大功率交流方波埋弧焊弧壓穩(wěn)定控制.pdf

1、交流方波埋弧焊具有電弧過(guò)零點(diǎn)快、無(wú)磁偏吹、焊接熔敷率高等優(yōu)勢(shì)，但在大電流高速焊過(guò)程中電弧易失穩(wěn)，實(shí)際輸出的電流、電壓波形存在不規(guī)則畸變，影響焊縫成形質(zhì)量，特別是在大電流(1000A級(jí)以上)交流方波焊接場(chǎng)合，電弧越容易失穩(wěn)，焊縫成形容易出現(xiàn)咬邊、駝峰等多種缺陷。對(duì)大功率交流方波埋弧焊電弧穩(wěn)定性控制應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行研究，對(duì)于解決大功率交流方波埋弧焊易出現(xiàn)的電弧失穩(wěn)、焊縫成形差的問(wèn)題并最大限度地發(fā)揮交流方波埋弧焊的優(yōu)點(diǎn)，具有重要的理論與實(shí)

2、際工程意義。
　　論文在分析埋弧焊接過(guò)程電弧系統(tǒng)電參數(shù)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，建立恒流特性埋弧焊過(guò)程電弧弧長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型，深入分析電弧參數(shù)對(duì)焊接過(guò)程電弧弧壓的穩(wěn)定性影響規(guī)律及其對(duì)焊縫質(zhì)量的影響，并在此基礎(chǔ)上，提出大功率交流方波高速埋弧焊過(guò)程弧長(zhǎng)穩(wěn)定控制策略，并設(shè)計(jì)出基于弧壓反饋?zhàn)兯偎徒z的弧長(zhǎng)控制系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)修正和完善了基于弧壓反饋?zhàn)兯偎徒z的弧長(zhǎng)控制系統(tǒng)的功能和性能。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.建立恒流特性埋弧焊過(guò)程電弧弧長(zhǎng)數(shù)學(xué)

3、模型，研究不同規(guī)格焊絲、大電流、電弧波形、下的熱作用機(jī)制與焊絲進(jìn)給的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，揭示電弧波形正負(fù)半波幅值、導(dǎo)通時(shí)間比、頻率與電弧弧壓的影響規(guī)律。
　　2.引入交流方波埋弧焊的弧壓特性，引入模糊控制策略，研究了基于模糊控制的大功率交流方波高速埋弧焊過(guò)程弧長(zhǎng)穩(wěn)定控制器。給出了模糊控制器的設(shè)計(jì)步驟，并結(jié)合交流方波弧壓變化特征對(duì)模糊控制器的參數(shù)進(jìn)行了選取。
　　3.研究了基于弧壓反饋?zhàn)兯偎徒z的弧長(zhǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了以基于ARM

4、處理器為核心的弧壓數(shù)字化控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分，硬件功能模塊由STM32RB10處理器、送絲調(diào)速主電路、驅(qū)動(dòng)電路、弧壓信號(hào)采集電路、保護(hù)電路等組成;軟件功能模塊由主程序、引弧與收孤子程序、采樣子程序，PWM生成子程序組成。并給出了弧長(zhǎng)模糊控制算法在ARM處理器中的實(shí)現(xiàn)途徑。
　　4.利用MATLAB的SIMULINK建立交流方波弧壓閉環(huán)反饋?zhàn)兯偎徒z控制性能仿真模型，并設(shè)計(jì)了斜坡焊試驗(yàn)，通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)手段，分別對(duì)PI