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

1、隨著焊接技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化的飛速發(fā)展，對(duì)焊機(jī)性能的要求也越來(lái)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(qiáng)、焊接質(zhì)量好等特點(diǎn)，能夠適用于多種焊接場(chǎng)合，市場(chǎng)前景廣闊。但目前國(guó)內(nèi)多數(shù)脈沖MIG焊機(jī)驅(qū)動(dòng)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(diǎn)制約了其適用范圍。相比而言，全數(shù)字式焊機(jī)的優(yōu)勢(shì)則越來(lái)越明顯。目前國(guó)內(nèi)焊機(jī)的全數(shù)字化研究仍處于初級(jí)階段，大規(guī)模市場(chǎng)化成型產(chǎn)品較少，因此針對(duì)全數(shù)字化焊機(jī)控制

2、系統(tǒng)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)具有很強(qiáng)的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　 本文針對(duì)焊接電源發(fā)展的現(xiàn)狀，對(duì)脈沖MIG焊機(jī)數(shù)字化過(guò)程中所存在的問(wèn)題及控制需求進(jìn)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(dòng)電路設(shè)計(jì)方案、電流控制方案、弧長(zhǎng)控制方案和人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)方案。
　　 通過(guò)對(duì)脈沖MIG焊熔滴過(guò)渡、弧長(zhǎng)、電流控制需求的分析，設(shè)計(jì)了基于電流和弧長(zhǎng)的雙閉環(huán)控制方案。在焊機(jī)工作過(guò)程中，為了保證熔滴過(guò)渡的穩(wěn)定，要求輸出電流能夠快速、

3、準(zhǔn)確的跟隨給定。本文針對(duì)電流控制要求，通過(guò)對(duì)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(guò)對(duì)功率器件進(jìn)行高速開(kāi)關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)了電流變化的快速性；針對(duì)熔滴過(guò)渡過(guò)程對(duì)電流波形控制的要求，在FPGA中設(shè)計(jì)了變參數(shù)PI控制器，對(duì)脈沖電流波形各個(gè)階段進(jìn)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(shí)針對(duì)數(shù)字驅(qū)動(dòng)回路存在的偏磁問(wèn)題，設(shè)計(jì)了偏磁檢測(cè)電路，避免了因偏磁導(dǎo)致的工作異常，保證了逆變驅(qū)動(dòng)回路對(duì)主電路的可靠驅(qū)動(dòng)。由

4、于焊接電弧模型復(fù)雜，本文采用了模糊控制算法，采用改變基值時(shí)間的方法來(lái)控制電弧電壓，保證了焊接過(guò)程中弧長(zhǎng)的穩(wěn)定。
　　 隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，對(duì)人機(jī)交互界面也提出了越來(lái)越高的要求。本文通過(guò)對(duì)人機(jī)交互界面的需求分析，設(shè)計(jì)了基于USB接口和液晶顯示的人機(jī)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(jī)接口對(duì)移動(dòng)存儲(chǔ)器進(jìn)行操作，可以通過(guò)對(duì)參數(shù)文件的讀取來(lái)完成焊接工藝參數(shù)的設(shè)定，還可以將焊機(jī)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)進(jìn)行記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊機(jī)工作