基于DSP和STT波形控制的CO_2焊机

基于DSP和STT波形控制的CO_2焊机

一、基于DSP及STT波形控制的CO_2焊机(论文文献综述)

邹文凤[1](2021)在《大电流CO2焊接“燃弧-短路”过程精细电磁控制研究》文中研究表明CO2气体保护焊是一种传统的电弧焊接技术,具有成本低廉、高效节能等诸多优点,广泛用于汽车制造、海洋船舶、航空航天等行业。但是CO2气体保护焊也存在缺点,如焊接过程飞溅大、成形差等,为改善短路过渡CO2焊接过程中存在的问题,文章提出在焊接过程中施加同步磁场,对焊接过程进行精细控制。首先,通过检测焊接过程的燃弧和短路信号,分别在燃弧和短路阶段开始时完成磁脉冲的引入,在燃弧和短路结束时切断磁脉冲输入。研究在同步磁场作用下,熔滴过渡过程发生的变化,探索同步磁场对燃弧时间、熔滴形态、短路时间、过渡频率、飞溅率、焊缝成形等影响规律。结果发现,在燃弧阶段同步磁场的作用下,燃弧时间有一定的减少,熔滴尺寸减小且熔滴大小更加均匀,熔滴的过渡频率增加,最大平均过渡频率为161.3Hz,熔滴过渡频率范围缩小,熔滴过渡过程更加稳定,其中同步纵向磁场励磁电流Im(LMF)=100A时,在保证熔滴过渡频率较高的前提下,熔滴过渡频率的波动范围也得到显着缩小,作用效果较好。同时同步磁场对降低焊接过程中的飞溅有显着效果,同步纵向磁场的作用效果优于横向磁场,焊接电流I=180A,励磁电流Im(LMF)=100A时,焊接过程中的飞溅最少,飞溅率由原来的8.32%降低至2.75%,降低了5.57%。在燃弧阶段同步磁场作用下,焊缝表面成形得到改善,熔深变浅,熔宽变化不明显,焊缝区的硬度得到提高,最大值为276.6 HV0.5,对焊缝区的组织进行观察,发现其得到一定程度的细化。在短路阶段同步磁场的作用下,短路时间缩短,提高了熔滴过渡频率的最小值,在提高熔滴过渡频率方面,短路阶段同步磁场的作用效果不如燃弧阶段同步磁场的效果显着,但短路阶段同步磁场对提高熔滴过渡过程的稳定性及降低焊接过程中的飞溅有促进作用。在短路阶段同步磁场作用下获得的焊缝表面平整光滑,优于无磁场时的焊缝表面,在焊接电流I=140A-180A时焊缝熔深减小,I=200A时熔深增加,施加同步纵向磁场后,随着励磁电流的增加,熔宽增加幅值逐渐减小,焊接电流I=180A,励磁电流Im(LMF)=100A时,熔宽增加最为显着,余高明显降低。短路阶段施加同步磁场对焊缝区晶粒细化有明显效果,各磁场参数下计算得出的晶粒度等级G均大于13,G的最大值为13.61,此焊接电流下硬度随着励磁电流增大而增加,最大值为257.6 HV0.5。

向婷[2](2017)在《集成环列三熔化极气体保护焊中电弧协同控制及熔滴过渡特征研究》文中研究说明本文开发了一种新型多丝GMAW工艺—集成环列三熔化极气体保护焊。如将其中一个熔化极换为冷丝(不起弧),便衍生出另一种新型焊接工艺—双电弧集成冷丝复合焊,该焊接工艺兼具既增加焊接熔敷率又保持焊接热输入基本不变的特点,这有利于热敏感性材料的高效焊接。全文主要围绕上述两种焊接方法的工艺特点展开研究分析,为三丝高效焊接工艺的制定奠定了基础。首先,考虑到三根焊丝同时燃弧时的电弧干扰问题,提出了三个电弧间的脉冲协同控制,即基于三台电源间彼此通讯功能实现任意相位差的脉冲波形输出。分别研究了三种典型的脉冲相位差0o、180o及120o时焊接电参数对熔滴过渡及焊缝成形的影响规律,并分别得到了合理的工艺参数区间。同时,还针对脉冲相位差对熔滴过渡及焊缝成形的影响机理展开研究分析,试验发现,脉冲相位差会对电弧的电场强度产生影响,0o相位差时电弧电场强度最大,180o时次之,120o时最小,因此0o相位差时容易出现多脉一滴过渡。而180o和120o相位差时更易呈现一脉一滴过渡,同时,焊接过程的稳定性及焊缝成形得到了明显改善。此外,180o相位差时的熔深最大,120o时的熔深次之,0o时的熔深最小。其中120o相位差时焊缝横截面形貌呈现“双峰状”。其次,分别针对两熔化极通以同向直流电、同相及反相脉冲电流时,焊接电参数对熔滴过渡及焊缝成形的影响规律展开研究分析。试验发现,直流模式下过渡类型分为短路和大滴过渡;同相脉冲电流模式下的理想过渡类型为一脉一滴过渡;反相脉冲电流模式下的理想过渡类型为射流过渡。同时,还研究了燃弧形式对熔滴过渡类型及焊缝成形的影响机理,当其余焊接参数不变时,同时燃弧时更易呈现射滴过渡,而交替燃弧时更易呈现射流过渡。其主要原因是由于燃弧形式会影响弧柱区的电场强度以及作用在熔滴上力的方向。此外,同时燃弧时焊缝熔深更大而熔宽略小,由于两电弧相互吸引,容易导致焊缝熔深偏向某一侧。交替燃弧时,两个电弧交替产生的电弧力分别作用于熔池,形成了“双峰状”的横截面形貌。最后,围绕双电弧集成冷丝复合焊中,冷丝对焊接过程的作用机理展开研究分析。试验发现,冷丝除了增加焊接熔敷率,还对改善焊接过程稳定性起到了重要作用。冷丝的加入可以使阴极斑点稳定在熔池表面的某一位置,而不随熔池向后流动而漂移。这样有助于减小两引导电弧电压的波动,从而提高了焊接过程的稳定性。并且通过假设检验的方法充分验证了上述结论。

丽娜[3](2013)在《基于数字信号处理的CO2短路过渡数字信息控制》文中指出CO2气保护焊作为当下最重要的焊接方法之一,具有节能高效、抗锈、使用范围广、便于实现自动化等优点,在工业生产中得到大力应用。但是短路过渡CO2焊也有致命的缺陷——飞溅大和焊缝成形差,限制了CO2焊的进一步使用。本文就此在数字信息控制CO2短路过渡稳定性思想基础上,提出了基于数字信号处理的全数字信息化CO2焊机系统。

傅强[4](2013)在《低热输入变极性短路过渡GMAW焊接系统研究》文中指出随着薄板和超薄板焊接技术在汽车、集装箱等企业中大量应用,对焊接过程提出了低热输入的要求。短路过渡变极性控制是一种新型的低热输入焊接方法,日益受到关注。然而这种方法尚处于发展的初期阶段,国外参考资料少,国内研究目前还处于起步阶段。因此,对短路过渡的控制及能量分配原理进行深入研究,提出理想的变极性控制方案,并研制出焊接系统平台,是目前焊接技术发展的一个重要课题。为了满足低热输入短路过渡的变极性控制,本文设计了双芯DSP控制的焊接电源系统,由主电路、控制电路和送丝系统三部分组成。双芯分别负责控制电路和送丝系统,两者通过CAN总线进行通信。主电路结构采用二次逆变结构,一次逆变采用全桥双零软开关逆变器,通过PWM控制获得焊接过程中所需的能量;二次逆变采用带耦合电感的半桥逆变结构,实现电流的极性变换,达到低热输入的目的。控制系统以DSP为核心,实现整个系统的时序控制,采用数字PID算法,实现PWM控制的数字化。采用了固定点采样的数值处理方法和整周期协调控制的策略,保证了控制的精度和稳定性。针对传统的软开关逆变电源无法满足700W以下的低功率输出的问题,创造性地提出“两级连续PWM控制方法”,使逆变电源能在全桥和半桥两种工作方式下切换,解决软开关逆变电源小功率输出的问题,从而真正实现低热输入。数字化送丝系统是数字化焊接电源的重要组成部分,其性能的好坏直接影响整个系统的精度及焊接过程稳定性,因此提高送丝系统的稳态精度和快速响应性是焊接过程中不可回避的问题。本文设计了受限单极式可逆PWM调速电路,控制芯片采用DSP,通过CAN总线与焊接电源的控制系统进行通信。通过采样电流断续时的电枢感应电压,采用数字PI方法调节PWM占空比,维持电枢感应电压恒定,从而保证送丝电机转速恒定。采用模糊PI控制技术在线整定PI参数,可提高送丝系统的动态性能。试验表明,送丝系统的静态和动态性能均高于一般的电枢电压负反馈控制,能够完美地实现送丝稳定性。提出基于弧压负反馈的变速送丝系统来解决分段恒流控制引起的弧长不稳定的问题。该系统采用双闭环模糊PI控制,内环采用感应电压负反馈的模糊控制,提高送丝速度的稳定性和快速响应性;外环采用电弧电压负反馈,调节送丝速度,保证弧长的稳定性。试验证明,该方法还能实现恒弧长、等熔深的控制。通过对短路过渡过程中熔滴受力情况的分析,提出一种波形控制方法,在短路初期降低电流减小瞬时飞溅,在短路末期液桥爆断之前迅速降低电流,使熔滴在表面张力的作用下稳定过渡。在燃弧期间采用大恒流+小恒流控制,可精确控制燃弧能量、改善焊缝成形。通过对DCEP和DCEN时焊丝和工件的热作用分析,提出了一种变极性控制方法:在短路末期实现DCEP→DCEN,不影响熔滴过渡和电弧稳定性;在燃弧初期采用DCEN实现焊丝的快速熔化、减小熔池冲击、提高熔敷效率;在燃弧后期DCEN→DCEP,对熔滴进行整形,便于熔滴过渡。提出一种电流控制方法,可避免燃弧后期极性变换时的熄弧问题,在电流过零前施加较大的燃弧脉冲,保证电流换向的顺利进行。提出一种短路限流加慢送丝的引弧方法,提高了引弧成功率。在分析短路过渡电弧物理特性的基础上,利用Matlab/Simulink工具建立了GMAW焊接电源-电弧系统动态仿真模型。功率变换单元以实际应用电路和器件为原型,所建模型能实现固定臂的零电流开关、移动臂的零电压开关。通过移动臂占空比的调节,验证了软开关逆变电路存在最小输出功率的问题,采用“两级连续PWM控制方法”可以降低功率输出。数字控制单元能根据电弧电压和电流信号实时计算主电路IGBT的驱动信号,实现分段恒流控制,使焊接电流与给定的波控信号具有很好的一致性。短路负载单元考虑了短路期间的熔滴动态变化过程,包括燃弧时弧长变化模型和液桥电路模型。仿真波形与试验结果基本一致,证明所建的系统仿真模型是正确的。在自制的变极性GMAW焊接电源平台上,进行了大量的试验研究。试验结果证明变极性短路过渡焊接方法是一种低热输入的焊接方法。同时论文还针对该方法焊接过程中各种参数大小对能量分配的实际影响作用进行相关试验研究,并得出了相应的规律。

汪运浩[5](2013)在《CO2焊接电源智能控制系统研究》文中研究说明CO2气体保护焊是用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊方法,具有高效率,低成本和抗锈低氢等特点,是我国重点推广的气体保护焊接工艺。CO2焊受到焊接电源和控制技术等因素的限制,焊接过程中存在金属飞溅量较大、焊缝成形差和弧长波动等问题。解决这些问题的关键在于对焊接电流和弧压的控制,而CO2焊接负载具有非线性、耦合、时变的特性,很难建立负载的精确数学模型。因此,本课题利用模糊神经网络鲁棒性好、适应性强的特点,把智能控制技术应用到CO2焊接逆变电源的控制系统中,以DSP作为控制系统的核心,根据CO2焊短路过渡过程各阶段的特点,从负载模型的建立、控制系统的组成、控制算法和控制策略等几方面对CO2焊接逆变电源控制系统进行了研究。详细分析焊丝、熔滴、液桥在燃弧段、短路段的变化情况,进行动态建模,建立短路过渡周期内负载的数学模型。同时对脉宽调制的焊接电源系统主电路进行简化处理,建立负载-电源系统的Matlab/Simulink仿真模型。设计能自动调节参数的神经元PI控制器,同时引入模糊控制算法来自调节神经元PI控制器中的比例系数K,构成混合型的模糊神经元PI控制器。采用STT(surface tensiontransition)电流波形控制和弧压控制不断切换的控制策略,即在短路阶段和燃弧阶段的前期采用STT电流波形控制,以改善焊缝成形,实现表面张力无飞溅过渡;燃弧阶段的末期采用弧压控制,使电弧有较好的的自调节特性。建立弧长没有受到外界干扰情况下的CO2焊接逆变电源系统的仿真平台。选择合理的弧压控制给定量,回路采用大小电感不断切换的策略时,仿真结果表明:弧压控制阶段,电流波形和理想的电流波形能较好的吻合,模糊神经元PI控制算法比数字PI控制算法有更好的适应性。为保证电弧的稳定性和实现表面张力无飞溅过渡,在电流、弧压和大、小电感不断切换控制系统的基础上,回路采用不断切换大电阻的策略,仿真结果表明:能改善焊缝成形、实现表面张力无飞溅过渡;通过加入正扰动或负扰动讨论了燃弧阶段弧长的自调节特性。基于上述讨论的CO2焊接逆变电源控制系统结构,设计以DSP为控制系统核心的CO2焊接电源电路结构图。基于弧压仿真波形,设计了短路-燃弧、液桥缩颈的检测电路和电感切换电路。CO2焊接逆变电源控制系统软件的模块化设计。主要包括:整体控制程序模块、短路阶段子程序模块、燃弧阶段子程序模块、模糊神经元PI控制程序模块、数字PWM程序模块。本课题把智能控制技术应用到CO2焊接逆变电源的控制系统中,根据CO2焊短路过渡过程各阶段的特点,研究和设计了CO2焊接逆变电源智能控制系统,仿真结果表明,控制输出的焊接电流和焊接电压能改善焊缝成形、实现表面张力无飞溅过渡和电弧有较好自调节特性的目的,有继续研究的价值。

李兴霞,赵干[6](2013)在《STT焊接技术的研究与应用现状》文中提出在介绍STT(surface tension transfer,表面张力过渡)焊基本原理的基础上,综述了STT焊接技术的研究现状及其在国内的应用现状,指出了STT焊接技术在我国管道焊接和汽车薄板焊接领域具有广阔的推广前景和显着的经济效益。进一步介绍了当今最先进、最具代表性的其他CO2气体保护焊技术,并借鉴国外数字化焊机的成功之路提出了我国发展CO2气体保护焊技术的思路和展望。

钟辉,吴月涛,杨勇,杨继龙[7](2012)在《基于ARM全数字化CO2气体保护焊的研究》文中提出CO2气体保护焊具有效率高、成本低、形变小、抗锈能力强等优点,在工业中应用广泛。国内电焊机在数字化方面的研究起步虽晚,但发展迅速。在电弧数学建模、控制算法的基础上,运用ST公司的32位ARM微处理器对CO2气体保护焊的全数字化系统进行了研究、设计与实现。CO2气体保护焊熔滴过渡存在短路、燃弧交替变化的特点,针对系统参数变化大、扰动复杂的情况,应用现代控制理论设计了熔滴短路过渡电流的模糊自适应PI控制器,在线识别电弧实时状态,改变控制量,保证系统控制品质在最佳范围,借鉴STT的控制策略,并在STM32F103微处理器上调试通过,获得了较好的焊接效果,实现了CO2气体保护焊的全数字化控制:控制算法数字化、功率输出数字化、馈丝系统数字化以及人机交互界面数字化。

张可平[8](2010)在《CO2焊逆变电源的自适应模糊控制系统研究》文中研究说明CO2焊因具有高效、节能、成本低等特点已被广泛应用于生产实践中,但其存在飞溅大、焊缝成形差等缺点,当焊接速度提高到0.5m/min以上时,这两大问题变得更加突出,阻碍了其高速、优质等特点的发挥。针对这一问题,本文根据熔滴过渡的特点,提出了在短路阶段采用双斜率控制,在燃弧阶段采用双恒功率控制的波形控制方案;以dsPIC30F6010芯片为控制核心,设计了一套CO2焊逆变电源波形控制系统,并进行实验研究。本文以IGBT为功率开关器件,主电路采用全桥逆变有限双极性的控制方式,利用DSP芯片内部的PWM模块生成四路PWM波形,激励IGBT使其导通,通过调节逆变器的占空比控制逆变电源的动特性。系统采用自适应模糊PI控制器实现短路阶段电流闭环控制,燃弧阶段功率反馈控制。采用MATLAB软件对控制系统进行仿真研究,并引进遗传算法对自适应模糊PI控制器参数进行优化,使系统处于最优的控制状态。文中详细介绍了驱动电路、保护电路等外围电路的设计,并采用模块化编程,编写了焊接主程序、短路/燃弧子程序、自适应模糊PI控制子程序、A/D采样子程序以及各初始化子程序等。对焊机进行脱机和联机调试,调试结果表明:设计的波形控制系统实现了逆变电源恒功率外特性输出,达到了设计要求。搭建实验平台,在短路阶段都采用双斜率控制,在燃弧阶段分别采用恒压控制和恒功率控制进行实验。结合焊缝成形,采用汉诺威质量分析仪以及MATLAB软件对电信号在焊接稳定性及电弧能量两方面进行统计,分析两种控制方式对焊接过程稳定性和焊缝成形质量的影响。实验结果表明:在焊接速度为0.8m/min时,由于逆变电源的输出电感较小,采用恒压控制,焊缝成形与焊接稳定性均不是很理想。而采用功率反馈可以有效的提高输出能量的稳定性,提高了过渡周期的均匀性和焊缝成形质量。

李旭光[9](2009)在《基于DSP的CO2气保焊STT波形控制的研究》文中研究指明随着科学技术在焊接领域应用的不断深入,数字化技术和波形控制技术在弧焊电源中的应用也越来越广泛。本文以表面张力熔滴过渡(STT)为基本指导思想,应用数字信号处理技术,对CO2气体保护焊短路过渡控制系统加以研究。根据CO2焊短路过渡过程的特点把其细分成七个阶段。在颈缩形成过程中,提高电流促使颈缩形成,而在短路过渡后期降低电流,使液桥在低能量条件下爆破,完成较小飞溅的短路过渡。在此过程中,通过数字信号处理器(TMS320F28016)对焊接电流、电弧电压实时采样,最后控制输出符合于短路过渡特点的电流波形。控制系统芯片采用数字信号处理器TMS320F28016,主要用到其A/D转换接口和事件管理器中PWM输出等功能。软件技术采用了中断服务技术,程序结构采用子程序编程思想,使其清晰明了,便于调试修改,提高系统的可移植性。本文设计了基于DSP分析CO2焊接过程的试验平台,通过该平台来探讨DSP的控制效果。本研究对波控CO2弧焊电源的研究而言是一种新的有益的尝试。

王丽婷[10](2009)在《全数字控制CO2气保焊短路过渡行为的数学建模与仿真》文中研究说明CO2气保焊因高效率低成本的特性而成为诸多应用领域中的焊接技术的首选,但存在着飞溅大和焊缝成形差的不足。采用智能焊接电源控制的新型波控方法,尤其是STT波控法很大程度上解决了所存在的问题。为研究采用STT波控法的智能焊接电源,改进STT波控方法,需深入研究CO2气保焊熔滴短路过渡的整个过程及其变化规律。采用计算机仿真技术辅助研究可解决实际试验花费高、时间长,且有些参量不易直接观测的问题。本文对CO2气保焊系统的结构和STT波控法的原理及实现方法进行研究和分析,明确了仿真的方案,对各组成部分建立相应的数学模型;采用高级程序语言(MATLAB)编程实现了系统的简化仿真,以研究建模方案的可行性,并对系统参数进行分析调试;利用simulink通用仿真环境建立STT波控法的熔滴短路过渡行为的系统仿真平台。利用该仿真系统平台进行了一些仿真试验,对该仿真系统的稳定性和适应性进行了试验,并对STT波控法的规律做了些研究和探讨。本文在受力分析基础上对非线性负载提出了改进的数学建模方法,与之前的研究方法有所不同,具有一定的理论研究意义。并创新性的在通用仿真环境simulink上建立的基于STT波形法的仿真系统,可对不同实验条件进行仿真,一定程度上能代替实际实验来辅助智能焊机设计和工艺方法的改进研究,具有实际应用价值。

二、基于DSP及STT波形控制的CO_2焊机(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、基于DSP及STT波形控制的CO_2焊机(论文提纲范文)

(1)大电流CO2焊接“燃弧-短路”过程精细电磁控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景
        1.1.1 CO_2气体保护焊的现状
        1.1.2 国内外CO_2气体保护焊的研究现状
    1.2 课题的提出及研究意义
    1.3 课题的研究内容
第2章 实验材料、方法及设备
    2.1 实验材料
    2.2 实验方法
    2.3 实验设备
第3章 外加同步磁场对燃弧过程的影响
    3.1 外加同步纵向、横向磁场对燃弧时间的影响
    3.2 外加同步纵向、横向磁场对熔滴尺寸的影响
    3.3 外加同步纵向、横向磁场对熔滴形态的影响
    3.4 外加同步纵向、横向磁场对周期和频率的影响
    3.5 外加同步纵向、横向磁场对飞溅率的影响
    3.6 影响机理分析
第4章 外加同步磁场对短路过程的影响
    4.1 外加同步纵向、横向磁场对短路时间的影响
        4.1.1 同步纵向磁场对短路时间的影响
        4.1.2 同步横向磁场对短路时间的影响
    4.2 外加同步纵向、横向磁场对周期和频率的影响
    4.3 外加同步纵向、横向磁场对飞溅率的影响
    4.4 影响机理分析
第5章 不同阶段外加同步磁场对焊缝成形的影响
    5.1 外加同步磁场对焊缝表面成形的影响
        5.1.1 燃弧阶段施加同步磁场对焊缝表面成形的影响
        5.1.2 短路阶段施加同步磁场对焊缝表面成形的影响
    5.2 外加同步磁场对熔深的影响
        5.2.1 燃弧阶段施加同步磁场对熔深的影响
        5.2.2 短路阶段施加同步磁场对熔深的影响
    5.3 外加同步磁场对熔宽的影响
        5.3.1 燃弧阶段施加同步磁场对熔宽的影响
        5.3.2 短路阶段施加同步磁场对熔宽的影响
    5.4 外加同步磁场对焊缝余高的影响
    5.5 外加同步磁场对焊缝硬度的影响
    5.6 外加同步磁场对微观组织的影响
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢

(2)集成环列三熔化极气体保护焊中电弧协同控制及熔滴过渡特征研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 高效气体保护焊的研究进展
    1.2 单丝高效焊接的研究现状
        1.2.1 T.I.M.E.焊接
        1.2.2 STT焊接(表面张力过渡技术)
        1.2.3 CMT焊接
        1.2.4 交流MIG焊接
        1.2.5 带极GMAW工艺
    1.3 双丝高效焊接的研究现状
        1.3.1 Twin arc焊接
        1.3.2 Tandem焊接
        1.3.3 激光-双丝复合焊接
    1.4 多丝高效焊接的研究现状
        1.4.1 多丝GMAW工艺
        1.4.2 双明弧加热填丝的三丝焊工艺
        1.4.3 高速三丝GMAW工艺
        1.4.4 新型三丝间接电弧焊工艺
        1.4.5 辅助冷丝埋弧焊工艺
    1.5 研究目的及研究内容
第2章 试验材料、设备及方法
    2.1 试验材料
    2.2 集成环列三熔化极气体保护焊焊接系统
        2.2.1 焊接系统的搭建形式
        2.2.2 焊接电源及工作原理
        2.2.3 特制的三丝焊枪
    2.3 试验相关的拍摄及数据采集系统
        2.3.1 高速摄像数据采集系统
        2.3.2 电信号数据采集系统
    2.4 同步采集系统的原理及相关数据采集软件
    2.5 本章小结
第3章 集成环列三熔化极气体保护焊的工艺研究
    3.1 三个电极间脉冲相位差为0°时的焊接过程研究
        3.1.1 熔滴过渡过程及电弧行为分析
        3.1.2 两种熔滴过渡形式下相应的焊缝形貌分析
        3.1.3 焊接电参数对熔滴过渡类型的影响
    3.2 三个电极间脉冲相位差为180°时的焊接过程研究
        3.2.1 熔滴过渡过程与电弧行为分析
        3.2.2 两种熔滴过渡形式下相应的焊缝形貌分析
        3.2.3 焊接电参数对熔滴过渡类型的影响
    3.3 三个电极间脉冲相位差为120°时的焊接过程研究
        3.3.1 熔滴过渡过程与电弧行为分析
        3.3.2 两种熔滴过渡形式下相应的焊缝形貌分析
        3.3.3 焊接电参数对熔滴过渡类型的影响
    3.4 三个电极间脉冲相位差对焊接过程的影响机理
        3.4.1 三电极间脉冲相位差对熔滴过渡的影响
        3.4.2 三电极间脉冲相位差对焊缝成形的影响
    3.5 本章小结
第4章 双电弧集成冷丝复合焊的工艺研究
    4.1 两熔化电极上通以直流时的焊接过程研究
        4.1.1 熔滴过渡过程及电弧行为分析
        4.1.2 三种熔滴过渡形式下相应的焊缝形貌分析
        4.1.3 焊接电参数对熔滴过渡频率的影响
        4.1.4 焊接电参数对熔滴过渡类型的影响
    4.2 两熔化电极上通以同相脉冲电流时的焊接过程研究
        4.2.1 熔滴过渡过程及电弧行为分析
        4.2.2 电弧电压对熔滴过渡的影响机理
        4.2.3 不同熔滴过渡相应的焊缝形貌分析
        4.2.4 焊接电参数对熔滴过渡类型的影响
    4.3 两熔化电极上通以反相脉冲电流时的焊接过程研究
        4.3.1 两引导焊丝交替燃弧过程的分析
        4.3.2 熔滴过渡过程及电弧行为分析
        4.3.3 三种熔滴过渡形式下相应的焊缝形貌分析
        4.3.4 预设电压对作用在熔滴上电弧力的影响
        4.3.5 焊接电参数对熔滴过渡类型的影响
    4.4 两熔化电极间脉冲相位差对焊接过程的影响机理
        4.4.1 相同焊接参数下两种完全不同的熔滴过渡过程
        4.4.2 燃弧形式对熔滴过渡的影响
        4.4.3 燃弧形式对焊缝成形的影响
    4.5 本章小结
第5章 双电弧集成冷丝复合焊中冷丝对焊接过程的影响机理
    5.1 冷丝对焊接过程稳定性的影响
        5.1.1 电弧的受力分析
        5.1.2 冷丝对阴极斑点的稳定作用
        5.1.3 冷丝对焊接过程稳定性影响的定量分析
        5.1.4 冷丝在熔池中的状态与送丝速度间的对应关系
    5.2 三种电流模式对冷丝加热熔化情况的影响
    5.3 冷丝送丝速度对焊接熔敷率的影响
    5.4 冷丝不同作用位置对焊接过程的影响
        5.4.1 冷丝不同作用位置对其加热熔化情况的影响
        5.4.2 冷丝不同作用位置对焊缝表面成形的影响
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢

(3)基于数字信号处理的CO2短路过渡数字信息控制(论文提纲范文)

0 引言
1 CO2焊接的相关研究
2 数字信息控制系统的硬件设计
    2.1 系统硬件设计图型及其分析
    2.2 相关控制硬件设计算法
3 数字信息控制系统的软件开发
    3.1 数字信息处理主控程序开发设计
    3.2 人机交互模块开发
4 系统试验结果和展望

(4)低热输入变极性短路过渡GMAW焊接系统研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
图表清单
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 变极性 GMAW 的发展
        1.2.1 变极性 GMAW 方案的提出
        1.2.2 变极性焊接方法
    1.3 数字化弧焊电源的发展
        1.3.1 逆变式弧焊电源数字化技术
        1.3.2 波形控制在短路过渡中的应用
    1.4 数字化送丝系统
        1.4.1 送丝电机的调速方法与主电路
        1.4.2 送丝电机的闭环调速系统
        1.4.3 送丝系统的数字化
    1.5 弧焊电源系统仿真研究现状
    1.6 本课题研究内容
第二章 短路过渡变极性控制方案选择
    2.1 焊接过程热作用分析
        2.1.1 焊接电弧的产热机构
        2.1.2 焊丝与工件侧的热作用分析
    2.2 短路过渡时熔滴受力分析
        2.2.1 电磁收缩力
        2.2.2 表面张力
    2.3 熔滴过渡的波形控制策略
        2.3.1 波形控制方案
        2.3.2 短路过渡特征量的提取
        2.3.3 短路末期电流快速下降的方法
    2.4 短路过渡变极性控制方案
        2.4.1 方案提出
        2.4.2 电流过零时电弧稳定性研究
    2.5 本章小结
第三章 全数字焊接电源系统的实现
    3.1 系统总体构成
    3.2 主电路结构及原理分析
        3.2.1 主电路结构
        3.2.2 一次逆变电路及原理分析
        3.2.3 二次逆变电路及其控制
    3.3 控制系统设计
        3.3.1 PWM 信号的产生及分配
        3.3.2 人机交互系统
        3.3.3 采样控制模块
        3.3.4 控制系统软件设计
    3.4 逆变电源输出功率控制
        3.4.1 电源外特性试验
        3.4.2 半桥工作方式的电路分析
        3.4.3 固定臂占空比最大时的能量分析
        3.4.4 降低逆变电源最小输出功率的方法
    3.5 本章小结
第四章 数字化送丝系统设计
    4.1 送丝系统硬件设计
        4.1.1 主电路设计
        4.1.2 驱动电路设计
        4.1.3 电压采样电路
    4.2 感应电压负反馈的送丝系统
        4.2.1 送丝电机开环特性
        4.2.2 感应电压负反馈调速原理
        4.2.3 基于感应电压负反馈的闭环调速系统
        4.2.4 感应电压负反馈送丝速度稳定性试验
    4.3 送丝系统动态性控制
        4.3.1 模糊控制方案
        4.3.2 模糊控制系统设计
        4.3.3 送丝电机动态响应试验
    4.4 弧压负反馈的变速送丝系统
        4.4.1 弧压负反馈调节原理
        4.4.2 弧压负反馈送丝系统设计
        4.4.3 弧压负反馈的焊接试验
    4.5 本章小结
第五章 GMAW 焊接系统的仿真
    5.1 功率变换主电路
        5.1.1 一次逆变电路软开关的实现
        5.1.2 软开关逆变电路输出功率调节
    5.2 数字控制电路
        5.2.1 状态判定环节
        5.2.2 动态波形设定
        5.2.3 数字 PI 控制器
        5.2.4 数字 PWM
    5.3 短路过渡负载模型
        5.3.1 燃弧时弧长变化模型
        5.3.2 液桥电阻模型
    5.4 仿真与试验结果对比
        5.4.1 电压电流波形仿真
        5.4.2 变极性参数仿真
    5.5 本章小结
第六章 变极性短路过渡控制规律研究
    6.1 波形控制参数对飞溅和成形的影响
        6.1.1 短路润湿电流及时间
        6.1.2 短路电流初值及增长率
        6.1.3 缩颈处理
        6.1.4 燃弧脉冲电流峰值与时间
        6.1.5 燃弧基值电流
    6.2 变极性参数对热输入的影响
        6.2.1 IEN对熔滴过渡的影响
        6.2.2 TEN对熔滴过渡的影响
    6.3 变极性短路过渡的引弧控制
        6.3.1 限流引弧方法
        6.3.2 限流引弧试验
    6.4 焊接电弧稳定性
        6.4.1 稳弧脉冲幅值
        6.4.2 稳弧脉冲宽度
    6.5 薄板焊接工艺试验
        6.5.1 堆焊试验
        6.5.2 搭接试验
    6.6 本章小结
第七章 结论
    7.1 结论
    7.2 主要创新点
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
个人简历
附录

(5)CO2焊接电源智能控制系统研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 CO_2焊接电源的发展
    1.3 CO_2焊接逆变电源控制系统的研究现状
    1.4 本文的主要工作
第2章 系统模型的建立
    2.1 负载的模型
        2.1.1 弧长变化模型
        2.1.2 干伸长电阻变化模型
        2.1.3 液桥电阻变化模型
        2.1.4 非线性负载电压模型
    2.2 系统主电路的模型
        2.2.1 PWM 控制
        2.2.2 负载-电源系统主电路模型
    2.3 小结
第3章 模糊神经元 PI 控制器的设计
    3.1 神经元 PI 控制器的设计
        3.1.1 神经元原理
        3.1.2 神经元 PI 控制器
    3.2 模糊控制器的设计
    3.3 模糊神经元 PI 控制器
    3.4 小结
第4章 系统仿真及控制系统的改进
    4.1 给定的电流、弧压波形
    4.2 电流、弧压切换控制仿真
    4.3 液桥爆断前的仿真分析
    4.4 回路不断切换大电阻的控制仿真
    4.5 燃弧阶段施加外界扰动的仿真
        4.5.1 弧长受到正扰动
        4.5.2 弧长受到负扰动
    4.6 小结
第5章 硬件电路设计
    5.1 逆变电源智能控制系统整体电路结构
    5.2 熔滴短路-液桥爆断的检测电路
    5.3 附加电路
    5.4 电感切换电路
    5.5 驱动电路
    5.6 小结
第6章 CO_2焊接逆变电源控制系统的软件设计
    6.1 PWM 波形的生成
    6.2 整体控制程序
    6.3 模糊神经元 PI 控制子程序
    6.4 燃弧阶段子程序
    6.5 短路阶段子程序
    6.6 小结
第7章 结论与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果

(6)STT焊接技术的研究与应用现状(论文提纲范文)

1 STT焊的特点和原理
2 STT焊机的研究现状
    2.1 国内STT焊机研究现状
    2.2 美国林肯公司的Inverter STT II焊机
3 STT焊机在国内的应用现状
    3.1 管道施工中根焊的应用
    3.2 汽车行业中薄板焊接的应用
4 国外其他具有代表性的CO2焊接技术
    4.1 全新的交流短路过渡焊接法
    4.2 精确控制的短路过渡技术
5 启示与展望
6 结论

(7)基于ARM全数字化CO2气体保护焊的研究(论文提纲范文)

0前言
1 总体方案设计
2 CO2焊电弧模型及系统控制设计
    2.1 CO2焊电弧数学模型[1]
    2.2 电源特性控制设计[2]
        2.2.1 FIR数字滤波器的设计[3]
        2.2.2 低通一阶数字滤波器的设计
        2.2.3 短路电流波形设计
        2.2.4 电压PI控制器的设计
        2.2.5 电流模糊自适应PI控制器的设计
3 控制软件设计
    3.1 单片机控制程序
    3.2 ARM焊接主控程序
    3.3 送丝电机控子程序
4 工艺试验和分析
    4.1 试焊条件
    4.2 试焊分析
5 结论

(8)CO2焊逆变电源的自适应模糊控制系统研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 CO_2 焊控制技术的研究现状
        1.2.1 电源外特性控制技术的研究现状
        1.2.2 短路过渡频率控制技术的研究现状
        1.2.3 波形控制技术的研究现状
    1.3 智能控制在焊接中的应用现状
        1.3.1 焊接质量的智能控制技术研究现状
        1.3.2 焊接电源的智能控制技术研究现状
    1.4 飞溅产生机理和焊缝成形分析
    1.5 波形控制法存在的问题
    1.6 课题的主要研究内容
    1.7 本章小结
第2章 CO_2 焊逆变电源控制系统总体方案设计
    2.1 主电路结构
    2.2 波形控制方案的设计
    2.3 控制系统硬件总体设计
    2.4 控制系统软件总体设计
    2.5 本章小节
第3章 逆变电源控制系统硬件设计
    3.1 dsPIC30F6010 芯片介绍
    3.2 控制系统外围电路设计
        3.2.1 时钟电路设计
        3.2.2 数字I/O 接口及PWM 输出连接电路
        3.2.3 焊接电流电压的采样反馈
        3.2.4 保护电路的设计
    3.3 逆变电源功率器件的选择和驱动电路设计
        3.3.1 功率器件的选择
        3.3.2 驱动电路的设计
    3.4 直流稳压电源设计
    3.5 本章小结
第4章 基于遗传算法的自适应模糊PI 控制器的设计
    4.1 自适应模糊 PI 控制器的设计
        4.1.1 自适应模糊PI 控制的基本原理
        4.1.2 自适应模糊PI 控制器的设计
    4.2 自适应模糊PI 控制参数的遗传算法优化
        4.2.1 遗传算法的基本原理
        4.2.2 PI 参数的遗传算法优化
    4.3 控制系统的MATLAB仿真分析
    4.4 本章小节
第5章 逆变电源控制系统软件设计
    5.1 dsPIC30F6010 软件开发环境介绍
    5.2 焊接程序设计
        5.2.1 焊接主程序设计
        5.2.2 短路/燃弧子程序设计
    5.3 PWM 波形的生成
    5.4 A/D 采样程序及标定
    5.5 初始化程序设计
    5.6 自适应模糊PI 控制在DSP 上的实现
        5.6.1 功率的计算与给定
        5.6.2 自适应模糊 PI 的DSP 实现
    5.7 小结
第6章 焊机调试与试验研究
    6.1 焊机调试
        6.1.1 PWM 波形测试分析
        6.1.2 外特性测试分析
    6.2 实验分析
        6.2.1 试验装置
        6.2.2 试验方案
        6.2.3 试验结果分析
    6.3 本章小结
第7章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文
致谢
附录

(9)基于DSP的CO2气保焊STT波形控制的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
致谢
第一章 绪论
    1.1 CO_2气体保护焊的特点及发展状况
        1.1.1 CO_2气体保护焊的原理
        1.1.2 CO_2气体保护焊的特点
        1.1.3 CO_2气体保护焊的发展状况
    1.2 波形控制法的研究
    1.3 逆变焊机的特点及发展现状
        1.3.1 逆变焊机的特点
        1.3.2 逆变焊机的控制模式
        1.3.3 逆变焊机的发展方向
    1.4 DSP简介
    1.5 本课题的研究任务
第二章 硬件系统设计
    2.1 电源的主体设计
    2.2 STT波形控制系统
        2.2.1 理想的电流电压波形
        2.2.2 其他波形控制方式
    2.3 硬件电路设计
        2.3.1 逆变电路设计
        2.3.2 最小系统及DSP TMS320F28016简介
        2.3.3 TMS320F28016功能模块
    2.4 系统仿真与PI参数选定
        2.4.1 电压数字PI控制器的参数整定
        2.4.2 电流数字PI控制器的参数整定
    2.5 抗干扰系统及措施
        2.5.1 开关量输入/输出的软件抗干扰设计
        2.5.2 指令冗余设计
        2.5.3 软件陷阱设计
        2.5.4 "看门狗"技术
    2.6 本章小结
第三章 软件系统设计
    3.1 软件主体设计
        3.1.1 主体设计思想
        3.1.2 DSP软件集成开发步骤
        3.1.3 CCS简介
    3.2 主程序设计
        3.2.1 A/D子程序设计
        3.2.2 PID算法设计
        3.2.3 PWM子程序设计
        3.2.4 STT软件设计
    3.3 本章小结
第四章 系统调试及试验
    4.1 试验测试平台
    4.2 试验测试与结果分析
        4.2.1 CO_2焊接电源信号采集
        4.2.2 试验结果分析
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 全文总结
    5.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文

(10)全数字控制CO2气保焊短路过渡行为的数学建模与仿真(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
致谢
第一章 绪论
    1.1 CO_2 气保焊的发展状况
    1.2 逆变弧焊电源的发展与智能控制
    1.3 建模仿真的意义与现有方法
    1.4 系统计算机仿真方法
        1.4.1 仿真与相似性原理
        1.4.2 仿真软件与仿真实现过程
        1.4.3 系统仿真的整体实现方案
    1.5 研究的问题和文章结构
第二章 气保焊系统结构与STT 波控原理
    2.1 模型整体结构
    2.2 STT 波形控制法
        2.2.1 电爆炸理论与飞溅量控制
        2.2.2 STT 波形控制原理
        2.2.3 STT 波控的电源外特性
        2.2.4 STT 工艺参数对焊缝成形的影响
    2.3 PID 控制的STT 波形设定方法
    2.4 小节
第三章 气保焊系统的数学建模
    3.1 系统与数学模型
    3.2 弧焊电源数学建模
    3.3 对非线性负载准确建模的重要意义
    3.4 熔滴受力分析与熔滴形状建模
        3.4.1 重力的分析
        3.4.2 表面张力的分析
        3.4.3 电磁作用力的分析
        3.4.4 熔滴形状建模
        3.4.5 熔滴成形过程分析与建模
    3.5 燃弧的物理特性与数学建模
    3.6 液桥受力分析与形状建模
    3.7 小节
第四章 系统程序仿真
    4.1 程序仿真方案
    4.2 程序流程图
    4.3 函数实现
    4.4 输出数据波形图及分析
    4.5 熔滴形状改进建模的分析
    4.6 小节
第五章 simulink 仿真模块的建立
    5.1 simulink 建模介绍
    5.2 主电路与控制系统模型
        5.2.1 逆变全桥主电路模块
        5.2.2 STT 波形设定模块
        5.2.3 PID 控制模块
        5.2.4 PWM 模块
        5.2.5 电源部分整体仿真测试
    5.3 非线性负载的模型
        5.3.1 燃弧阶段仿真模块
        5.3.2 液桥仿真模块
    5.4 小节
第六章 系统整体仿真与分析
    6.1 系统整体仿真
    6.2 仿真平台适用性实验
    6.3 小节
第七章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文

四、基于DSP及STT波形控制的CO_2焊机(论文参考文献)

  • [1]大电流CO2焊接“燃弧-短路”过程精细电磁控制研究[D]. 邹文凤. 沈阳工业大学, 2021
  • [2]集成环列三熔化极气体保护焊中电弧协同控制及熔滴过渡特征研究[D]. 向婷. 天津大学, 2017(01)
  • [3]基于数字信号处理的CO2短路过渡数字信息控制[J]. 丽娜. 科技传播, 2013(23)
  • [4]低热输入变极性短路过渡GMAW焊接系统研究[D]. 傅强. 南京航空航天大学, 2013(12)
  • [5]CO2焊接电源智能控制系统研究[D]. 汪运浩. 河南科技大学, 2013(06)
  • [6]STT焊接技术的研究与应用现状[J]. 李兴霞,赵干. 焊管, 2013(04)
  • [7]基于ARM全数字化CO2气体保护焊的研究[J]. 钟辉,吴月涛,杨勇,杨继龙. 电焊机, 2012(06)
  • [8]CO2焊逆变电源的自适应模糊控制系统研究[D]. 张可平. 南昌航空大学, 2010(06)
  • [9]基于DSP的CO2气保焊STT波形控制的研究[D]. 李旭光. 合肥工业大学, 2009(11)
  • [10]全数字控制CO2气保焊短路过渡行为的数学建模与仿真[D]. 王丽婷. 合肥工业大学, 2009(10)

标签:;  ;  ;  ;  ;  

基于DSP和STT波形控制的CO_2焊机
下载Doc文档

猜你喜欢