脉冲MIGMAG焊接自适应模糊控制系统的研究.pdf

2 ·试验与研究· 焊接技术　　1997 年第 1 期 脉冲 焊接自适应模糊控制系统的研究 M IG M AG 赵举东　孙　栋　赵家瑞　　　楚绍国 　　　　 (天津大学　300072) 　　　　　　 (鞍山钢铁公司) 　　摘要　　脉冲 焊接熔滴过渡的控制是焊接技术研究领域至今尚未取得突破性进展的研 M IG M A G 究课题。本文首次提出自适应模糊控制方案对脉冲 焊接熔滴过渡进行在线实时控制, 建立了 M IG M A G 以全数字控制 IGBT 逆变弧焊电源为核心的自适应模糊控制系统, 对自适应模糊控制系统进行了设计和 8098 单片微机程序控制。最后, 对自适应模糊控制系统进行了应用研究, 试验结果表明, 达到了设计要 求。 关键词　　控制系统　模糊控制　脉冲 焊　熔滴过渡 M IG M AG 1　引言 30 年前, N eedham 等人提出了用脉冲电流来控制 熔滴过渡的思想, 脉冲 焊熔滴过渡可控的 M IG M A G 概念一直沿用至今。脉冲 焊的熔滴过渡有 M IG M A G 三种基本形式: 几个脉冲过渡一滴, 一个脉冲过渡一 滴, 一个脉冲过渡多滴。由于射滴过渡形式具有可控与 定向的特点, 而且飞溅、烟雾极少, 熔滴大小和形状均 匀一致, 熔化率也较颗粒过渡和射流过渡高, 因此这种 过渡形式广为采用。而研究结果表明, 在一个电流脉冲 周期中有两种熔滴过渡形式, 即第一颗熔滴是 图1　自适应模糊控制试验系统框图 以射滴过渡形式过渡, 第二颗和后续的熔滴均以射流 　　该系统采用的全数字控制 IGBT 逆变弧焊整流器、 过渡形式过渡, 由此可见, 一个脉冲过渡一个熔滴是最 场效应管控制送丝系统及以 8098 单片微机为核心的 理想的熔滴过渡形式。 微机控制系统, 均为自行研制的。 迄今为止, 对于这种最理想的熔滴过渡形式的控 3　自适应模糊控制系统硬件设计 制, 大致分为四类: 第一类是闭环控制法, 第二类是 ( 1) 8098 单片微机控制系统 控制法, 第三类是 控制法, 第四类是 Synergic Q H A RC 8098 单片微机是M CS96 系列中以 8098 为主芯 弧光传感实时控制法。国内外焊接技术工作者做了大 片的单片机, 具有性能好, 功能齐全, 价格低廉, 使用 量研究工作, 取得了一定的效果。然而, 这些研究工作 方便等优点。还具有运算速度快, 控制精度高等优越 或是停留在熔滴过渡不均匀, 抗干扰能力较差的水平 性, 能够满足脉冲 焊接的自适应模糊控制 M IG M A G 上, 或是停留在控制系统响应速度慢, 难以在实际中应 要求。本文设计的 8098 单片微机控制系统作为整个控 用的水平上。究其原因, 主要是由于焊接电弧具有非线 制系统的核心, 数字键盘显示等系统及一些外围接口 性及时变特性, 难以建立精确的数学模型, 因而难以用 电路都通过它实现相应功能,