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TIG焊焊缝纠偏模糊控制策略研究

作 者: 章骏
导 师: 时轮; 朱鑫强
学 校: 上海交通大学
专 业: 机械工程
关键词: TIG焊接 智能控制 模糊控制 数字仿真
分类号: TP273.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 17次
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内容摘要


模糊控制智能控制的一种典型和较早的形式,作为智能控制的一个分支,近几年来得到了飞速的发展。尤其是对于大时滞、非线性等难于建立精确数学模型的复杂系统,应用模糊控制理论,通过计算机实现实时控制,往往能取得满意的控制效果,且所需设备简便,经济效益显著。随着工厂自动化程度的不断加深,焊接工序自动化,是目前国内制造业十分关注的行业发展方向。本文介绍了TIG焊接中焊缝纠偏控制的特征及其数学模型,分析了控制过程中的影响要素,同时阐述了模糊控制的基本原理、组成结构、设计原则以及自适应的发展方向等。本文针对TIG焊接生产控制过程的特点,在模糊控制器设计理论的基础上,将计算机控制技术和模糊控制理论相结合,设计了比例-模糊计算机控制系统应用于TIG焊接生产控制过程中。采用当前流行的Visual C++软件编程,经过模拟仿真证明该系统具有在运行状态在线改进控制决策的特点,其控制输出能够快速地纠偏设定值,实时控制效果好,且稳定性及鲁棒性良好。用于实际生产中可以提高生产效率,是很有发展前景的技术的发展方向。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 选题背景  8-12
    1.1.1 TIG 焊接的生产技术发展及现状  8-9
    1.1.2 TIG焊接过程介绍  9-10
    1.1.3 模糊控制的发展及现状  10-12
  1.2 本课题研究内容  12-13
第二章 模糊控制理论基础  13-36
  2.1 模糊控制的数学基础  13-17
    2.1.1 模糊集合的基本概念  13-14
    2.1.2 模糊集合的表示方法  14-15
    2.1.3 模糊子集的运算  15-16
    2.1.4 隶属函数  16-17
  2.2 模糊控制器的基本结构  17-19
    2.2.1 模糊化接口  18
    2.2.2 知识库  18
    2.2.3 模糊推理  18-19
    2.2.4 解模糊化接口  19
  2.3 简单模糊控制器设计的基本方法  19-28
    2.3.1 模糊控制器的结构设计  19-21
    2.3.2 模糊控制规则的设计  21-25
    2.3.3 确立模糊化和解模糊化的方法  25-27
    2.3.4 确定模糊控制器的参数  27-28
  2.4 自适应模糊控制策略  28-35
    2.4.1 自适应模糊控制器的组成  29-30
    2.4.2 量化因子和调整因子对模糊控制器性能的影响  30-32
    2.4.3 几种自适应模糊控制  32-35
  2.5 本章小结  35-36
第三章 纠偏比例—模糊控制系统设计  36-51
  3.1 控制系统总体设计  36
  3.2 硬件系统  36-40
    3.2.1 控制单元  36-37
    3.2.2 行走机构  37
    3.2.3 传感器的选用  37-40
    3.2.4 焊接电源  40
  3.3 控制算法研究  40-50
    3.3.1 比例一模糊控制双模控制器的结构及其阀值选择  41
    3.3.2 模糊控制系统的组成及基本原理  41-42
    3.3.3 模糊控制器的结构  42-43
    3.3.4 模糊控制器的设计  43
    3.3.5 模糊控制规则的建立  43-46
    3.3.6 模糊控制表的建立  46-47
    3.3.7 量化因子及比例因子的选择  47
    3.3.8 控制规则中调整因子的使用  47-49
    3.3.9 建立模糊控制算法流程图  49-50
  3.4 本章小结  50-51
第四章 系统仿真及试验验证  51-62
  4.1 MATLAB 平台及对应工具箱  51-52
    4.1.1 MATLAB 的主要特点  51-52
    4.1.2 MATLAB 的基本组成  52
  4.2 焊缝纠偏仿真系统的建立  52-54
    4.2.1 偏差信信号输入  52-53
    4.2.2 控制器的选择  53
    4.2.3 比例控制器和模糊控制器  53
    4.2.4 执行机构  53
    4.2.5 MATLAB 中焊缝纠偏仿真系统模型的建立  53-54
  4.3 模糊控制参数的计算机仿真  54-61
    4.3.1 模糊控制调整因子,α1 和α2 的仿真预选  54-59
      4.3.1.1 α1 值预选  55-57
      4.3.1.2 α2 值预选  57-59
    4.3.2 模糊控制比例因子K3 的预选  59-61
    4.3.3 比例一模糊控制双模分段阀值e 的预选  61
  4.4 本章小节  61-62
第五章 实验验证与分析  62-71
  5.1 正交取优  62-63
  5.2 无弧条件下的焊缝纠偏实验  63-68
    5.2.1 斜线板的纠偏  63-65
    5.2.2 折线板的纠偏  65-66
    5.2.3 曲线板的纠偏  66-68
  5.3 带电弧试验  68-70
    5.3.1 试验方法  68-69
    5.3.2 试验过程  69-70
  5.4 评价和结论  70-71
第六章 全文总结  71-72
参考文献  72-74
发表论文和科研情况说明  74-75
致谢  75-76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 模糊控制、模糊控制系统
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