數字高頻逆變焊機控制器的研制.pdf

1、焊接技術在現(xiàn)代工業(yè)中應用廣泛。焊接過程具有非線性、時變和不確定性的特點，傳統(tǒng)的模擬控制很難在控制精度、速度和穩(wěn)定性上滿足現(xiàn)代焊接控制的要求。隨著焊接技術、控制技術和計算機技術的發(fā)展，對數字化焊接系統(tǒng)的研究已經成為熱點。本文在對國內外焊接設備發(fā)展現(xiàn)狀調研的基礎上，引入了基于數字信號處理器的數字化控制技術，開展了數字化逆變焊機控制系統(tǒng)的研究工作。
　　 本文介紹了數字化焊機的概念，提出了數字化逆變焊機控制系統(tǒng)的控制框架，設計了基于T

2、MS320LF2407A型DSP的弧焊焊機的數字化控制系統(tǒng)及人機界面。在硬件上，本文詳細描述了DSP控制系統(tǒng)各部分硬件電路的設計，包括DSP最小系統(tǒng)電路、通訊電路、驅動電路、保護電路、電壓電流采樣調理電路以及人機交互界面的硬件設計，為弧焊的數字化控制提供了硬件平臺。在硬件設計制作時充分考慮了焊機的抗干擾性能，詳細分析了焊機干擾類型以及傳輸方式，針對不同的焊機部分設計了相應的抗干擾方式。在控制策略上，將數字PID控制方法和專家系統(tǒng)技術相結

3、合，設計了一種專家PID控制器，將智能控制引入到數字化焊機控制系統(tǒng)中。通過對輸出電流和電弧電壓的實時采樣，經過專家PID處理后，改變DSP輸出的PWM信號，控制焊機的輸出特性。在軟件上，本文引入了μC/OS-Ⅱ嵌入式實時操作系統(tǒng)，構建了實時多任務平臺，保持了系統(tǒng)的可擴展性，方便后續(xù)的升級更新。本文詳細介紹了μC/OS-Ⅱ在TMS320LF2407A控制系統(tǒng)中的移植過程，針對焊機控制，設計了三個任務。其中，一個任務實現(xiàn)了焊接過程控制的功能

4、，另一個任務實現(xiàn)了焊機數據通訊的功能，最后一個任務實現(xiàn)了菜單化人機交互界面功能。同時在軟件抗干擾設計上也做了研究工作。
　　 本文對所設計的數字化弧焊控制系統(tǒng)進行軟硬件調試，通過實驗方法驗證了控制系統(tǒng)對焊機的數字化控制，并利用MATLAB仿真軟件對專家PID控制器的控制效果進行仿真，控制效果令人滿意。通過現(xiàn)場試焊對比證明應用數字化焊機控制系統(tǒng)能明顯改善焊接效果。
　　 最后，在對本文做簡要總結的基礎上，對于本逆變焊機控制