基于优先级控制策略的多焊接电源群控制技术研究

摘要

研究膜式水冷壁制造时使用的焊接电源，从焊接电源的群控角度寻找控制和稳定群焊接电源的输出参数的方法。间接地改善焊缝质量，减小膜式水冷壁焊接变形，对于像膜式水冷壁一样，需要同时使用多台焊接电源进行焊接生产的工业生产过程，具有重要的意义。
　　 当前对于焊接电源的控制主要还是集中在单焊接电源的控制，对于焊接电源的集群控制方法都停留在初步概念阶段，没有进行深入的研究。焊接电源对于供电电网具有冲击作用，多台焊接电源同时工作产生的冲击作用尤为强大。本文设计了一种优先级群控方法，在外网波动时对各个焊接电源进行合理科学的调度。使各个焊接电源自调整的时候输出参数比不进行控制和在初步的控制理念控制下更加平稳，回调时间更短。本文的主要工作和成果如下：
　　 首先分析了膜式水冷壁焊接生产的背景，以及在此背景下产生的群焊接电源在外电网波动时的参数输出由于相互影响而加剧波动的问题。提出了本文的改善群焊接电源输出参数的目的。
　　 然后对单逆变焊接电源进行理论研究，为多焊接电源的群控方法的研究提供理论基础，在MATLA环境下运用SIMPOWERSYSTEMS工具箱对芬兰KEMPPI公司Pro4200系列IGBT逆变焊接电源进行建模仿真，为整个焊接电源群控系统的建模仿真提供了焊接电源模块。
　　 接着在理论研究的基础上设计了基于ANFIS的优先级焊接电源群控系统。并且在MATLAB环境下建立了全套的群控系统仿真模型。
　　 仿真得出72张输出参数比对图。经过横向和纵向的研究分析，得出本文所设计的群控方法较好的解决了在模式水冷壁焊接作业状况下参数输出不稳定的问题。
　　 在以后的研究当中，应该在实际的模式水冷壁的生产当中，应用本文所提出的控制算法，观察对焊缝成形的控制效果。然后根据焊缝成形的效果对控制算法进行改进。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 本论文的项目支撑

1.2 课题研究的背景

1.3 焊接及其控制的国内外研究现状

1.3.1 国内外弧焊电源发展概况

1.3.2 群控方法的国内外研究概况

1.3.3 计算机仿真技术在焊接电源中的应用

1.3.4 研究现状的总结

1.4 本课题研究意义及其目标

1.5 本课题研究内容以及方法

1.5.1 研究内容

1.5.2 研究方法和技术路线

1.6 本章小结

第2章 单逆变焊接电源关键技术及控制方法

2.1 逆变焊接电源的结构及其工作原理

2.1.1 逆变焊接电源结构

2.1.2 逆变焊接电源工作原理

2.2 单焊接电源控制方法

2.2.1 弧焊逆变电源输出电气特性形成原理

2.2.2 弧焊逆变电源的智能控制

2.3 本章小结

第3章 逆变焊接电源的电子技术及基于MATLAB的性能建模仿真

3.1 电路仿真及其分析对比

3.1.1 前端整流滤波电路

3.1.2 逆变电路

3.1.3 控制电路

3.1.4 输出电路

3.2 本章小结

第4章 基于ANFIS的多焊接电源群控方法

4.1 多焊接电源之间的耦合关系

4.1.1 多焊接电源同时工作时的相互干扰的原因研究

4.1.2 现阶段已经存在的减轻相互干扰的方法

4.2 群控方法的设计

4.2.1 控制系统组成

4.2.2 优先级控制方法

4.2.3 群控方法的算法理论

4.3 基于ANFIS的优先级群控方法的应用

4.3.1 焊接系统模糊化与推理规则设计

4.3.2 ANFIS网络设计

4.3.3 ANFIS网络训练

4.4 本章小结

第5章 群控策略建模及系统输出性能比较

5.1 焊接系统的搭建

5.1.1 逆变焊接电源模块

5.1.2 ANFIS控制模块

5.1.3 参数控制模块

5.1.4 外网供电模块

5.2 仿真结果及其分析

5.2.1 输入参数设置

5.2.2 仿真输出结果

5.2.3 系统仿真结果比对分析

5.2.4 仿真结论

5.3 本章小结

第6章 总结及展望

6.1 全文总结

6.2 后继工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果