无头轧制专用焊机电源智能控制器的研究

论文摘要

无头连续轧制采用的是闪光焊接技术,焊机电源在闪光焊接中起着至关重要的作用。研究高可靠性、高性能的无头轧制专用焊机电源即闪光焊机电源是有重要现实意义的。它可以保证焊机正常工作,减少机械和电气事故,延长易损件的使用寿命,减低工作强度从而实现无间隙地生产钢材,大幅度提高车间的经济效益,降低生产成本,提高钢材质量。同时,通过研究也有助于提高我国专用焊机电源设计制造技术水平。本课题结合无头连续轧制系统的特点,确定了闪光焊机电源的硬件电路结构,包括电源主电路、同步脉冲电路、焊接电流传感电路、控制系统芯片、驱动触发电路以及保护与抗干扰电路。由于闪光焊机电源为非线性时变系统,难以建立准确的数学模型,并且采用常规的PID控制难以达到预期目标,因此本焊机电源采用了Fuzzy-PID控制方式。通过仿真软件MATLAB对电路的运行情况进行了仿真测试,在此基础上,对电路出现的问题进行了改进。最后对部分电路进行了物理实验测试,并对实验结果与仿真结果进行了比较分析。通过本课题的研究,获得了无头轧制专用焊机电源的开发经验,对焊机电源技术有了更深入的了解,为以后无头轧制闪光焊机电源的设计开发,尽力实现所用元器件的国产化,设计出适合我国冶金行业的无头轧制专用闪光焊机电源打下了一定的基础。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1-1 无头轧制焊接技术
• 1-1-1 无头轧制技术
• 1-1-2 闪光焊简述
• 1-1-3 闪光焊机电源概况
• 1-2 自动控制技术的发展
• 1-2-1 经典与现代控制方法
• 1-2-2 现代智能控制方法
• 1-3 焊机电源控制技术现状与发展
• 1-3-1 电源概述
• 1-3-2 焊机电源控制技术
• 1-4 本课题的研究背景和主要内容
• 1-4-1 本课题的研究背景
• 1-4-2 本课题的研究内容
• 第二章 控制系统硬件电路与性能分析
• 2-1 电源主电路
• 2-1-1 主电路结构
• 2-1-2 主电路工作原理
• 2-2 同步脉冲电路
• 2-2-1 同步脉冲电路结构
• 2-2-2 同步脉冲电路基本原理
• 2-3 焊接电流传感电路
• 2-4 控制系统芯片
• 2-5 驱动触发电路
• 2-5-1 驱动电路概述
• 2-5-2 驱动电路组成
• 2-6 抗干扰与保护等附加电路
• 2-6-1 脉冲变压器隔离电路
• 2-6-2 晶闸管保护电路
• 2-6-3 整流管保护电路
• 第三章 控制系统模糊控制器的设计
• 3-1 闪光焊机电源控制系统概述
• 3-2 PID控制器的设计
• 3-3 模糊控制器的设计
• 3-3-1 模糊控制器原理及基本构成
• 3-3-2 输入量的模糊化
• 3-3-3 模糊规则的形成和推理
• 3-3-4 模糊控制器的单片机实现
• 第四章 控制系统仿真及实验分析
• 4-1 计算机仿真概述
• 4-2 MATLAB及其仿真分析
• 4-2-1 MATLAB软件包简介
• 4-2-2 焊机电源控制系统仿真
• 4-3 电源电路的实验分析
• 4-3-1 电路安装调试
• 4-3-2 试验结果及分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果