人的研究凸顯迫切。然而,能否實現焊接機器人的有效自動跟蹤,關鍵看對焊接信號的提取以及對其的降噪處理,能否得到真實反映焊縫與焊炬特征信號。焊接信號中含有各種復雜的干擾噪聲,由焊接短路、弧光、送絲不穩(wěn)定等因素引起。焊接系統(tǒng)往往是非線性系統(tǒng),利用均值濾波、中值濾波、小波濾波等傳統(tǒng)的數字濾波方式總存

2、在一些弊端。而焊接的控制系統(tǒng)也是實現自動化焊接的至關重要部分,PID控制是最簡單最實用的應用最為廣泛的控制方式,但是PID的控制效果跟比例K P、積分K I、微分K D三個參數有直接的關系,針對以上自動焊接中存在的一些問題,論文做了以下幾個方面的研究:
　　將焊接噪聲分為二類,一種測量噪聲,一種是狀態(tài)噪聲,測量噪聲是由霍爾傳感器、采集卡及其采集電路之間的干擾產生,狀態(tài)噪聲主要由焊接短路、熔點飛濺、電源不穩(wěn)定引起。采集若干組沒有做焊

3、接作業(yè)的信號也即測量噪聲,統(tǒng)計分析其期望值、協(xié)方差值。狀態(tài)噪聲通過逆小波濾波得到,統(tǒng)計出狀態(tài)噪聲期望值、協(xié)方差值,再對狀態(tài)噪聲作頻譜分析,并得到狀態(tài)噪聲的分布直方圖,為后續(xù)的粒子濾波信號處理作鋪墊,對今后的研究也有深刻意義。
　　論文從蒙特卡洛、貝葉斯原理一步步發(fā)展到粒子濾波算法都作了較詳細的推導介紹,通過比較典型的非線性系統(tǒng)進行仿真實驗,并計算出濾波前后的信噪比,從二次信噪比的值證明了粒子濾波的在非線性系統(tǒng)中降噪有明顯優(yōu)勢。通過

4、建立焊接系統(tǒng)的觀測方程和狀態(tài)方程,利用粒子濾波對焊接電流信號作濾波處理,并將濾波結果與中值濾波、均值濾波、小波濾波的濾波結果作了對比。
　　論文闡述了兩種計算偏差的方法,一種是積分法一種是特征諧波法,并應用積分法進行試驗,得到試驗偏差,把偏差值作為控制系統(tǒng)的輸入量,實現跟蹤控制。論文采用PID控制,應用粒子群算法對PID參數整定,經過焊接模型建立、適應度函數選擇、搜索空間的確定,再通過對階躍信號的響應和正弦信號的仿真,并與Z-N法