水轮机修复机器人焊接自适应模糊控制研究

摘要

水轮机转轮叶片的维修维护一直是各国水电部门的一项重要工作，每年都要对其耗费巨大的人力、物力、财力。由于我国河流泥沙含量大，对水轮机叶片的侵蚀更严重，所以国内对水轮机转轮叶片的修复工作就更加艰巨。我们引进并自行开发适合我国国情的水轮机修复专用机器人，用于对水轮机叶片进行焊接、磨削。为了提高机器人智能化水平和修复叶片的质量，本文进行了机器人焊接自适应模糊控制研究。 本课题是省科技攻关项目的重要组成部分。本文的研究工作是针对水轮机修复专用机器人的焊接过程进行的。焊接电压、焊接电流、送丝速度是焊接过程的重要参数，所以本文设计了以AT89C52单片机为核心的数据采集与控制系统对上述三个参数进行实时测量，将结果传至上位机做进一步运算和处理。 机器人是下到机坑内对水轮机叶片进行修复的，其补焊过程是一个多参数相互耦合的时变非线性过程，影响焊缝成型的因素众多，并带有显著的随机性，很难用精确的数学模型来描述，而经典控制理论和现代控制理论都是以传统数学模型为基础的，用这两种理论来控制复杂的焊接过程，并不能获得理想的控制效果，因此，本文提出了采用模糊逻辑控制模仿高级焊工的思维方式和操作经验来实现焊接过程的模糊控制，将焊接电压的误差及误差变化量作为输入量，设计二维模糊控制器。简单模糊逻辑控制器的控制规则是固定的，对于焊接过程来说，这种固定的模糊控制规则显得比较粗糙或不够完善，这会不同程度的影响控制效果，本文采用了模糊自适应控制方法使控制规则在控制过程中自动地调整和完善，克服了一般模糊控制器所依赖的控制规则缺乏在线自调整能力的缺点。仿真结果表明，该方法确实改善了控制性能。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题来源及意义

1.2水轮机修复专用机器人发展概况

1.3机器人焊接发展概况

1.3.1机器人焊接发展现状及存在的问题

1.3.2智能控制在焊接过程中的应用

1.4本课题的主要研究内容

第2章水轮机修复专用机器人焊接系统

2.1水轮机修复专用机器人焊接系统组成

2.2焊接电源的选择

2.3水轮机修复专用机器人焊接系统设计

2.3.1焊接系统工作原理

2.3.2焊接系统的技术要求

2.3.3焊接专家系统

2.4本章小结

第3章机器人焊接过程的数据采集与控制

3.1数据采集与控制系统设计

3.2主要单元电路设计

3.2.1 D/A转换电路

3.2.2 A/D转换电路

3.2.3单片机及键盘显示电路

3.2.4检测与控制电路

3.2.5通信接口电路

3.3本章小结

第4章焊接自适应模糊控制系统研究

4.1模糊逻辑系统简介

4.1.1常见的模糊逻辑分类

4.1.2自适应模糊逻辑系统

4.1.3自适应模糊逻辑控制的现状和主要问题

4.2焊接过程模糊控制系统的设计

4.2.1焊接工艺参数与焊缝质量之间的关系

4.2.2焊接工作方式的选择

4.2.3自适应模糊控制器的设计

4.3模糊控制器的仿真研究

4.3.1MATLAB和SIMULINK简介

4.3.2 MATLAB模糊推理系统设计

4.3.3仿真结果

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢