论文摘要
脉冲熔化极气体保护焊（GMAW-P）在工业生产中的应用日益广泛。当前,铝合金等材料的广泛应用,由此而带来的新工艺等对焊接设备提出了更高的要求。研究和发展弧焊电源的数字化控制技术意义重大。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的快速原型脉冲MIG焊电源开发平台,多信息同步采集与分析系统平台,实现了对焊接电流、电压及视频图像的同步采集,实时显示、存储功能和运动工作台等硬件设备的实时操作,利用平台软件开发系统,进行了脉冲波形产生和特殊波形设计试验,为数字化脉冲MIG焊电源系统开发平台试验奠定了基础。根据焊接电源系统的控制结构、信号传递过程及脉冲焊的控制特性,在Matlab/Simulink环境下,对快速原型脉冲MIG焊电源开发平台进行了电源-电弧系统动态仿真模型,建立了电弧长度动态仿真模型,熔化速度仿真模型,电弧负载电压仿真模型,并进行了仿真分析,实现了对脉冲MIG焊电源控制方案参数的优化设计,验证控制算法及控制策略,分析了脉冲占空比和脉冲频率对电弧稳定性的影响。通过对电源开发平台的仿真及焊接工艺实验研究表明,仿真结果与焊接实验结果具有较好的一致性;控制系统具有良好的动态性能、抗干扰性能和稳态精度。在设计的快速原型脉冲MIG焊电源开发平台基础上,进行了脉冲MIG焊过程弧长的实时控制试验。分别对低碳钢、镀锌板、不锈钢、铝合金进行了大量工艺试验,确定了脉冲焊接相关参数范围。针对铝合金脉冲MIG焊在恒规范焊接焊缝成形较差基础上,研究了以电弧电压为反馈信号,利用开发的快速原型脉冲MIG焊电源开发平台,采用调整脉冲占空比和脉冲频率两种控制方案,进行弧长控制调节试验。通过台阶试验和爬坡试验表明,选用的控制方法的调节过程快速、稳定。实现了全电流范围内对弧长及快速稳定调节和有效控制,获得了比较稳定的焊接过程,防止自动焊回烧、短路等现象的发生,得到了外观成形较好的的焊缝。
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标签：脉冲熔化极气体保护焊论文; 快速控制原型论文; 弧焊电源一电弧系统论文; 弧长控制论文; 仿真论文; 同步采集论文;