论文部分内容阅读
近年来,随着钢铁工业的发展,对有着钢铁缝纫机之称的电焊机需求量越来越大,对焊接质量的要求也越来越高。以体积小、重量轻、效率高,控制方式灵活著称的数字焊机逐渐成为主流焊机,但其采用的控制方式多为简单的PID控制,控制效果不甚理想。本文提出了一种模糊自适应PID的控制方法,该方法将模糊推理与经典PID控制理论相结合,利用人工智能判断PID的三个控制系数,取得了较好的效果。本文内容主要包括以下四部分：(1)设计了逆变弧焊电源控制系统的硬件电路。对电源的过压、欠压、过流、过热、及其开关驱动电路分别进行了设计；采用TMS320LF2407A (DSP)数字处理芯片作为控制电路的核心,分别设计了供电电路、时钟电路、信号采集电路、JTAG仿真电路、复位电路、LCD显示以及键盘输入等外围电路。(2)对模糊自适应PID控制算法进行了研究。为了满足焊条对电源输出外特性及动特性的要求,结合模糊控制和经典PID控制的特点,设计了模糊自适应PID控制器；采用MATLAB/SIMULINK工具箱搭建了逆变弧焊电源的主电路、模糊控制器、PWM控制器的仿真模型,从仿真层面对所设计的控制器进行了验证。(3)设计了控制系统的软件程序。为体现所设计焊机的数字化、易操作、可视性的特点,设计了包括AD采样、PWM生成、LCD显示、键盘输入及模糊自适应PID控制算法的相关程序；并对模糊自适应PID控制原理及程序的实现方法上给予了深入的阐述。(4)进行了仿真及实验研究。分别进行了空载-负载、负载-负载的仿真,并与普通PID控制的仿真结果进行了比较；分别进行了固定电阻负载和现场焊接两种实验,从稳态及暂态两个方面验证了模糊自适应PID算法的可行性；运用SIMULINK仿真模型模拟了空载-短路-起弧-短路-起弧的焊接过程,通过仿真波形与实验波形的比对,验证了研究方法和技术路线的正确性。