鋁合金MIG焊過程MIMO模型辨識及控制系統(tǒng)仿真.pdf

1、近年來，隨著汽車、列車等運輸工具向輕量化發(fā)展，對鋁合金的需求越來越大，也對鋁合金焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的自動化、智能化要求日益增高。而鋁合金焊接的特殊性以及目前的示教再現(xiàn)型焊接機器人較低的適應(yīng)能力，嚴重制約了焊接機器人在鋁合金焊接中的應(yīng)用。為了克服機器人焊接過程中各種不確定性因素對焊接質(zhì)量的影響，提高焊接機器人作業(yè)的智能化水平和工作的可靠性，要求焊接機器人系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)焊接參數(shù)的在線調(diào)整和焊縫質(zhì)量的實時控制?；谝曈X傳感的焊接過程傳感與多變量控制是

2、未來最有發(fā)展前途的焊接過程控制方法之一。 本文采用了鋁合金焊接區(qū)圖像視覺檢測系統(tǒng)，通過窄帶濾光結(jié)構(gòu)，有效地克服了弧光干擾，并獲得了比較清晰的鋁合金MIG焊焊接區(qū)圖像。通過分析鋁合金MIG焊焊接區(qū)圖像特征，在形態(tài)學方法提取熔池寬度算法的基礎(chǔ)上，提出了焊接干伸長特征的圖像提取算法。通過熔寬提取算法和焊接干伸長提取算法，能獲得穩(wěn)定可靠的熔寬和干伸長值。 介紹了鋁合金MIG焊焊接電流占空比、基值電流、峰值電流、焊接速度、送絲速度

3、對熔寬的影響規(guī)律，并在其基礎(chǔ)上，通過平板堆焊試驗研究了這些參數(shù)對焊接干伸長的影響規(guī)律；在鋁合金機器人脈沖MIG焊平板堆焊過程各焊接參數(shù)與正面熔寬之間的傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上，采用鋁合金平板堆焊階躍試驗，利用曲線擬合法辨識了鋁合金機器人脈沖MIG焊動態(tài)過程傳遞函數(shù)，建立了焊接電流占空比、基值電流、焊接速度、送絲速度與焊接干伸長之間的對象數(shù)學模型。通過對象數(shù)學模型參數(shù)的修正，得到了鋁合金機器人脈沖MIG焊MIMO對象模型。利用該模型，實現(xiàn)了鋁合金

4、MIG焊熔寬單變量控制系統(tǒng)和對鋁合金MIG焊焊接干伸長單變量控制系統(tǒng)進行了仿真。鋁合金MIG焊熔寬單變量控制系統(tǒng)的焊接試驗表明，僅采用熔池寬度實時控制的焊縫仍然不能滿足鋁合金焊接的高質(zhì)量要求，必須采用多個參數(shù)來控制焊縫的質(zhì)量。鋁合金MIG焊焊接干伸長單變量控制系統(tǒng)仿真結(jié)果表明，采用PID控制器控制的鋁合金MIG焊焊接干伸長控制系統(tǒng)，能滿足實際焊接過程中對焊接干伸長的控制要求。 利用辨識的鋁合金MIG焊MIMO對象模型，運用多變量