全數(shù)字脈沖MIG焊接控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著焊接技術(shù)和工業(yè)自動化的飛速發(fā)展，對焊機性能的要求也越來越高。脈沖MIG焊接系統(tǒng)作為目前應(yīng)用較廣的一種焊接系統(tǒng)，具有控制方式靈活、系統(tǒng)穩(wěn)定性強、焊接質(zhì)量好等特點，能夠適用于多種焊接場合，市場前景廣闊。但目前國內(nèi)多數(shù)脈沖MIG焊機驅(qū)動部分仍采用模擬電路控制，適應(yīng)性差、產(chǎn)品一致性不高等缺點制約了其適用范圍。相比而言，全數(shù)字式焊機的優(yōu)勢則越來越明顯。目前國內(nèi)焊機的全數(shù)字化研究仍處于初級階段，大規(guī)模市場化成型產(chǎn)品較少，因此針對全數(shù)字化焊機控制

2、系統(tǒng)進行研究開發(fā)具有很強的理論意義和實用價值。
　　 本文針對焊接電源發(fā)展的現(xiàn)狀，對脈沖MIG焊機數(shù)字化過程中所存在的問題及控制需求進行了分析研究，確定了全數(shù)字脈沖MIG焊接電源的高速數(shù)字逆變驅(qū)動電路設(shè)計方案、電流控制方案、弧長控制方案和人機交互界面設(shè)計方案。
　　 通過對脈沖MIG焊熔滴過渡、弧長、電流控制需求的分析，設(shè)計了基于電流和弧長的雙閉環(huán)控制方案。在焊機工作過程中，為了保證熔滴過渡的穩(wěn)定，要求輸出電流能夠快速、

3、準確的跟隨給定。本文針對電流控制要求，通過對數(shù)字PWM產(chǎn)生原理的分析和研究，在FPGA中構(gòu)建了高速PWM控制器，通過對功率器件進行高速開關(guān)控制，實現(xiàn)了電流變化的快速性；針對熔滴過渡過程對電流波形控制的要求，在FPGA中設(shè)計了變參數(shù)PI控制器，對脈沖電流波形各個階段進行精確控制，使電流輸出能夠更加快速穩(wěn)定的跟隨給定。同時針對數(shù)字驅(qū)動回路存在的偏磁問題，設(shè)計了偏磁檢測電路，避免了因偏磁導致的工作異常，保證了逆變驅(qū)動回路對主電路的可靠驅(qū)動。由

4、于焊接電弧模型復雜，本文采用了模糊控制算法，采用改變基值時間的方法來控制電弧電壓，保證了焊接過程中弧長的穩(wěn)定。
　　 隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，對人機交互界面也提出了越來越高的要求。本文通過對人機交互界面的需求分析，設(shè)計了基于USB接口和液晶顯示的人機界面，使得參數(shù)輸入和顯示更加清晰、明了。系統(tǒng)采用了USB主機接口對移動存儲器進行操作，可以通過對參數(shù)文件的讀取來完成焊接工藝參數(shù)的設(shè)定，還可以將焊機的實時工作狀態(tài)進行記錄，實現(xiàn)對焊機工作