1、第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析本章對IDRC法控制系統(tǒng)進(jìn)行了測試，通過模擬外界環(huán)境的改變對DRC法、恒流控制法和 IDRC 法進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。下面將詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)條件以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。5.1 外界環(huán)境模擬一個性能優(yōu)良的控制系統(tǒng)，不僅能夠在穩(wěn)定的外界條件下正常的工作，而且能夠適應(yīng)不斷變化的外界條件。在焊接生產(chǎn)現(xiàn)場，造成焊點(diǎn)質(zhì)量不合格的主要因素就是來自焊接過程的各種隨機(jī)干擾。在實(shí)驗(yàn)中，我們通過焊接熱量百分?jǐn)?shù)的改變和近距離焊點(diǎn)來模擬外界條件變化對焊點(diǎn)質(zhì)量的影響。本系統(tǒng)把晶閘管全導(dǎo)通時(shí)的熱量視為 100%,而把任意導(dǎo)通角時(shí)的產(chǎn)熱量與全導(dǎo)通時(shí)的產(chǎn)熱量之比稱為熱量百分?jǐn)?shù)（用符號m表示），并把它

2、作為描述電流熱效應(yīng)的參數(shù)47。熱量百分?jǐn)?shù)和焊接電流的關(guān)系可表示為：由（5-1）式可進(jìn)一步推得熱量百分?jǐn)?shù) m 與控制角、功率因數(shù)角? 之間的一一對應(yīng)關(guān)系，具體推導(dǎo)過程參考文獻(xiàn)26。在實(shí)際控制中，根據(jù)輸出的熱量百分?jǐn)?shù) m 值和功率因數(shù)角? 來查取相應(yīng)的控制角去觸發(fā)晶閘管。考慮到焊接熱過程對熱量調(diào)解范圍的需求，即保證熱量調(diào)節(jié)的有效性，推薦初始熱量選定在60%70%較為適宜。54吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文為了模擬分流對點(diǎn)焊質(zhì)量得影響，在實(shí)驗(yàn)中我們采用了近距離的焊點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)分流。在低碳鋼的點(diǎn)焊規(guī)范中，對于 1.0mm的焊板式樣，它的最小點(diǎn)距為18mm48。因此，我們采用了點(diǎn)距為 10mm來進(jìn)行分流。5.2 實(shí)驗(yàn)

3、結(jié)果分析從表 5-1 可以看出：當(dāng)沒有隨機(jī)波動的影響時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)情況下 DRC 法、恒流法和 IDRC 法都能獲得合格的焊點(diǎn)熔核。當(dāng)初始熱量百分?jǐn)?shù)降低到 45%時(shí)，從表 5-2 的數(shù)據(jù)可以看出，DRC 法和IDRC 法都能形成合格的熔核。從圖 5-2 可以看出 DRC 法和 IDRC 法在過谷點(diǎn)后都有相對較大的上升斜率，這有利于熔核的后期生長；而恒流法在過谷點(diǎn)后上升斜率相對較小，不利于熔核的后期長大。從圖 5-3 和表 5-2 的數(shù)據(jù)可知，DRC 法和 IDRC 法對大幅度熱量降低的波動有很好的調(diào)節(jié)作用，符合熔核生長對熱量的需求；而恒流法在前期的熱量調(diào)節(jié)作用是十分有效的，但在谷點(diǎn)過后的熱量調(diào)節(jié)趨

4、勢基本上是單調(diào)下降的，因而抑制了熔核的生長。在初始熱量大幅度降低時(shí)，IDRC 法與恒流控制法的根本區(qū)別在于它融合了恒流法和 DRC 法這兩種調(diào)控模式的優(yōu)點(diǎn)：即焊接前期利用了恒流法的響應(yīng)速度快和控制精度高的特點(diǎn)，僅用 2 個周波將焊接熱量迅速拉高，既有效地創(chuàng)建了等效加熱的環(huán)境，也緩解了后期 DRC 法控制的調(diào)節(jié)負(fù)擔(dān)。焊接中后期則利用了 DRC 法直接檢測質(zhì)量信息的優(yōu)點(diǎn)。即根據(jù)實(shí)際動態(tài)電流滯后角特性與標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)電流滯后角特性比較所產(chǎn)生的偏差對熱量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，以保證熔核在最佳動態(tài)品質(zhì)下達(dá)到規(guī)定的閾值。表 5-2 中焊接熔核直徑的數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明了這一點(diǎn)。吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文從圖 5-11、5-12 可

5、以看出，無論是單點(diǎn)分流還是三點(diǎn)分流，IDRC 法都有很好的適應(yīng)性。它克服了恒流控制的缺點(diǎn)；充分展示了 DRC 模型化控制的優(yōu)點(diǎn)，即通過給定的后期強(qiáng)化性 DRC 曲線的引導(dǎo)作用，對焊接過程中的熱量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，既保證了焊接質(zhì)量的一致性，也體現(xiàn)了焊接時(shí)間的一致性。5.3 小結(jié)由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，IDRC 法控制機(jī)制在不同時(shí)域和不同干擾出現(xiàn)時(shí)，運(yùn)用不同的主導(dǎo)信息對點(diǎn)焊熱過程進(jìn)行反饋控制,綜合了恒流法和 DRC 法的各自優(yōu)勢。它在焊接前期利用了恒流法響應(yīng)速度快，控制精度高的特點(diǎn)，為后期的 DRC 法控制提供了良好的控制平臺；而焊接后期則根據(jù)所給定的優(yōu)化DRC 模型進(jìn)行控制，及時(shí)調(diào)節(jié)焊接熱量，確保了

6、優(yōu)質(zhì)熔核的形成，實(shí)現(xiàn)了基于DRC 法模型化控制機(jī)制下的多信息、無盲區(qū)、接力式協(xié)同控制。吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文結(jié) 論(1) 針對 DRC 法模型化監(jiān)控機(jī)制在點(diǎn)焊熱過程初期存在控制盲區(qū)，因而導(dǎo)致當(dāng)熱量大幅度波動時(shí)，極有可能產(chǎn)生飛濺的危險(xiǎn)或造成后期調(diào)節(jié)負(fù)擔(dān)過重的弊端，特將恒流控制技術(shù)引入該控制系統(tǒng)，構(gòu)成了以恒流為前期輔助控制、DRC法模型化為中后期主導(dǎo)控制的接力式協(xié)同控制方法，即 IDRC 法。經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果證明，這種多信息綜合控制機(jī)制比單一的恒流控制以及 DRC 法模型化監(jiān)控機(jī)制有更大的優(yōu)勢和更為理想的監(jiān)控效果，因而具有更高品質(zhì)和應(yīng)用價(jià)值。(2) 基于模糊邏輯控制原理設(shè)計(jì)的恒流控制算法、焊接電流實(shí)時(shí)采樣

7、硬件和軟件模糊控制系統(tǒng)，能適應(yīng)實(shí)際焊接電流的大幅度波動，實(shí)現(xiàn)恒流控制的預(yù)期目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)焊接熱量在±15%以內(nèi)波動時(shí)，控制系統(tǒng)仍有很好的補(bǔ)償作用；使焊接電流在 3 個周波內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，控制誤差在±2%以內(nèi)。(3) 引入恒流控制后使 DRC 法模型化控制的負(fù)擔(dān)大大減輕，前期飛濺得到了有效遏制，中期焊接熱過程更加平穩(wěn)，后期壓陷大為改觀，控制精度大為改善。(4) IDRC 法的有效實(shí)施亦應(yīng)全面優(yōu)化恒流控制和 DRC 法模型化控制器的結(jié)構(gòu)、模糊控制規(guī)則，精心處理輸入/輸出變量及其模糊子集、論域、各模糊集合的隸屬度分布函數(shù)以及確定最高熱量調(diào)節(jié)幅度進(jìn)等一系列相關(guān)技術(shù)問題。(5) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果反復(fù)證明，采用模糊邏輯控制