论文部分内容阅读
电阻点焊是汽车白车身装配生产过程中最主要的装配连接工艺,近年来汽车工业发展迅速,激烈的竞争促使各大汽车生产商对点焊的质量和效率要求不断提高。传统气动点焊焊枪因对焊件冲击大、定位精度不高、效率低和电极磨损较大等缺点己无法满足汽车制造行业的发展要求。在这种情况下,新的点焊焊枪驱动控制技术得到了长足发展,其中气动伺服点焊焊枪因其对焊枪电极的高精度定位、柔性焊接控制、与机器人系统的良好集成和相比于电动伺服焊枪更低廉的成本,而受到越来越多的汽车企业和气动元件制造商的关注,新型的气动伺服点焊技术必将拥有广阔的应用前景。本文通过理论分析和实验研究,对气动伺服点焊焊枪的驱动控制技术进行了研究。论文完成的主要研究工作包括以下几个方面：(1)为了对气动伺服点焊焊枪的控制特性进行研究,针对气动伺服焊枪的比例阀控气缸系统进行了深入的理论分析,建立了比例阀控气缸系统的数学模型。并通过工作点线性化的方法确定了此系统的线性化数学模型。在此基础上提出了气动伺服点焊焊枪的分段位置控制策略和缓冲控制策略,并建立了气动伺服点焊过程各阶段的Simulink仿真模型,通过对模型的仿真分析,验证了控制策略的有效性。(2)为了进一步揭示气动伺服点焊焊枪的优异特性,综合分析了点焊基本原理以及电极压力等主要焊接工艺参数对点焊质量和效率的影响,并搭建了气动伺服点焊焊枪控制技术实验研究平台。通过模拟传统气动焊枪的开环控制方式,对传统气动焊枪和气动伺服焊枪在焊接工艺过程中的各阶段技术特性进行对比,分析得出传统气动焊枪的主要技术缺陷以及气动伺服焊枪的技术优势,为气动伺服点焊焊枪的控制技术实验研究明确了各阶段所要达到的控制目标。(3)根据控制策略分析利用RTw软件平台编写了各阶段的实时控制程序,并进行了相关实验研究：第一,焊枪打开过程中焊枪电极多目标位置控制实验,实现了精度高、鲁棒性强的位置控制；第二,焊枪关闭过程电极缓冲控制实验,实现了电极高速运动且使电极对板件冲击力保持在较小值；第三,焊接力伺服控制实验,实现了电极力快速响应和高精度控制以及焊接过程中变电极力控制。