本文關(guān)鍵詞： 鋁合金 雙脈沖MIG焊 遺傳算法 梯形波調(diào)制 正弦波調(diào)制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 模糊綜合定量評(píng)定　出處：《華南理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：鋁合金材料以其輕量化、耐磨耐腐蝕、抗沖擊性能好、可回收利用等優(yōu)異的綜合性能,越來(lái)越多地應(yīng)用于汽車(chē)、船舶以及航空航天等領(lǐng)域,而焊接在鋁合金工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中占有非常重要的地位。鋁合金焊接技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是對(duì)電流的精確控制,如果輸入電流不適當(dāng)將導(dǎo)致焊接過(guò)程不穩(wěn)定,焊接接頭性能下降等缺陷。論文對(duì)鋁合金雙脈沖熔化極惰性氣體保護(hù)焊(Metal inert-gas welding,MIG)波形調(diào)制方法及工藝機(jī)理進(jìn)行了研究,對(duì)促進(jìn)智能弧焊電源技術(shù)、焊接控制策略技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際意義。研究得到了廣東省自然科學(xué)基金(2016A030313117)資助、廣東省省部產(chǎn)學(xué)研(2013B090600098、2013B090600030)資助。鋁合金雙脈沖MIG焊接電源是實(shí)現(xiàn)鋁合金焊接技術(shù)的前提和基礎(chǔ),論文先研究了焊接電源的硬件系統(tǒng):全橋移相軟開(kāi)關(guān)主電路、功率電路參數(shù)設(shè)計(jì)、DSP核心控制電路、模塊化控制電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、送絲電路、人機(jī)交互系統(tǒng)等,為MIG焊電流波形調(diào)制和工藝機(jī)理研究打下基礎(chǔ)。在焊接電源硬件電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,建立基于Simulink的系統(tǒng)仿真模型,包括主電路、控制電路、脈沖電流波形和PID控制建模等,并且進(jìn)行了仿真分析。通過(guò)Simulink仿真,驗(yàn)證了硬件電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性;優(yōu)化了焊接電源關(guān)鍵元件的參數(shù),為焊接工藝試驗(yàn)奠定了良好的基礎(chǔ);通過(guò)常規(guī)PID控制和基于模糊約束滿意度函數(shù)的遺傳優(yōu)化PID控制的對(duì)比分析,驗(yàn)證了遺傳優(yōu)化PID控制具有良好的魯棒性和自適應(yīng)性,能夠在焊接過(guò)程中更精細(xì)和準(zhǔn)確地控制電流。針對(duì)鋁合金雙脈沖MIG焊焊接參數(shù)繁多、調(diào)節(jié)不便和焊接規(guī)范復(fù)雜等問(wèn)題,分析了焊接電源的靜特性和動(dòng)特性,研究了基于脈沖電流變頻調(diào)節(jié)的弧長(zhǎng)控制,在對(duì)比拉格朗日插值、牛頓插值和三次樣條插值等插值算法之后,建立了基于大步距標(biāo)定和三次樣條插值的參數(shù)一元化調(diào)節(jié)專家數(shù)據(jù)庫(kù)。在硬件電路設(shè)計(jì)、Simulink仿真和專家數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上,成功地研制出鋁合金雙脈沖MIG焊接電源及其軟件系統(tǒng)。通過(guò)自行搭建的焊接試驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了常規(guī)的鋁合金雙脈沖MIG焊焊接工藝性能試驗(yàn),驗(yàn)證了強(qiáng)弱脈沖個(gè)數(shù)比率、強(qiáng)弱脈沖群脈沖個(gè)數(shù)、高頻脈沖頻率和低頻調(diào)制頻率對(duì)焊縫成形及焊接質(zhì)量的影響。提出了利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)送絲速度進(jìn)行預(yù)測(cè)的建模方法,通過(guò)給定焊接平均電流、高頻脈沖頻率和低頻調(diào)制頻率預(yù)測(cè)焊接過(guò)程的送絲速度,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明,在實(shí)際焊接生產(chǎn)過(guò)程中,基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的送絲速度預(yù)測(cè)模型獲得的送絲速度,能有效地匹配其他焊接參數(shù),獲得令人滿意的焊縫。針對(duì)鋁合金常規(guī)(矩形波)雙脈沖MIG焊能量突變的問(wèn)題,提出了改進(jìn)型雙脈沖MIG焊焊接工藝。在分析梯形波調(diào)制和正弦波調(diào)制工作原理的基礎(chǔ)上,分別進(jìn)行了梯形波與矩形波調(diào)制、正弦波與矩形波調(diào)制的雙脈沖MIG焊接對(duì)比試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明梯形波調(diào)制和正弦波調(diào)制在鋁合金MIG焊上比矩形波調(diào)制的焊接過(guò)程更穩(wěn)定、焊縫更美觀,驗(yàn)證了改進(jìn)型雙脈沖MIG焊接工藝對(duì)鋁合金焊接的研究具有重要的參考意義。論文最后介紹了焊接過(guò)程電信號(hào)的特征信息量:概率密度比L、基于U-I圖的周期重復(fù)率P和電流樣本熵CSaEn,以及各自對(duì)焊接質(zhì)量的定量評(píng)定。為了避免單一評(píng)定指標(biāo)的不確定性、評(píng)定過(guò)程中人的主觀隨意性以及離線檢測(cè)的滯后性,提出了一種能在線對(duì)焊接質(zhì)量檢測(cè)的模糊綜合定量評(píng)定方法,通過(guò)觀察各特征信息L、P和CSaEn的變化規(guī)律,獲取專家經(jīng)驗(yàn),得到各自的隸屬度函數(shù),總結(jié)出模糊邏輯推理規(guī)則,根據(jù)最大隸屬度原則對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行定量評(píng)定。通過(guò)梯形波雙脈沖MIG焊獲得的焊縫驗(yàn)證,該模糊邏輯綜合定量評(píng)定系統(tǒng)評(píng)定結(jié)果的正確率達(dá)83.3%,說(shuō)明了該定量評(píng)定系統(tǒng)的有效性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG457.14

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馮超;韓俊杰;張紅偉;劉浩;;基于Marc和遺傳算法的焊接工藝參數(shù)優(yōu)化[J];北京交通大學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

2 盧立暉;樊丁;黃健康;朱明;石s，

本文編號(hào)：1551739