窄間隙TIG焊焊縫跟蹤系統(tǒng)設(shè)計及研究.pdf

1、在調(diào)查和分析國內(nèi)外窄間隙焊接技術(shù)和焊縫跟蹤技術(shù)的基礎(chǔ)上,針對窄間隙 TIG焊的特點,本文提出了一種基于虛擬儀器的窄間隙 TIG焊縫跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計思想。在此基礎(chǔ)上,通過硬件集成、控制策略研究以及軟件設(shè)計三個部分開發(fā)了窄間隙TIG焊縫跟蹤系統(tǒng),并結(jié)合模擬跟蹤實驗結(jié)果驗證了設(shè)計方案的可行性和系統(tǒng)的性能。
　　本文首先根據(jù)焊縫跟蹤原理,確定了基于虛擬儀器技術(shù)的窄間隙TIG焊縫跟蹤系統(tǒng)的總體設(shè)計方案,虛擬儀器系統(tǒng)以常用計算機和PCI-622

2、1E多功能數(shù)據(jù)采集卡為核心。此外,通過選用性能穩(wěn)定可靠的高靈敏度焊槍位置傳感器、信號調(diào)理電路,以及驅(qū)動控制系統(tǒng)和焊槍移動執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計,集成了窄間隙TIG焊縫跟蹤的硬件系統(tǒng)。
　　在構(gòu)建硬件系統(tǒng)和系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,對焊縫跟蹤系統(tǒng)的控制策略進行了深入研究。結(jié)合數(shù)字PID和模糊控制原理,通過數(shù)字PID控制器參數(shù)整定,模糊控制器的量化因子、控制規(guī)則的優(yōu)化等步驟,完成了兩種控制器的設(shè)計并進行了仿真性能比較。結(jié)果表明, PID控制和模糊控制

3、都具有各自的缺點,PID控制難以處理控制精度和穩(wěn)定性之間的矛盾,而模糊控制在小偏差時跟蹤效果較差。于是,通過模糊-PID復(fù)合控制器結(jié)構(gòu)的選取以及合適閾值的確定,獲得了具有響應(yīng)速度快、超調(diào)量小、精度高、仿真性能良好的模糊-PID復(fù)合控制算法,為控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計提供了參考依據(jù)。
　　為了實現(xiàn)焊縫跟蹤系統(tǒng)的功能,本文在以計算機和多功能數(shù)據(jù)采集卡為核心硬件、以LabVIEW為核心軟件的虛擬儀器平臺上開發(fā)了控制系統(tǒng)軟件,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)者/

4、消費者設(shè)計模式,編寫了包含信號采集、偏差信號轉(zhuǎn)換、模糊-PID控制、步進電機驅(qū)動控制等各個子模塊的控制程序,并設(shè)計了友好的人機交互界面,滿足了系統(tǒng)對于各項控制參數(shù)在線修改和系統(tǒng)運行狀態(tài)實時顯示的要求。
　　最后,利用所設(shè)計的基于虛擬儀器的窄間隙TIG焊縫跟蹤系統(tǒng)進行了焊縫跟蹤模擬實驗,驗證了模糊-PID控制策略的控制效果,并分析了焊縫跟蹤系統(tǒng)精度和動態(tài)性能的影響因素。研究結(jié)果表明,模糊-PID復(fù)合控制算法具有良好的跟蹤性能,基于虛