1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，我国的装备制造业取得了飞速的发展，在生产制造过程中涉及许多项关键技术，其中焊接技术属于其中之一。随着科学技术的发展，许多技术也在不断更新进步，但在工业制造的过程中始终离不开焊接技术。tig焊作为一种广泛应用的焊接技术，具有电弧和熔池可见性好，操作方便；没有熔渣或很少熔渣等优点。

逆变弧焊电源就是一种适合当前生产过程的焊接电源，逆变弧焊电源体积小、质量轻、高效节能，生产应用日益广泛，但是焊接过程是一个动态过程, 具有复杂性、非线性、时变性和不确定性的特点,焊接过程中存在着多种影响因素 , 都会使系统偏离平衡点，因此电源的外特性会产生较大的波动，如果系统具有快速自动返回平衡点的能力, 则电弧能维持稳定燃烧。弧焊电源的外特性形状不仅影响着“电源—电弧”系统和焊接规范的稳定性，还关系到电源的引弧性能、熔滴过渡和使用安全性[1]。因此，如何设计能满足外特性要求的弧焊电源，是一个很重要的课题，所以我们需要用控制器来调控逆变弧焊电源外特性，控制器有pi控制器、pid控制器、模糊控制器、神经网络控制器等。其中pid控制器作为在工业生产中应用最广泛的控制器之一，具有良好的性能。

pid控制器控制精髓便是设置调整好其pid参数，来满足预先设定好的各种控制性能，选择pid控制器作为逆变弧焊电源的控制器，是非常符合当前工业生产的现状，随着智能控制器的发展，智能pid控制技术将不断更新不断完善，但是pid控制器仍会作为重要元件发挥它的独有的作用，仍然不会被淘汰，控制理论领域中的专家阿思特罗姆曾经提出, 控制工程在将来一段时间内将会继续产生并发挥其应有的作用，不论精度多高的控制器均不能离开控制器这一基础单元。我国吴宏鑫学者提出一种“特征建模”理论，该理论将pid控制器体现出的应用理论基础进行了有效的证实，并且证明其具有其他控制器无法替代的优势。它将成为复杂系统智能控制中最基本的子控制单元[3]。选择pid控制器非常的适合我们当前的生产状况，并且具有着深入研究的意义，在未来的发展中发挥着重要的作用。在理论研究方面，特别是在应用方面，中外差距明显。日本，欧洲和美国不仅处于理论研究的前沿，而且还成功应用了横河电机，富士电机等产品，模糊逻辑和标准pid控制相结合来抑制超调，成功实现[3]。如今随着技术的发展智能pid控制器主要有三大类别，第一种为：基于专家系统的智能pid控制器；第二种为：基于模糊逻辑的智能pid控制器；第三种为：基于神经网络的智能pid控制器。然而，在中国有更多的重复研究，较少的创新研究和较少的工程应用，特别是运行时间长的智能pid控制器可以说很少，现在我们将pid控制器与逆变弧焊电源相结合的同时，运用matlab来进行仿真是具有一定的意义。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容：

对 tig 焊而言，通常在焊接电流规范内，氩弧只包含电弧的负阻特性和水平特性两个区域，为了满足焊接电源和电弧组成的系统稳定性要求，tig 焊机需要具有恒流外特性。电弧稳定控制存在着一系列模糊特征，用经典的控制理论很难建立一个恰当的数学模型[5]。针对传统pid控制存在着参数整定难、动态性能差等问题，然而传统的pid控制的缺点也是显而易见的，尤其是实际应用中，存在着负载突加突卸时，其超调过大、调节时间过长等情况，容易引发许多不良后果。同时，对于pid参数的整定，传统做法是先分析得到对象的数学模型，再选择某一整定原则来确定具体参数。这在应用中，面对被控过程复杂且具有高度非线性、时变不确定性和纯滞后等情况时，显得举步维艰[2]。我们最终选择效果较好的模糊自适应pid控制器作为智能控制，按照设计所需要经历的步骤总结后可分为五点：

1.文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系；

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－6周：熟悉pid控制器的相关知识和设计方法，设计pid控制器。

第7－8周：学习并掌握matlab/simulink仿真。

4. 参考文献（12篇以上）

1. 姜幼卿.tig逆变电源外特性的模糊自适应pid控制系统研究.2000,6.

2. 苏兴华.基于模糊控制理论的pid控制器设计.2019,2-1.

3. 樊大勇.pid控制方法的研究现状及应用展望.2019,1-1.

   剩余内容已隐藏，您需要先支付 5元 才能查看该篇文章全部内容！立即支付