论文摘要
等离子喷焊是以等离子弧为热源，进行金属表面防护与强化的热喷焊技术。等离子喷焊电源是为等离子弧提供能量的电源，涉及到焊接工艺学、电力电子学、控制理论和计算机科学与技术等众多领域。本文的工作是研究基于ARM的数字式等离子喷焊电源。主要内容有：首先，介绍了等离子喷焊电源的发展和研究现状，并在简要分析了实现软开关的控制策略和移相控制ZVZCS PWM逆变电路工作原理的基础上，对主电路进行了元件选择和参数计算。为后面的数学建模和控制器设计打下了基础。然后，在硬件方面，设计了基于ARM（LPC2210）的数字控制器硬件系统，包括电流、电压采样电路，串口通讯电路、LCD显示电路等，并对各部分电路进行了实验调试；在软件方面，基于状态空间平均法推导了喷焊电源的小信号数学模型，并针对等离子喷焊电源的固有特性，采用了变结构控制算法，即在误差小范围内采用动态响应快、调节时间短的PID算法，以使控制系统无静差；而在误差大范围的情况下采用本质非线性的模糊控制算法，以矫正系统中的非线性因素。利用MATLAB对控制系统进行了仿真，验证了模糊PID控制算法的有效性。以算法设计为依据，给出了电流控制的FUZZY+PID算法的数字实现方法，给出了对控制脉冲进行移相的数字实现方法。文中也给出了实现软启动、软关断的方法。最后给出了数字控制系统的流程图。