窄間隙TIG焊焊縫跟蹤系統(tǒng)設計及研究.pdf

1、在調查和分析國內外窄間隙焊接技術和焊縫跟蹤技術的基礎上,針對窄間隙 TIG焊的特點,本文提出了一種基于虛擬儀器的窄間隙 TIG焊縫跟蹤系統(tǒng)的設計思想。在此基礎上,通過硬件集成、控制策略研究以及軟件設計三個部分開發(fā)了窄間隙TIG焊縫跟蹤系統(tǒng),并結合模擬跟蹤實驗結果驗證了設計方案的可行性和系統(tǒng)的性能。
　　本文首先根據焊縫跟蹤原理,確定了基于虛擬儀器技術的窄間隙TIG焊縫跟蹤系統(tǒng)的總體設計方案,虛擬儀器系統(tǒng)以常用計算機和PCI-622

2、1E多功能數據采集卡為核心。此外,通過選用性能穩(wěn)定可靠的高靈敏度焊槍位置傳感器、信號調理電路,以及驅動控制系統(tǒng)和焊槍移動執(zhí)行機構的設計,集成了窄間隙TIG焊縫跟蹤的硬件系統(tǒng)。
　　在構建硬件系統(tǒng)和系統(tǒng)分析的基礎上,對焊縫跟蹤系統(tǒng)的控制策略進行了深入研究。結合數字PID和模糊控制原理,通過數字PID控制器參數整定,模糊控制器的量化因子、控制規(guī)則的優(yōu)化等步驟,完成了兩種控制器的設計并進行了仿真性能比較。結果表明, PID控制和模糊控制

3、都具有各自的缺點,PID控制難以處理控制精度和穩(wěn)定性之間的矛盾,而模糊控制在小偏差時跟蹤效果較差。于是,通過模糊-PID復合控制器結構的選取以及合適閾值的確定,獲得了具有響應速度快、超調量小、精度高、仿真性能良好的模糊-PID復合控制算法,為控制系統(tǒng)的軟件設計提供了參考依據。
　　為了實現焊縫跟蹤系統(tǒng)的功能,本文在以計算機和多功能數據采集卡為核心硬件、以LabVIEW為核心軟件的虛擬儀器平臺上開發(fā)了控制系統(tǒng)軟件,應用標準的生產者/

4、消費者設計模式,編寫了包含信號采集、偏差信號轉換、模糊-PID控制、步進電機驅動控制等各個子模塊的控制程序,并設計了友好的人機交互界面,滿足了系統(tǒng)對于各項控制參數在線修改和系統(tǒng)運行狀態(tài)實時顯示的要求。
　　最后,利用所設計的基于虛擬儀器的窄間隙TIG焊縫跟蹤系統(tǒng)進行了焊縫跟蹤模擬實驗,驗證了模糊-PID控制策略的控制效果,并分析了焊縫跟蹤系統(tǒng)精度和動態(tài)性能的影響因素。研究結果表明,模糊-PID復合控制算法具有良好的跟蹤性能,基于虛