基于弧压负反馈的送丝系统设计毕业设计（论文）.docVIP

基于弧压负反馈的送丝系统设计 河海大学常州校区 缪年年 江苏 常州 213022 摘要：本文主要研究在数字化焊机中送丝送丝系统的数字化控制，采用51单片机控制实现PWM输出功能，通过改变占空比实现对送丝速度的控制，同时掌握基于感应电压负反馈调速方法的原理及实现途径，实现送丝的稳定性和快速响应性。 关键字：弧压负反馈 数字化送丝系统 PWM输出 Abstract:This paper studies the digital wire feed welder wire digital control system, using 51 single-chip PWM output control to achieve, by changing the duty cycle of wire feed speed control, while negative feedback control based on speed induced voltage method principle and implementation of ways to achieve stability and wire quick response. Key words:Arc voltage negative feedback Digital wire feeding system PWM Output 0.引言：焊接作为金属连接的一种工艺，具有其他连接方法不可比拟的优点，尤其近一个世纪以来，随着高新技术的出现，特别是计算机和电子技术的出现和发展，更给焊接技术注入了新的生机和活力，使其作用得到了淋漓尽致的发挥，从而在石油、化工、电力、机械、制造、航空乃至核工业等领域都得到了广泛应用[1]。随着电子、信息、自动化、人工智能、新材料为核心的新一代工程技术的迅猛发展，先进制造技术业得到了飞速的发展。在21世纪，焊接技术作为先进制造技术的一个重要组成部分，仍将在制造业中起着极为重要的作用[2-3]。 迄今所有的焊机类型中，数字化焊机是最先进的。从焊机的工艺效果来看，由于数字化焊机具有控制策略调整灵活、控制精度高以及控制参数稳定性好的特点，它具有更好的工艺稳定性和更好的工艺效果。同时，数字化焊机方便的通讯接口功能为现代化的网络化生产提供了良好的硬件基础。从弧焊工艺研究的角度，数字化焊机为实施创新性的工艺控制策略和实现多功能提供了全新的途径。而数字化焊机的在线控制程序，为新控制策略的实施提供方便、快捷的途径。而送丝机作为电焊机的重要组成部分，数字化送丝机的研究一直是焊接设备研究的一个重要内容。 因此，研究和发展电焊机的数字化控制意义重大。 1.数字化送丝机的特点 一套完整的送丝系统由两部分组成——机械部分（包括驱动电机及机械传动装置）和控制电路。目前，送丝机的驱动电机广泛采用直流伺服电机或转动力巨大、电枢惯性小的印刷电机，而传动装置多采用两轮或四轮压紧机构。在现有的技术条件下，无论是提高电机性能，还是改造传动装置都将是一个长期而艰巨的任务，因此送丝机控制方式、控制算法和控制电路的研究就成为了快速提高送丝机性能的有效途径[4]。 对直流电机而言，对其速度进行控制的主要方法是改变电枢电压，即改变电枢电流的方法。通过调节电枢电压，就可以实现调节送丝速度的目的。反之，为实现送丝速度的稳定，就必须使电枢电压随负载转矩或送丝速度的改变而自动调整和变化。 在控制方式上，在模拟控制方式中，控制电路参数的设定是通过电阻、电容参数的选择来完成的。这样其阻容参数的容差、漂移必然会导致控制电路参数的变化。而且，模拟控制器件的温度稳定性较差，产品一致性也难以得到有效保证。 另外，采用模拟控制系统所构成的产品，其接口兼容性差。随着数字化焊接电源发展及应用，对送丝机的控制方式也提出了新的要求，特别是随着现代焊接生产管理的网络化和机器人操作的无人化、自动化，对送丝机控制得灵活性及接口兼容性提出了更高的要求[5]。 在送丝电机的控制中引入数字化控制技术，可以显著改善送丝速度的稳定性，并实现与数字化焊接电源的接口。 本文通过51型单片机输出PWM脉冲，经过光电隔离以减少干扰，进入功率驱动部分，通过功率模块提供给电枢以控制电压，使电机以一定的速度运动。 通过转换和隔离，将转速信息送回51单片机，通过一定的算法计算后，单片机输出一定大小占空比的PWM脉冲，以保证送丝电机获得稳定的转速。由于电机的转速信息最为直接地反映出电枢电压、电流及电磁转矩等参数，所以采用转速反馈方式比采用电压或电流反馈方式能获得更直接全面的控制效果。 同时，还可以通过方向信号的输出来控制电机的转向，因而具有极大的灵活性。 因此，可根据不同的焊接工艺要求，用软件编程即可实现送丝机的速度控制。实现启、停、回抽，等速