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电弧弧长恒值控制系统 仿真    2 一、熔化极弧长控制理论 1.恒速送丝系统分析 在恒速送丝系统中，送速电机的转 速给定后，整个焊接过程中就保持 不变。 焊丝在焊接过程中不断熔化，平衡 时，送丝速度与焊丝熔化速度相等， 电弧的弧长就稳定在某一数值上。当 系统受到弧长的扰动后（例如：工件 上有装配定位焊，送丝速度不稳）， 弧长就会随机的改变。 根据电弧的自身调节作用可知，弧 长受扰发生变化，然后又恢复到原来 弧长的过程，焊丝的熔化速度起到了 至关重要的作用。 在恒速送丝系统中，若要利用电弧 身节作用来自动调节电弧的弧长，就 要找响电弧自身调节作用的主要因 素，也就是焊丝熔化速度的参数。 2.影响焊丝熔化速度的主要因 （1）、焊丝直径：在电流一定的情况下，焊丝直径越细电阻热越大，同时电流密度也越大，从而使焊丝熔化速度增大； （2）、电弧电流：电流增大，熔化焊丝的电阻热和弧柱热均增加，焊丝熔化速度增快； （3）、电弧电压：随着电弧电压降低，熔化一定数量焊丝所需要的电流减小，即等量的焊接电流熔化的焊丝增加。 二、仿真过程 2、图像分析 鉴于焊丝对电压，电流的熔化系数都是给定的，因此只需分析以下几种因素对结果的影响 （1）电弧电压对电弧弧长的放大系数Kul: 环节4的输入量是考虑了加入干扰以后，经过环节4的传递成为电弧电压，因此环节4是电弧电压对电弧弧长的放大系数Kul. 通过仿真可以知道：外界扰动对任何自动控制系统是必然存在的因素，并且很小的干扰量对结果有很明显的影响。 恒速送丝系统中，放大系数越大，曲线越不光滑，并且上升段曲线斜率越大，即越容易达到最大值。 （2）时间常数Ts(包括Tsu,Tsi): 实际焊接工艺中，一般的工艺参数确定后，系数Kri 的数值就确定了，系统快速性的决定因素是电源的时 间常数Ts，而决定电源时间常数的主要因素是电源的 电路结构和电源中所用元器件的快速性，这就解释了 为什么近代在熔化极电弧焊恒速送丝系统中多采用快 速电源，诸如晶闸管电源，大功率晶体管电源和逆变 电源的原因。 （3）Rdi(纯电阻)的影响 Rdi=0.24时， Ua(s)=30V; Ia(s)=125A 根据仿真图相知，时间轴上在220处，电流开始增大； Rdi=0.12时, Ua(s)=30V; Ia(s)=250A 根据仿真图相知，时间轴上在150处，电流开始增大。 由此可以验证前面所言: “电流增大，熔化焊丝的电阻热和弧柱热均增加焊 丝熔化速度增快” 用同样的方法可以推出：随着电弧电压降低，熔化 一定数量焊丝所需要的电流减小，即等量的焊接电 流熔化的焊丝增加。 三、MATLAB程序 G1=tf([1],[1 0]); G2=tf([0.0066],[1 1]); G3=tf([1],[0.0025 0.5 1]); G4=tf([0.0037],[1 1]); G5=tf([0.001584],[1 1]); G6=feedback(G1,G2); G7=feedback(G3,0.24); G8=series(G6,G7); G9=feedback(G8,G4); G10=feedback(G9,G5); step(G10);grid xlabel(‘v’);ylabel(‘I(v)’)； 程序运行结果： Simulink与MATLAB比较： Simulink与MATLAB的结果不谋而合，从而验证了仿真结果的正确性； 2. Simulink在控制领域比较实用，只要一直传递函数，只需调运library里面的函数框即可，但是MATLAB却要编程，例如，对于反馈而言， Simulink只需调运一个方框图形，运行速度快，而用MATLAB时就得调运feedback函数，运行速度慢； 谢谢！ * * 电弧电压Ua(s)=30V; 电弧电流Ia(s)=125A; 电源的放大系数 Kiu=1; 电源的等效时间数 Ts=0.05s=Tsu=Tsi; Rdi= Ua(s) /Ia(s)= 0.24; 电弧电压对弧长的放大系数Kul=1; 焊丝对电压的熔化系数Kru=0.0066; 焊丝对电流的熔化系数Kri =0.0037; 1、参数设定 *