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可变外特性埋弧焊控制系统的研究

作　者: 朱小虎
导　师: 张涛
学　校: 中南大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 埋弧焊外特性反馈线性化滑模变结构控制非线性
分类号: TG434
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

埋弧焊焊接过程的控制是焊接领域内一个重要课题。由于电弧的非线性以及现场条件的复杂干扰,使得对埋弧焊焊接过程的控制存在较大的难度,控制效果难以达到要求。针对现有的控制器适应性和鲁棒性不高的问题,论文对埋弧焊的焊接过程进行了分析,并对其控制方法进行了研究。主要内容有：埋弧焊焊接过程分析。首先对埋弧焊焊接过程进行了分析,在对焊接过程的各个子模块进行详细研究的基础上,得到了埋弧焊的数学模型。并且分析了可变外特性埋弧焊系统中的两个子系统：等速送丝埋弧焊系统和变速送丝埋弧焊系统。埋弧焊系统的线性化。对常用的线性化方法做了分析,并采用基于微分几何的精确反馈线性化方法对埋弧焊系统进行了处理,得到了其线性化的数学模型。埋弧焊系统的滑模变结构控制。对滑模变结构控制理论进行了研究,针对得到的线性化埋弧焊数学模型,设计了变速送丝埋弧焊的滑模控制器。并且利用MATLAB搭建了仿真模型。仿真结果表明,设计的控制器能够达到控制要求,在出现干扰的情况下,弧长能够很快恢复。可变外特性埋弧焊系统实现。分析了系统的弧焊电源主电路、控制电路及送丝系统等各个部分。并且给出了控制系统的软件框图,通过软件实现滑模变结构控制算法。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 埋弧焊简述  9-10
  1.2 埋弧焊的发展及研究现状  10-14
    1.2.1 弧焊电源的发展及研究现状  11-12
    1.2.2 埋弧焊控制技术的发展及研究现状  12-14
  1.3 国内外埋弧焊机发展现状  14-16
    1.3.1 国外埋弧焊机发展现状  15
    1.3.2 国内埋弧焊机发展现状  15-16
  1.4 本论文的主要研究内容  16-17
第二章可变外特性埋弧焊系统分析及其建模  17-32
  2.1 埋弧焊工作原理  17-20
    2.1.1 等速送丝埋弧焊  18-19
    2.1.2 变速送丝埋弧焊  19-20
  2.2 可变外特性埋弧焊逆变电源  20-22
  2.3 送丝系统  22-24
  2.4 埋弧焊焊接过程分析  24-29
    2.4.1 埋弧焊系统  24-26
    2.4.2 埋弧焊电弧的数学模型  26-27
    2.4.3 埋弧焊焊丝的熔化率模型  27-28
    2.4.4 埋弧焊的数学模型  28-29
  2.5 可变外特性埋弧焊系统原理  29-31
    2.5.1 等速送丝埋弧焊系统  29-30
    2.5.2 变速送丝埋弧焊系统  30-31
  2.6 本章小结  31-32
第三章可变外特性埋弧焊控制系统研究  32-56
  3.1 等速送丝埋弧焊控制系统研究  33-36
    3.1.1 逆变器控制器  33-34
    3.1.2 送丝系统控制器  34-35
    3.1.3 仿真结果及分析  35-36
  3.2 变速送丝埋弧焊控制系统研究  36-55
    3.2.1 反馈线性化的基本理论  37-39
    3.2.2 埋弧焊系统的反馈线性化  39-47
    3.2.3 滑模变结构控制的基本理论  47-51
    3.2.4 变速送丝埋弧焊滑模控制器  51-52
    3.2.5 仿真结果及分析  52-55
  3.3 本章小结  55-56
第四章可变外特性埋弧焊系统实现  56-65
  4.1 系统总体方案  56-57
  4.2 系统硬件实现  57-59
    4.2.1 电源主电路  57
    4.2.2 控制系统  57-59
    4.2.3 送丝系统  59
  4.3 系统软件实现  59-62
  4.4 实验验证  62-64
  4.5 本章小结  64-65
第五章总结与展望  65-67
参考文献  67-71
致谢  71-72
作者攻读硕士学位期间的主要研究成果  72

可变外特性埋弧焊控制系统的研究

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