脉冲MIG焊数字化控制系统的研究

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脉冲MIG焊以其在很大的电流范围内获得射滴过渡,轴向性好,飞溅小,适于全位置焊接,焊缝成形美观的优点,大大促进了高质量、高效率焊接工艺的发展,然而传统的模拟控制方式存在着种种弊端限制了脉冲MIG焊的进一步发展。本文针对脉冲MIG焊进行了深入的研究,在系统仿真的基础上,结合MCU(单片机)+DSP(数字信号处理器)双机系统,提出了脉冲MIG焊的全数字控制系统设计。 研究了脉冲MIG焊的不同熔滴过渡形式,其中“一脉一滴”过渡由于焊缝成形好,工艺过程稳定,应为首选过渡形式。针对脉冲MIG焊控制需要,采用变参数数字PI调节,即根据工艺需要设计不同的基值电流、峰值电流控制器参数,对脉冲电流波形控制,实现了对脉冲上升沿和下降沿的分别、独立调节,同时很好的保证了基值电流和峰值电流控制期间的稳态精度。 针对当前Matlab/Simulink环境下对脉冲MIG焊仿真建模较为理想、仿真结果与实际情况有一定差距的现状,本文根据数字控制研究的需要,在Matlab/Simulink环境下对数字控制脉冲MIG焊系统进行了整体建模(包括“逆变电源—数字控制系统—动态电弧负载”),用受控电流源实现动态电弧负载模型与系统模型的连接。该模型为进一步仿真先进控制算法提供了很好的平台。 采用多微控制器模块化设计全数字脉冲MIG焊控制系统,其中采用单片机和数字信号处理器构造了双机主控制系统,各个模块之间通过串行总线协议进行参数传递,并实现了控制软件的在线升级接口。研究了系统程序流程,设计了良好的引弧收弧程序,设计了高精度及快速的比例积分控制算法。完成了部分硬件电路设计与制作。 最后,针对本焊机的后续研究工作提出了进一步完善的建议,为本焊机今后的深入研究打下了良好的基础。
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