本文選題：弧焊與切割一體機(jī)　切入點(diǎn)：變參數(shù)切換　出處：《華中科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：等離子弧焊與切割是工業(yè)制造中重要的加工方式，其電源控制特性直接影響焊接與切割質(zhì)量，設(shè)計(jì)合理的電源控制器十分重要。常規(guī)設(shè)計(jì)近似認(rèn)為等離子弧電壓大小與其電流無關(guān)，但實(shí)測(cè)結(jié)果表明，等離子弧電壓隨電流變化會(huì)發(fā)生較大變化，從而降低了控制性能，針對(duì)上述問題，本文從等離子弧特性出發(fā)，采用變參數(shù)切換控制以及滑�？刂频姆椒�，提高了焊接與切割電源性能。 對(duì)于等離子切割控制，本文結(jié)合等離子弧變化特性，提出了根據(jù)引弧電流大小動(dòng)態(tài)改變切換參數(shù)的雙環(huán)并聯(lián)控制方法，從而提高小電流下引弧成功率。對(duì)于弧焊控制，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，常規(guī)PI控制選擇負(fù)載電阻最小時(shí)進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，當(dāng)電弧負(fù)載阻值波動(dòng)很大時(shí)，控制器的動(dòng)態(tài)性能變差，導(dǎo)致焊接質(zhì)量下降。針對(duì)此問題，結(jié)合滑�？刂坪銊�(dòng)態(tài)的特性，本文提出采用滑�？刂破鲗�(duì)弧焊電源進(jìn)行控制的方法。 在滑�？刂破髟O(shè)計(jì)中，首先建立弧焊電源的等效狀態(tài)空間模型，，采用輸出電流誤差及其積分和微分變量作為滑模被控參數(shù)，基于PWM定頻控制策略產(chǎn)生開關(guān)管調(diào)制信號(hào)，從而解決常規(guī)滑�？刂浦写嬖诘拈_關(guān)頻率不固定的問題。為了解決焊割過程中負(fù)載變化對(duì)控制性能的影響，本文將電阻參數(shù)等效為負(fù)載電壓與電流之比。同時(shí)為了減小間接控制對(duì)輸出電流穩(wěn)態(tài)誤差的影響，在原有滑模被控參數(shù)的基礎(chǔ)上增加了電流誤差的二重積分量。最后對(duì)所述改進(jìn)型滑�？刂撇呗赃M(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比，在電阻負(fù)載突變下，滑�？刂破鞯某{(diào)量比PI控制器減小33.3%，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短31%，在電弧負(fù)載下，滑�？刂破鞯碾娏鞑▌�(dòng)比PI控制器更加緩和，焊接的質(zhì)量也相應(yīng)提高。
[Abstract]:Plasma arc welding and cutting is an important machining method in industrial manufacturing. The quality of welding and cutting is directly affected by the power control characteristics of plasma arc welding and cutting. It is very important to design a reasonable power controller.The conventional design approximates that the voltage of plasma arc is independent of its current, but the measured results show that the voltage of plasma arc changes greatly with the change of current, which reduces the control performance.Based on the characteristics of plasma arc, variable parameter switching control and sliding mode control are used to improve the performance of welding and cutting power supply.For plasma cutting control, this paper presents a dual-loop parallel control method which can dynamically change the switching parameters according to the magnitude of the arc starting current, so as to improve the success rate of arc starting under small current.For arc welding control, in order to ensure the stability of the system, the conventional Pi control selects the parameter design when the load resistance is minimum. When the arc load resistance fluctuates greatly, the dynamic performance of the controller becomes worse, which leads to the deterioration of welding quality.In view of this problem and combined with the constant dynamic characteristics of sliding mode control, this paper puts forward a method to control arc welding power source by sliding mode controller.In the design of sliding mode controller, the equivalent state space model of arc welding power source is first established. The output current error and its integral and differential variables are used as sliding mode controlled parameters, and the switching tube modulation signal is generated based on PWM constant frequency control strategy.In order to solve the problem that the switching frequency is not fixed in the conventional sliding mode control.In order to solve the influence of load variation on control performance during welding, the resistance parameters are equivalent to the ratio of load voltage to current.In order to reduce the influence of indirect control on the output current steady-state error, the double integral of current error is increased on the basis of the original sliding mode controlled parameters.The current fluctuation of the sliding mode controller is more moderate than that of the Pi controller, and the welding quality is improved accordingly.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN86;TG48

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