鋁合金脈沖MIG焊過(guò)程多信息分析及解耦控制.pdf

1、近年來(lái),隨著鋁合金在汽車、列車等運(yùn)載工具中的廣泛應(yīng)用,對(duì)鋁合金焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的自動(dòng)化、智能化及焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性要求越來(lái)越高。本文針對(duì)鋁合金脈沖MIG焊過(guò)程在恒定規(guī)范下鋁合金熱積累現(xiàn)象明顯,參數(shù)不匹配情況下焊接過(guò)程不穩(wěn)定這些關(guān)鍵問(wèn)題,通過(guò)焊接過(guò)程中多信息傳感與分析,過(guò)程建模仿真及實(shí)時(shí)解耦控制等方面對(duì)鋁合金脈沖MIG焊過(guò)程進(jìn)行了深入的研究。
　　 由于鋁合金脈沖MIG焊接過(guò)程中存在較多的不確定因素,實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制是保證其焊接過(guò)程穩(wěn)定與

2、焊接質(zhì)量的重要方法,本文通過(guò)LabYIEw與COM技術(shù)結(jié)合的實(shí)時(shí)視覺(jué)傳感,利用xPC目標(biāo)實(shí)時(shí)建立了針對(duì)鋁合金脈沖MIG焊的快速原型試驗(yàn)平臺(tái)。
　　 對(duì)于鋁合金脈沖MIG焊過(guò)程,首先通過(guò)視覺(jué)傳感的方法提出了一種焊絲干伸長(zhǎng)提取算法,針對(duì)固定模板的傳統(tǒng)微分算子邊緣提取的不足,研究并利用蟻群算法、遺傳算法進(jìn)行熔池邊緣提取。對(duì)于鋁合金脈沖MIG焊過(guò)程穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,得出了電弧電壓概率密度、近似熵值與焊接過(guò)程穩(wěn)定性的相關(guān)性。為克服已有信息

3、對(duì)焊接過(guò)程的表征不足,對(duì)焊接過(guò)程中聲音信號(hào)進(jìn)行采集,分析得到不同熔滴過(guò)渡下電弧聲信號(hào)特征進(jìn)行熔滴過(guò)渡類型辨識(shí),利用小波變換后得到特定頻率范圍的電弧聲信號(hào)能量變化與焊接過(guò)程焊縫塌陷的相關(guān)性。進(jìn)一步對(duì)弧焊過(guò)程多信息融合進(jìn)行了初步研究,采用U-I二維相空間統(tǒng)計(jì)、二維近似熵信息源級(jí)多信息融合的算法確立了焊接過(guò)程電流、電壓信息融合后特征與焊接過(guò)程穩(wěn)定性的相關(guān)性。
　　 本文在已有鋁合金脈沖MIG焊過(guò)程辨識(shí)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行MIMO控制模型分

4、析,確立了以熔寬和干伸長(zhǎng)為目標(biāo),通過(guò)調(diào)節(jié)送絲速度與占空比來(lái)進(jìn)行解耦控制的控制方案,采用經(jīng)典補(bǔ)償解耦控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)象逆模型解耦理論進(jìn)行仿真控制研究。并針對(duì)鋁合金脈沖MIG焊電弧系統(tǒng)特點(diǎn),在考慮熔滴過(guò)渡的基礎(chǔ)上建立了焊絲熔化動(dòng)態(tài)電弧模型,對(duì)所建立的模型進(jìn)行了仿真,獲得了與實(shí)際焊接過(guò)程相近的結(jié)果,揭示了電弧系統(tǒng)不穩(wěn)定性的原因,并進(jìn)一步在所建模型上進(jìn)行了干伸長(zhǎng)控制仿真,為電弧穩(wěn)定控制提供了參考。
　　 在傳感與仿真的基礎(chǔ)上,通過(guò)快

5、速原型平臺(tái),首先通過(guò)送絲速度的調(diào)節(jié)來(lái)對(duì)干伸長(zhǎng)進(jìn)行單獨(dú)控制,使焊接過(guò)程電弧系統(tǒng)穩(wěn)定,接著針對(duì)以占空比來(lái)進(jìn)行熔寬控制使得參數(shù)匹配困難而失穩(wěn)的問(wèn)題,利用雙脈沖工藝方法,提出通過(guò)占空因數(shù)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)熱輸入調(diào)節(jié),進(jìn)行焊縫熔寬控制研究,在此基礎(chǔ)上以干伸長(zhǎng)和熔寬為控制目標(biāo),以送絲速度、雙脈沖占空因數(shù)為調(diào)節(jié)量的MIMO實(shí)時(shí)解耦控制,并在鋁合金脈沖MIG焊快速原型平臺(tái)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了不同傳感方案下,不同控制器下的控制效果研究,獲得了在熔寬、干伸長(zhǎng)在視覺(jué)傳感