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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
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内容摘要
模糊控制是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。
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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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