漆包线电阻点焊电源及自适应控制研究

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焊接自动化、智能化的发展对逆变电阻点焊电源提出了越来越高的要求,高性能电源需要具有丰富的焊接过程监测功能、具备焊接状态自适应能力。多信息的监控可识别焊接问题,自动筛选不合格焊点,同时也是参数自适应调节的前提,而自适应调节可提高电源稳定性、输出的一致性和焊接质量,两者都有利于能减少人工参与、降低操作人员的经验技术要求、提升焊接效率。本文设计了一种多信息传感监控的逆变电阻点焊电源,包括焊接电流、电极电压、电极压力和位移信息的实时采集,焊接功率、动态电阻的计算,实现了六种重要过程信息在焊接过程中同步采样、存储、显示,及各信息的动态或静态包络线监控。电源具有恒脉宽、恒电流、恒电压、恒功率四种基本控制模式,还具备RS485和WiFi两种外部通信功能,并设计了上位机通信服务程序,可实现多台电源焊接过程数据的同时采集。实际应用中,漆包线点焊电极在寿命过程中存在不断磨损、更换频繁的问题,影响电源的输出响应和焊接质量,需要经常人工调整各项控制参数。针对此问题,本文开展了电极磨损焊接试验,分析了电极磨损状态与漆包线点焊参数的的对应关系,初步提出了基于识别电极端部磨损量的焊接参数自调节方法,一定程度上减少对人工调整的依赖和调整不及时带来的产品质量问题,并获得了电极磨损过程相对应的动态电阻信息表征及对恒电压控制的影响规律。同时,还提出并在电源中集成了基于模式识别的专家式智能PI自整定方法,结合包络线监控策略,有效解决了电极变化导致的控制响应不一致甚至输出波形震荡等问题,改善了电源输出的稳定性、一致性,同时缩短了上升时间,能更好地满足某些短时间快速点焊的工艺需求。
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