点焊过程恒流控制与熔核尺寸预测系统研究

摘要

电阻点焊过程与质量控制一直是电阻焊领域重要的研究课题之一,而采用智能控制技术已成为其发展的必然趋势.该文基于模糊控制与人工神经网络智能技术,提出了集点焊恒流模糊控制与点焊熔核尺寸的人工神经网络预测功能于一体的点焊质量控制思想.设计了点焊恒流模糊控制器,建立了熔核尺寸预测模型,初步实现了点焊恒流模糊控制.论文首先对控制系统的总体方案进行了原理分析,对实现模糊控制的可行性、控制参量选择的合理性、采用逐点积分方法检测并计算焊接电流有效值的原理以及实现点焊熔核尺寸神经网络预测的方法进行了论证.文中着重对模糊控制器所涉及到的输入和输出变量、模糊语言变量、论域、隶属函数、模糊控制规则确定以及模糊推理、解模糊化、模糊控制表的生成等方法进行了详细分析讨论,对模糊控制器的仿真过程及结果进行了介绍.此外,对基于人工神经网络技术的点焊熔核尺寸预测功能在单片机系统上的实现途径与相关汇编程序设计,进行了系统性论述.其次,对控制系统的中心控制器80C196KC单片机,电流有效值的检测电路以及实现点焊循环过程与控制的其它硬件电路进行了设计分析.全面介绍了采用模块化设计方法所设计的系统主程序及设定、预压、通电、中断、模糊控制、熔核尺寸预测子程序等系统软件.文章最后对控制系统的调试与现场考核试验方法及结果进行了分析.考核试验表明:控制系统对非正弦波点焊电流的有效值检测与日本表MM-315(精度为±3％)的检测结果有很好的一致性,平均差值为59A;点焊恒流控制的规律性正确,恒流控制的效果较好.论文所取得的阶段性成果,对实现点焊过程与质量的智能化控制,有一定的理论与工程实用价值.

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1概述

1.2电阻点焊质量监控现状及发展

1.2.1传统点焊质量监控方法

1.2.2点焊质量监控方法的发展

1.3本课题研究的目的、意义、方法和主要内容

第二章系统总体方案设计

2.1点焊循环过程分析

2.2点焊恒流控制方案

2.2.1模糊控制的可行性

2.2.2控制参量的选取

2.2.3点焊焊接电流的检测原理

2.2.4恒流控制原理

2.3点焊熔核尺寸预测

2.4系统循环过程

2.5系统功能与技术指标

第三章模糊控制器的设计、改进与仿真

3.1简单模糊控制器的设计

3.1.1输入变量和输出变量的确定

3.1.2模糊语言变量的选择

3.1.3论域的确定

3.1.4隶属函数的确定

3.1.5模糊控制规则的确定

3.1.6模糊推理算法的选择

3.1.7解模糊化方法的确定

3.1.8模糊控制表的生成

3.2模糊控制器的改进

3.3模糊控制器仿真

3.3.1模糊控制器的仿真过程

3.3.2焊接电流有效值计算及调节原理

3.3.3仿真软件的设计

3.3 4仿真结果

第四章点焊预测系统模型的建立

4.1神经网络模型结构与BP算法

4.2神经网络训练样本和检验样本的获取

4.3点焊熔核尺寸预测系统模型的建立

4.4样本正规化与反正规化

4.5预测模型的实现与验证

4.5.1预测模型的MATTLAB实现

4.5.2熔核尺寸预测在单片机系统上的实现

4.5.3预测主程序设计

4.5.4预测子程序设计

第五章系统硬件与软件设计

5.1系统硬件设计

5.1.1中心控制器

5.1.2焊接电流信号的拾取、处理和采集

5.1.3焊机主回路可控硅触发电路

5.1.4焊机气缸电磁气阀驱动电路

5.1.5网压同步脉冲电路

5.1.6其它外围电路

5.2系统软件设计

5.2.1系统主程序

5.2.2设定子程序

5.2.3预压子程序

5.2.4通电一、二子程序

5.2.5中断子程序

5.2.6模糊控制子程序

第六章控制系统初步考核调试

6.1焊接电流信号检测、处理及有效值计算部分的调试分析

6.1.1焊接电流有效值检测部分的模拟调试

6.1.2焊接电流有效值检测部分的现场实际焊接考核

6.2系统的恒流模糊控制性能现场初步考核试验

6.2.1电极短路和焊接不锈钢焊接试验

6.2.2对电网电压波动的补偿

6.3误差分析

6.3.1电流有效值检测、计算环节的误差

6.3.2恒流模糊控制环节的误差

第七章结论与建议

7.1结论

7.2建议

致谢

参考文献

西北工业大学学位论文知识产权声明书及西北工业大学学位论文原创性声明