本文關鍵詞：弧焊機器人電弧長度控制建模仿真與算法優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：針對傳統(tǒng)勞動密集型的人工焊接方法所帶來勞動力成本問題、產品質量問題和安全健康問題,引入焊接自動化技術對于改善焊接作業(yè)環(huán)境、提高生產率和保護操作人員安全有著重要作用。其中,焊接機器人技術是目前自動化程度最高,技術最為復雜的焊接自動化技術。本文以提高弧焊機器人焊接動態(tài)過程中電弧長度的穩(wěn)定性、改善機器人焊接中焊縫成形的質量和熔池深度穩(wěn)定為目的,開展弧焊機器人電弧長度控制算法研究以及弧長閉環(huán)控制系統(tǒng)設計。首先闡述和分析了弧焊機器人焊接工藝的熔滴過渡和電弧特性等特點,分析了電弧長度控制系統(tǒng)的原理。然后根據(jù)模塊化建模思想建立弧焊機器人電弧控制系統(tǒng)模型,并在Matlab/Simulink仿真環(huán)境中搭建仿真模型,通過模型仿真分析了傳統(tǒng)控制方法所帶來焊接過程中的電弧參數(shù)波動,得到了需要維持電弧長度穩(wěn)定所需要的送絲速度變化規(guī)律曲線。然后利用模型進行了PID控制算法和增益調整型模糊PID控制算法研究,并且利用遺傳算法對兩種算法的控制參數(shù)進行優(yōu)化,通過分析不同控制算法在最優(yōu)控制參數(shù)的情況下所能達到的最佳控制效果,來選取適用于弧焊作業(yè)電弧長度控制的算法。最后設計了以DSP為核心的數(shù)字化弧焊機器人閉環(huán)電弧長度控制系統(tǒng),并且利用該系統(tǒng)進行相關控制算法實驗。實驗過程中,對表征電弧長度的電弧電壓采集進行觀察分析,實驗結果表明利用增益調整型模糊PID控制算法的在線自適應控制參數(shù)調節(jié)功能進行電弧長度控制時,其控制效果明顯優(yōu)于采用單一參數(shù)的傳統(tǒng)PID控制方法。另一方面,本文所建模型和弧長控制算法的研究對于弧焊機器人熔池深度智能化過程控制的進一步深入研究具有一定的參考價值。
【關鍵詞】：機器人 弧長控制 PID控制 模糊控制 遺傳算法
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG409;TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 論文課題來源及研究目的9
• 1.2 課題研究背景及意義9-11
• 1.3 弧焊機器人國內外發(fā)展與弧長控制技術研究動態(tài)11-13
• 1.3.1 弧焊機器人國內外發(fā)展情況11-12
• 1.3.2 弧長控制方法國內外研究動態(tài)12-13
• 1.4 研究方案與論文主要內容13-16
• 1.4.1 課題研究方案13-15
• 1.4.2 課題主要特點及論文內容安排15-16
• 第2章 機器人焊接工藝特性分析16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 弧焊機器人控制系統(tǒng)16-18
• 2.3 熔化極氣體保護焊特性分析18-23
• 2.3.1 熔滴過渡形式19-20
• 2.3.2 焊接電弧特性分析20-21
• 2.3.3 電弧長度對焊接質量的影響21-23
• 2.4 弧長控制原理23-25
• 2.4.1 恒速送絲弧長控制原理23-24
• 2.4.2 變速送絲弧長控制原理24-25
• 2.5 本章小結25-26
• 第3章 弧焊機器人弧長控制模型建立與仿真26-37
• 3.1 引言26
• 3.2 坡口掃描模塊26-29
• 3.3 焊接電弧模塊29-31
• 3.4 焊接電源模塊31-32
• 3.5 恒電壓等速送絲機器人焊接模型集成、仿真與分析32-34
• 3.6 恒電流變速送絲機器人焊接建模與分析34-36
• 3.7 本章小結36-37
• 第4章 弧焊機器人弧長控制算法研究37-49
• 4.1 引言37
• 4.2 基于PID算法的弧長控制器設計與仿真37-42
• 4.2.1 PID控制簡介38-39
• 4.2.2 PID弧長控制器設計39-42
• 4.3 增益調整型模糊PID弧長控制算法研究42-48
• 4.3.1 模糊PID控制簡介42-43
• 4.3.2 基于誤差驅動的增益調整型模糊PID控制器設計43-46
• 4.3.3 弧焊機器人模糊PID弧長控制系統(tǒng)仿真46-48
• 4.4 本章小結48-49
• 第5章 基于遺傳算法的弧長控制策略參數(shù)優(yōu)化49-60
• 5.1 引言49
• 5.2 遺傳算法簡介49-51
• 5.3 PID控制算法參數(shù)優(yōu)化設計與仿真51-54
• 5.4 增益調整型模糊PID的遺傳算法優(yōu)化與仿真54-59
• 5.4.1 增益調整型模糊PID的編碼方法54-56
• 5.4.2 基于量化因子優(yōu)化的模糊PID編碼方法56-57
• 5.4.3 模糊PID優(yōu)化結果與仿真分析57-59
• 5.5 本章小結59-60
• 第6章 基于DSP的數(shù)字化弧長控制實驗平臺設計60-69
• 6.1 引言60
• 6.2 實驗系統(tǒng)搭建方案60-62
• 6.3 功能模塊硬件設計62-66
• 6.4 實驗與分析66-68
• 6.5 本章小結68-69
• 第7章 總結與展望69-71
• 7.1 總結69
• 7.2 展望69-71
• 參考 文獻71-74
• 附錄74-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學位期間獲得的成果79-80

【參考文獻】

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本文編號：370134