本文關(guān)鍵詞：基于單片機控制的TIG弧長跟蹤系統(tǒng)研究

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【摘要】：TIG焊由于其焊接質(zhì)量好,焊縫成型美觀等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于化工、能源設(shè)備、船舶、軌道交通、航空航天等高精尖制造領(lǐng)域。在焊接過程中,電弧長度的變化會導(dǎo)致工件出現(xiàn)未熔合或焊穿現(xiàn)象,為保證焊接質(zhì)量,需要引入TIG弧長跟蹤系統(tǒng)。在查閱弧長控制資料的基礎(chǔ)上,分析了TIG弧長控制存在的問題,現(xiàn)有TIG弧長跟蹤系統(tǒng)中存在高頻高壓的干擾和動態(tài)響應(yīng)速度慢以及成本較高的問題,提出了以單片機為控制核心,設(shè)計新型的TIG弧長跟蹤系統(tǒng)解決這些問題的方案,并對該方案開展了系統(tǒng)設(shè)計與相關(guān)試驗工作。(1)通過焊接試驗,測試了不同焊接工藝下弧壓、電流和弧長參數(shù),繪制了弧壓、電流和弧長3者關(guān)系曲線,分析了三者的關(guān)系。(2)利用已應(yīng)用于市場的TIG焊弧長跟蹤器,通過試驗測試了其跟蹤精度和動態(tài)響應(yīng)速度,并查閱相關(guān)文獻確定了新系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)。(3) STC12C5A60S2單片機為控制核心,設(shè)計了弧壓采樣電路、電流采樣電路、單片機檢測與控制小系統(tǒng)和弧長調(diào)節(jié)電機驅(qū)動電路等弧長跟蹤控制系統(tǒng)硬件。(4)在硬件設(shè)計基礎(chǔ)上編制了弧長控制軟件,包括弧壓、電流和弧壓設(shè)定值的采集程序,弧長控制算法程序以及PWM控制信號生成程序。在設(shè)計制作的基礎(chǔ)上,進行了弧長跟蹤試驗,確定了基于比例+微分調(diào)節(jié)的弧長控制算法的相關(guān)控制參數(shù),通過焊接試驗表明：(1)單片機PWM控制信號頻率影響直流電機的帶載能力、跟蹤精度和動態(tài)響應(yīng)速度,帶載能力與動態(tài)響應(yīng)速度之間存在矛盾,不可同時提高,經(jīng)反復(fù)調(diào)試確定了最佳PWM控制信號頻率；(2)采用所設(shè)計采樣電路在TIG焊引弧時能有效保護后級電路,在焊機的整個運行過程中,起弧,正常焊接和斷弧都能夠正常工作；(3)系統(tǒng)能很好的實現(xiàn)TIG焊的弧長跟蹤,動態(tài)響應(yīng)度快、調(diào)節(jié)精度高,且系統(tǒng)成本低、工作性能穩(wěn)定可靠。
【關(guān)鍵詞】：TIG焊 弧長跟蹤 弧長控制算法 高頻高壓 動態(tài)響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG409
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景11
• 1.2 TIG焊接簡介11-16
• 1.2.1 TIG焊接原理及特點11-13
• 1.2.2 TIG焊工藝規(guī)范簡介13-14
• 1.2.3 TIG焊的發(fā)展14-16
• 1.3 弧長跟蹤系統(tǒng)研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 熔化極電弧焊弧長控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 非熔化極電弧焊弧長跟蹤系統(tǒng)研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容20-21
• 第2章 弧長跟蹤系統(tǒng)硬件設(shè)計21-35
• 2.1 電弧電壓-電流-弧長關(guān)系測試與分析21-22
• 2.2 某市售弧長跟蹤器性能測試22-24
• 2.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計24-29
• 2.3.1 系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)24-25
• 2.3.2 基于單片機的弧壓信號采集和處理電路25-29
• 2.4 弧長跟蹤系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)及驅(qū)動電路設(shè)計29-33
• 2.4.1 執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計29-30
• 2.4.2 電機驅(qū)動電路設(shè)計30-33
• 2.5 供電模塊設(shè)計33-34
• 本章小結(jié)34-35
• 第3章 弧長跟蹤系統(tǒng)軟件設(shè)計35-45
• 3.1 系統(tǒng)軟件工作原理35
• 3.2 單片機A/D轉(zhuǎn)換35-38
• 3.3 弧長控制算法設(shè)計38-41
• 3.4 PWM控制信號生成41-44
• 3.4.1 PCA可編程計數(shù)陣列41-43
• 3.4.2 PWM信號生成程序設(shè)計43-44
• 本章小結(jié)44-45
• 第4章 弧長跟蹤系統(tǒng)調(diào)試與分析45-52
• 4.1 高頻高壓引弧及交流弧壓采集試驗45-46
• 4.2 直流電機頻率試驗46-47
• 4.3 PID控制參數(shù)確定47-51
• 本章小結(jié)51-52
• 結(jié)論52-53
• 參考文獻53-57
• 致謝57-58
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及科研成果58

【參考文獻】

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本文編號：673997