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(guò)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(guò)渡頻率可控制熔滴尺寸及弧長(zhǎng)處于相對(duì)合理的大小，使熔滴尺寸及弧長(zhǎng)在擾動(dòng)出現(xiàn)時(shí)有較大的變化裕量，利于穩(wěn)定焊接過(guò)程。并且，在穩(wěn)定的短路過(guò)渡情況下，短路頻率越高，過(guò)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(guò)渡頻率作為CO2焊接過(guò)程的目標(biāo)函數(shù)。目前，實(shí)現(xiàn)恒頻短路過(guò)渡控制方案中多以控

2、制電弧電壓實(shí)現(xiàn)恒頻過(guò)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(guò)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(duì)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(guò)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(duì)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(mǎn)足焊接生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展和焊接工藝對(duì)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(kāi)發(fā)環(huán)境下編寫(xiě)和調(diào)試的，多采用了中斷和查詢(xún)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(xún)表。該表存儲(chǔ)在DSP的數(shù)據(jù)空間，供在焊接過(guò)程中查詢(xún)使用。 通過(guò)控制系統(tǒng)的調(diào)試證明，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)到短路狀態(tài)信息和中斷信號(hào)，保護(hù)電路和開(kāi)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(guò)渡頻率。采用的控制策略使焊接過(guò)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”