基于粒子濾波的旋轉(zhuǎn)電弧電流信號(hào)處理及其PID控制的參數(shù)整定.pdf

1、中國(guó)是一個(gè)工業(yè)大國(guó),隨著航空、石油工業(yè)、海事航海、汽車等行業(yè)的不斷發(fā)展,落后的手工焊接或者半自動(dòng)化焊接越來(lái)越不能滿足當(dāng)今需求。因此,自動(dòng)化的焊接機(jī)器人的研究凸顯迫切。然而,能否實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)器人的有效自動(dòng)跟蹤,關(guān)鍵看對(duì)焊接信號(hào)的提取以及對(duì)其的降噪處理,能否得到真實(shí)反映焊縫與焊炬特征信號(hào)。焊接信號(hào)中含有各種復(fù)雜的干擾噪聲,由焊接短路、弧光、送絲不穩(wěn)定等因素引起。焊接系統(tǒng)往往是非線性系統(tǒng),利用均值濾波、中值濾波、小波濾波等傳統(tǒng)的數(shù)字濾波方式總存

2、在一些弊端。而焊接的控制系統(tǒng)也是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接的至關(guān)重要部分,PID控制是最簡(jiǎn)單最實(shí)用的應(yīng)用最為廣泛的控制方式,但是PID的控制效果跟比例K P、積分K I、微分K D三個(gè)參數(shù)有直接的關(guān)系,針對(duì)以上自動(dòng)焊接中存在的一些問(wèn)題,論文做了以下幾個(gè)方面的研究:
　　將焊接噪聲分為二類,一種測(cè)量噪聲,一種是狀態(tài)噪聲,測(cè)量噪聲是由霍爾傳感器、采集卡及其采集電路之間的干擾產(chǎn)生,狀態(tài)噪聲主要由焊接短路、熔點(diǎn)飛濺、電源不穩(wěn)定引起。采集若干組沒(méi)有做焊

3、接作業(yè)的信號(hào)也即測(cè)量噪聲,統(tǒng)計(jì)分析其期望值、協(xié)方差值。狀態(tài)噪聲通過(guò)逆小波濾波得到,統(tǒng)計(jì)出狀態(tài)噪聲期望值、協(xié)方差值,再對(duì)狀態(tài)噪聲作頻譜分析,并得到狀態(tài)噪聲的分布直方圖,為后續(xù)的粒子濾波信號(hào)處理作鋪墊,對(duì)今后的研究也有深刻意義。
　　論文從蒙特卡洛、貝葉斯原理一步步發(fā)展到粒子濾波算法都作了較詳細(xì)的推導(dǎo)介紹,通過(guò)比較典型的非線性系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并計(jì)算出濾波前后的信噪比,從二次信噪比的值證明了粒子濾波的在非線性系統(tǒng)中降噪有明顯優(yōu)勢(shì)。通過(guò)

4、建立焊接系統(tǒng)的觀測(cè)方程和狀態(tài)方程,利用粒子濾波對(duì)焊接電流信號(hào)作濾波處理,并將濾波結(jié)果與中值濾波、均值濾波、小波濾波的濾波結(jié)果作了對(duì)比。
　　論文闡述了兩種計(jì)算偏差的方法,一種是積分法一種是特征諧波法,并應(yīng)用積分法進(jìn)行試驗(yàn),得到試驗(yàn)偏差,把偏差值作為控制系統(tǒng)的輸入量,實(shí)現(xiàn)跟蹤控制。論文采用PID控制,應(yīng)用粒子群算法對(duì)PID參數(shù)整定,經(jīng)過(guò)焊接模型建立、適應(yīng)度函數(shù)選擇、搜索空間的確定,再通過(guò)對(duì)階躍信號(hào)的響應(yīng)和正弦信號(hào)的仿真,并與Z-N法