一、逆变式CO_2气体保护焊机的数字化控制技术（论文文献综述）
杜茵茵[1]（2021）在《交变磁控电源研制及优化设计》文中研究表明焊接过程中产生的电弧等离子体中有各种带电粒子,若引入外部磁场,这些带电粒子会受到洛伦兹力的作用,使电弧等离子体的受力状态发生改变,这就为通过外加磁场来改善大电流GMAW焊接工艺,进而提高焊接效率提供了可能。磁控电源是磁控焊接技术研究中的关键设备之一,对焊接过程机理研究及质量控制有着直接的关系。所以本文应用逆变技术,研制一台以16位单片机80C196KC为控制核心的数字化双逆变磁控电源,其能够输出频率、占空比和幅值均可调的方波交流电流。磁控电源主电路采用双逆变结构,逆变器件选用IGBT,其中前级逆变选择半桥逆变拓扑结构,逆变频率为20KHz,通过电流闭环反馈控制前级IGBT的导通与截止,实现磁控电源功率的控制与调节;后级逆变采用全桥逆变拓扑结构,通过控制后级逆变电路IGBT的交替导通实现磁控电源输出方波交流电流的频率和占空比独立调节。文中对主电路中主要的元器件参数进行计算,并基于MATLAB/Simulink仿真软件,建立了磁控电源仿真模型,通过对磁控电源模型输出结果进行仿真和分析,为实际电路结构及参数设计提供理论指导。同时设计了输入端保护电路、EMI滤波器、吸收电路、半桥隔直电容保护等电路来优化主电路,用以保护开关器件,提高磁控电源工作可靠性。磁控电源控制系统选用实时性好且芯片功能丰富的80C196KC为控制系统核心,针对磁控电源需要实现的功能,设计了单片机最小系统、人机交互系统、电流反馈采样电路、D/A转换电路、前级逆变驱动系统电路以及后级逆变驱动系统电路。结合磁控电源工作时序及硬件电路设计,本文采用模块化编程方式来提高软件设计效率,并且为了加快磁控电源响应,提高控制精度,对实时显示子程序进行了优化设计。同时为了提高磁控电源在复杂工况下抵御干扰的能力,在程序设计时也采用软件抗干扰技术对软件系统进行改进,进一步提高磁控电源可靠性。对设计的主电路部分和控制系统部分进行反复调试和修正,确保各模块独立调试无误后进行了联机调试,对磁控电源输出励磁电流波形和对应参数下的磁场进行测试。实测当设定交变频率较低时,励磁电流波形与预期设计目标一致,而且得到了给定频率和一定强度下的对称交变磁场,即所设计的交变磁控电源达到了预期设计目标。但当设定交变频率较高时,实测结果显示由于电感负载产生的感抗过高致使电流上不去,磁感应强度很低,无法探讨高频交变磁场工艺对焊接过程的影响。所以本文在最后一章做了一探讨性试验,即在高频区间采用RLC串联谐振思想,在负载上串入一谐振电容来抵消电感负载产生的无功功率,提高电路功率因数,增大电源输出功率,从而使励磁电流有效值增大,以解决较高频率下磁控电源励磁电流的瓶颈问题。
马丽红[2]（2020）在《超窄间隙焊接电源外特性研究》文中研究说明随着现代工业的发展,许多行业对金属构件的需求向高强度厚板化的方向发展。在中厚板的焊接过程中,超窄间隙焊接方法相比于传统焊接方法具有生产效率高、线能量低、焊丝填充量消耗少、焊接接头形变小等许多优势。但超窄间隙焊接的坡口宽度通常在4-5mm之间变化,焊接电弧变得非常敏感,电弧稳定性降低,焊接过程受随机干扰因素影响程度大而且易发生电弧攀升,从而对焊接接头质量造成很大影响。若不受坡口宽度的限制,平特性的弧焊电源使电弧具有自调节作用来保证电弧的稳定性,而超窄间隙焊接中电弧受焊剂片约束作用电弧静特性曲线处于整个电弧静特性曲线的水平略上升段,在平特性的电源作用下电弧自调节作用小甚至无法发挥作用,电弧的稳定性降低。一定形状的电弧静特性需选择适当的电源外特性与之匹配,才能满足电源-电弧系统稳定的条件。目前超窄间隙焊接试验采用的电源为平特性并不具有外特性调节功能,即弧焊电源的外特性与超窄间隙焊接电弧之间的匹配方式并不是最佳,无法满足超窄间隙焊接电弧的需求。为提高电弧的稳定性寻求焊接电源外特性与电弧之间的最佳匹配效果,本文提出增加焊接电流反馈的方式对弧焊电源外特性进行调节,研究适用于超窄间隙焊接方法的弧焊电源。结合超窄间隙焊接方法对弧焊电源的需求,设计电源的主电路、控制电路。通过增加焊接电流反馈的形式来调节电源外特性。另外,针对该焊接方法对焊接工艺参数精度要求高的特点,对焊接电源的预置电压、电流进行了数字化输入设计,提高了焊接装置的自动化程度。按设计要求,搭建外特性调节电路以及数字化输入电路。在外特性调节电路部分,主要通过调节焊接电流反馈强度来实现弧焊电源外特性的调节功能,可针对不同坡口宽度对外特性进行调节,以增强焊接过程电弧稳定性,提高焊接质量;在数字化输入电路部分,实现由PLC及DA模块对预置电压、电流值的数字化输入提高输入值的精度,满足超窄间隙焊接方法不同阶段对焊接电压、电流的设置要求,使焊接过程稳定提高焊接质量。同时,搭建配套的试验平台,在此基础上研究了电源不同强度外特性对不同坡口宽度下焊接电弧稳定性的影响。综上可得,超窄间隙焊接电源能够通过外特性调节方式增强电弧稳定性,有助于焊接过程的稳定。
李朋朋[3]（2020）在《基于dsPIC30F4011的气保焊机研制》文中研究指明气保焊因高效节能、焊接成本低、可进行全位置焊接以及易实现焊接自动化等优点在工业制造中得到广泛的应用,但存在焊接飞溅大和焊缝成形差等缺点却一直没有得到很好的解决。本文研究一种基于dsPIC30F4011的气保焊机,具有焊接飞溅小、焊接成本低、工作性能稳定以及精确的时序控制等优点,具有较大的科学研究价值和工业应用价值。主电路设计包括三相输入整流滤波电路、全桥逆变电路、主变压器设计以及输出整流电路。通过详尽地分析与计算,对整流桥模块、输入滤波电容、功率开关管和输出整流二级管进行合理地选择。针对IGBT硬开关损耗大和电磁干扰严重的弊端,全桥逆变电路采用软开关设计,使超前臂为恒频调脉宽实现ZVS,滞后臂为恒频恒宽实现ZCS,提高了焊机整体性能。主变压器设计是重点和难点,从磁芯材料选择、磁芯形状的选择以及线圈绕组设计三个方面进行了全方位地分析与设计,确定了变压器磁芯型号为纳米晶磁芯ONL-1308040,并计算出线圈匝数、股数和股径等。控制电路选用dsPIC30F4011作为主控芯片,实时监控焊机的工作状态和精确的时序控制。设计了DSC最小系统、波形控制系统和数字化送丝系统等。此外还设计了采样电路和供电电源电路等外围电路。其中针对气保焊机焊接过程中飞溅大的问题,设计了双闭环波形控制电路使熔滴平稳过渡,减少了焊接飞溅产生;为了使送丝机平稳可靠的工作,设计了数字化送丝系统,硬件电路设计包括气阀驱动电路、送丝机速度反馈电路、可控硅整流输出电路、焊枪开关和点动送丝电路等,配合软件程序可实现送丝速度稳定和精确的时序控制。脉宽调制电路以UC3846为控制核心,设计了良好的外围控制电路以及不可或缺的故障保护电路,实现了峰值电流控制模式。根据设计的DSC硬件电路进行了相应的软件程序设计,软件程序采用模块化设计,包括程控软件设计和数字送丝软件设计。因为逆变焊机工作在高频状态下易受干扰信号影响,进而对DSC控制系统正常工作产生影响,所以本文采取不同的硬件、软件抗干扰措施,极大地提高了焊机的抗干扰能力。最终设计的样机工作频率为20k Hz,额定输出功率为19k W,并对其进行波形测试和分析。
张俊红[4]（2020）在《铝合金双脉冲焊电流波形调制技术及在增材制造中应用》文中认为铝合金焊接技术及电弧焊在增材制造中的应用是当前高效制造领域的研究热点,要得到力学性能优异的增材构件,需要可靠的焊接电流波形控制技术和较成熟的焊接工艺。本论文在铝合金焊接电源软硬件系统设计的基础上,引入蚁群优化智能控制算法,实现焊接电流波形的快速精确控制;通过焊接电弧动态性能的定量评定分析,优化铝合金焊接电流波形参数,研究铝合金增材制造的质量控制问题。论文主要完成如下工作:（1）研究了适合铝合金焊接特点的数字化弧焊电源。设计铝合金电源系统总体结构方案,分别对主电路、DSP控制电路、IGBT驱动电路、送丝电路、保护电路、全桥逆变电路等进行分析,并采用移相软开关控制技术,有效地减小了逆变器的开关损耗。建立MATLAB/Simulink模型,对焊接电源系统进行仿真分析,验证了硬件电路的可靠性。（2）研究了基于蚁群算法的铝合金双脉冲MIG焊电流波形的PID优化控制。分析焊接电流常规PID控制存在的问题,引入蚁群优化控制算法,实现PID参数的优化控制。建立了铝合金双脉冲MIG焊电流波形的MATLAB/Simulink模型,仿真及工艺试验结果表明:蚁群优化PID控制使得焊接电流波形调节时间相对于常规PID控制缩短了一半,且所得焊缝的抗拉强度比常规PID控制的焊缝的抗拉强度提高16.4%。（3）研究了焊接电源的监控系统和焊接电信号小波分析评定系统。以嵌入式控制芯片STM32F103C4为核心设计了人机交互系统;采用Zig Bee通信技术,设计了焊接电源的监控终端平台;研究了基于小波变换的焊接电弧动态电信号分析系统,在对焊接过程电信号进行小波滤波的基础上,根据焊接电流概率密度、弧焊电压概率密度和焊接线能量对电弧动态性能进行定量分析评定。（4）研究了铝合金双脉冲焊接工艺及在增材制造中的应用。采用双脉冲矩形波和梯形波调制方法,研究基值电流和低频调制频率对铝合金焊接的影响规律。结果表明:强弱脉冲基值电流之差为38 A、低频调制频率为5 Hz时,电弧最稳定且焊缝拉伸性能最优;将焊接优化的电流波形参数应用在铝合金增材制造试验中,进行层间冷却时间为10s、50 s和90 s的三组试验,并对比两种波形调制方法的增材试件成型质量。结果表明:层间冷却时间的增加有利于增材试件力学性能的提高,且梯形波调制所得增材试件的力学性能更优。
韦俊好[5]（2019）在《海洋平台厚大构件NGW焊接电源关键技术研究》文中认为海洋平台厚大构件的焊接制造工作量巨大,目前主要采用窄间隙手工焊或窄间隙埋弧焊等焊接方法,工件坡口尺寸较大,材料消耗较多,存在焊接热输入较大,工件容易变形以及焊接效率低,焊接过程飞溅及烟尘较大,施工环境差等问题。一旦出现焊接质量问题,海洋平台厚大构件的返修难度极大,制造成本随之增高。窄间隙CO2焊所需的坡口较小,焊接线能量较低,可节省焊接材料和能量,可用于全位置焊,易于实现自动化焊接,尤其适用于海洋平台厚大构件的焊接制造。目前,对适用于海洋平台厚大构件窄间隙CO2焊的专用NGW（Narrow Gap Welding）电源技术的研究极少,使用通用的CO2焊接电源时的焊接飞溅较大,焊接线能量难以精确控制,自动化程度低,因此,很有必要研发能够降低飞溅、精细控制焊接能量以及提高焊接效率的NGW焊接电源,提升海洋平台厚大构件的制造水平。本文从窄间隙焊接方法与焊接电源两个方面分析了国内外相关的研究进展,在此基础上,根据厚大构件NGW电弧及熔滴过渡特点,采用基于SOC高速DSC的全数字控制技术和大功率高频逆变技术,设计开发了高精度全数字大功率逆变式低飞溅NGW专用焊接电源。主要工作如下:（1）首先阐述了本论文研究的背景及意义,从窄间隙焊接方法及窄间隙焊接电源两方面叙述了国内外窄间隙领域的研究进展,分析总结了本论文的研究重点与拟解决的关键技术难点。（2）设计海洋平台厚大构件NGW焊接电源主要电路及数字化实现方案。主要包括:主电路设计、控制电路硬件设计及控制软件设计。主电路设计包括全桥逆变电路设计、中频变压器设计、整流滤波电路设计及相关参数计算器件选型。控制硬件电路设计是以ARM Cortex-M4处理器为中心,设计的相关外围电路,包括逆变驱动电路、驱动信号的隔离放大电路、电压电流的采样滤波电路、故障检测保护电路及通讯电路等。控制软件设计主要包括各个焊接任务的设计、焊接流程设计、ADC采样程序设计、数字PID算法设计、基于CAN的通讯程序设计、人机交互触摸屏程序设计、低飞溅焊接波形程序设计,使NGW电源实现全数字化控制,焊接各个工作模块协同工作,提高焊接效率。（3）分析海洋平台厚大构件焊接过程飞溅产生的机理,进行全数字低飞溅焊接波形设计。根据检测熔滴过渡的特征状态实时调节相应的电流波形,实现低飞溅焊接,低飞溅焊接波形的各个参数均可独立设置,可精确控制焊接热输入量,减小焊件变形。设计弧压反馈双闭环变速送丝控制系统弥补电流波形控制导致的弧长自调节能力不足。（4）进行NGW焊接电源的性能测试、焊接工艺试验与试验结果分析。改变不同的低飞溅电流波形参数进行焊接试验,分析不同电流波形参数对焊接质量的影响,改变不同的送丝控制方式,分析弧压反馈双闭环变速送丝控制法对电弧稳定性及焊缝质量的影响。试验结果表明:采用本设计的NGW焊接电源比普通电源焊接效果更好,利用低飞溅波形控制可有效地降低焊接飞溅;燃弧峰值电流可提供电弧能量,燃弧基值可维持并积累焊接能量,调整燃弧阶段的峰值基值电流可精确控制焊接能量;短路中期电流上升斜率可控制电磁收缩力大小,适当的电流斜率可促进液桥的收缩,使液桥顺利过渡;将低飞溅波形控制方法与弧压反馈变速送丝控制系统相结合,可以进一步提高焊接时的电弧稳定性,焊缝宽度均匀适中,成形更为美观。
胡森[6]（2014）在《基于DSP TMS320F2812的软开关CO2焊机研究》文中提出近年来，作为我国重要工业生产技术之一的焊接技术得到了快速的发展，对焊接工艺、焊机及焊接其他相关配套装备的要求也在不断提高。随着焊机使用的普及和批量生产，作为焊机主要构成部分的焊接电源的性能受到使用者及生产者的极大关注。通过对国内外弧焊电源的分类、特点和用途以及发展趋向的分析，指出焊接电源由模拟向数字化转变的必要性和软开关在其中的作用，从而提出本课题研究的目的和意义。本文对数字化焊接电源的概念和特点以及软开关电路的主要类型进行了分析和研究，确定采用的拓扑结构为全桥移相零电压零电流（Zero Voltage ZeroCurrent----ZVZCS）。首先，对ZVZCS软开关电路中每个时段的换流过程进行详细阐述，说明该电路中超前臂上的两个开关管能够实现零电压开通和关断，而滞后臂则处于零电流开通和关断的状态。其次，对电路中重要的电子元件参数进行计算并确定型号的选择，包括：IGBT、超前臂开关管上并联的电容及阻断电容、谐振电感和次级整流二极管。在确定上述电子元件参数之后，利用Orcad PSpice软件对ZVZCS电路进行仿真，输出并分析仿真波形。本文中，硬件部分是基于TI公司TMS320F2812型号的DSP芯片进行设计的。硬件部分的设计主要包括：焊接参数信号采集电路，即使用霍尔传感器采集焊接电流/电压信号并传送到DSP中的AD转换模块，由该模块对模拟信号进行处理并转换成为可供DSP处理的数字信号；IGBT驱动电路，主要由以KA962F驱动片为核心的驱动板构成，实现将DSP输出的PWM脉冲功率放大，驱动IGBT的开启和关断；供电电路部分主要包括：DSP供电、IGBT驱动板供电和送丝机驱动供电三个部分；基于MAX3221E芯片设计DSP与上位机通信电路，实现DSP与上位机通过RS232串口进行通讯；保护电路主要包括过/欠压、过流和过热保护电路三个部分；焊机智能启动控制电路部分，是围绕MFRC500射频芯片的主要功能进行开发的。本文软件部分的设计基于模块化设计理念，由整体到部分，通过DSP编译软件CCS3.3，对比并选取合适的控制算法，实现带死区的PWM波形输出；基于MCGS软件实现人机交互设计。最后，对系统的性能进行实验和调试，本设计性能稳定，基本达到预期的设计要求。
傅强[7]（2013）在《低热输入变极性短路过渡GMAW焊接系统研究》文中研究表明随着薄板和超薄板焊接技术在汽车、集装箱等企业中大量应用，对焊接过程提出了低热输入的要求。短路过渡变极性控制是一种新型的低热输入焊接方法，日益受到关注。然而这种方法尚处于发展的初期阶段，国外参考资料少，国内研究目前还处于起步阶段。因此，对短路过渡的控制及能量分配原理进行深入研究，提出理想的变极性控制方案，并研制出焊接系统平台，是目前焊接技术发展的一个重要课题。为了满足低热输入短路过渡的变极性控制，本文设计了双芯DSP控制的焊接电源系统，由主电路、控制电路和送丝系统三部分组成。双芯分别负责控制电路和送丝系统，两者通过CAN总线进行通信。主电路结构采用二次逆变结构，一次逆变采用全桥双零软开关逆变器，通过PWM控制获得焊接过程中所需的能量；二次逆变采用带耦合电感的半桥逆变结构，实现电流的极性变换，达到低热输入的目的。控制系统以DSP为核心，实现整个系统的时序控制，采用数字PID算法，实现PWM控制的数字化。采用了固定点采样的数值处理方法和整周期协调控制的策略，保证了控制的精度和稳定性。针对传统的软开关逆变电源无法满足700W以下的低功率输出的问题，创造性地提出“两级连续PWM控制方法”，使逆变电源能在全桥和半桥两种工作方式下切换，解决软开关逆变电源小功率输出的问题，从而真正实现低热输入。数字化送丝系统是数字化焊接电源的重要组成部分，其性能的好坏直接影响整个系统的精度及焊接过程稳定性，因此提高送丝系统的稳态精度和快速响应性是焊接过程中不可回避的问题。本文设计了受限单极式可逆PWM调速电路，控制芯片采用DSP，通过CAN总线与焊接电源的控制系统进行通信。通过采样电流断续时的电枢感应电压，采用数字PI方法调节PWM占空比，维持电枢感应电压恒定，从而保证送丝电机转速恒定。采用模糊PI控制技术在线整定PI参数，可提高送丝系统的动态性能。试验表明，送丝系统的静态和动态性能均高于一般的电枢电压负反馈控制，能够完美地实现送丝稳定性。提出基于弧压负反馈的变速送丝系统来解决分段恒流控制引起的弧长不稳定的问题。该系统采用双闭环模糊PI控制，内环采用感应电压负反馈的模糊控制，提高送丝速度的稳定性和快速响应性；外环采用电弧电压负反馈，调节送丝速度，保证弧长的稳定性。试验证明，该方法还能实现恒弧长、等熔深的控制。通过对短路过渡过程中熔滴受力情况的分析，提出一种波形控制方法，在短路初期降低电流减小瞬时飞溅，在短路末期液桥爆断之前迅速降低电流，使熔滴在表面张力的作用下稳定过渡。在燃弧期间采用大恒流+小恒流控制，可精确控制燃弧能量、改善焊缝成形。通过对DCEP和DCEN时焊丝和工件的热作用分析，提出了一种变极性控制方法：在短路末期实现DCEP→DCEN，不影响熔滴过渡和电弧稳定性；在燃弧初期采用DCEN实现焊丝的快速熔化、减小熔池冲击、提高熔敷效率；在燃弧后期DCEN→DCEP，对熔滴进行整形，便于熔滴过渡。提出一种电流控制方法，可避免燃弧后期极性变换时的熄弧问题，在电流过零前施加较大的燃弧脉冲，保证电流换向的顺利进行。提出一种短路限流加慢送丝的引弧方法，提高了引弧成功率。在分析短路过渡电弧物理特性的基础上，利用Matlab/Simulink工具建立了GMAW焊接电源-电弧系统动态仿真模型。功率变换单元以实际应用电路和器件为原型，所建模型能实现固定臂的零电流开关、移动臂的零电压开关。通过移动臂占空比的调节，验证了软开关逆变电路存在最小输出功率的问题，采用“两级连续PWM控制方法”可以降低功率输出。数字控制单元能根据电弧电压和电流信号实时计算主电路IGBT的驱动信号，实现分段恒流控制，使焊接电流与给定的波控信号具有很好的一致性。短路负载单元考虑了短路期间的熔滴动态变化过程，包括燃弧时弧长变化模型和液桥电路模型。仿真波形与试验结果基本一致，证明所建的系统仿真模型是正确的。在自制的变极性GMAW焊接电源平台上，进行了大量的试验研究。试验结果证明变极性短路过渡焊接方法是一种低热输入的焊接方法。同时论文还针对该方法焊接过程中各种参数大小对能量分配的实际影响作用进行相关试验研究，并得出了相应的规律。
常旭[8]（2010）在《逆变式MAG焊机数字化控制技术研究》文中研究说明在一些重要的焊接生产部门,为确保自动化生产高效、合理地进行,实现“零次品”、“零缺陷”的质量控制目标,对焊接生产过程质量的实时监测及产品质量信息的在线采集均提出了迫切的需求。但是现有的逆变MAG焊机大都是采用以集成运放为核心的模拟控制系统,不能与PC机进行数字通信,很难实现焊接参数的实时监控和焊接参数的在线采集。现有的分体式MAG焊机主要包括弧焊电源和送丝机两部分,通常弧焊电源与送丝机之间采用六根控制线连接,来实现两部分之间的信息交换。在实际焊接中,焊接位置和弧焊电源之间的距离常常在几十米之外,六根控制线的体积和重量都比较大,不方便移动并且容易损坏。在调节焊接参数时,如遇到障碍物,很难看到弧焊电源上显示的焊接参数。本文针对现有技术的不足,设计了基于一台PC机和两片PIC单片机构成逆变式MAG焊机的数字化控制系统。设计了基于RS485总线的MAG焊机的网络化分布式监控系统,采用PC机可对焊机输出的焊接参数进行实时监控和焊接参数的在线采集。送丝机和弧焊电源内均置PIC单片机控制系统,两部分之间采用全双工异步串行通信的模式,进行两者之间的信息交换。同时本文还设计了人机界面系统、数字程控系统、数字化送丝系统。在软件开发中,采用C语言和汇编语言联合编写的方式,程序执行速度快,便于模块化设计,可移植性好。由于逆变焊机工作环境恶劣,所产生的高频信号可能会影响单片机程序正常运行,因此本文分别从硬件和软件两方面进行了焊机的抗干扰设计,极大地提高了系统的稳定性和抗干扰能力。最后对设计的焊机进行了焊接工艺实验,实验结果表明基于一台PC机和两片PIC单片机构成逆变式MAG焊机的数字化控制系统,数据通信顺畅,送丝机送丝速度稳定,焊接过程电弧稳定。
杨帅[9]（2009）在《推拉丝短路过渡CO2焊焊接系统及过程精密控制研究》文中研究指明现代制造业的发展对产品的最终质量和加工过程都提出了更高的要求,当前汽车、摩托车、集装箱、家电等行业轻量化产品的推广应用对高质量薄板焊接技术的需求日渐增加。由于薄板对热量的敏感性强,焊接过程中在降低热量输入的同时还必须保证能量分布均匀一致。针对薄板焊接的这一特点,提出了一种基于推拉送丝方式的低飞溅、低能量、过程精密控制的推拉丝短路过渡CO2焊接法。其基本原理是:通过焊丝回抽时的机械力拉断液桥强制熔滴过渡,精确控制短路后期电流利用电阻热调节能量在焊丝与母材间的分配比例,一方面降低了焊接能量,减小了焊接飞溅;另一方面使熔滴过渡变得均匀而有规律,整个过程中能量分布可通过焊接参数的匹配实现精确控制。基于以上思路,设计了以数字化焊接电源为平台、采用高性能交流伺服推拉送丝机构为核心的推拉丝短路过渡CO2焊焊接系统,并通过软件控制的方式实现了上述低飞溅、低能量、过程精密控制的焊接方法。数字化焊接电源以运算速度快、精度高、数据处理能力强的数字信号处理器（TMS320F2812）结合逻辑处理功能强大的CPLD（EPM7128STC100）为控制核心,以软件编程的方式实现了对复杂焊接过程的控制。推拉送丝部分采用高性能的运动控制卡（PMAC2 PC-104）对转动惯量小、响应速度快的交流伺服电机进行控制实现了焊丝高频率送进-回抽运动,同时采用缓冲器为桥梁将推拉丝部分和等速送丝部分有机的结合为一体,减小焊丝运动阻力,增加了送丝距离。通过接口电路实现了焊接电源与送丝系统的连接,保证了两者可靠的协同工作。结合推拉丝短路过渡CO2焊的特点设计了焊丝的运动曲线和电流、电压波形控制方案,在短路期间采用电流控制而燃弧期间采用电压控制,有效保证了弧长的自调节能力,提出了运动参数及焊接参数的选取原则,通过电流、电压波形控制方案与焊丝运动相配合实现了稳定可靠的推拉丝短路过渡CO2焊焊接过程。分析了焊接过程中熔滴过渡的具体特点,短路初期焊丝减速送进保证了熔滴与熔池间的充分润湿,避免了瞬时短路飞溅的发生;短路末期熔滴在较小的电流水平靠机械力拉断液桥,消除了因过电流爆断液桥时产生的飞溅。整个过程熔滴在焊丝送进-回抽的强制作用下均匀、柔顺地过渡,实现了焊接过程的精确控制,同时通过电参数的配合可以对焊接过程中的能量分布进行精密控制。针对焊接过程中焊丝与母材熔化的不同特点,利用等效短路电流Ies和等效燃弧电流Iea分析了电阻热对焊接能量分配规律的影响,从而揭示了推拉丝短路过渡低热输入的机理:在送丝速度不变时,充分利用电阻热对焊丝熔化的促进作用可以有效降低燃弧期间的电弧热量,从而降低了焊接过程对母材的热输入。传统短路过渡中增加干伸长是通过增加电阻的方式增加电阻热,而推拉丝短路过渡则是通过增加等效短路电流Ies的方式增加电阻热的作用,两者均可在一定程度上降低焊接热输入。经能量对比分析可知由于附加机械力的作用摆脱了熔滴过渡对短路电流的依赖,使得推拉丝短路过渡焊接过程无论总能量还是燃弧期间能量均要低于传统短路过渡方法,并且能量分布均匀性好,为实现高质量的薄板焊接工艺奠定了基础。分析了推拉丝短路过渡CO2焊控制参数对能量分配规律的影响,结果表明随着短路末期电流的增加和燃弧峰值电压的减小,在总的焊接能量逐渐减小的同时燃弧期间能量进一步降低,可以实现更低的焊接热输入。随着熔滴过渡频率的增加,等效燃弧电流呈上升趋势,对母材的热输入也有所提高。分析表明采用燃弧期间电压控制的方法,不论焊接过程中控制参数如何变化,对整个焊接能量影响最根本的因素是等效短路电流Ies和等效燃弧电流Iea,其中等效短路电流以电阻热的形式产生热量并全部用于熔化焊丝而等效燃弧电流则决定了对母材热输入的大小。利用推拉送丝系统本身的特点,设计了回抽引弧方案,实现了可靠的引弧过程,为实现稳定的焊接过程提供了保障。推拉送丝短路过渡过程熔滴过渡有规律,能量分布均匀一致,不论在小电流还是大电流时焊缝成形均平整美观。由于电阻热的作用焊接热输入较小,焊缝成形更窄更高,可根据实际焊接的需要合理匹配I H和U P以得到理想的焊缝成形。此外推拉丝短路过渡对熔池冲击小,能量分布均匀,可形成均匀的、较浅的熔深,为推拉丝短路过渡CO2焊在堆焊和修复方面的应用提供了广阔的前景。
高忠林[10]（2008）在《弧焊电源控制及焊接质量在线监测数字化基础研究》文中指出现代工业生产对号称“工业缝纫机”的焊接设备提出了更高的要求。提高焊接工艺性能的关键之一在于先进的焊接设备,实现先进的焊接设备在于采用先进的控制理论及针对工艺特点采取合理的控制算法。本文基于数字化焊接的概念,对数字化焊接电源,熔化极气体保护焊（GMAW）焊接过程数学模型以及焊接信号（电流、电压,焊接速度等）特征分析,焊接质量预测以及在线监控等基础问题进行了研究。首先研制了以数字信号处理器（DSP）与单片机（MCU）双处理器为控制核心的数字化弧焊电源。完成了主电路,数字控制系统电路,IGBT驱动电路,电流、电压反馈电路,人机接口电路,送丝系统电路以及保护电路的研制,并完成了电源软件系统的设计与调试。其次,进行了CO2焊接短路过渡波形控制研究,分析了CO2短路过渡可以减小飞溅和改善焊缝成型的电压、电流波形。提出了三种波形控制方法,对三种控制方案及效果进行了比较分析。再次,为了实现先进控制方法在焊接电源控制中的应用,分析了GMAW焊接过程所涉及的焊接参数及相互关系,对GMAW过程电路系统、电弧系统、熔滴上的作用力、熔滴过渡、焊丝熔化速度进行分析。建立GMAW过程数学模型;应用基于微分几何的反馈线性化方法,将GMAW过程电流及弧长模型同胚映射为等价的线性系统,使复杂的非线性控制问题转化成简单的线性系统的控制问题;将滑模变结构控制方法应用于焊接电流及弧长的控制,并运用Matlab进行仿真研究。然后,进行了有关CO2焊接电信号分析处理研究。DSP强大的数据处理能力和快速运算能力为焊接信号的实时处理分析提供了合适的平台,为形成焊接过程质量实时评价系统、形成焊接过程的实时闭环控制提供了可能。利用相关性分析、傅立叶谱、短时傅立叶、功率密度谱、小波分析等多种现代信号分析方法对CO2焊接电压、电流的时域、频域及时频域特征进行数据挖掘,从信号分析角度丰富对焊接电压、电流信号深层所蕴含信息的认识,为实现焊接过程的实时监控提供理论基础。最后,采用BP算法经样本训练对焊缝几何尺寸进行预测研究。针对普通BP算法存在的问题,采用自适应学习率及附加动量项的方法进行改进,以提高BP网络的运算速度。采用支持向量机,分别运用线性核函数,多项式核函数,RBF核函数以及ERBF核函数对焊缝尺寸进行预测,从而实现通过神经网络模型预测焊缝形貌来达到焊接质量的实时监控及焊接过程的在线控制的目的。
二、逆变式CO_2气体保护焊机的数字化控制技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、逆变式CO_2气体保护焊机的数字化控制技术（论文提纲范文）
（1）交变磁控电源研制及优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 磁控焊接技术研究现状 |
| 1.3 逆变电源发展现状 |
| 1.4 课题研究内容 |
| 第2章 磁控电源主电路设计 |
| 2.1 磁场发生装置整体结构设计 |
| 2.2 磁控电源主电路结构 |
| 2.3 磁控电源主电路参数计算及器件选择 |
| 2.3.1 输入整流滤波电路 |
| 2.3.2 前级半桥逆变电路 |
| 2.3.3 输出整流及二次逆变电路 |
| 2.4 磁控电源仿真设计 |
| 2.4.1 仿真软件选择 |
| 2.4.2 建立磁控电源仿真模型 |
| 2.5 磁控电源主电路优化设计 |
| 2.5.1 输入端保护电路设计 |
| 2.5.2 EMI滤波器的设计 |
| 2.5.3 吸收电路设计 |
| 2.5.4 隔直电容设计 |
| 2.5.5 散热设计 |
| 2.6 励磁线圈设计 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 磁控电源控制系统硬件电路设计 |
| 3.1 主控芯片选择 |
| 3.2 控制系统硬件电路 |
| 3.2.1 单片机最小系统 |
| 3.2.2 参数预置与显示电路 |
| 3.2.3 电流反馈采样电路 |
| 3.2.4 D/A转换电路 |
| 3.2.5 前级逆变驱动系统 |
| 3.2.6 后级逆变驱动系统 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 控制系统软件设计 |
| 4.1 软件设计概述 |
| 4.2 控制系统软件编程 |
| 4.2.1 主程序设计 |
| 4.2.2 参数预置与显示程序设计 |
| 4.2.3 A/D采样程序设计 |
| 4.2.4 恒流控制程序设计 |
| 4.2.5 后级逆变脉宽输出程序设计 |
| 4.3 软件优化设计 |
| 4.3.1 实时显示子程序的优化设计 |
| 4.3.2 软件抗干扰设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 磁控电源系统调试 |
| 5.1 控制系统独立调试 |
| 5.1.1 前级逆变驱动电路测试 |
| 5.1.2 后级逆变驱动电路测试 |
| 5.2 主电路分级调试 |
| 5.2.1 输入整流滤波电路调试 |
| 5.2.2 前级半桥逆变电路调试 |
| 5.2.3 后级整流电路调试 |
| 5.3 联机调试 |
| 5.3.1 空载电压测试 |
| 5.3.2 负载联机调试 |
| 5.4 交变磁场测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 串联谐振方式增大高频励磁电流探索研究 |
| 6.1 谐振技术 |
| 6.1.1 串联谐振电路工作原理 |
| 6.1.2 串联谐振电路重要特性 |
| 6.2 负载谐振参数设计及仿真 |
| 6.2.1 串联谐振式逆变器负载谐振参数设计及器件选择 |
| 6.2.2 串联谐振式逆变器模型 |
| 6.2.3 仿真测试结果 |
| 6.3 试验结果及分析 |
| 6.3.1 不加谐振电容 |
| 6.3.2 加入谐振补偿电容 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（2）超窄间隙焊接电源外特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 本文主要内容及章节安排 |
| 第2章 超窄间隙焊接电源主电路和控制电路设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 焊接电源主电路设计 |
| 2.3 焊接电源控制电路设计 |
| 2.3.1 弧焊电源数字化输入设计 |
| 2.3.2 电源外特性调节设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 超窄间隙焊接试验平台搭建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 横焊自动化装置设计 |
| 3.2.1 控制系统硬件设计 |
| 3.2.2 控制系统软件设计 |
| 3.2.3 焊枪及机械结构设计 |
| 3.3 平焊自动化装置设计 |
| 3.3.1 控制系统硬件设计 |
| 3.3.2 控制系统软件设计 |
| 3.3.3 焊枪及机械结构设计 |
| 3.4 焊接信号采集系统 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 超窄间隙焊接电源性能测试 |
| 4.1 电源运行测试 |
| 4.2 电源特性测试 |
| 4.2.1 电源外特性测试 |
| 4.2.2 电源动特性测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 焊接电弧稳定性试验及数据分析 |
| 5.1 不同电源外特性对电弧稳定性影响试验 |
| 5.1.1 试验方案 |
| 5.1.2 结果与分析 |
| 5.2 电源外特性与坡口宽度适应性试验 |
| 5.2.1 试验方案 |
| 5.2.2 结果与分析 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（3）基于dsPIC30F4011的气保焊机研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 逆变焊机技术的发展 |
| 1.2.1 逆变焊机主电路拓扑 |
| 1.2.2 逆变焊机控制技术 |
| 1.2.3 基于DSC控制的逆变焊机特点 |
| 1.2.4 国内外发展现状 |
| 1.3 气体保护焊对弧焊电源的要求 |
| 1.3.1 对弧焊电源外特性的要求 |
| 1.3.2 对弧焊电源动特性的要求 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第2章 全桥逆变主电路设计 |
| 2.1 设计方案及设计指标 |
| 2.1.1 整机设计方案 |
| 2.1.2 整机设计指标 |
| 2.2 输入整流滤波电路设计 |
| 2.2.1 三相桥式整流滤波电路分析 |
| 2.2.2 整流桥选择 |
| 2.2.3 滤波电容值计算 |
| 2.3 全桥逆变电路设计 |
| 2.3.1 全桥逆变电路原理分析 |
| 2.3.2 功率开关器件的选择 |
| 2.4 主变压器设计 |
| 2.4.1 磁芯材料选择 |
| 2.4.2 磁芯形状设计 |
| 2.4.3 线圈绕组设计 |
| 2.5 输出整流电路设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于dsPIC30F4011控制系统硬件电路设计 |
| 3.1 控制系统框图及设计要求 |
| 3.2 控制系统硬件设计 |
| 3.2.1 数字信号控制器简介 |
| 3.2.2 DSC最小系统 |
| 3.2.3 波形控制系统的设计 |
| 3.2.4 采样电路设计 |
| 3.2.5 供电电源电路设计 |
| 3.3 脉宽调制电路设计 |
| 3.3.1 PWM芯片选型 |
| 3.3.2 UC3846外围电路设计 |
| 3.4 驱动电路设计 |
| 3.4.1 驱动放大推动电路 |
| 3.4.2 驱动输出电路 |
| 3.5 送丝系统设计 |
| 3.5.1 送丝控制系统整体框图 |
| 3.5.2 气阀驱动电路 |
| 3.5.3 给定电路 |
| 3.5.4 送丝机速度反馈电路 |
| 3.5.5 可控硅整流输出电路 |
| 3.5.6 送丝机刹车电路 |
| 3.5.7 焊枪开关和点动送丝电路 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 软件及抗干扰设计 |
| 4.1 软件设计 |
| 4.1.1 程控软件设计 |
| 4.1.2 数字送丝软件设计 |
| 4.2 逆变焊机的抗干扰措施 |
| 4.2.1 直流侧抑制干扰 |
| 4.2.2 信号隔离抗干扰措施 |
| 4.2.3 屏蔽降低电磁敏感设备的敏感性 |
| 4.2.4 PCB板的抗干扰措施 |
| 4.3 软件的抗干扰设计 |
| 4.3.1 看门狗定时器 |
| 4.3.2 数字滤波技术 |
| 4.3.3 软件陷阱设计 |
| 4.4 本章小节 |
| 第5章 试验与测试结果分析 |
| 5.1 驱动电路测试 |
| 5.2 软开关电路测试 |
| 5.3 输出波形测试 |
| 5.4 焊接工艺试验 |
| 5.5 外特性测试 |
| 5.6 本章小节 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（4）铝合金双脉冲焊电流波形调制技术及在增材制造中应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景及研究意义 |
| 1.2 论文相关内容国内外研究进展 |
| 1.2.1 铝合金焊接电源数字化控制技术 |
| 1.2.2 铝合金焊接电流波形调制及智能控制技术 |
| 1.2.3 铝合金双脉冲MIG焊在增材制造中应用 |
| 1.3 论文主要研究内容与章节安排 |
| 第二章 铝合金弧焊电源设计及控制策略研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 铝合金弧焊电源总体结构设计 |
| 2.3 铝合金弧焊电源硬件系统及仿真分析 |
| 2.3.1 主电路与控制电路分析 |
| 2.3.2 移相软开关IGBT驱动电路 |
| 2.3.3 送丝与保护电路 |
| 2.3.4 弧焊电源硬件电路建模仿真分析 |
| 2.4 铝合金焊接电流的蚁群优化PID控制 |
| 2.4.1 PID控制与蚁群算法 |
| 2.4.2 基于蚁群算法PID参数优化控制 |
| 2.4.3 蚁群优化PID控制仿真与工艺验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 焊接电源监控与焊接电信号分析系统 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 铝合金焊接电源软件系统 |
| 3.3 铝合金焊接电源人机交互与组网监控 |
| 3.3.1 ARM人机交互系统 |
| 3.3.2 焊接电源ZigBee监控系统 |
| 3.4 铝合金焊接电信号分析 |
| 3.4.1 铝合金焊接电信号采集硬件系统 |
| 3.4.2 铝合金焊接电信号小波分析 |
| 3.4.3 铝合金焊接电信号分析工艺验证 |
| 3.5 铝合金焊接电信号评定系统设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 铝合金电流波形调制双脉冲焊参数优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 铝合金焊接电流波形参数区间 |
| 4.2.1 焊接电流波形调制方式对比分析 |
| 4.2.2 单脉冲焊脉冲电流区间 |
| 4.3 矩形波调制双脉冲焊基值电流对焊缝成形影响 |
| 4.3.1 基值电流变化试验设计 |
| 4.3.2 试验结果分析 |
| 4.4 矩形波调制双脉冲焊低频调制频率对焊缝成形影响 |
| 4.4.1 低频调制频率变化试验设计 |
| 4.4.2 试验结果分析 |
| 4.5 梯形波调制双脉冲焊对比试验 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 电流波形调制技术在铝合金增材制造中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验表征与试样制备 |
| 5.3 矩形波调制双脉冲焊增材制造试验 |
| 5.3.1 层间冷却时间对增材制造影响试验设计 |
| 5.3.2 电信号波形与微观组织分析 |
| 5.3.3 层间冷却时间对试件力学性能影响 |
| 5.4 梯形波调制双脉冲焊增材制造试验 |
| 5.4.1 梯形波调制双脉冲焊增材试验结果分析 |
| 5.4.2 两种波形调制增材制造试验对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（5）海洋平台厚大构件NGW焊接电源关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文背景及意义 |
| 1.2 海洋平台厚大构件NGW研究进展 |
| 1.2.1 海洋平台厚大构件NGW种类 |
| 1.2.2 海洋平台厚大构件NGW焊接方法研究进展 |
| 1.2.3 海洋平台厚大构件NGW焊接电源研究进展 |
| 1.3 论文研究的主要内容 |
| 第二章 海洋平台厚大构件NGW焊接电源系统方案 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 海洋平台厚大构件NGW焊接电源总体方案 |
| 2.2.1 海洋平台厚大构件NGW焊接电源性能指标 |
| 2.2.2 海洋平台厚大构件NGW焊接电源总体结构 |
| 2.3 海洋平台厚大构件NGW焊接电源主电路设计 |
| 2.3.1 主电路拓扑结构选择 |
| 2.3.2 中频变压器设计 |
| 2.3.3 输入整流桥器件选择 |
| 2.3.4 输出整流桥器件选择 |
| 2.3.5 输出电感计算 |
| 2.3.6 一次逆变电路设计 |
| 2.3.7 二次逆变电路设计 |
| 2.3.8 RC吸收电路设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 海洋平台厚大构件NGW焊接电源控制硬件设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 海洋平台厚大构件NGW焊接电源控制系统方案 |
| 3.3 控制系统硬件电路设计 |
| 3.3.1 ARM最小系统 |
| 3.3.2 电压电流采样滤波电路 |
| 3.3.3 PWM信号隔离放大电路 |
| 3.3.4 一次逆变驱动电路 |
| 3.3.5 二次逆变驱动电路 |
| 3.4 故障检测保护电路 |
| 3.4.1 过流检测保护电路 |
| 3.4.2 过压欠压检测保护电路 |
| 3.5 通信电路设计 |
| 3.5.1 基于RS-485的通讯电路设计 |
| 3.5.2 基于CAN的通讯电路设计 |
| 3.6 送丝机控制电路设计 |
| 3.6.1 送丝机驱动电路设计 |
| 3.6.2 送丝机电压采样反馈电路设计 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 海洋平台厚大构件NGW焊接电源数字化实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 焊接任务程序的总体设计 |
| 4.2.1 实时操作系统FreeRTOS |
| 4.2.2 焊接任务及其子程序设计 |
| 4.2.3 引弧子程序 |
| 4.2.4 ADC采样程序 |
| 4.2.5 数字PID算法 |
| 4.2.6 PWM脉宽调节程序 |
| 4.2.7 脉冲波形控制程序 |
| 4.3 通讯系统程序设计 |
| 4.3.1 人机交互触摸屏通讯程序设计 |
| 4.3.2 基于CAN的通讯程序设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 海洋平台厚大构件NGW低飞溅波形控制法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 传统短路过渡过程分析 |
| 5.2.1 短路过渡状态分析 |
| 5.2.2 短路过渡受力分析 |
| 5.3 全数字低飞溅焊接波形控制策略 |
| 5.3.1 全数字低飞溅焊接波形设计 |
| 5.3.2 短路过渡特征状态检测方法 |
| 5.3.3 全数字低飞溅焊接电流波形控制程序设计 |
| 5.3.4 弧压反馈双闭环变速送丝控制系统 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 电源性能测试与工艺试验分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试验平台搭建 |
| 6.3 电源性能测试 |
| 6.3.1 IGBT驱动波形测试 |
| 6.3.2 输出波形测试 |
| 6.3.3 电源外特性测试 |
| 6.4 低飞溅波形控制焊接工艺试验 |
| 6.4.1 燃弧峰值电流的影响 |
| 6.4.2 燃弧基值电流的影响 |
| 6.4.3 短路中期电流斜率k的影响 |
| 6.4.4 弧压反馈变速送丝控制的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（6）基于DSP TMS320F2812的软开关CO2焊机研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| Contents |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 弧焊电源 |
| 1.2.1 弧焊电源的分类、特点及用途 |
| 1.2.2 弧焊电源的发展趋向 |
| 1.3 焊接电源的数字化 |
| 1.3.1 数字化焊接电源的概念 |
| 1.3.2 数字化焊接电源的内涵 |
| 1.3.3 数字化逆变焊机 |
| 1.4 软开关技术 |
| 1.4.1 软开关技术的实现 |
| 1.4.2 软开关电路的分类及特点 |
| 1.4.3 软开关技术在焊机领域的发展和应用 |
| 1.5 本课题的主要研究内容 |
| 第2章 软开关 CO_2 焊接电源的研究与总体设计 |
| 2.1 主电路拓扑结构的确定 |
| 2.1.1 全桥移相零电压开关 PWM 电路 |
| 2.1.2 全桥移相零电压零电流开关 PWM 电路 |
| 2.2 电路硬件的构成及参数的确定 |
| 2.3 FB-PS-ZVZCS-PWM 电路的 PSpice 仿真 |
| 2.3.1 PSpice 电路仿真软件 |
| 2.3.2 主电路软开关的仿真研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于 DSP F2812 的控制系统硬件设计 |
| 3.1 主控制芯片的选择 |
| 3.1.1 DSP 的概念 |
| 3.1.2 DSP 的特点 |
| 3.1.3 DSP TMS320F2812 芯片 |
| 3.1.4 F2812 的主要外设模块 |
| 3.1.5 事件管理器模块与 PWM |
| 3.2 控制电路的硬件设计 |
| 3.2.1 IGBT 驱动电路 |
| 3.2.2 供电电路 |
| 3.2.3 DSP 与上位机通信电路 |
| 3.2.4 信号采样电路 |
| 3.2.5 保护电路 |
| 3.3 焊机启动控制设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 软开关 CO_2焊机控制系统软件部分设计 |
| 4.1 DSP 编译软件 |
| 4.2 系统软件功能实现整体设计 |
| 4.2.1 系统软件功能的实现 |
| 4.2.2 系统软件整体设计 |
| 4.2.3 数字 PID 控制算法 |
| 4.2.4 软件实现 PWM 波形 |
| 4.3 人机交互设计 |
| 4.3.1 操作卡信息的设置和读取界面 |
| 4.3.2 数据检测波形 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 系统调试及实验结果 |
| 5.1 控制板 |
| 5.1.1 DSP 仿真器 |
| 5.1.2 示波器 |
| 5.1.3 控制电路板 |
| 5.2 PWM 波形检测及分析 |
| 5.3 实测短路过渡波形分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的成果 |
| 致谢 |
| 大摘要 |
（7）低热输入变极性短路过渡GMAW焊接系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 图表清单 |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 变极性 GMAW 的发展 |
| 1.2.1 变极性 GMAW 方案的提出 |
| 1.2.2 变极性焊接方法 |
| 1.3 数字化弧焊电源的发展 |
| 1.3.1 逆变式弧焊电源数字化技术 |
| 1.3.2 波形控制在短路过渡中的应用 |
| 1.4 数字化送丝系统 |
| 1.4.1 送丝电机的调速方法与主电路 |
| 1.4.2 送丝电机的闭环调速系统 |
| 1.4.3 送丝系统的数字化 |
| 1.5 弧焊电源系统仿真研究现状 |
| 1.6 本课题研究内容 |
| 第二章 短路过渡变极性控制方案选择 |
| 2.1 焊接过程热作用分析 |
| 2.1.1 焊接电弧的产热机构 |
| 2.1.2 焊丝与工件侧的热作用分析 |
| 2.2 短路过渡时熔滴受力分析 |
| 2.2.1 电磁收缩力 |
| 2.2.2 表面张力 |
| 2.3 熔滴过渡的波形控制策略 |
| 2.3.1 波形控制方案 |
| 2.3.2 短路过渡特征量的提取 |
| 2.3.3 短路末期电流快速下降的方法 |
| 2.4 短路过渡变极性控制方案 |
| 2.4.1 方案提出 |
| 2.4.2 电流过零时电弧稳定性研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 全数字焊接电源系统的实现 |
| 3.1 系统总体构成 |
| 3.2 主电路结构及原理分析 |
| 3.2.1 主电路结构 |
| 3.2.2 一次逆变电路及原理分析 |
| 3.2.3 二次逆变电路及其控制 |
| 3.3 控制系统设计 |
| 3.3.1 PWM 信号的产生及分配 |
| 3.3.2 人机交互系统 |
| 3.3.3 采样控制模块 |
| 3.3.4 控制系统软件设计 |
| 3.4 逆变电源输出功率控制 |
| 3.4.1 电源外特性试验 |
| 3.4.2 半桥工作方式的电路分析 |
| 3.4.3 固定臂占空比最大时的能量分析 |
| 3.4.4 降低逆变电源最小输出功率的方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 数字化送丝系统设计 |
| 4.1 送丝系统硬件设计 |
| 4.1.1 主电路设计 |
| 4.1.2 驱动电路设计 |
| 4.1.3 电压采样电路 |
| 4.2 感应电压负反馈的送丝系统 |
| 4.2.1 送丝电机开环特性 |
| 4.2.2 感应电压负反馈调速原理 |
| 4.2.3 基于感应电压负反馈的闭环调速系统 |
| 4.2.4 感应电压负反馈送丝速度稳定性试验 |
| 4.3 送丝系统动态性控制 |
| 4.3.1 模糊控制方案 |
| 4.3.2 模糊控制系统设计 |
| 4.3.3 送丝电机动态响应试验 |
| 4.4 弧压负反馈的变速送丝系统 |
| 4.4.1 弧压负反馈调节原理 |
| 4.4.2 弧压负反馈送丝系统设计 |
| 4.4.3 弧压负反馈的焊接试验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 GMAW 焊接系统的仿真 |
| 5.1 功率变换主电路 |
| 5.1.1 一次逆变电路软开关的实现 |
| 5.1.2 软开关逆变电路输出功率调节 |
| 5.2 数字控制电路 |
| 5.2.1 状态判定环节 |
| 5.2.2 动态波形设定 |
| 5.2.3 数字 PI 控制器 |
| 5.2.4 数字 PWM |
| 5.3 短路过渡负载模型 |
| 5.3.1 燃弧时弧长变化模型 |
| 5.3.2 液桥电阻模型 |
| 5.4 仿真与试验结果对比 |
| 5.4.1 电压电流波形仿真 |
| 5.4.2 变极性参数仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 变极性短路过渡控制规律研究 |
| 6.1 波形控制参数对飞溅和成形的影响 |
| 6.1.1 短路润湿电流及时间 |
| 6.1.2 短路电流初值及增长率 |
| 6.1.3 缩颈处理 |
| 6.1.4 燃弧脉冲电流峰值与时间 |
| 6.1.5 燃弧基值电流 |
| 6.2 变极性参数对热输入的影响 |
| 6.2.1 IEN对熔滴过渡的影响 |
| 6.2.2 TEN对熔滴过渡的影响 |
| 6.3 变极性短路过渡的引弧控制 |
| 6.3.1 限流引弧方法 |
| 6.3.2 限流引弧试验 |
| 6.4 焊接电弧稳定性 |
| 6.4.1 稳弧脉冲幅值 |
| 6.4.2 稳弧脉冲宽度 |
| 6.5 薄板焊接工艺试验 |
| 6.5.1 堆焊试验 |
| 6.5.2 搭接试验 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 个人简历 |
| 附录 |
（8）逆变式MAG焊机数字化控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| Contents |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的理论意义与实用价值 |
| 1.2 MAG 焊机的特点及其发展 |
| 1.2.1 MAG 气体保护焊发展 |
| 1.2.2 逆变焊机主电路的发展 |
| 1.2.3 逆变焊机控制电路的发展 |
| 1.3 数字化焊机的定义及其特点 |
| 1.3.1 数字化的概念 |
| 1.3.2 数字化焊机的定义 |
| 1.3.3 数字化焊机的特点 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 逆变式MAG 焊机硬件系统设计 |
| 2.1 设计目标 |
| 2.2 主电路系统 |
| 2.2.1 主电路的选择 |
| 2.2.2 主电路的工作原理分析 |
| 2.3 控制电路系统设计 |
| 2.3.1 控制电路系统设计要求及系统框图 |
| 2.3.2 微控器的选取 |
| 2.3.3 人机界面系统的设计 |
| 2.3.4 网络化分布式监控系统的设计 |
| 2.3.5 波形控制系统的设计 |
| 2.3.6 程控送丝系统的设计 |
| 2.3.7 驱动电路系统的设计 |
| 2.4 抗干扰的硬件设计 |
| 2.4.1 线性光耦器的设计 |
| 2.4.2 开关光耦器的设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 逆变式MAG 焊机软件系统设计 |
| 3.1 软件开发环境及程序设计语言的选择 |
| 3.1.1 软件开发环境及工具的选择 |
| 3.1.2 程序设计语言 |
| 3.2 控制系统软件设计 |
| 3.2.1 人机界面软件设计 |
| 3.2.2 网络化分布式监控系统软件设计 |
| 3.2.3 波控软件设计 |
| 3.2.4 程控软件设计 |
| 3.2.5 数字送丝软件设计 |
| 3.3 抗干扰的软件设计 |
| 3.3.1 数字滤波设计 |
| 3.3.2 循环冗余校验设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 安装测试与实验分析 |
| 4.1 人机界面的调试 |
| 4.2 分布式监控系统调试 |
| 4.3 外特性测试 |
| 4.4 送丝机测试 |
| 4.5 波形控制电路测试分析 |
| 4.6 焊接工艺试验 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的成果 |
| 附件一 |
| 附件二 |
| 附件三 |
| 详细摘要 |
（9）推拉丝短路过渡CO2焊焊接系统及过程精密控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 薄板焊接的研究现状 |
| 1.2.1 TIG 焊 |
| 1.2.2 CO_2 短路过渡焊接 |
| 1.2.3 脉冲MIG 焊 |
| 1.2.4 交流短路过渡焊 |
| 1.2.5 Cold Arc－冷电弧焊接(Cold Arc) |
| 1.2.6 薄板焊接工艺研究目标 |
| 1.3 短路过渡CO_2 焊飞溅控制方法的研究现状 |
| 1.3.1 短路过渡CO_2 焊飞溅产生的原因 |
| 1.3.2 短路过渡CO_2 焊飞溅控制研究现状 |
| 1.3.3 推拉丝短路过渡发展现状 |
| 1.4 各种焊接方法的电弧能量对比 |
| 1.5 本课题的主要研究内容 |
| 第2章 数字化焊接电源系统的研制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 推拉丝CO_2 焊接系统的总体介绍 |
| 2.3 数字焊接电源系统设计 |
| 2.3.1 数字化逆变电源主电路 |
| 2.3.2 数字电源控制电路及接口设计 |
| 2.3.3 人机交互接口及参数设定 |
| 2.4 数字化焊接电源系统软件设计 |
| 2.4.1 DSP 软件控制系统 |
| 2.4.2 数字PI 设计 |
| 2.4.3 DSP 控制系统与人机交互界面的通信设计 |
| 2.5 数字电源平台的调试 |
| 2.5.1 恒流、恒压外特性测试 |
| 2.5.2 电源动特性测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 推拉丝CO_2焊送丝系统的研制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 推拉送丝系统设计 |
| 3.2.1 推拉送丝系统总体设计 |
| 3.2.2 伺服电机推拉送丝系统设计 |
| 3.2.3 缓冲器设计与实现 |
| 3.2.4 等速送丝系统设计 |
| 3.3 送丝系统性能测试 |
| 3.3.1 交流伺服推拉送丝部分性能测试 |
| 3.3.2 等速送丝部分性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 推拉丝CO_2焊控制方案及参数优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 推拉送丝熔滴过渡过程分析 |
| 4.3 送丝过程运动模型建立 |
| 4.4 焊丝运动参数规划 |
| 4.4.1 焊丝运动时间的确定 |
| 4.4.2 焊丝送进-回抽量的确定 |
| 4.4.3 电机参数的确定及焊丝的运动曲线规划 |
| 4.4.4 推拉送丝短路过渡过程熔滴受力分析 |
| 4.5 焊接波形控制方案及参数优化设计 |
| 4.5.1 传统短路过渡波形控制方案分析 |
| 4.5.2 推拉丝CO_2 焊波形控制及参数优化方案 |
| 4.5.3 波形控制初步试验 |
| 4.6 推拉丝短路过渡焊的熔滴过渡过程 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 推拉丝CO_2焊工艺参数影响规律分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 推拉送丝短路过渡CO_2 焊低能量规律分析 |
| 5.2.1 短路过渡焊接过程焊丝与母材熔化能量分配关系 |
| 5.2.2 电阻热对短路/燃弧能量影响规律分析 |
| 5.2.3 推拉丝短路过渡CO_2 焊与传统方法能量对比分析 |
| 5.3 I_H 和U_P 参数匹配对于焊接过程稳定性及能量分配的影响 |
| 5.3.1 I_H 和U_P 参数匹配对能量分配的影响 |
| 5.3.2 I_H 对熔滴过渡及I_H 和U_P 参数匹配对焊接过程稳定性的影响 |
| 5.4 熔滴过渡频率对推拉丝短路过渡CO_2 焊接工艺影响的分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 推拉丝CO_2焊接工艺初步研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 回抽引弧与熄弧再引燃性能研究 |
| 6.2.1 回抽引弧性能研究 |
| 6.2.2 熄弧再引燃性能研究 |
| 6.3 推拉丝短路过渡CO_2 焊接过程飞溅研究 |
| 6.4 推拉丝短路过渡CO_2 焊焊缝成形分析 |
| 6.4.1 焊缝外观对比 |
| 6.4.2 焊缝成形特点分析 |
| 6.5 推拉丝短路过渡焊接设备性能提升及应用前景展望 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
（10）弧焊电源控制及焊接质量在线监测数字化基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 题研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外数字化焊接研究现状 |
| 1.2.1 数字化弧焊电源国内外研究现状 |
| 1.2.2 GMAW 焊接模型及控制国内外研究现状 |
| 1.2.3 焊接质量监控国内外研究现状 |
| 1.2.3.1 质量监控的电弧信号 |
| 1.2.3.2 质量监控的建模方法 |
| 1.3 本文研究的目的和主要内容 |
| 第二章 数字化焊接电源硬件电路系统设计 |
| 2.1 总体方案设计 |
| 2.2 数字化控制焊接电源控制电路系统 |
| 2.2.1 主从式系统 |
| 2.2.2 控制系统的工作原理 |
| 2.2.3 控制系统硬件设计 |
| 2.2.3.1 DSP 最小系统 |
| 2.2.3.2 采样及调理电路 |
| 2.2.3.3 状态检测电路 |
| 2.2.3.4 保护电路 |
| 2.3 单片机系统硬件模块设计 |
| 2.3.1 输入电路设计 |
| 2.3.2 液晶显示电路设计 |
| 2.3.3 外部存储器电路设计 |
| 2.3.4 串行通信电路设计 |
| 2.4 IGBT 驱动电路 |
| 2.5 送丝及送气系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 数字化控制弧焊电源软件设计及调试 |
| 3.1 单片机控制焊机管理部分程序 |
| 3.1.1 人机交互系统 |
| 3.1.1.1 人机交互方式的选择 |
| 3.1.1.2 人机交互界面 |
| 3.1.2 软件设计的模块化方法 |
| 3.1.3 单片机控制人机交互系统软件主程序 |
| 3.2 DSP 控制CO_2 焊波形控制 |
| 3.2.1 CO_2 焊短路过渡理想的电流、电压波形 |
| 3.2.2 波形控制对电源主电路以及控制系统的要求 |
| 3.2.3 控制系统软件设计 |
| 3.2.3.1 PID 控制算法 |
| 3.2.3.2 CO_2 焊接主程序流程图 |
| 3.2.4 电流波形控制方案 |
| 3.2.4.1 给定脉宽控制短路电流波形 |
| 3.2.4.2 短路电流反馈控制电流波形 |
| 3.2.4.3 综合控制方案 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 熔化极气体保护焊数学模型及控制仿真 |
| 4.1 控制对象的建模与辨识 |
| 4.1.1 数学模型的作用 |
| 4.1.2 数学模型的分类 |
| 4.1.3 对象的建模与辨识 |
| 4.2 GMAW 过程控制参数及相互关系 |
| 4.3 GMAW 过程数学模型 |
| 4.3.1 GMAW 过程 |
| 4.3.2 GMAW 过程数学模型 |
| 4.3.2.1 GMAW 过程电路系统 |
| 4.3.2.2 电弧系统 |
| 4.3.2.3 熔滴上的作用力 |
| 4.3.2.4 熔滴过渡 |
| 4.3.2.5 焊丝熔化速度 |
| 4.3.3 GMAW 模型 |
| 4.4 GMAW 电流及弧长的滑模变结构控制 |
| 4.4.1 滑模控制简介 |
| 4.4.2 电流及弧长数学模型 |
| 4.4.3 基于微分几何的反馈线性化 |
| 4.4.4 基于反馈线性化的GMAW 系统滑模控制器的设计及仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 CO_2焊接电信号的数字信号分析 |
| 5.1 焊接电流电压信号的时域分析 |
| 5.1.1 焊接电信号同步波形 |
| 5.1.2 焊接电信号的相关性分析 |
| 5.2 焊接电信号的频域分析 |
| 5.2.1 焊接电信号的傅里叶谱 |
| 5.2.2 焊接电信号的功率密度谱 |
| 5.3 焊接电信号的时频分析 |
| 5.3.1 焊接电信号的短时傅里叶分析 |
| 5.3.2 焊接电信号的小波分析基础 |
| 5.3.3 焊接电信号的小波降噪 |
| 5.3.4 焊接电信号的小波分析结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于神经网络的焊缝形貌及质量预测 |
| 6.1 人工神经网络的基本特点 |
| 6.2 多层前向神经网络训练算法 |
| 6.2.1 误差反向传播算法（BP） |
| 6.3 BP 网络焊缝几何形貌预测应用设计 |
| 6.4 BP 算法存在的问题分析 |
| 6.4.1 学习过程收敛速度慢的原因 |
| 6.4.2 局部极小 |
| 6.4.3 BP 算法所得的网络容错能力 |
| 6.5 BP 网络的改进算法 |
| 6.6 改进算法BP 网络的应用设计 |
| 6.7 支持向量机 |
| 6.7.1 支持向量机理论背景 |
| 6.7.2 SVM 算法介绍 |
| 6.7.3 焊缝几何形貌支持向量机应用 |
| 6.8 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及参与的科研工作 |
| 附录1 |
| 附录2 |
| 附录3 |
| 致谢 |
四、逆变式CO_2气体保护焊机的数字化控制技术（论文参考文献）
- [1]交变磁控电源研制及优化设计[D]. 杜茵茵. 兰州理工大学, 2021(01)
- [2]超窄间隙焊接电源外特性研究[D]. 马丽红. 兰州理工大学, 2020(12)
- [3]基于dsPIC30F4011的气保焊机研制[D]. 李朋朋. 江苏科技大学, 2020(02)
- [4]铝合金双脉冲焊电流波形调制技术及在增材制造中应用[D]. 张俊红. 华南理工大学, 2020
- [5]海洋平台厚大构件NGW焊接电源关键技术研究[D]. 韦俊好. 华南理工大学, 2019
- [6]基于DSP TMS320F2812的软开关CO2焊机研究[D]. 胡森. 江苏科技大学, 2014(02)
- [7]低热输入变极性短路过渡GMAW焊接系统研究[D]. 傅强. 南京航空航天大学, 2013(12)
- [8]逆变式MAG焊机数字化控制技术研究[D]. 常旭. 江苏科技大学, 2010(05)
- [9]推拉丝短路过渡CO2焊焊接系统及过程精密控制研究[D]. 杨帅. 北京工业大学, 2009(09)
- [10]弧焊电源控制及焊接质量在线监测数字化基础研究[D]. 高忠林. 天津大学, 2008(07)