基于模糊控制的电阻缝焊控制方法研究

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带钢是主要的钢材产品,其生产技术水准标志着一个国家冶金工业、机械工业及其控制技术的水平。在带钢冷轧过程中,为了保证生产线的连续进行,提高带钢生产率,需要将前后两卷带钢使用缝焊机进行焊接。电阻缝焊是一种广泛应用于钢铁领域的高效焊接方法,焊接过程主要控制对象是焊接电流,它直接影响焊缝质量的好坏。带钢焊缝质量不过关将直接导致轧机断带,造成带钢材料严重毁坏,生产线被迫停止。本文以冷轧不锈钢厂带钢生产线为背景,以其电阻缝焊机为研究对象,深入研究其焊接电流控制系统。由于焊接电流的控制过程本身比较复杂,建立精确的数学模型比较困难。本文在近似处理和经验数据的基础上建立了焊接电流控制系统的近似模型,并对不锈钢钢厂目前所采用的单闭环焊接电流PID控制方式进行了分析。但是单闭环PID控制下的焊接电流系统动态调节时间长,超调量大,对于电网电压波动以及负载扰动等现场干扰抑制能力差,焊接效果十分不理想。针对这些问题,本文设计了电压反馈为内环,焊接电流反馈为外环,构成串级控制的PID控制系统。为了达到更好的控制效果,本文最后引入模糊控制的控制策略,并尝试将模糊控制方法与常规PID控制方法相结合,构成模糊PID控制器,通过对系统运行状态的在线学习智能化地修正PID的三个参数。PID控制输出量通过PWM发生器产生六路独立的、占空比实时变化的PWM波形,进而控制逆变器IGBT管导通时间,最终实现对系统恒电流的输出控制。最后,通过Matlab仿真实验对设计的焊接电流控制系统模糊PID控制器的控制效果进行验证。结果表明,设计的模糊PID控制器超调量较小,对焊接过程参数变化具有一定的适应能力,抗干扰能力较好,达到了焊接过程恒电流控制的要求。
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