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基于动态PLS框架的铝合金脉冲mig焊解耦控制设计及仿真

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焊接学报 2013年第6期34卷 17-20,114页

作者：吕燕田新城梁军浙江大学工业控制技术国家重点实验室杭州310027 山东大学控制科学与工程学院济南250061

针对铝合金脉冲mig焊中存在的多变量强耦合、难建模等特点,利用动态PLS控制框架在解耦、建模等方面的优势,将多变量的控制转换成为多个单回路的控制,并对各控制回路单独进行PID控制器设计.介绍了动态PLS建模及基于动态PLS建模框架的控... 详细信息

针对铝合金脉冲mig焊中存在的多变量强耦合、难建模等特点,利用动态PLS控制框架在解耦、建模等方面的优势,将多变量的控制转换成为多个单回路的控制,并对各控制回路单独进行PID控制器设计.介绍了动态PLS建模及基于动态PLS建模框架的控制器设计的结构与特点,并将该控制器设计方法引入到铝合金脉冲mig焊中,并进行仿真试验.仿真验证采用动态PLS框架的控制器设计方法能获得满意的动态和稳态特性,并可应用于其它焊接过程,为基于数据驱动的动态建模控制方法在复杂焊接过程中的应用奠定了基础.

关键词：铝合金脉冲mig焊解耦控制动态偏最小二乘 PID控制器

基于焊工调节的铝合金脉冲mig焊背面熔透建模

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焊接学报 2019年第8期40卷 76-79,I0004页

作者：张闯熊俊郑森木西南交通大学成都610036 四川航天长征装备制造有限公司成都610036

针对铝合金薄板脉冲mig焊背面熔透难题,提出一种基于焊工调节的背面熔透建模与控制方法.设计焊接速度随机变化波形,致使铝合金背面熔池尺寸动态波动,采用被动视觉系统实时采集背面熔池图像,焊工观察图像熔池大小,手工调节焊接电流保证... 详细信息

针对铝合金薄板脉冲mig焊背面熔透难题,提出一种基于焊工调节的背面熔透建模与控制方法.设计焊接速度随机变化波形,致使铝合金背面熔池尺寸动态波动,采用被动视觉系统实时采集背面熔池图像,焊工观察图像熔池大小,手工调节焊接电流保证背面熔宽的均匀性,同时开发图像处理算法提取背面熔宽.采用最小二乘系统辨识法建立焊工调节电流与背面熔宽的非线性Hammerstein模型.开展了铝合金脉冲mig焊电流扰动和焊接速度扰动试验.结果表明,基于焊工调节的非线性Hammerstein模型可以有效地控制背面熔宽,且具有良好的抗干扰能力.

关键词：铝合金脉冲mig焊焊工调节熔透建模系统辨识

基于COM技术的铝合金脉冲mig焊实时视觉处理

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电焊机 2010年第12期40卷 27-30页

作者：黄健康卢立晖李卫东许乐生石玗樊丁兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学有色金属合金省部共建教育部重点实验室甘肃兰州730050

机器视觉在现代焊接生产中的应用越来越多,针对焊接视觉处理中的算法越来越复杂、实时性差等问题,建立了铝合金脉冲mig焊实时视觉实验平台。利用Labview与Matlab各自的优点,提出了基于COM(Component Object Model)技术来实现Labview与Ma... 详细信息

机器视觉在现代焊接生产中的应用越来越多,针对焊接视觉处理中的算法越来越复杂、实时性差等问题,建立了铝合金脉冲mig焊实时视觉实验平台。利用Labview与Matlab各自的优点,提出了基于COM(Component Object Model)技术来实现Labview与Matlab无缝链接,使得图像处理算法能快速有效地被运用,以此来实现焊接过程中实时图像处理。结果表明:基于COM技术的方法能很好地将复杂的Matlab算法移植到功能强大的Labview采集系统中,并能实现图像的实时处理,该方法为铝合金脉冲mig焊提供了实时视觉处理,系统能满足25帧的实时处理要求。

关键词：铝合金脉冲mig焊 COM技术 labview matlab 图像处理

基于LabWindows/CVI的铝合金脉冲mig焊数据采集系统设计

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兰州理工大学学报 2010年第1期36卷 24-27页

作者：卢立晖石玗黄健康聂晶樊丁兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室甘肃兰州730050

利用虚拟仪器技术设计铝合金脉冲mig焊过程声、光、电和视频信号的实时采集系统,并给出该采集系统的硬件构成原理和使用虚拟仪器设计软件LabWindows/CVI的程序设计原理.试验表明,该采集系统能够正确稳定地采集铝合金脉冲mig焊过程中的... 详细信息

利用虚拟仪器技术设计铝合金脉冲mig焊过程声、光、电和视频信号的实时采集系统,并给出该采集系统的硬件构成原理和使用虚拟仪器设计软件LabWindows/CVI的程序设计原理.试验表明,该采集系统能够正确稳定地采集铝合金脉冲mig焊过程中的各种特征信号,并能够实现数据实时显示和存储,可以满足焊接过程实时检测.

关键词：铝合金脉冲mig焊 LabWindows/CVI 数据采集

采用仿人控制理论的铝合金脉冲mig焊干伸长稳定性的仿真与控制研究

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采用仿人控制理论的铝合金脉冲MIG焊干伸长稳定性的仿真与控制研究

基于动态模糊神经网络的铝合金脉冲mig焊接过程解耦控制分析

第十五次全国焊接学术会议

作者：樊丁朱明石玗兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点试验室兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点试验室

针对铝合金脉冲mig焊接过程中焊丝干伸长不稳定的问题,利用电弧电压作为反馈信号,采用仿人控制理论（HSIC）来调节送丝速度,进行了焊丝干伸长稳定性的仿真与控制研究.在此基础上,利用Matlab/Simulink,采用xPCTarget的实时目标环境,设计... 详细信息

针对铝合金脉冲mig焊接过程中焊丝干伸长不稳定的问题,利用电弧电压作为反馈信号,采用仿人控制理论（HSIC）来调节送丝速度,进行了焊丝干伸长稳定性的仿真与控制研究.在此基础上,利用Matlab/Simulink,采用xPCTarget的实时目标环境,设计了采用HSIC的铝合金脉冲mig焊干伸长控制系统并进行了控制实验.结果表明:采用HSIC控制铝合金脉冲mig焊接过程,可以获得更高的精度与更快的响应速度,实现铝合金脉冲mig焊的稳定焊接..

关键词：铝合金脉冲mig焊仿人智能控制干伸长.

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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焊接学报 2013年第9期34卷 43-47,115页

作者：黄健康张刚樊丁石玗兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室 730050 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室 730050

针对铝合金脉冲mig焊接过程参数间强耦合、不稳定等关键问题,在介绍DFNN结构、学习算法基础上,设计了基于D-FNN的解耦控制器,并对同步、非同步与加干扰脉冲输入信号下分别对以脉冲电流占空比、送丝速度为输入量,以焊丝伸出长度(干伸长)... 详细信息

针对铝合金脉冲mig焊接过程参数间强耦合、不稳定等关键问题,在介绍DFNN结构、学习算法基础上,设计了基于D-FNN的解耦控制器,并对同步、非同步与加干扰脉冲输入信号下分别对以脉冲电流占空比、送丝速度为输入量,以焊丝伸出长度(干伸长)、焊缝正面熔宽为被控量的铝合金脉冲mig焊多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)过程进行了动态解耦控制仿真研究,仿真结果表明,D-FNN控制器能够实时进化规则,动态调整学习因子,实现了MIMO过程的完全解耦,满足焊接实时控制要求且具有快的响应速度、较好的鲁棒性,为铝合金脉冲mig焊MIMO过程稳定焊接提供了一种新型的实时解耦控制方法.

关键词：铝合金脉冲mig焊动态模糊神经网络解耦控制系统仿真

基于脉冲电流参数的铝合金脉冲mig焊过程控制

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焊接学报 2013年第12期34卷 59-62,4页

作者：张刚黄健康石玗樊丁卢立晖樊佳伟兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室兰州730050 曲阜师范大学电气信息与自动化学院日照276826 甘肃烟草工业有限责任公司兰州730050

铝合金脉冲mig焊弧长稳定性直接影响焊接过程稳定性及焊缝成形,为使其焊接过程稳定,获得高质量焊缝,通过焊接工艺试验研究了脉冲电流参数变化对弧长稳定性的影响规律,建立了铝合金脉冲mig焊弧长与脉冲电流参数间的动态变化数学模型,并利... 详细信息

铝合金脉冲mig焊弧长稳定性直接影响焊接过程稳定性及焊缝成形,为使其焊接过程稳定,获得高质量焊缝,通过焊接工艺试验研究了脉冲电流参数变化对弧长稳定性的影响规律,建立了铝合金脉冲mig焊弧长与脉冲电流参数间的动态变化数学模型,并利用Matlab/Simulink软件进行了弧长对脉冲电流占空比、脉冲电流频率变化的动态响应仿真分析,同时进行了控制脉冲电流占空比、频率来稳定弧长的平板堆焊工艺试验研究.结果表明,所建立的数学模型能很好地反映铝合金脉冲mig焊过程,通过调节脉冲电流占空比、频率参数可实现铝合金脉冲mig焊稳定焊接,获得成形美观的焊缝.

关键词：铝合金脉冲mig焊建模仿真脉冲电流参数过程控制

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铝合金脉冲mig焊过程实时解耦控制

铝合金脉冲MIG焊过程实时解耦控制

作者：卢立晖兰州理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着铝合金在汽车、高速列车等交通工具中的广泛应用,对铝合金焊接的质量和自动化、智能化的要求越来越高。由于热积累作用强,铝合金脉冲mig焊在恒规范焊接时焊缝宽度逐渐变宽,甚至塌陷,本文针对如何在保证焊接过程稳定的基础上... 详细信息

近年来,随着铝合金在汽车、高速列车等交通工具中的广泛应用,对铝合金焊接的质量和自动化、智能化的要求越来越高。由于热积累作用强,铝合金脉冲mig焊在恒规范焊接时焊缝宽度逐渐变宽,甚至塌陷,本文针对如何在保证焊接过程稳定的基础上,得到熔宽均匀,成形良好的的焊缝进行了研究。本文利用快速控制原型技术,通过xPC Target实时目标,设计了具有响应速度快、控制器开发快速、控制方案可快速调整等优点铝合金脉冲mig焊快速原型控制系统,并通过COM技术,实现了LabVIEW视觉传感系统与快速原型控制系统的无缝链接,为铝合金脉冲mig焊控制试验奠定了基础。在设计的铝合金脉冲mig焊快速原型控制平台的基础上,进行了铝合金脉冲mig焊过程干伸长的实时控制。分别研究了以电弧电压、电压与电流比值(U/I)及视觉传感为反馈信号,以送丝速度为控制信号的干伸长控制过程,并采用不同控制器进行了干伸长的控制试验,获得了比较稳定的焊接过程。本文提出了可变双脉冲的方案进行熔宽控制,通过可变双脉冲mig焊工艺试验证明了该方案的可行性。在此基础上,采用可变双脉冲的方案进行了铝合金脉冲mig焊熔宽控制试验,得到了熔宽均匀,外形美观,成形良好的焊缝。但是由于是单变量控制,干伸长波动很大,因此表明了对铝合金脉冲mig焊过程进行多变量解耦控制的必要性。最后,在熔宽控制的基础上,针对铝合金脉冲mig焊过程中强耦合现象,进行了不同传感方式与不同控制器下的双变量解耦控制试验,得到了良好的焊缝成形和稳定的焊接过程,较好的解决了在控制熔宽保证良好焊缝成形的同时,也保证焊接过程稳定的问题。

关键词：铝合金脉冲mig焊快速控制原型干伸长控制熔宽控制解耦控制

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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铝合金双丝双脉冲mig焊控制系统研究

铝合金双丝双脉冲MIG焊控制系统研究

作者：王佳佳华南理工大学

学位级别：硕士

铝合金由于质量轻、强度高、耐腐蚀性好和可循环利用等优点,在汽车、高铁、船舶和航空等领域应用越来越广泛。然而相对于传统钢铁材料,铝合金的溶解热、导热系数和凝固收缩率较高,使其焊接性较差,制约了其在工业领域的大规模应用。熔化... 详细信息

铝合金由于质量轻、强度高、耐腐蚀性好和可循环利用等优点,在汽车、高铁、船舶和航空等领域应用越来越广泛。然而相对于传统钢铁材料,铝合金的溶解热、导热系数和凝固收缩率较高,使其焊接性较差,制约了其在工业领域的大规模应用。熔化极惰性气体保护焊(Metal inert-gas welding,mig)生产效率高、易实现自动化,是铝合金焊接生产的主要工艺方法之一。但是,传统mig焊热输入量大,铝合金焊接时电弧稳定性较差,易产生变形、烧穿和熔池下榻等缺陷且焊接效率低。本课题根据铝合金焊接特性,结合双丝高效焊和双脉冲低频调制细化晶粒的优点,首次提出了铝合金双丝双脉冲mig焊工艺方法,并设计了铝合金双丝双脉冲mig焊控制系统。在铝合金双丝双脉冲mig焊工艺特点的基础上,确定了铝合金双丝双脉冲mig焊人机交互上位机和下位机硬件系统的总体架构,并优化设计了上位机和下位机各子模块硬件电路。人机交互上位机系统以STM32F429为核心并采用LCD液晶屏为显示界面,下位机焊接电源选用全桥逆变拓扑结构为主电路。介绍了双脉冲低频调制原理,并分析了双脉冲低频调制与波形输出关系,提出了脉冲相位协同优化控制方案。根据铝合金双丝双脉冲mig焊系统控制需求,设计基于STM32F429和LCD液晶屏的人机交互上位机系统软件,提供焊接系统参数输入、指令发送以及焊接过程电流电压显示窗口;同时设计了下位机电源系统DSP防积分饱和PI控制算法程序、单双脉冲电流波形产生程序和主从机协同控制程序等。采用CAN现场总线构建控制系统通信网络,定义了铝合金双丝双脉冲mig焊专用CAN应用层协议,用于传输人机交互上位机系统焊接参数和主从电源相位协同控制信号,并验证其正确性和可行性。搭建铝合金双丝双脉冲mig焊工艺试验平台,在理论分析和焊接工艺试验的基础上,进行铝合金双丝单脉冲和双脉冲在同步和交替相位模式下焊接工艺试验,实现双丝脉冲mig焊多参数的优化匹配,以获得良好的焊缝成形和比较稳定的焊接工艺匹配参数。对比分析铝合金双丝单脉冲和双脉冲在同步和交替不同相位下焊缝成形以及鱼鳞纹形状,验证了双脉冲优化控制对焊缝成形质量改善的作用,为铝合金双丝双脉冲mig焊的应用提供理论基础和实际应用依据,以期将其尽快应用于实际生产中。

关键词：铝合金脉冲mig焊双丝焊双脉冲 CAN通信人机交互系统