TIG焊焊缝纠偏模糊控制策略研究

论文摘要

模糊控制是智能控制的一种典型和较早的形式,作为智能控制的一个分支,近几年来得到了飞速的发展。尤其是对于大时滞、非线性等难于建立精确数学模型的复杂系统,应用模糊控制理论,通过计算机实现实时控制,往往能取得满意的控制效果,且所需设备简便,经济效益显著。随着工厂自动化程度的不断加深,焊接工序自动化,是目前国内制造业十分关注的行业发展方向。本文介绍了TIG焊接中焊缝纠偏控制的特征及其数学模型,分析了控制过程中的影响要素,同时阐述了模糊控制的基本原理、组成结构、设计原则以及自适应的发展方向等。本文针对TIG焊接生产控制过程的特点,在模糊控制器设计理论的基础上,将计算机控制技术和模糊控制理论相结合,设计了比例-模糊计算机控制系统应用于TIG焊接生产控制过程中。采用当前流行的Visual C++软件编程,经过模拟仿真证明该系统具有在运行状态在线改进控制决策的特点,其控制输出能够快速地纠偏设定值,实时控制效果好,且稳定性及鲁棒性良好。用于实际生产中可以提高生产效率,是很有发展前景的技术的发展方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 TIG 焊接的生产技术发展及现状
• 1.1.2 TIG焊接过程介绍
• 1.1.3 模糊控制的发展及现状
• 1.2 本课题研究内容
• 第二章 模糊控制理论基础
• 2.1 模糊控制的数学基础
• 2.1.1 模糊集合的基本概念
• 2.1.2 模糊集合的表示方法
• 2.1.3 模糊子集的运算
• 2.1.4 隶属函数
• 2.2 模糊控制器的基本结构
• 2.2.1 模糊化接口
• 2.2.2 知识库
• 2.2.3 模糊推理
• 2.2.4 解模糊化接口
• 2.3 简单模糊控制器设计的基本方法
• 2.3.1 模糊控制器的结构设计
• 2.3.2 模糊控制规则的设计
• 2.3.3 确立模糊化和解模糊化的方法
• 2.3.4 确定模糊控制器的参数
• 2.4 自适应模糊控制策略
• 2.4.1 自适应模糊控制器的组成
• 2.4.2 量化因子和调整因子对模糊控制器性能的影响
• 2.4.3 几种自适应模糊控制
• 2.5 本章小结
• 第三章 纠偏比例—模糊控制系统设计
• 3.1 控制系统总体设计
• 3.2 硬件系统
• 3.2.1 控制单元
• 3.2.2 行走机构
• 3.2.3 传感器的选用
• 3.2.4 焊接电源
• 3.3 控制算法研究
• 3.3.1 比例一模糊控制双模控制器的结构及其阀值选择
• 3.3.2 模糊控制系统的组成及基本原理
• 3.3.3 模糊控制器的结构
• 3.3.4 模糊控制器的设计
• 3.3.5 模糊控制规则的建立
• 3.3.6 模糊控制表的建立
• 3.3.7 量化因子及比例因子的选择
• 3.3.8 控制规则中调整因子的使用
• 3.3.9 建立模糊控制算法流程图
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统仿真及试验验证
• 4.1 MATLAB 平台及对应工具箱
• 4.1.1 MATLAB 的主要特点
• 4.1.2 MATLAB 的基本组成
• 4.2 焊缝纠偏仿真系统的建立
• 4.2.1 偏差信信号输入
• 4.2.2 控制器的选择
• 4.2.3 比例控制器和模糊控制器
• 4.2.4 执行机构
• 4.2.5 MATLAB 中焊缝纠偏仿真系统模型的建立
• 4.3 模糊控制参数的计算机仿真
• 4.3.1 模糊控制调整因子,α1 和α2 的仿真预选
• 4.3.1.1 α1 值预选
• 4.3.1.2 α2 值预选
• 4.3.2 模糊控制比例因子K3 的预选
• 4.3.3 比例一模糊控制双模分段阀值e 的预选
• 4.4 本章小节
• 第五章 实验验证与分析
• 5.1 正交取优
• 5.2 无弧条件下的焊缝纠偏实验
• 5.2.1 斜线板的纠偏
• 5.2.2 折线板的纠偏
• 5.2.3 曲线板的纠偏
• 5.3 带电弧试验
• 5.3.1 试验方法
• 5.3.2 试验过程
• 5.4 评价和结论
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢