專利名稱：全數(shù)字化逆變焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
全數(shù)字化逆變焊機(jī)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種焊機(jī)，尤其涉及一種全數(shù)字化逆變焊機(jī)。
技術(shù)背景[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，功率開關(guān)器件的容量和開關(guān)頻率越來越高，逆變式焊機(jī)的控制周期從3. 3ms提高到了 50us以內(nèi)，這為精確控制焊接電流波形提供了可能。但此時各種逆變焊機(jī)仍然以模擬控制為主，這嚴(yán)重限制了控制的靈活性。隨著對焊接工藝的不斷研究，各種復(fù)雜的焊接工藝算法被不斷提出。有些工藝算法要求焊接電流采用波形控制方式，模擬電路無法適應(yīng)這些先進(jìn)焊接工藝控制的要求。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和數(shù)字化控制技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了一系列性能完善、功能豐富、智能化的數(shù)字式焊接系統(tǒng)。在新型數(shù)字化焊接系統(tǒng)中采用了逆變電路代替?zhèn)鹘y(tǒng)的主回路，由數(shù)字控制代替模擬控制。如何提高焊接工藝水平、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理及多功能集成問題在現(xiàn)代化生產(chǎn)中越來越重要。全數(shù)字逆變焊機(jī)作為一種現(xiàn)代化焊接設(shè)備，已經(jīng)成為一個非常復(fù)雜和熱門的交叉領(lǐng)域，涉及到電弧理論、焊接工藝?yán)碚摗㈦娏﹄娮蛹夹g(shù)、控制技術(shù)等各方面，其中每一方面在實(shí)現(xiàn)高效焊接中都不可或缺。[0003]國內(nèi)企業(yè)在核心技術(shù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面做得很不足，對于電弧理論、工藝?yán)碚摰难芯恳渤霈F(xiàn)了一些成果，但是卻很難見到一些應(yīng)用在產(chǎn)品中的新的焊接工藝方式。對于這些先進(jìn)的焊接工藝和焊接方法，數(shù)字化控制是實(shí)現(xiàn)載體。[0004]北京工業(yè)大學(xué)采用“MCU+DSP”的雙機(jī)控制的單片機(jī)控制焊接電源的方案，由單片機(jī)根據(jù)不同的焊接材料、送絲速度等按照一定的規(guī)則計(jì)算出相應(yīng)的焊接電弧電壓fe及脈沖電流參數(shù)rt、Ip、tb、tp等，具有相當(dāng)?shù)拇硇?；華南理工大學(xué)的研究者在脈沖MIG焊的研究方面實(shí)現(xiàn)了雙脈沖的匹配，可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)中值脈沖電流和時間，熔滴直接可調(diào)， 改善了焊機(jī)性能；上海交通大學(xué)焊接研究所采用DSP作為控制系統(tǒng)核心，主要應(yīng)用于熔化極氣體保護(hù)焊電源系統(tǒng)的研究。[0005]現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是在針對弧長控制的算法上，采用了變參數(shù)增量式PID算式，雖然較傳統(tǒng)的PID控制有很大的進(jìn)步，也能滿足焊接性能工藝要求更加高的需求，但是距離數(shù)字化專家數(shù)據(jù)庫的方案還是有一定的差距。[0006]在焊接領(lǐng)域，無論是模擬焊機(jī)還是數(shù)字化焊機(jī)，傳統(tǒng)PID算法最為常用。但是脈沖 MIG焊接電流要求峰值電流Ip、基值電流Λ和電流變化斜率都受到精確控制，通過反復(fù)選擇PID算式的Kp、Ki, Kd參數(shù)，也只能折中這些控制指標(biāo)。實(shí)用新型內(nèi)容[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種全數(shù)字化逆變焊機(jī)，它通過使用變參數(shù)增量式PID 算式，可以單獨(dú)測試不同控制回路負(fù)載下的PID參數(shù)，從而達(dá)到各個控制指標(biāo)，然后在變參數(shù)環(huán)節(jié)自動將參數(shù)傳遞給PID控制器；能有效避免反饋控制中的時滯性和波動，從而加快系統(tǒng)響應(yīng)速度和提高控制精度；前饋控制和反饋控制在一起組成前饋-反饋控制系統(tǒng)，既能發(fā)揮控制作用及的優(yōu)點(diǎn)，又保證了反饋控制可以克服系統(tǒng)多個擾動和反饋檢驗(yàn)的好處。[0008]為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本實(shí)用新型是采用以下技術(shù)方案它包含波形周期控制信號1、焊接電流波形給定信號2、參數(shù)修改信號3、增量式PID控制器4、數(shù)字PWM 信號5、逆變電源6、焊接電流反饋信號7、焊接電壓反饋信號8、第一比較器Xl和第二比較器X2，平均電弧電壓Ug通過第一比較器Xl與波形周期控制信號1相連，波形周期控制信號 1與焊接電流波形給定信號2相連，焊接電流波形給定信號2通過第二比較器X2與增量式 PID控制器4相連，且參數(shù)修改信號3與增量式PID控制器4相連，增量式PID控制器4、數(shù)字PWM信號5和逆變電源6依次相連，逆變電源6通過焊接電流反饋信號7與第二比較器 X2相連，逆變電源6通過焊接電壓反饋信號8與第一比較器Xl相連。[0009]本實(shí)用新型通過使用變參數(shù)增量式PID算式，可以單獨(dú)測試不同控制回路負(fù)載下的PID參數(shù)，從而達(dá)到各個控制指標(biāo)，然后在變參數(shù)環(huán)節(jié)自動將參數(shù)傳遞給PID控制器；能有效避免反饋控制中的時滯性和波動，從而加快系統(tǒng)響應(yīng)速度和提高控制精度；前饋控制和反饋控制在一起組成前饋-反饋控制系統(tǒng)，既能發(fā)揮控制作用及的優(yōu)點(diǎn)，又保證了反饋控制可以克服系統(tǒng)多個擾動和反饋檢驗(yàn)的好處。


[0010]圖1為本實(shí)用新型的電流環(huán)控制框圖。
具體實(shí)施方式
[0011]參照圖1，本具體實(shí)施方式
采用以下技術(shù)方案它包含波形周期控制信號1、焊接電流波形給定信號2、參數(shù)修改信號3、增量式PID控制器4、數(shù)字PWM信號5、逆變電源6、 焊接電流反饋信號7、焊接電壓反饋信號8、第一比較器Xl和第二比較器X2，平均電弧電壓 Ug通過第一比較器Xl與波形周期控制信號1相連，波形周期控制信號1與焊接電流波形給定信號2相連，焊接電流波形給定信號2通過第二比較器X2與增量式PID控制器4相連， 且參數(shù)修改信號3與增量式PID控制器4相連，增量式PID控制器4、數(shù)字PWM信號5和逆變電源6依次相連，逆變電源6通過焊接電流反饋信號7與第二比較器X2相連，逆變電源 6通過焊接電壓反饋信號8與第一比較器Xl相連。[0012]本具體實(shí)施方式
通過實(shí)時計(jì)算平均電弧電壓Uave從而實(shí)現(xiàn)在當(dāng)前電流周期完成電弧調(diào)節(jié)的算法。該算法嚴(yán)格保證了每個周期的平均電弧電壓feve恒定，為零誤差系統(tǒng)。 其弧長調(diào)節(jié)器如下Uave < Ug 公式 2[0015]式中，Uave為平均焊接電壓；U(i)為在此脈沖周期中的第i次采樣的焊接電壓； Np為峰值時間總得采樣點(diǎn)數(shù)；nb為基值時間當(dāng)前采樣點(diǎn)個數(shù)；[0016]弧長調(diào)節(jié)器通過不斷采樣基值時刻的電弧電壓來計(jì)算Uetve，當(dāng)滿足Uetve < Ug時， 啟動下一個周期的脈沖電流。其調(diào)節(jié)方式如表a[0017]
權(quán)利要求1.全數(shù)字化逆變焊機(jī)，其特征在于它包含波形周期控制信號(1)、焊接電流波形給定信號O)、參數(shù)修改信號(3)、增量式PID控制器、數(shù)字PWM信號(5)、逆變電源(6)、焊接電流反饋信號(7)、焊接電壓反饋信號(8)、第一比較器(Xl)和第二比較器(X2)，平均電弧電壓(Ug)通過第一比較器(Xl)與波形周期控制信號(1)相連，波形周期控制信號(1) 與焊接電流波形給定信號( 相連，焊接電流波形給定信號( 通過第二比較器擬、與增量式PID控制器(4)相連，且參數(shù)修改信號( 與增量式PID控制器(4)相連，增量式PID 控制器、數(shù)字PWM信號(5)和逆變電源(6)依次相連，逆變電源(6)通過焊接電流反饋信號(7)與第二比較器、\1、相連，逆變電源(6)通過焊接電壓反饋信號(8)與第一比較器 (Xl)相連。
專利摘要全數(shù)字化逆變焊機(jī)，它涉及一種焊機(jī)。它的平均電弧電壓(Ug)通過第一比較器(X1)與波形周期控制信號(1)相連，波形周期控制信號(1)與焊接電流波形給定信號(2)相連，焊接電流波形給定信號(2)通過第二比較器(X2)與增量式PID控制器(4)相連，且參數(shù)修改信號(3)與增量式PID控制器(4)相連，增量式PID控制器(4)、數(shù)字PWM信號(5)和逆變電源(6)依次相連，逆變電源(6)通過焊接電流反饋信號(7)與第二比較器(X2)相連，逆變電源(6)通過焊接電壓反饋信號(8)與第一比較器(X1)相連。它能有效避免反饋控制中的時滯性和波動，從而加快系統(tǒng)響應(yīng)速度和提高控制精度。
文檔編號B23K9/095GK202317370SQ201120436970
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者楊林聰 申請人:溫嶺萬順機(jī)電制造有限公司