论文部分内容阅读
目前常用的焊缝跟踪方法在实际应用中的效果还不尽人意，系统复杂且价格昂贵，适合场合有限，缺乏一种低成本、高精度的焊缝跟踪方法，磁控电弧传感焊缝智能跟踪方法作为一种满足这种要求的焊缝跟踪方法，深入研究它意义重大。本文以磁控旋转电弧传感器为基础，采用指数平滑预测法和主成分分析预测法分别求解焊缝偏差，并进行焊缝跟踪试验，结果表明两种预测算法均提高了焊缝跟踪的精度，为空间复杂轨迹焊缝偏差识别提供了一种新的预测方法。主要研究内容如下：1、设计出了满足焊缝跟踪系统要求的磁控旋转电弧传感器。通过对磁控旋转电弧和磁控摆动电弧运动轨迹仿真，说明了磁控旋转电弧用于焊缝跟踪的优越性，同时详细阐述了磁控旋转电弧传感器的电弧旋转原理，对磁控旋转电弧传感器的机理进行深入研究和分析，利用电磁场仿真分析结果设计出满足焊缝跟踪系统要求的磁控旋转电弧传感器。2、建立了磁控旋转电弧传感器的数学模型，并验证了该模型的正确性。通过将GMAW系统的数学模型与HALMOY焊丝熔化模型相结合进行分析，利用其分析结果推导出磁控旋转电弧传感器的数学模型，借助该模型分别对电弧弧长、焊接电流和焊丝干伸长随焊接时间的变化进行模拟，实际焊接结果表明：焊接电流的模拟波形与实际波形的变化规律基本一致，因此，说明该模型切实可行。3、提出了指数平滑预测法和主成分分析预测法两种算法，并利用它们分别对焊缝偏差进行求解。磁控旋转电弧传感预测控制系统由四个组成部分，分别为内部模型、预测模型、参考轨迹和预测控制；采用指数平滑预测法和主成分分析预测法分别求解焊缝偏差，且描述其实现的具体操作步骤，并通过两种方法对比分析得知：指数平滑预测法在一定程度上可以满足焊缝跟踪需要，而主成分分析预测法可以进行高精度的焊缝跟踪。4、搭建了磁控旋转电弧传感焊缝跟踪系统试验平台。搭建了磁控旋转电弧传感焊缝跟踪系统试验平台，实现了焊缝的自动跟踪，利用提出的预测算法提高了焊缝跟踪的精度，为空间复杂轨迹焊缝偏差识别提供了一种新的预测方法。