微機模糊控制在TIG逆變電源中設(shè)計

作者：時間：2010-05-31 來源：網(wǎng)絡(luò)

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摘要：在TIG焊逆變電源的實時檢測電弧電流控制系統(tǒng)中建立電弧電流模糊控制算法。采用雙輸入單輸出的模糊控制器模型，即采用電弧電流的變化及其變化率作為模糊控制器的兩個輸入量，把調(diào)節(jié)移相式PWM脈寬的輸入電壓作為模糊控制器的輸出量。給出了單片機模糊控制的總體框圖，并詳細(xì)介紹了對應(yīng)模糊控制器的設(shè)計過程。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/180800.htm

采用TIG焊接方法焊接薄壁結(jié)構(gòu)時，人們最關(guān)注的是焊接電源的引弧性能和電弧穩(wěn)定性。然而，由于存在著各種因素的影響，如：電弧長度、工作平面不平、氣體介質(zhì)的壓力、氣體流量的變化、焊槍相對焊縫表面距離的變化及供電網(wǎng)電壓波動等，都會使系統(tǒng)偏離平衡點。如果系統(tǒng)具有快速自動返回平衡點的能力，則電弧可維持穩(wěn)定燃燒，這里，控制系統(tǒng)是弧焊逆變電源的核心，是影響其工作穩(wěn)定性和可*性的重要方面。

針對焊接過程具有非線性、時變形和不確定性，電弧穩(wěn)定控制存在一系列模糊特征。故使用應(yīng)用前景十分廣泛的模糊控制理論，再配以單片微機控制系統(tǒng)對TIG焊接的電弧電流實行穩(wěn)定控制，結(jié)果表明：具有控制精度高，電弧燃燒穩(wěn)定，對焊接參數(shù)變化適應(yīng)性強的特點。

１電弧電流的模糊控制系統(tǒng)組成

TIG焊機的模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計思想是：實現(xiàn)逆變電源的恒流外特性，即用于檢測電弧電流的霍爾傳感器實時地把電流轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的電壓，該電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送微機，與事先給定的電流值進行比較。CPU根據(jù)其偏差和偏差率，運行固化在EPROM中的模糊控制程序，由D/A輸出控制信號給移相式ＰＷＭ，移相控制電路不斷地調(diào)整逆變電源中兩橋臂功率開關(guān)器件IGBT移相角的大小，確定功率開關(guān)器件的導(dǎo)通脈沖寬度，改變輸出電壓的大小，從而實現(xiàn)對輸出電流的控制。

系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖１所示。以高速單片機80C51FA作為系統(tǒng)的核心，外配81C55作擴展接口，實現(xiàn)與鍵盤的通訊，通過鍵盤設(shè)定焊接方式、焊接功能及各種焊接參數(shù)指標(biāo)，采用DS80C320作D/A片，其輸出經(jīng)UA741放大器，放大器的功效是用來調(diào)整電壓以滿足PWM輸入（1.7～5.2V）的范圍，移相式PWM采用UC3875，用來調(diào)整IGBT的導(dǎo)通脈寬，PWM控制器內(nèi)部設(shè)有電路保護措施，為保證PWM高頻（20kHz）開關(guān)控制信號可*地傳輸，采用高速光耦合器TLP559，其開關(guān)速度可達1MHz，這樣有利于將強電與弱電隔離，同時，為保證信號有足夠大的驅(qū)動能力，采用74CH4050作同相驅(qū)動器，由于霍爾元件本身已經(jīng)實現(xiàn)強電和弱電的隔離，故在信號輸入時不必加隔離器，A/D片采用AD574A，具有高速轉(zhuǎn)換速度，AT24C01作，用以記憶鍵盤輸入的各種參數(shù)，內(nèi)存由單片機和81C55的內(nèi)存協(xié)調(diào)解決，LCD液晶顯示器采用菜單和圖形兩種方式，顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)和焊接順序、指標(biāo)參數(shù)等，用ACM-24064A芯片來完成，采用32K的EPROM27C256和IMP815L作μp電源監(jiān)視及運行管理，動作開關(guān)服務(wù)于起弧和收弧。