文档介绍：质量在线监测数字化基础研究弧焊电源控制及焊接一级学科:挝挝型堂皇王猩学科专业:挝料加王王猩作者姓名:直指导教师:塑绳莶熬握旖蚴凶匀豢蒲Щ鹱手钅浚昵氩┦垦天津大学材料科学与工程学院二零零八年八月
摘要接工艺性能的关键之一在于先进的焊接设备,实现先进的焊接设备在于采用先进对焊接电压、电流信号深层所蕴含信息的认识,为实现焊接过程的实时监控提供现代工业生产对号称“工业缝纫机暮附由璞柑岢隽烁叩囊G蟆L岣吆的控制理论及针对工艺特点采取合理的控制算法。本文基于数字化焊接的概念,.对数字化焊接电源,熔化极气体保护焊焊接过程数学模型以及焊接信号缌鳌⒌缪梗附铀俣鹊特征分析,焊接质量预测以及在线监控等基础问题进行了研究。首先研制了以数字信号处理器氲テ双处理器为控制核心的数字化弧焊电源。完成了主电路,数字控制系统电路,驱动电路,电流、电压反馈电路,人机接口电路,送丝系统电路以及保护电路的研制,并完成了电源软件系统的设计与调试。其次,进行了附佣搪饭刹ㄐ慰刂蒲芯浚治隽薈短路过渡可以减小飞溅和改善焊缝成型的电压、电流波形。提出了三种波形控制方法,对三种控制方案及效果进行了比较分析。再次,为了实现先进控制方法在焊接电源控制中的应用,分析了焊接过程所涉及的焊接参数及相互关系,对过程电路系统、电弧系统、熔滴上的作用力、熔滴过渡、焊丝熔化速度进行分析。建立过程数学模型;应用基于微分几何的反馈线性化方法,将过程电流及弧长模型同胚映射为等价的线性系统,使复杂的非线性控制问题转化成简单的线性系统的控制问题:将滑模变结构控制方法应用于焊接电流及弧长的控制,并运用进行仿真研究。然后,进行了有关附拥缧藕欧治龃硌芯俊强大的数据处理能力和快速运算能力为焊接信号的实时处理分析提供了合适的平台,为形成焊接过程质量实时评价系统、形成焊接过程的实时闭环控制提供了可能。利用相关性分析、傅立叶谱、短时傅立叶、功率密度谱、小波分析等多种现代信号分析方法对焊接电压、电流的时域、频域及时频域特征进行数据挖掘,从信号分析角度丰富理论基础。最后,采用算法经样本训练对焊缝几何尺寸进行预测研究。针对普通算法存在的问题,采用自适应学习率及附加动量项的方法进行改进,以提高网络的运算速度。采用支持向量机,分别运用线性核函数,多项式核函数,
核函数以及核函数对焊缝尺寸进行预测,从而实现通过神经网络模型预测焊缝形貌来达到焊接质量的实时监控及焊接过程的在线控制的目的。关键词:数字信号处理器;波形控制;滑模控制;小波分析;网络;支持向量机;核函数摘要
.琫琾瑅,...。.瑆“,.,.猚,,甌.,,瓸,瓸
一一———,———————————————————————————————————————一琒,:琖琸.,,,·.琽·.,..,
⋯一虢岛帅猢:邓年/月媒濑沙靛褥日期:\导师躲罚翅托独创性声明学位论文版权使用授权书或撰写过的研究成果,也不包含为获得墨壅盘鲎或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解基凄盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权丞洼盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得
题研究的背景与意义第一章绪论响产品的质量、可靠性和寿命以及生产成本、效率和市场竞争力。显然,没有性并得到良好的焊接接头是不可能的。可以说,没有先进的焊接电源,要实现先进受中国经济持续高速增长及工业化、城市化、现代化进程加快的拉动,铁路、造船、石油管道、建筑、汽车等一批关乎国计民生的行业对钢材需求强劲,与此同时,也对焊接设备提出了更高的要求。号称“工业缝纫机”的焊接设备是现代工业重要的工艺装备,已被广泛应用于各行业中金属及合金的高效连接,直接影能良好、工作稳定的焊接电源,要保证电弧的稳定燃烧和焊接过程的顺利进行,的焊接工艺也是难于办到的。焊接电源发展到今天已经有嗄甑睦妨耍浞⒄褂牒附蛹际酢⒐ひ导术和科学的进步密切相关。近年来电子技术、控制技术、计算机技术的飞速发展极大地促进了弧焊电源的发展。二十世纪六、七十年代期间,弧焊电源的发展比较活跃,出现了多种形式的弧焊整流器,如抽头式、磁放大器式、动铁式、动圈式、晶闸管式、滑动变压器式、附加变压器式等。同时期出现的还有脉冲弧焊电源,这种电源的主要特点为焊接电流以低频调制脉冲方式馈送。脉冲弧焊电源按其结构特点,可分为整流式、磁放大器式、晶闸管式和晶体管式等4