一、熔滴过渡光谱控制的脉冲焊机（论文文献综述）
朱珍文[1]（2021）在《步进填丝双脉冲TIG电弧增材方法及熔池行为研究》文中提出金属增材制造作为增材制造领域的一个重要分支,是未来实现传统加工制造向以工业4.0为导向的数字化智能制造转型升级和变革的最重要技术支撑之一。以电弧为载能束的电弧增材制造技术（Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM）具有材料利用率高、成形速度快、制造成本低等优点,相比于高能束金属增材制造,更适合大尺寸复杂结构件的快速近净成形。但基于钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊等方法发展的WAAM因本身存在电弧-熔滴-熔池的强耦合、非线性时变交互作用和与外部环境复杂的热交换等特点以及增材成形结构、散热边界条件的变化使得成形过程稳定性难于控制,成形件表面质量粗糙、尺寸精度低、残余应力大、组织性能存在各向异性,严重限制了其在现代化工业领域内大型复杂结构零部件高效低成本制造中的应用。针对传统热源方法发展的WAAM存在电弧-熔滴-熔池的强耦合,导致成形过程稳定性难以控制的问题。本文提出步进填丝双脉冲钨极氩弧（Double-Pulse-TIG,DP-TIG）增材制造方法,通过精确调控电弧-熔滴系统的热-质传输和熔池动态行为来提高沉积层的成形尺寸精度。为此,根据步进填丝（DP-TIG）增材制造原理搭建了试验系统,并开展了以下理论工艺研究并获得重要成果。针对步进填丝DP-TIG电弧增材过程中熔滴过渡的稳定性,通过高速摄像系统研究了高脉冲群阶段焊接参数对熔滴过渡方式及熔滴过渡频率的影响,分析表明,短弧焊接更适合步进填丝DP-TIG增材制造,高脉冲群脉冲频率、峰基值电流差值对熔滴过渡频率影响较大,当高脉冲群脉冲频率为90 Hz,峰基值电流差值30 A时,存在一个最优的熔滴过渡频率。焊丝与基板的高度对熔滴过渡方式影响较大,随着焊丝与基板的高度增加,熔滴过渡方式从小滴搭桥过渡逐渐变为大滴搭桥过渡、自由过渡,通过对小滴搭桥过渡与自由过渡过程及成形件进行对比,发现小滴搭桥过渡更适合步进填丝DP-TIG增材制造。其次,通过建立步进填丝DP-TIG增材过程中焊丝熔化模型,研究了电弧与焊丝的热交互作用,并确定了影响焊丝熔化位置的关键因素。通过研究表明,焊丝角度对焊丝熔化位置影响不大,送丝速度、焊丝直径、焊丝与基板的高度对焊丝熔化位置影响较大,经模型优化后,存在一个送丝速度区间,焊丝熔化位置尽可能地接近钨极,且此时焊丝熔化位置对送丝速度的变化不太敏感。最后,采用最优熔滴过渡方式及焊丝熔化位置进行直壁墙沉积实验。研究了在连续沉积过程中的熔池行为,结果表明:熔池失稳的主要原因为热积累导致熔池体积增大。通过热-质分配模型解释了步进填丝DP-TIG电弧增材热积累补偿机制,维持熔池热稳定性,提高成形件精度。
何双[2]（2018）在《氦—氩混合保护气对A7N01铝合金激光-MIG复合焊接特性的影响》文中提出A7N01铝合金主要合金元素为Al-Zn-Mg,具有比重小、比强度高、易加工成形、无磁性、无低温脆性转变等优点,成为工业应用中主要的轻质高强材料。激光-电弧复合焊接技术综合了激光自熔焊和电弧焊两者的优势,具备热输入小,变形小,焊接速度高、适应性强等优点,在工业领域中有广泛的应用前景。而焊接气孔缺陷和熔深较浅仍是铝合金焊接中的主要问题。本文采用不同比例的氦-氩混合保护气体以降低焊缝气孔缺陷,同时提高能量吸收率,增加焊缝熔深。为了较全面的认识不同保护气体对激光-脉冲MIG（metal inert gas arc welding,熔化极氩弧焊）复合焊接特性的影响,文中从等离子体特性、熔滴行为、焊缝成形及气孔缺陷四个方面进行了一系列的理论分析与试验研究。使用高速摄像机和瞬态光谱仪等设备对比分析了铝合金激光自熔焊、脉冲MIG焊和激光-脉冲MIG复合焊三种焊接方式的特点,并根据Boltzman作图法和Stark展宽法计算等离子体温度和电子密度。发现复合焊接等离子体温度、电子密度最高,脉冲MIG焊次之,激光自熔焊最低;在复合焊中等离子体及熔滴过渡稳定性最好。重点研究了不同比例的氦-氩气混合保护气体对激光-脉冲MIG复合焊接过程中离子形态及熔滴行为的影响。结果表明随着保护气体中氦气含量的增大,电弧与光致等离子被明显压缩至熔池表面,同时焊丝端部与熔池距离缩短,逐渐形成短路过渡。氦气含量超过50%后,电弧燃烧不稳定,熔滴过渡周期长,导致焊接过程不稳、焊缝成形差。随着氦气含量的增加光谱辐射强度逐渐减弱,等离子体温度和电子密度也逐渐降低。复合焊接中焊缝熔深随氦气含量的增加而增大,高纯氦气保护时,熔深约6.9 mm,约为高纯氩气时熔深的1.6倍。高纯氦气保护时匙孔更稳定且表面尺寸较小,孔壁的Fresnel吸收作用增强从而使焊缝熔深增大。通过理论计算发现等离子对激光能量的逆韧致吸收和折射作用对光纤激光能量的损失很小,可以忽略不计。保护气中加入氦气可增强焊接过程匙孔稳定性,避免匙孔失稳形成焊缝气孔。随着氦-氩混合保护气中氦气比例的增大焊缝气孔率渐降低,在氦气成分达到50%后,焊缝气孔率变化不大,与高纯氩相比气孔率降低了约80%。
曲承卫[3]（2016）在《基于视觉传感的移动机器人MAG焊系统及焊缝图像特征研究》文中研究表明为了适应大型装备制造非结构空间焊接的自动化和智能化的需求,如何模拟焊工的行为开展相关焊接任务,是移动焊接机器人研究的热点和难点问题。本文源自国家863计划课题,自主研发的轮足组合越障焊接机器人系统焊接视觉传感器,实现焊缝图像实时获取及特征处理。移动焊接机器人的视觉传感系统是实现智能化焊接的关键反馈单元,基于现有的移动机器人平台,重新研制了视觉传感系统,选用更成熟的工业CCD相机以及高速图像采集卡,保证了焊接过程中所采集图像的质量。为准确计算实际物体大小,须采用棋盘格进行标定,建立图像坐标和实际空间坐标的像素对应关系。文中采用Caltech开发的标定Matlab工具箱,进行像素标定。智能化焊接电源是移动焊接机器人系统中不可缺少的部分,本文介绍的试验平台使用了奥太Pulse MAG/MIG 350型焊接电源,该焊接电源采用过渡区脉冲波形控制和弧长闭环控制等技术,可以对熔滴和熔池进行有效的控制。针对MAG焊缝熔池区域图像的特点,本文利用滤波处理,图像分割和图像形态学等熔池图像的基本处理方法,开发出具有较高适应性和鲁棒性的图像处理方法。采用基于方向小波的边缘提取和基于活动轮廓模型的方法更适合对焊缝熔池和间隙进行边缘提取。应用这些方法可以滤除熔池图像中一些干扰信息并可以有效的获取熔池的边缘。最后,在轮足组合越障焊接机器人系统平台上进行MAG焊熔池视觉信息试验,试验的对象包括MAG焊打底焊和填充焊过程中图像的处理与分析。经过试验分析,打底焊熔透状态下的熔宽是稳定的,最小值为144像素,最大值为148像素,服从正态分布,其均值为145.96,均方差为1.2282。填充焊熔宽数据统计为:最小值为153像素,最大值为147像素。同样服从正态分布,其均值为157.66,均方差为3.0143。填充焊的熔宽在上述范围内,均可以认为填充焊的状态是一致的。移动机器人的试验表明了视觉传感系统是有效并可靠的。
孙百才[4]（2016）在《双弧脉冲MIG焊方法及控制系统研究设计》文中提出实际焊接过程中,由于对焊接过程稳定性以及焊接质量的要求,以及能够进一步稳定控制焊接过程,需要实时的采集各个支路的电信号以及焊接电弧图像,以实现对焊接过程的整体监控。针对现有焊接方法具有高成本与低效率,焊接时过高的能量输入能够引起热敏感金属板材性能降低,焊接缝处容易产生缺陷与有害金属化合物等问题,本文提出了双弧脉冲MIG焊方法,有望成为一种低成本高效率的低能量焊接技术。其工作原理为焊接系统的主路与旁路均采用可调脉冲电源,通过旁路脉冲波形的改变,实现与主路脉冲PWM波形的匹配与协调。在研究双弧脉冲MIG焊接原理的基础上,本文又提出了双弧脉冲MIG焊控制系统,控制系统主要包括硬件与软件平台的设计。硬件平台的设计包括焊接十字工作台精确控制;冷却水循环系统与采集电信号子电路的设计;焊接过程中电弧图像的滤光与减光处理。软件的设计通过采用Lab VIEW图形化编程软件,构建了控制系统的上位机采集中心与控制中心,实现了焊接过程中采集与控制的同步操作。软件平台实现了焊接过程中电信号的采集与输出;电弧图像的采集与灰分、二值化等处理;实现对焊接脉冲电源波形的控制。通过以上的研究设计,本文建立了双弧脉冲MIG焊控制系统,为验证焊接的效果,对双弧脉冲MIG焊进行工艺试验,根据焊接实验结果,证明双弧脉冲MIG焊控制系统能够在低能量输入的情况下保证焊接的质量。双弧脉冲MIG焊控制系统通过对焊接电弧图像的采集、边缘化等处理过程,得到了电弧图像的弧长等物理信息,为焊接质量的检测提供了依据;实现对焊接电信号的精确采集,得到了三路电流与两路电压信号;精确输出控制主路与旁路脉冲电源的脉冲波形。最终能够实时的监控整个焊接过程,为焊接稳定性控制以及焊接质量的保证奠定了基础。
葛卫清[5]（2012）在《双丝脉冲MIG焊熔滴过渡分数阶控制的研究》文中指出提高焊接效率最基本的方式之一是采用多丝焊。双丝焊是多丝焊中最基本的焊接方式，研究双丝高速焊具有代表意义。双丝焊的熔滴过渡过程及其控制的研究吸引了国内外许多研究者的关注。已有研究表明：控制熔滴过渡行为也就控制了焊接质量。进一步开展双丝脉冲焊的控制方法研究以及熔池过渡与焊缝成形的应用研究，可以为研发新的控制技术、改善和提高焊接系统的性能提供理论依据。双丝脉冲MIG焊是一种高效的焊接方法，在实际应用中非常广泛，研究双丝脉冲MIG焊具有理论和实际意义。论文从脉冲焊的机理出发，指出峰值电流Ip、峰值时间Tp、基值电流Ib、基值时间Tb是脉冲焊中最基本的4个参数，也是影响熔滴过渡的最重要参数。这些参数都与占空比有关，因而可以通过控制占空比来控制这些参数。采用状态空间变量法分析了逆变弧焊系统的混沌特性，指出弧焊系统的焊接规范参数需要非常配合的根本原因是由其混沌特性决定的。分析了自行研制的软开关逆变电源的前馈-反馈的控制原理和方式，并采用三端开关器件建模法，得到了有5个变量的非线性模型，从理论上证明了控制系统是一个非线性系统。通过线性化，得到一个简化的小信号数学模型。论文将当前控制领域研究的热点——分数阶理论——首次引入到弧焊控制，提出在弧焊控制系统中使用分数阶PID控制器，对分数阶理论在弧焊控制领域中的应用作了探讨，提出了一种设计分数阶控制器的新方法——值域图解法。采用值域图解法，针对建立的弧焊系统的数学模型设计了一类比例积分型的分数阶控制器（PIλ），并与传统整数阶控制器（PI）进行了仿真比较。仿真结果表明，分数阶控制器的调节动态性能比整数阶控制器要好，超调量少5%，提高了双丝MIG焊技术的动态性能。采用所设计的分数阶控制器进行了单丝焊试验，并与传统整数阶控制器的作了对比，结果分数阶控制器的效果更好。构建了双丝高速MIG焊及其高速摄影试验平台。双丝高速MIG焊平台由2台专用弧焊逆变电源（1250A+1000A）、水冷方式的“一炬双丝”焊炬等构成，焊接电流可达千安以上。高速摄影系统由功率40mW的半导体激光光源、每秒可拍摄10000张相片的彩色数字高速摄影机等组成，完全满足实验的要求。为了去除弧光，光路采用背光阴影法来拍摄熔滴过渡行为，图片更清晰。采用高速摄影，可以方便对焊接的熔滴过渡过程的观察与分析。论文对双丝大电流高速焊进行了工艺试验，研究了在一定的焊接规范下，双丝脉冲MIG焊接中主机与从机脉冲电流相位关系、脉冲电流频率等对熔滴过渡以及焊缝成形的影响。研究结果表明：脉冲电流相位为交替时，前丝、后丝电弧形态与单丝焊时一样，电弧为锥状。脉冲电流为同步相位时，前、后焊丝的电弧会相互吸引，引起电弧合并，电弧呈蟠桃状。脉冲电流为随机相位时，两电弧时而独立，时而吸引，电弧形状不断变化。脉冲电流频率的变化会改变前丝与后丝的熔滴过渡方式。在电流交替相位的焊接规范下，脉冲电流频率较高时，前丝熔滴过渡方式为射滴过渡，后丝熔滴过渡方式为射流过渡；在脉冲电流频率较低时，前丝、后丝熔滴过渡方式均为射滴过渡模式；而当脉冲电流频率中等时，前丝、后丝熔滴过渡方式均为射流过渡方式。当电流脉冲频率变化时，焊缝成形质量会发生变化。脉冲电流频率较高，焊缝成形较好；而脉冲频率较低时，焊缝成形较差。频率越低，成形越差，并出现驼峰焊。当脉冲电流频率在50-100Hz时，前丝、后丝在熔滴过渡时基本表现为一脉一滴形式，焊缝成形较好。
王瑞超[6]（2012）在《软开关脉冲GMAW焊接电源及弧长稳定性研究》文中研究指明脉冲熔化极气体保护焊（GMAW）工艺具有电流调节范围宽、适于全位置焊、焊缝成型优良等特点，在制造工业生产中逐渐获得广泛应用，然而其对弧焊电源性能提出了更高的要求。软开关弧焊电源正好符合脉冲GMAW焊的需求，当前对全桥软开关弧焊逆变器的建模研究还不系统，为了更好地在设计中优化弧焊电源参数，对软开关弧焊电源系统模型进行分析研究十分必要。通过对全桥移相软开关弧焊逆变电源的模型进行简化，建立了其等效小信号模型，并将峰值电流控制技术与移相软开关技术相互融合，研究了峰值电流控制模式下移相软开关逆变器稳定性问题，分析表明在脉宽调制占空比大于50%的情况下，斜坡补偿是逆变器稳定的必要条件。在此基础上分析了电源的动特性影响因素，并对弧焊电源的外特性边界形成因素进行了分析研究，为电源的研制和控制参数的优化设计提供了理论指导。针对脉冲GMAW焊机设计中所存在的问题进行了分析研究，提出了基于DSP+ARM架构的控制电路设计方案，采用模块化的方式对相关电路进行功能设计，并对控制部分的软件功能实现进行了详细分析，建立了可靠的脉冲GMAW焊接电源平台，为进行弧焊过程工艺分析研究奠定了硬件基础。电源性能的测试结果表明所设计的脉冲GMAW焊接电源平台满足实际需求。通过对脉冲GMAW焊接系统中各模块的模型分析，基于Matlab/Simulink仿真环境及其扩展工具S函数建立了脉冲GMAW焊接弧焊逆变电源主回路和控制系统的混合仿真模型，仿真模型能够有效地模拟实际弧焊逆变电源-动态电弧负载系统的动态过程特征。基于S函数所建立的脉冲GMAW焊接弧焊逆变电源-电弧系统仿真模型的控制策略能够仿真实际焊接弧长过程动态调节过程。通过引入干扰条件，仿真系统能定量分析脉冲GMAW焊接过程中各物理参数变化机理及影响因素，为实际脉冲GMAW焊逆变电源控制参数设计优化、验证新的弧长控制算法及策略提供了新途径。脉冲GMAW焊接熔滴过渡方式对焊接工艺性能、焊缝成形和焊接质量有重要影响，为实现有效、精确控制熔滴过渡的行为，采用一脉一滴熔滴过渡方式是目前最佳的选择。在脉冲GMAW焊接特征参数选择分析的基础上，得出实现脉冲GMAW焊接一脉一滴熔滴过渡的最佳实现是I/I控制方法，即脉冲峰值和脉冲基值期间都采用恒流外特性电源。但由于恒流外特性下，电弧无自身调节作用，无法进行弧焊过程中弧长的调节，为此，提出了基于脉冲周期内环恒流控制外环弧压控制的双闭环控制策略。通过对单个脉冲周期的平均电流电压的模型计算研究发现，基于脉冲周期的双闭环弧长控制策略实现机理是周期平均值外特性自身调节作用，并通过周期平均值外特性上下台阶调节试验验证了理论分析的正确性，为脉冲GMAW焊接方式机器人自动化实现提供了理论基础。
魏仲华[7]（2012）在《铝合金正弦波调制脉冲MIG焊电流波形控制及专家系统研究》文中指出迅猛发展的现代信息技术，促进数字化弧焊电源的控制系统越来越智能化，这是弧焊电源不断发展的必然趋势。由于现代焊接条件的不断复杂化和焊接工艺过程控制的发展进步，人们对焊机的控制功能及其专家数据库系统的要求也不断提高，特别是诸如铝合金类难焊材料的广泛应用，对焊机的控制性能要求更高、更特殊。论文基于DSP和ARM数字化控制的电源设计思路，针对越来越广泛应用的铝合金类轻质材料难焊的特点，提出了正弦波调制脉冲MIG焊的新型电流波形控制方法，并据此研发铝合金的焊接过程控制及专家数据库系统，从而建立新型的智能化弧焊电源以满足轻质难焊材料更高更特殊的需求。论文提出了新型的正弦波调制脉冲MIG焊的电流波形参数设计原理，系统地建立了具有普适性的正弦波调制脉冲焊参数计算的数学模型，使得焊接能量输入可有效地精确调控、脉冲变化过渡平稳，焊接过程稳定可靠。利用正弦波形所具有的无限阶导数连续性、永恒周期性、控制参数少等特点，为新型正弦波调制脉冲MIG焊过程中的参数精确匹配、一元化及其最优化等奠定了理论基础。试验选择纯铝板试件进行平板堆焊，结果表明：焊接过程中电流瞬时波形稳定清晰，相应的电压与焊接能量的瞬时波形均很稳定，U－I图重复性好，其边缘线族清晰、分布集中，说明焊接过程稳定性好，获得了美观优质的鱼鳞纹焊缝。基于铝合金类轻质材料焊接的低能量输入等难点的要求，论文建立了正弦波调制脉冲MIG焊铝控制参数关系式，可实现焊接能量有效精确调节，试验验证了所建立的正弦波调制脉冲控制参数关系式的正确性和实用性，且易于获得稳定的高质量鱼鳞纹焊缝。试验表明：关系式中疏密系数m的数值范围在2～3时，正弦波调制脉冲焊接具有参数匹配范围宽，受焊接外部环境因素影响小等优点，为正弦波调制脉冲MIG焊过程的参数一元化开发奠定了理论基础。论文建立了正弦波调制脉冲MIG焊铝正弦振幅参数的简化关系式，试验验证了所建参数简化关系式的正确性，且易于稳定获得理想的鱼鳞纹焊缝。该简化关系式中振幅系数k的取值范围在[15.0%，23.1%]时，正弦波调制脉冲MIG焊参数值匹配区间宽、要求低，稳定工作点区域大，受外部环境干扰小。针对铝合金焊接稳定性、控制参数优化与鲁棒性等问题，特别是其薄板极易焊穿等难点，论文通过引入降能系数k t以及正弦波电流振幅系数kAI与时间振幅系数kAt等，分别建立了可以通用的单脉冲与对称正弦波调制脉冲MIG焊参数关系式，通过1mm薄板铝合金焊接试验验证了其可行性，经试验对比证实了正弦波调制脉冲MIG焊参数取值范围宽、鲁棒性好、易于操控并能稳定地获得理想的鱼鳞纹焊缝。论文进一步引入时间振幅系数k At、电流振幅系数k AI和降能系数kt，以及强脉冲群降能系数k tq、弱脉冲群降能系数k tr和电流增强系数kI等，建立了非对称正弦波调制脉冲MIG焊和的双脉冲MIG焊的通用参数关系式，对1mm薄板铝合金进行了焊接试验，验证了其可行性。试验对比表明：双脉冲MIG焊方法可以参照非对称正弦波调制脉冲MIG焊方法选定参数，但后者更具优势。经统一归纳，论文通过引入能量系数k t、振幅系数kA以及正弦波负半周中脉冲个数n，同时引入最大脉冲平均电流I a概念及最小焊接电流即维弧电流Im，建立了可以通用的正弦波调制脉冲MIG焊参数的数学模型，采用正交试验对其参数取值进行优化匹配，建立了基于数学建模的铝合金正弦波调制脉冲MIG焊专家数据库系统。通过铝合金焊接试验验证了正弦波调制脉冲MIG焊参数取值范围宽、鲁棒性好、易于操控等特点。为研发高性能数字化焊接设备及其专家数据库提供了新的理论和试验基础。
林放[8]（2011）在《脉冲MIG焊电弧调节机理与控制优化研究》文中研究表明本文针对脉冲MIG焊电源在峰值阶段恒流+基值阶段恒流（I-I）控制方式下存在电弧自调节能力差的问题,展开对脉冲MIG焊电弧调节机理、脉频调制（PFM）电弧控制方法和均匀调节电弧控制方法研究。通过对目前国内外脉冲MIG焊电弧控制方面研究成果分析,发现在脉冲MIG焊电弧控制领域中存在着电弧调节机理的基础理论不完善,从电弧调节机理层面对各种弧长控制方法的原理和性能分析比较缺失,尤其是对不同种类焊丝在脉冲MIG焊电弧控制中所表现出的差异性研究极少。因此,本文首先推导并建立了熔化极焊丝干伸长在电弧热和电阻热共同作用下的温度场数学模型,通过对温度场分析,可以得出电阻热和电弧热对不同种类焊丝的熔化作用差异,进而根据焊丝物理特性和熔化特性,将其划分为阻性焊丝和非阻性焊丝两大类,分别对这两类焊丝在脉冲MIG焊各种条件下的电弧调节机理进行分析研究。在考虑干伸长电阻热对阻性焊丝熔化速度的影响下,利用弧长数学模型和原有的阻性焊丝熔化特性,从理论上推导出新的阻性焊丝熔化特性及相应的等熔化速度曲线,并且,通过试验验证了新的阻性焊丝等熔化速度曲线的正确性。根据新的阻性焊丝熔化特性,通过对恒流脉冲MIG焊在等速送丝条件下的电弧调节机理分析,得出新的论点:对于阻性焊丝在等速送丝条件下适合采用恒流脉冲MIG焊电源,该焊接方法的电弧自我调节能力强,焊接过程易于稳定。根据新的阻性焊丝熔化特性,从电弧调节机理上进行了证明,阻性焊丝在导电嘴到工件距离（CTWD）发生改变时,采用PFM电弧调节方法无法将焊接电压调整回初始值,并且电弧工作点会在初始值附近进行小幅振荡;在均匀调节弧压控制下,当CTWD发生改变时,虽然可以将焊接电压调节回初始值,但同时引起焊丝熔化速度的变化,以及弧长的相反方向变化,通过电弧的阶跃试验逐一验证了这些问题。针对不同的工艺要求和应用场合,设计了两种不同的脉冲MIG焊电源硬件实施方案。一种是MCU（微控制单元）+硬件驱动的方案,该方案系统响应速度快,性能稳定;另一种是ARM+DSP（数字信号处理器）集成控制方案,该方案性能先进但可靠性还有待提高。针对阻性焊丝在电弧控制中存在的问题,提出了基于亚射流过渡的区间弧压控制方法,并在本试验平台上进行实现,通过试验验证了该优化控制方案的可行性,对电弧控制中存在的问题可以进行改善,同时,该方法也适用于非阻性焊丝脉冲MIG焊弧压控制,使电弧调节更加平稳。在基于亚射流过渡的区间弧压控制方法实施中,采用了带有死区的双模数字PID控制方法,在起弧初始阶段和稳定燃弧阶段分别采用两套PID控制参数分别进行控制,以满足不同阶段电弧调节特性的需要。针对均匀调节系统在采用区间弧压控制方法时会对系统稳定性带来不良影响这一问题,提出了自适应模糊PID控制方法,并通过MATLAB仿真验证了采用自适应模糊PID控制方法可以有效解决这一问题。利用设计的阶跃装置对钢焊丝和铝焊丝分别进行无弧压控制、均匀调节弧压控制方式和PFM弧压控制方式下的电弧阶跃试验,对试验结果进行了对比分析,逐一验证了各章节中提出的论点。
熊丹枫[9]（2011）在《基于DSP测控技术的数字一体化脉冲双丝GMAW弧焊电源装备研究》文中研究说明我国在焊接领域尤其是双丝焊接领域比较落后,研究双丝焊接对提高生产力和国民经济具有重要意义。双丝焊具有单丝焊无法比拟的优势,焊接效率高,热输入小,能够满足大电流焊接的需要。本课题在国家自然科学基金（50875088）、广东省科技攻关项目（2010B010700001）及黄埔区科技计划项目（1021）的支持下,研制了基于DSP测控技术的数字一体化脉冲双丝GMAW弧焊电源装备,并搭建了其试验平台,并初步进行了双丝弧焊工艺试验。设计了Tandem方式的一体化双丝弧焊装备系统组成结构框图。两路电弧采取一前一后的交替脉冲串列模式。建立了以TMS320F2808DSP为核心的控制系统,设计了一套适合本课题一体化的控制电路板;对软件进行了总体设计与调试,采用软件PID来控制双丝焊接过程,设计了本课题试验所需的单丝、双丝弧焊的程序流程图;提出了本课题双闭环控制模式。利用搭建的试验平台,对一体化双丝电源进行了整机调试,包括硬件调试和软件调试;测试了静特性与动特性。调试和测试结果满足双丝系统要求。针对碳钢初步进行了单丝脉冲焊钢,双丝脉冲焊钢的一系列试验。重点针对焊丝在不同电流段,双丝两路不同丝径、不同焊接电流进行了若干双丝初步试验研究,在两路脉冲试验参数匹配正确的情况下,进行了若干组试验,焊接效果良好。
黄文超[10]（2010）在《智能弧焊电源的优化控制及其专家系统》文中进行了进一步梳理随着电力电子技术和微处理器技术的进步,高性能电力开关元件和MCU、DSP等被不断地应用到弧焊电源领域,弧焊电源的数字化和智能化成为了当前研究的热点。智能弧焊电源具有参数一元化、参数自动生成、参数存储和自学习、多功能集成、工艺灵活控制、高精度控制和人性化操作界面等特点。本课题针对弧焊电源的国内外研究现状,对数字化焊接电源进行了优化控制,设计了焊接专家系统,研制出了基于不同控制核心的Power Pulse?Ⅰ型和Power Pulse?Ⅱ型智能弧焊电源。本文首先介绍了智能弧焊电源在国内外的研究和发展现状,分析了P-GMAW、DP-GMAW、熔滴过渡控制、弧压控制、波形控制、多功能整合、参数一元化和专家系统等关键技术,明确了课题研究的重要任务。文中第二章讨论了智能弧焊电源的总体设计方案。在功率电路拓扑的设计上,采用全桥逆变结构,并使用IGBT和非晶态变压器作为主要器件。针对不同的工艺要求和应用场合,提出了“MCU+硬件驱动”和“DSP集成控制”两种控制核心设计方案。设计了信号反馈和调理、PWM信号产生、IGBT驱动、送丝电路、各类信号检测电路,以及独立的人机交互系统,从而实现了硬件的模块化设计。针对智能弧焊电源的特点,设计了电源的系统控制软件。重点提出了P-GMAW、DP-GMAW工艺中的变频弧长控制,并引入了FIFO的队列结构,用于计算平均电压。设计了基于软件握手的人机交互系统通信协议,可以实现与主控板的准确、快速通信。创新性地提出了基于大步距标定和局部Newton插值算法的参数自调节方案,论述了参数的多属性存储原理。搭建了完整的智能弧焊电源实验平台,对电源的恒流、恒压特性（包括静态特性和动态特性）进行了详细的测试,还对送丝系统进行了测试,获得了控制量与送丝速度的对应关系。对弧焊工艺的各过程控制进行了优化。分析了连续PID控制的特点,并用实验法对PID参数进行了整定,获得了最佳的PID参数。分析了自适应模糊PID控制的原理,用MATLAB对该算法进行了仿真,证实了算法的有效性。此外,优化了起弧控制,采用特殊波形起弧,大大提高了起弧成功率。采用输出端滤波降压控制,可以将输出电压控制在理想的水平。重点论述了熔滴过渡优化控制,对各种不同焊丝的一脉一滴临界电流曲线进行了标定。通过大量工艺试验,对CO2焊钢、P-GMAW焊钢、DP-GMAW焊铝等工艺的焊接参数进行了大步距标定。并且通过试验证明了基于大步距标定和局部Newton插值的参数自调节算法的有效性。
二、熔滴过渡光谱控制的脉冲焊机（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、熔滴过渡光谱控制的脉冲焊机（论文提纲范文）
（1）步进填丝双脉冲TIG电弧增材方法及熔池行为研究（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 |
| 1.2 金属增材制造概述 |
| 1.2.1 高能束增材制造技术 |
| 1.2.2 电弧增材制造技术 |
| 1.3 电弧增材制造成形精度控制的研究现状 |
| 1.3.1 基于改进型电弧热源控制增材成形精度 |
| 1.3.2 基于成形尺寸在线检测及控制的增材成形精度调控 |
| 1.3.3 基于沉积工艺参数控制的增材成形精度调控 |
| 1.3.4 基于增减材复合制造的成形精度调控 |
| 1.4 本课题研究内容 |
| 1.5 本文主要创新点 |
| 第2章 步进填丝双脉冲TIG电弧增材制造原理及实验系统 |
| 2.1 步进填丝双脉冲TIG电弧增材制造基本原理 |
| 2.2 步进填丝双脉冲TIG电弧增材制造实验平台的设计 |
| 2.2.1 双脉冲焊接系统 |
| 2.2.2 步进送丝控制系统 |
| 2.2.3 高速摄像系统 |
| 2.2.4 红外测温系统 |
| 2.2.5 机器人运动控制系统 |
| 2.3 步进填丝双脉冲TIG电弧增材制造实验平台的搭建 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 步进填丝双脉冲TIG电弧增材制造熔滴过渡行为分析 |
| 3.1 实验材料及增材主要参数 |
| 3.2 弧长对熔滴过渡行为的影响 |
| 3.3 高脉冲群峰基值电流差值对熔滴过渡行为的影响 |
| 3.4 高脉冲群脉冲频率对熔滴过渡行为的影响 |
| 3.5 焊丝距离基板的高度对熔滴过渡行为的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 步进填丝双脉冲TIG增材制造熔丝过程的建模仿真 |
| 4.1 焊丝熔化数学模型的建立 |
| 4.2 焊丝熔化过程的仿真结果及分析 |
| 4.2.1 送丝速度对焊丝熔化位置的影响 |
| 4.2.2 送丝角度对焊丝熔化位置的影响 |
| 4.2.3 焊丝高度对焊丝熔化位置的影响 |
| 4.2.4 焊丝直径对焊丝熔化位置的影响 |
| 4.3 焊丝熔化模型的优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 步进填丝双脉冲TIG电弧增材制造熔池行为研究 |
| 5.1 步进填丝双脉冲TIG电弧增材制造过程熔池失稳现象 |
| 5.2 低脉冲群平均电流对熔池尺寸及热输入的影响 |
| 5.2.1 熔池尺寸分析 |
| 5.2.2 母材热输入分析 |
| 5.3 步进填丝双脉冲TIG电弧增材制造热-质分配模型 |
| 5.4 模型验证与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 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 |
（2）氦—氩混合保护气对A7N01铝合金激光-MIG复合焊接特性的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 激光-MIG复合焊接技术发展及研究现状 |
| 1.3 铝合金激光-MIG复合焊概述 |
| 1.3.1 焊接等离子体研究现状 |
| 1.3.2 熔滴过渡研究现状 |
| 1.3.3 保护气体对焊接过程的影响研究现状 |
| 1.4 课题主要研究内容 |
| 第2章 试验材料及设备 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 试验设备 |
| 2.2.1 焊接设备 |
| 2.2.2 高速摄像及电信号采集设备 |
| 2.2.3 光谱信号采集设备 |
| 2.2.4 其他分析设备 |
| 第3章 铝合金激光焊/脉冲MIG焊/激光-脉冲MIG复合焊焊接特性对比 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 不同焊接方式等离子体形貌 |
| 3.3 等离子体物理信息的计算方法 |
| 3.3.1 激光-脉冲MIG焊等离子体平衡状态的判定 |
| 3.3.2 等离子体电子温度的计算 |
| 3.3.3 电子数密度的计算 |
| 3.4 不同焊接方式等离子的光谱特征分析 |
| 3.5 脉冲MIG焊、激光-脉冲MIG复合焊熔滴特征 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 氦-氩混合比例对激光-MIG复合焊等离子及熔滴行为的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 保护气体对激光-MIG复合焊接等离子体的影响 |
| 4.2.1 等离子体高速摄像图形分析 |
| 4.2.2 等离子体光谱分析 |
| 4.3 保护气体对激光-MIG复合焊接熔滴行为的影响 |
| 4.3.1 熔滴过渡分析 |
| 4.3.2 焊接过程电参数特征分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 氦-氩混合比例对焊缝成形及气孔缺陷的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 保护气体对焊缝成形及组织的影响 |
| 5.3 保护气体对焊缝气孔率的影响 |
| 5.4 保护气体对激光匙孔的影响 |
| 5.5 不同保护气成分下激光能量传输特性分析 |
| 5.5.1 等离子对激光的作用 |
| 5.5.2 匙孔内能量的吸收 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
（3）基于视觉传感的移动机器人MAG焊系统及焊缝图像特征研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 移动焊接机器人国内外研究现状 |
| 1.3 机器视觉在焊接领域的应用 |
| 1.3.1 机器视觉 |
| 1.3.2 机器视觉在焊接领域的应用 |
| 1.4 逆变MAG焊电源研究现状 |
| 1.5 本文主要研究的内容 |
| 第二章 轮足组合越障移动焊接机器人试验系统平台 |
| 2.1 越障全位置自主焊接机器人系统 |
| 2.1.1 轮足组合越障机器人本体 |
| 2.1.2 轮足组合越障机器人控制系统 |
| 2.1.3 通讯系统 |
| 2.2 越障全位置自主焊接机器人软件 |
| 2.3 Pulse MAG-350 型焊机系统特性 |
| 第三章 MAG焊视觉传感系统研制及图像采集 |
| 3.1 焊接视觉传感系统 |
| 3.2 MAG焊焊缝图像采集 |
| 第四章 移动焊接机器人MAG熔池视觉信息特征处理 |
| 4.1 熔池图像处理 |
| 4.2 图像平滑 |
| 4.3 中值滤波 |
| 4.4 图像增强 |
| 4.5 图像边缘提取 |
| 4.5.1 基于方向小波的边缘提取 |
| 4.5.2 基于活动轮廓模型的边缘检测 |
| 4.5.3 伪边缘去除 |
| 第五章 MAG焊熔池视觉信息特征处理实验及分析 |
| 5.1 打底焊焊缝间隙和熔池图像处理 |
| 5.2 填充焊焊缝间隙和熔池图像处理 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
（4）双弧脉冲MIG焊方法及控制系统研究设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 焊接过程信息传感国内外现状 |
| 1.2.1 电信号传感与检测的现状 |
| 1.2.2 视觉信号传感与检测的现状 |
| 1.3 低能量焊接的国内外现状 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 第2章 双弧脉冲MIG焊方法的提出与原理 |
| 2.1 双弧脉冲MIG焊方法的提出 |
| 2.2 双弧脉冲MIG焊方法的原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 双弧脉冲MIG焊控制系统的硬件设计 |
| 3.1 焊接系统工作台的设计 |
| 3.1.1 工作平台的结构设计 |
| 3.1.2 步进电机的控制 |
| 3.2 多信息采集与输出的硬件系统设计 |
| 3.2.1 电压与电流信号的采集 |
| 3.2.2 数字量与模拟量的输出 |
| 3.2.3 送丝电机调速系统设计 |
| 3.3 焊接系统的图像采集设备的设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 双弧脉冲MIG焊控制系统的软件设计 |
| 4.1 工作台的控制模块设计 |
| 4.2 电流与电压信号的采集、输出、显示及存储 |
| 4.2.1 电压信号的采集及算法的设计 |
| 4.2.2 电流信号的采集及算法设计 |
| 4.2.3 数字信号的输出及算法设计 |
| 4.2.4 模拟信号的输出与算法设计 |
| 4.2.5 信号的存储及显示 |
| 4.3 焊接电弧图像实时采集、显示、存储及处理 |
| 4.3.1 电弧图像的采集与存储 |
| 4.3.2 二值化与灰分化电弧图像及边缘处理 |
| 4.4 焊接电源信号的控制与输出模块设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 双弧脉冲MIG焊控制系统的试验分析 |
| 5.1 双弧脉冲MIG焊控制系统的整体结构 |
| 5.2 双弧脉冲MIG焊系统的工艺试验及分析 |
| 5.3 焊接电弧图像的处理及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 附录：在读期间发表的学术论文及研究成果 |
| 致谢 |
（5）双丝脉冲MIG焊熔滴过渡分数阶控制的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题意义 |
| 1.2 双丝脉冲 MIG 焊的研究进展 |
| 1.2.1 双丝脉冲 MIG 焊设备的研究进展 |
| 1.2.2 脉冲 MIG 焊控制方法的研究进展 |
| 1.3 焊接系统控制研究进展 |
| 1.3.1 焊接系统控制建模研究进展 |
| 1.3.2 焊接系统控制算法研究进展 |
| 1.4 双丝脉冲 MIG 焊存在的主要问题 |
| 1.5 本研究课题的来源及主要研究内容 |
| 第二章 双丝脉冲 MIG 焊系统平台分析 |
| 2.1 双丝焊接平台介绍 |
| 2.2 弧焊电源控制系统的介绍 |
| 2.3 脉冲 MIG 焊逆变电源控制模式分析 |
| 2.3.1 平均电流控制模式 |
| 2.3.2 峰值电流控制模式 |
| 2.3.3 双闭环恒流控制模式 |
| 2.3.4 弧焊电源外特性选择 |
| 2.4 熔滴过渡形式及电弧形态 |
| 2.4.1 单丝熔滴过渡形式及电弧形态 |
| 2.4.2 双丝焊熔滴过渡形式及电弧形态 |
| 2.4.3 双丝焊熔池的特点 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 逆变弧焊电源的数学建模 |
| 3.1 脉冲焊机理 |
| 3.2 弧焊逆变电源主电路的混沌特性分析 |
| 3.3 主电路的数学模型 |
| 3.4 前馈-反馈双环控制系统的数学模型 |
| 3.4.1 内环控制系统建模 |
| 3.4.2 双闭环控制系统数学模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 弧焊系统分数阶控制器的设计 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 控制器的特性 |
| 4.2.1 整数阶控制器特性 |
| 4.2.2 分数阶控制器特性 |
| 4.3 控制器设计 |
| 4.3.1 电弧负载为电阻特性时控制器的设计 |
| 4.3.2 电弧为阻容特性时控制器的设计 |
| 4.3.3 电弧为阻感特性时控制器的设计 |
| 4.3.4 电弧为 RLC(二阶特性)时控制器的设计 |
| 4.4 分数阶控制器的实现 |
| 4.5 分数阶控制器的单丝焊实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 工艺实验研究 |
| 5.1 构建双丝高速焊及高速摄影试验平台 |
| 5.1.1 双丝高速气保焊接试验平台 |
| 5.1.2 构建高速摄影系统 |
| 5.2 高速焊大电流工艺实验 |
| 5.2.1 双丝脉冲焊电流相位关系对熔滴过渡与焊缝成形的影响 |
| 5.2.2 双丝焊脉冲电流频率对熔滴过渡与焊缝形成的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 一、主要研究成果和结论 |
| 二、主要创新点 |
| 三、进一步研究工作的设想 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（6）软开关脉冲GMAW焊接电源及弧长稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 弧焊逆变电源研究进展 |
| 1.1.1 弧焊逆变电源主电路拓扑结构 |
| 1.1.2 弧焊逆变电源控制技术研究 |
| 1.1.3 弧焊逆变电源解析建模与理论分析 |
| 1.2 脉冲弧焊电源架构平台进展 |
| 1.3 脉冲弧焊系统的仿真 |
| 1.4 脉冲电弧弧长控制研究进展 |
| 1.5 本论文的研究背景及意义 |
| 1.6 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 软开关弧焊逆变电源建模及动静特性研究 |
| 2.1 弧焊逆变器的小信号模型 |
| 2.2 BUCK 变换器的电流峰值控制特性分析 |
| 2.2.1 BUCK 变换器电流峰值控制的稳定性 |
| 2.2.2 基于斜坡补偿的电流峰值控制模式稳定性分析 |
| 2.2.3 电流峰值控制模式的精确模型 |
| 2.3 BUCK 电路模型的动特性分析 |
| 2.3.1 峰值电流控制弧焊电源模型分析 |
| 2.3.2 斜坡补偿设计 |
| 2.3.3 峰值电流反馈电源的特性 |
| 2.4 软开关弧焊电源外特性形成机理分析 |
| 2.5 基于变负载特性的弧焊逆变电源设计 |
| 2.5.1 电弧负载特性 |
| 2.5.2 基于峰值电流反馈的弧焊电源分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 脉冲 GMAW 焊电源平台研制 |
| 3.1 脉冲 GMAW 焊接系统总体结构 |
| 3.2 数字控制脉冲 GMAW 焊硬件平台设计 |
| 3.2.1 主控制部分设计 |
| 3.2.2 芯片选型 |
| 3.2.3 检测调理电路设计 |
| 3.2.4 PWM 驱动模块 |
| 3.2.5 人机界面部分设计 |
| 3.3 系统软件设计 |
| 3.4 系统通信协议及实现策略 |
| 3.5 软开关脉冲逆变电源电路波形测试 |
| 3.6 电源参数测试 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于实时能量模型的脉冲 GMAW 焊系统仿真 |
| 4.1 GMAW 焊过程建模的理论基础及意义 |
| 4.1.1 电弧焊模型理论 |
| 4.1.2 熔化极气体保护焊熔滴过渡过程 |
| 4.1.3 脉冲电弧控制熔滴过渡 |
| 4.2 GMAW 焊电弧模型 |
| 4.2.1 GMAW 焊电弧自身调节模型 |
| 4.2.2 焊丝干伸长压降模型 |
| 4.3 弧长动态模型仿真 |
| 4.4 电弧系统等效建模 |
| 4.5 基于主动调节的脉冲 GMAW 焊模型仿真 |
| 4.5.1 基于 S 函数的脉冲调制及脉冲波形产生方式原理 |
| 4.5.2 阶跃干扰下弧长调节过程 |
| 4.6 基于实时能量的焊丝熔化速度模型一致性 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 脉冲 GMAW 焊弧长稳定性分析及控制策略 |
| 5.1 等速送丝 GMAW 焊系统电弧模型分析 |
| 5.2 脉冲 GMAW 焊特征参数选择 |
| 5.3 脉冲 GMAW 焊弧长控制模式选择 |
| 5.4 脉冲 GMAW 焊 I/I 控制模式等效模型 |
| 5.5 GMAW 焊等熔化速度曲线 |
| 5.6 脉冲 GMAW 焊电弧稳定分析 |
| 5.7 弧焊系统控制策略 |
| 5.8 模糊控制器的设计 |
| 5.9 脉冲 GMAW 焊工艺试验 |
| 5.9.1 工艺实验平台的构建 |
| 5.9.2 脉冲 GMAW 焊起弧性能分析 |
| 5.9.3 脉冲 GMAW 焊收弧性能分析 |
| 5.9.4 一脉一滴焊试验 |
| 5.9.5 基于脉冲周期平均值外特性的弧长稳定性控制试验 |
| 5.10 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（7）铝合金正弦波调制脉冲MIG焊电流波形控制及专家系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 脉冲MIG焊工作原理及特点 |
| 1.2 脉冲MIG焊电源的国内外研究现状与发展 |
| 1.3 脉冲MIG焊铝电源关键技术研究现状及存在问题 |
| 1.3.1 双脉冲熔化极气体保护焊 |
| 1.3.2 脉冲MIG焊波形控制的基本方式 |
| 1.3.3 熔滴过渡控制 |
| 1.3.4 脉冲MIG焊焊丝熔化机理的国内外研究现状 |
| 1.3.5 弧压控制 |
| 1.3.6 脉冲 MIG 焊控制算法的国内外研究现状 |
| 1.3.7 参数一元化和专家系统 |
| 1.3.8 铝合金焊接工艺 |
| 1.4 本论文的研究目的和意义 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 第二章 新型正弦波调制脉冲MIG焊接方法 |
| 2.1 正弦波调制脉冲MIG焊原理 |
| 2.1.1 基于DSP的正弦波调制脉冲MIG焊电源 |
| 2.1.2 正弦波控制脉冲峰值和基值 |
| 2.1.3 正弦波调制脉冲MIG焊参数设计 |
| 2.2 工艺试验结果及分析 |
| 2.2.1 工艺试验结果 |
| 2.2.2 试验结果分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 正弦波调制脉冲MIG焊铝控制参数研究 |
| 3.1 正弦波调制脉冲MIG焊铝参数设定 |
| 3.1.1 正弦波调制脉冲控制参数设定条件与意义 |
| 3.1.2 正弦波调制脉冲MIG焊铝控制参数设定 |
| 3.2 试验和结果分析 |
| 3.2.1 试验方案设计 |
| 3.2.2 试验结果与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 正弦波脉冲MIG焊铝正弦振幅参数调控研究 |
| 4.1 正弦波脉冲MIG焊铝参数设定 |
| 4.1.1 调制脉冲电流峰值和基值的正弦波及其振幅 |
| 4.1.2 正弦波脉冲MIG焊铝控制参数设定 |
| 4.1.2.1 正弦波脉冲MIG焊铝控制参数设定条件分析 |
| 4.1.2.2 正弦波脉冲MIG焊铝控制参数设定 |
| 4.2 试验与结果分析 |
| 4.2.1 试验方案设计 |
| 4.2.2 试验结果与分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 铝合金薄板正弦波与单脉冲MIG焊对比研究 |
| 5.1 单脉冲MIG焊铝合金薄板 |
| 5.1.1 铝合金薄板的单脉冲MIG焊方法 |
| 5.1.2 铝合金薄板的单脉冲MIG焊特点 |
| 5.2 正弦波调制脉冲MIG焊铝合金薄板 |
| 5.2.1 铝合金薄板的正弦波调制脉冲MIG焊方法 |
| 5.2.2 铝合金薄板的正弦波调制脉冲MIG焊特点 |
| 5.3 工艺试验与分析 |
| 5.3.1 单脉冲MIG焊接 1mm铝合金薄板试验 |
| 5.3.1.1 单脉冲MIG焊试验参数设定与试验结果 |
| 5.3.1.2 试验结果分析 |
| 5.3.2 对称正弦波调制脉冲MIG焊 1mm铝合金薄板试验 |
| 5.3.2.1 对称正弦波调制脉冲MIG焊参数设定与试验结果 |
| 5.3.2.2 试验结果分析 |
| 5.4 正弦波与单脉冲MIG焊对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 正弦波与双脉冲MIG焊铝合金薄板对比研究 |
| 6.1 非对称正弦波调制脉冲MIG焊铝合金薄板 |
| 6.1.1 铝合金薄板的非对称正弦波调制脉冲MIG焊方法 |
| 6.1.2 非对称正弦波调制脉冲MIG焊铝合金薄板 |
| 6.2 双脉冲MIG焊铝合金薄板 |
| 6.2.1 铝合金薄板的双脉冲MIG焊接方法 |
| 6.2.2 铝合金薄板的双脉冲MIG焊特点 |
| 6.3 工艺试验与分析 |
| 6.3.1 非对称正弦波调制脉冲MIG焊 1mm铝合金薄板试验 |
| 6.3.1.1 非对称正弦波调制脉冲MIG焊试验参数设定与试验结果 |
| 6.3.1.2 试验结果分析 |
| 6.3.2 双脉冲MIG焊 1mm铝合金薄板试验 |
| 6.3.2.1 双脉冲MIG焊试验参数设定与试验结果 |
| 6.3.2.2 试验结果分析 |
| 6.4 正弦波与双脉冲MIG焊对比分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 正弦波脉冲MIG焊铝优化控制及专家数据库研究 |
| 7.1 PID控制参数的整定和优化 |
| 7.1.1 数字PID控制基础 |
| 7.1.2 增量式数字PID程序控制算法 |
| 7.1.3 基于MCU和硬件驱动的PID控制参数设计和优化 |
| 7.1.4 自适应模糊PID控制方法 |
| 7.1.5 基于MATLAB和DSP的模糊PID自整定算法和仿真 |
| 7.2 特殊电流起弧与滤波降压控制 |
| 7.2.1 特殊电流起弧控制 |
| 7.2.2 滤波降压控制 |
| 7.3 脉冲MIG焊一脉一滴熔滴过渡临界电流的标定 |
| 7.3.1 脉冲MIG焊的熔滴过渡 |
| 7.3.2 一脉一滴临界电流的标定 |
| 7.4 正弦波脉冲MIG弧焊过程的软件设计 |
| 7.4.1 系统流程的控制设计 |
| 7.4.2 正弦波脉冲MIG焊的过程控制思想 |
| 7.4.3 面板及通信程序设计 |
| 7.4.3.1 CPLD逻辑设计 |
| 7.4.3.2 ARM程序设计 |
| 7.4.3.3 通信协议设计 |
| 7.5 正弦波调制脉冲MIG焊铝专家数据库设计 |
| 7.5.1 确定正弦波调制脉冲基本参数 |
| 7.5.1.1 确定维弧电流 |
| 7.5.1.2 确定峰值脉冲基本参数 |
| 7.5.1.3 确定脉冲平均电流 |
| 7.5.2 确定正弦波调制脉冲基本参数 |
| 7.5.2.1 正弦波调制脉冲MIG焊参数设定 |
| 7.5.2.2 正弦波调制脉冲MIG焊参数数学建模 |
| 7.5.3 试验与分析 |
| 7.5.3.1 试验平台 |
| 7.5.3.2 试验测试设备 |
| 7.5.3.3 试验基本条件 |
| 7.5.3.4 试验影响因素的水平选定与试验结果 |
| 7.5.3.5 试验结果分析 |
| 7.6 本章小结 |
| 结论 |
| 一、主要研究成果和结论 |
| 二、进一步研究工作的设想 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（8）脉冲MIG焊电弧调节机理与控制优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 脉冲MIG 焊电弧控制的研究现状与发展 |
| 1.1.1 脉冲MIG 焊工作原理与工艺特点 |
| 1.1.2 脉冲MIG 焊波形控制的基本方式 |
| 1.1.3 脉冲MIG 焊焊丝熔化机理的国内外研究现状 |
| 1.1.4 脉冲MIG 焊弧长控制的国内外研究现状 |
| 1.1.5 数字化焊接电源的国内外研究现状 |
| 1.1.6 脉冲MIG 焊控制算法的国内外研究现状 |
| 1.2 本论文的研究目的及意义 |
| 1.3 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 焊丝干伸长温度场分布与电阻值分析 |
| 2.1 焊丝干伸长电阻值与温度关系 |
| 2.2 焊丝干伸长热传导方程 |
| 2.3 电弧热作用下焊丝干伸长温度场分布 |
| 2.3.1 电弧热作用下焊丝干伸长热传导方程 |
| 2.3.2 电弧热作用下阻性焊丝干伸长温度场分布 |
| 2.3.3 电弧热作用下非阻性焊丝干伸长温度场分布 |
| 2.3.4 电弧热作用下焊丝干伸长端部温度分析 |
| 2.4 电阻热作用下焊丝干伸长温度场分布 |
| 2.4.1 电阻热作用下焊丝干伸长热传导方程 |
| 2.4.2 电阻热作用下阻性焊丝干伸长温度场分布 |
| 2.4.3 电阻热作用下非阻性焊丝干伸长温度场分布 |
| 2.5 电弧热与电阻热共同作用下焊丝干伸长温度场分布 |
| 2.5.1 电弧热与电阻热共同作用下焊丝干伸长热传导方程 |
| 2.5.2 电弧热与电阻热共同作用下阻性焊丝干伸长温度场分布 |
| 2.5.3 电弧热与电阻热共同作用下非阻性焊丝干伸长温度场分布 |
| 2.6 热场影响下焊丝干伸长电阻值 |
| 2.6.1 热场影响下的低碳钢焊丝干伸长电阻值 |
| 2.6.2 热场影响下的纯铝焊丝干伸长电阻值 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 脉冲 MIG 焊电弧控制机理分析 |
| 3.1 脉冲MIG 焊电弧调节特性分析 |
| 3.1.1 脉冲MIG 焊电弧弧长模型 |
| 3.1.2 阻性焊丝脉冲MIG 焊电弧弧长模型 |
| 3.1.3 非阻性焊丝脉冲MIG 焊电弧弧长模型 |
| 3.2 基于亚射流过渡电弧调节特性分析 |
| 3.2.1 亚射流过渡原理 |
| 3.2.2 亚射流过渡区间脉冲MIG 焊电弧弧长模型 |
| 3.2.3 亚射流过渡区间的阻性焊丝电弧特性 |
| 3.3 新的阻性焊丝等熔化速度特性提出 |
| 3.3.1 阻性焊丝焊接电压数学模型 |
| 3.3.2 新的阻性焊丝等熔化速度特性理论推导与试验验证 |
| 3.4 电弧调节机理分析 |
| 3.4.1 阻性焊丝电弧自调节作用分析 |
| 3.4.2 非阻性焊丝电弧固有调节作用分析 |
| 3.4.3 脉频调制（PFM）电弧控制机理分析 |
| 3.4.4 均匀调节电弧控制机理分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 数字化弧焊电源硬件设计 |
| 4.1 数字化弧焊电源总体设计 |
| 4.2 功率电路的选择和设计 |
| 4.3 控制核心的选择和设计 |
| 4.3.1 基于MCU 的核心设计 |
| 4.3.2 基于DSP 的核心设计 |
| 4.4 模块化电路单元设计 |
| 4.4.1 反馈信号采集与调理 |
| 4.4.2 PWM 信号产生及驱动 |
| 4.4.3 IGBT 驱动电路 |
| 4.4.4 送丝机控制电路 |
| 4.4.5 监测电路 |
| 4.5 人机交互系统设计 |
| 4.5.1 面板功能设计 |
| 4.5.2 人机交互系统总体结构设计 |
| 4.5.3 控制芯片选型和设计 |
| 4.5.4 CPLD 选型和设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 脉冲 MIG 焊弧焊过程优化控制 |
| 5.1 基于亚射流过渡的脉冲MIG 焊区间弧压控制方法 |
| 5.1.1 亚射流过渡区间的电弧弧长 |
| 5.1.2 基于亚射流过渡的区间弧压控制方法 |
| 5.1.3 基于亚射流过渡的区间弧压控制原理 |
| 5.2 基于亚射流过渡的区间弧压控制总体设计 |
| 5.2.1 数字PID 控制基础 |
| 5.2.2 增量式数字PID 程序控制算法 |
| 5.2.3 基于亚射流过渡的区间弧压控制流程 |
| 5.2.4 PFM 电弧调节的增量式数字PID 控制设计 |
| 5.2.5 均匀调节的增量式数字PID 控制设计 |
| 5.2.6 区间弧压控制设计 |
| 5.2.7 弧压控制反作用关系 |
| 5.3 起弧阶段数字PID 控制设计 |
| 5.3.1 积分分离PID 控制算法 |
| 5.3.2 均匀调节系统的起弧控制设计 |
| 5.3.3 PFM 调节的起弧控制设计 |
| 5.4 稳定燃弧阶段数字PID 控制设计 |
| 5.4.1 均匀调节系统PID 整定 |
| 5.4.2 PFM 电弧调节控制设计 |
| 5.5 自适应模糊PID 控制的均匀调节系统仿真 |
| 5.5.1 自适应模糊PID 控制方法 |
| 5.5.2 基于MATLAB 和DSP 的模糊PID 自整定算法和仿真 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 脉冲 MIG 焊工艺试验研究 |
| 6.1 试验系统平台介绍 |
| 6.1.1 工艺试验平台的构建 |
| 6.1.2 试验与测试设备 |
| 6.2 电源硬件电路测试 |
| 6.3 电源静态特性测试 |
| 6.4 送丝系统测试 |
| 6.5 脉冲MIG 焊硬件PID 参数整定试验 |
| 6.5.1 硬件PID 参数整定方法与步骤 |
| 6.5.2 硬件PID 参数整定试验过程 |
| 6.6 脉冲MIG 焊电弧阶跃试验 |
| 6.6.1 试验装置 |
| 6.6.2 无弧压控制电弧阶跃试验 |
| 6.6.3 均匀调节电弧阶跃试验 |
| 6.6.4 PFM 电弧调节阶跃试验 |
| 6.6.5 PFM 区间弧压控制的随机扰动试验 |
| 6.7 本章小结 |
| 结论 |
| 一、主要研究成果和结论 |
| 二、进一步研究工作的设想 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附表 |
（9）基于DSP测控技术的数字一体化脉冲双丝GMAW弧焊电源装备研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及实际意义 |
| 1.2 技术现状 |
| 1.2.1 单丝焊的现状 |
| 1.2.2 双丝焊接研究简述 |
| 1.2.3 数字化焊接时代 |
| 1.3 课题来源及研究内容 |
| 第二章 一体化双丝脉冲弧焊装备的总体方案设计 |
| 2.1 一体化双丝脉冲焊装备系统组成方案 |
| 2.1.1 双丝控制系统的电弧组合模式及外特性 |
| 2.1.2 双丝控制系统的动特性 |
| 2.2 双丝GMAW脉冲焊机理研究 |
| 2.2.1 双脉冲焊接原理及参数 |
| 2.2.2 双丝脉冲焊接过程电弧及一脉一滴探讨 |
| 2.2.3 双丝焊接过程的熔池特点 |
| 2.3 双丝脉冲GMAW焊熔滴过渡中的测控技术 |
| 2.4 一体化双丝脉冲弧焊电源整体结构 |
| 2.4.1 双丝排列模式的选择 |
| 2.5 人机交互系统初步设计 |
| 2.6 CAN总线局域网络化通讯 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于DSP的双丝弧焊装备的硬件设计 |
| 3.1 双丝电源主电路拓扑结构及参数 |
| 3.2 双丝电源控制电路 |
| 3.2.1 主控芯片的选型 |
| 3.2.2 DSP最小系统 |
| 3.2.3 采样反馈电路 |
| 3.2.4 IGBT驱动电路 |
| 3.2.5 两路送丝电路 |
| 3.2.6 硬件保护电路设计 |
| 3.2.7 CAN总线通信接口 |
| 3.3 双丝焊接装备附属结构 |
| 3.3.1 双丝焊枪 |
| 3.3.2 双丝焊炬 |
| 3.3.3 双丝冷却系统 |
| 3.4 硬件抗干扰措施 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于DSP的双丝弧焊装备的软件设计 |
| 4.1 脉冲组合模式的选择 |
| 4.1.2 脉冲控制方式的选择 |
| 4.1.3 基于峰值电流控制的双闭环模式 |
| 4.2 软件总体方案设计 |
| 4.2.1 软件实现功能要求 |
| 4.2.2 软件总体设计 |
| 4.3 软件的开发与烧写 |
| 4.3.1 CCS3.3开发环境 |
| 4.3.2 DSP程序的烧写 |
| 4.4 双丝弧焊程序设计 |
| 4.4.1 初始化及GPIO程序设计 |
| 4.4.2 双丝焊接主程序 |
| 4.4.3 双丝弧焊A/D采样程序设计 |
| 4.4.4 PID算法控制程序 |
| 4.5 双丝脉冲GMAW弧焊流程图 |
| 4.5.1 单丝弧焊程序流程图 |
| 4.5.2 双丝弧焊程序流程图 |
| 4.6 软件PID控制 |
| 4.6.1 PID闭环控制原理 |
| 4.6.2 软件PI变参数控制 |
| 4.6.3 I-I特性模糊控制 |
| 4.7 软件抗干扰措施 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 双丝弧焊工艺试验 |
| 5.1 双丝弧焊试验平台 |
| 5.2 双丝电源系统调试试验 |
| 5.2.1 双丝电源硬件电路测试 |
| 5.2.2 IGBT驱动波形测试 |
| 5.2.3 两路PWM输出波形测试 |
| 5.2.4 双丝A/D中断采样试验 |
| 5.2.5 PWM与D/A输出转换试验 |
| 5.2.6 双丝电源静态特性测试 |
| 5.2.7 双丝电源动态特性测试 |
| 5.3 单丝弧焊试验 |
| 5.3.1 单丝脉冲焊钢试验 |
| 5.4 双丝弧焊试验 |
| 5.4.1 双丝焊钢对比试验 |
| 5.5 试验结论 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 附件 |
（10）智能弧焊电源的优化控制及其专家系统（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 智能弧焊电源的研究与发展现状 |
| 1.1.1 智能弧焊电源概述 |
| 1.1.2 智能弧焊电源的国内外研究现状 |
| 1.2 智能弧焊电源关键技术研究现状 |
| 1.2.1 P-GMAW |
| 1.2.2 DP-GMAW |
| 1.2.3 熔滴过渡控制 |
| 1.2.4 弧压控制 |
| 1.2.5 波形控制 |
| 1.2.6 传统工艺优化和多功能整合 |
| 1.2.7 参数一元化和专家系统 |
| 1.3 本课题的研究意义 |
| 1.4 本课题研究的主要内容 |
| 第二章 智能弧焊电源的硬件设计方案 |
| 2.1 智能弧焊电源总体设计 |
| 2.2 功率电路的选择和设计 |
| 2.3 控制核心的选择和设计 |
| 2.3.1 基于MCU 的核心设计 |
| 2.3.2 基于DSP 的核心设计 |
| 2.4 模块化电路单元设计 |
| 2.4.1 信号反馈和调理 |
| 2.4.2 PWM 信号产生及驱动 |
| 2.4.3 IGBT 驱动电路 |
| 2.4.4 送丝电路 |
| 2.4.5 监测电路 |
| 2.5 人机交互系统设计 |
| 2.5.1 面板功能设计 |
| 2.5.2 人机交互系统总体结构设计 |
| 2.5.3 控制芯片选型和设计 |
| 2.5.4 CPLD 选型和设计 |
| 本章小结 |
| 第三章 智能弧焊电源的软件设计思想 |
| 3.1 系统流程的控制思想 |
| 3.2 CO_2 焊的过程控制思想 |
| 3.3 P-GMAW 的过程控制思想 |
| 3.4 DP-GMAW 的过程控制思想 |
| 3.5 面板及通信程序设计 |
| 3.5.1 CPLD 逻辑设计 |
| 3.5.2 MCU 程序设计 |
| 3.5.3 通信协议设计 |
| 3.6 存储和一元化算法 |
| 3.7 基于大步距标定和局部Newton 插值的参数自调节算法 |
| 3.7.1 大步距标定 |
| 3.7.2 参数自动生成原理 |
| 3.7.3 局部Newton 插值算法 |
| 本章小结 |
| 第四章 试验系统平台 |
| 4.1 试验系统平台介绍 |
| 4.2 硬件电路测试 |
| 4.3 静态特性测试 |
| 4.3.1 恒流特性测试 |
| 4.3.2 恒压特性测试 |
| 4.4 动态特性测试 |
| 4.4.1 恒流动态特性 |
| 4.4.2 恒压动态特性 |
| 4.5 送丝系统测试 |
| 本章小结 |
| 第五章 弧焊过程的优化控制 |
| 5.1 PID 参数的整定和优化 |
| 5.1.1 连续PID 控制 |
| 5.1.2 基于MCU 和硬件驱动的PID 控制参数设计和优化 |
| 5.1.3 自适应模糊PID 控制 |
| 5.1.4 基于MATLAB 和DSP 的模糊PID 自整定算法和仿真 |
| 5.2 特殊电流起弧控制 |
| 5.3 滤波降压控制 |
| 5.4 一脉一滴控制 |
| 5.4.1 P-GMAW 的熔滴过渡 |
| 5.4.2 一脉一滴临界电流的标定 |
| 本章小结 |
| 第六章 工艺试验和专家系统 |
| 6.1 CO_2 焊钢工艺 |
| 6.1.1 0.8mm 碳钢焊丝 |
| 6.1.2 1.2mm 碳钢焊丝 |
| 6.1.3 1.6mm 碳钢焊丝 |
| 6.2 P-GMAW 焊钢工艺. |
| 6.2.1 0.8mm 碳钢焊丝. |
| 6.2.2 1.2mm 碳钢焊丝. |
| 6.2.3 1.6mm 碳钢焊丝. |
| 6.3 DP-GMAW 焊铝工艺. |
| 6.3.1 1.2mm 铝合金（ER4043）焊丝 |
| 6.3.2 1.6mm 铝合金（ER4043）焊丝 |
| 本章小结 |
| 结论 |
| 1、主要研究成果和结论 |
| 2、本文的创新点 |
| 3、进一步研究工作的展望和设想 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文 |
| 致谢 |
四、熔滴过渡光谱控制的脉冲焊机（论文参考文献）
- [1]步进填丝双脉冲TIG电弧增材方法及熔池行为研究[D]. 朱珍文. 兰州理工大学, 2021(01)
- [2]氦—氩混合保护气对A7N01铝合金激光-MIG复合焊接特性的影响[D]. 何双. 西南交通大学, 2018(09)
- [3]基于视觉传感的移动机器人MAG焊系统及焊缝图像特征研究[D]. 曲承卫. 上海交通大学, 2016(01)
- [4]双弧脉冲MIG焊方法及控制系统研究设计[D]. 孙百才. 曲阜师范大学, 2016(02)
- [5]双丝脉冲MIG焊熔滴过渡分数阶控制的研究[D]. 葛卫清. 华南理工大学, 2012(11)
- [6]软开关脉冲GMAW焊接电源及弧长稳定性研究[D]. 王瑞超. 华南理工大学, 2012(11)
- [7]铝合金正弦波调制脉冲MIG焊电流波形控制及专家系统研究[D]. 魏仲华. 华南理工大学, 2012(11)
- [8]脉冲MIG焊电弧调节机理与控制优化研究[D]. 林放. 华南理工大学, 2011(06)
- [9]基于DSP测控技术的数字一体化脉冲双丝GMAW弧焊电源装备研究[D]. 熊丹枫. 华南理工大学, 2011(12)
- [10]智能弧焊电源的优化控制及其专家系统[D]. 黄文超. 华南理工大学, 2010(03)