基于磁控電弧實(shí)時(shí)焊縫跟蹤的滑模變結(jié)構(gòu)控制研究.pdf

1、目前我國(guó)焊接自動(dòng)化水平相對(duì)較低，大部分焊接作業(yè)仍采用傳統(tǒng)的手工焊與半自動(dòng)焊，實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化與智能化于每個(gè)焊接科研工作者而言仍然是任重而道遠(yuǎn)的目標(biāo)。提高焊接自動(dòng)化和智能化，第一要?jiǎng)?wù)就是實(shí)現(xiàn)焊縫自動(dòng)跟蹤。目前常用的焊縫跟蹤方法應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中仍然存在許多不足，主要問(wèn)題如下：控制系統(tǒng)比較復(fù)雜且性?xún)r(jià)比低、濾波效果與參數(shù)調(diào)節(jié)柔性無(wú)法兼顧、相位延時(shí)導(dǎo)致跟蹤不及時(shí)、對(duì)工作環(huán)境要求高等，急需開(kāi)發(fā)研究一種高性?xún)r(jià)比的實(shí)時(shí)焊縫跟蹤方法，目前磁控電弧實(shí)時(shí)焊縫智

2、能跟蹤方法具有解決以上問(wèn)題的潛質(zhì)，因此深入研究它意義重大。本文利用磁控電弧傳感器提取偏差信號(hào)，將信號(hào)實(shí)時(shí)處理、焊縫偏差預(yù)測(cè)、切線擬合思想和滑模變結(jié)構(gòu)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)焊縫自動(dòng)跟蹤控制，進(jìn)一步完善了基于磁控電弧傳感的焊縫自動(dòng)跟蹤理論體系。
　　1、優(yōu)化了磁控電弧傳感器，建立了掃描V型坡口的模型并且通過(guò)仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的正確性。
　　針對(duì)CO2氣體、磁極間距對(duì)擺弧以及溫度對(duì)磁場(chǎng)的影響，改進(jìn)了磁控電弧傳感器，同時(shí)詳細(xì)闡述了其跟蹤的原

3、理，建立了電弧掃描V型坡口的模型，通過(guò)仿真驗(yàn)證了其理論可行性，并且在擺動(dòng)頻率為3Hz，4Hz，5Hz，6Hz的情況下，進(jìn)行了磁控電弧焊縫跟蹤坡口特征信號(hào)的提取，證明了電弧掃描V型坡口模型的正確性與磁控電弧傳感器應(yīng)用于焊縫自動(dòng)跟蹤具有較大的潛力。
　　2、采用了兩種實(shí)時(shí)信號(hào)處理方法對(duì)磁控?cái)[動(dòng)電弧信號(hào)進(jìn)行濾波處理，并對(duì)比闡述了兩者的優(yōu)劣性。
　　針對(duì)磁控電弧焊縫跟蹤信號(hào)非線性不平穩(wěn)等特點(diǎn)，提出一種基于匹配追蹤和非參數(shù)基函數(shù)相結(jié)合

4、的磁控電弧焊縫跟蹤特征信號(hào)提取方法；同時(shí)，采用小波降噪實(shí)時(shí)處理霍爾傳感器提取的電壓信號(hào)。兩種方法同時(shí)滿(mǎn)足提取焊縫跟蹤特征信號(hào)的基本要求，小波降噪應(yīng)用較廣，各方面發(fā)展較成熟，但是以Fourier分析為理論依據(jù)，顯得柔性不足。
　　3、結(jié)合切線擬合的思路和滑模變結(jié)構(gòu)控制方法提出了動(dòng)態(tài)焊縫切線法，通過(guò)仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方法的理論可行性。
　　在實(shí)時(shí)信號(hào)處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合焊縫偏差預(yù)測(cè)，切線擬合思想和滑模變結(jié)構(gòu)控制方法提出了動(dòng)態(tài)焊縫切線