Методы и системы управления формированием сварного соединения в технологических процессах электродуговой сварки

• Автор: Соколовский, Руслан Викторович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 391 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
Введение
Глава 1. Современное состояние теории и практики управления формированием сварного соединения, постановка задачи исследования

1.1. Системы автоматического формирования сварного соединения

1.2. Классификация способов получения информационных сигналов и систем автоматического управления процессом сварки

1.3. Теория и модели процесса электродуговой сварки

1.4. Особенности автоматической дуговой сварки в С плавящимся электродом

1.5. Цели и проблемы исследования

Глава 2. Теоретическое обоснование принципа получения информации о формировании сварного соединения и математическое описание процесса электродуговой сварки

2.1. Принцип получения информации о формировании сварного соединения

2.2. Математическое обоснование принципа получения информации о
формировании сварного соединения
2.2.1. Математическая модель сварочной дуги
2.2.2. Математическое представление стыков свариваемых деталей
2.2.3. Математическое описание процесса электродуговой сварки как
объекта управления
2.2.4. Статистический анализ возмущений
2.3. Методы оценки параметров соединения на основе регрессионного анализа гармонических составляющих сварочного тока и напряжения
2.3.1. Построение регрессионной зависимости по гармоническому составу сварочного тока при сварке таврового соединения
2.3.2. Построение регрессионной зависимости по гармоническому составу 3 сварочного тока при сварке углового соединения
2.3.3. Построение регрессионной зависимости по гармоническому составу 6 сварочного тока при сварке стыкового соединения со скосом кромок
2.3.4. Построение регрессионной зависимости по гармоническому составу 2 сварочного тока при сварке стыкового соединения без скоса кромок
2.4. Исследование кривых сварочного тока при различных параметрах 7 технологического процесса электродуговой сварки
Выводы
Глава 3. Структуры систем управления формированием сварного 7 соединения
3.1. Структура обобщенной системы управления
3.2. Контур слежения за стыком системы управления
3.3. Основные требования к звеньям системы автоматического управления
3.4. Структура контура адаптации к разделке кромок
3.5. Структура контура стабилизации длины дуги
3.6. Трехканальная система управления
3.7. Основные требования и математическое описание звеньев системы 5 управления
3.8. Исследование характеристик систем управления
3.9. Исследование трех канальной системы управления
3 Методика выбора тока, напряжения и параметров колебания электрода 1 с целью формирования помехоустойчивого сигнала
Выводы
Глава 4. Синтез цифровой системы управлении с идентификацией 8 параметров процесса электроду го вой сварки
4.1. Идентификационный подход к построению цифровых оптимальных 8 систем управления сварочными процессами
4.2. Проектирование оптимального цифрового регулятора системы управ 7 ления
4.3. Расчет оптимального многомерного цифрового регулятора с блоком 4 наблюдения
4.4. Анализ динамики и разработка рекомендаций по применению 8 оптимальных цифровых регуляторов системы управления формированием сварного соединения
Выводы
Глава 5. Система управлении формированием сварною соединения с 4 регулированием подачи флюса
5.1. Структура системы управления
5.2. Оптимизация системы управления формированием сварного соедине 4 ния
5.3. Практическая реализация оптимальных законов управления
Выводы
Глава 6. Разработка систем автоматического управления для 6 элекгродуговой сварки магистральных трубопроводов
6.1 Особенности технологии процесса сварки магистральных трубопрово 6 Дов
6.2. Разработка структуры системы управления
6.3. Обоснование критерия оптимальности в системах управления процес 8 сом сварки магистральных трубопроводов
6.4. Синтез оптимального алгоритма управления силовой сварочной 1 головкой
Выводы
Глава 7. Техническая реализация и внедрение систем автоматического 8 управления формированием сварного соединения
7.1. Реализация систем управления на трубосварочной базе БНС для 8 сварки плетей магистральных трубопроводов
7.2. Разработка основных блоков систем управления процессом электро 4 дуговой сварки
7.3. Реализация программного обеспечения в системе автоматизированного 1 проектирования 8САЭА
7.4. Техническая реализация систем управления пространственным поло 2 жением сварочной горелки
7.5. Результаты испытаний систем управления на сварочной установке 0 трубосварочной базы Б1С
7.6. Результаты испытаний систем автоматического управления на 2 установках для сварки полусфер корпусов шаровых кранов
Выводы
Заключение
Литература


Все рассмотренные выше системы управления можно разделить на несколько групп, если в качестве критерия разбиения выбрать способ получения информационных сигналов табл. Анализ современного состояния разработки систем автоматического управления сварочными процессами позволяет провести их классификацию по принципу построения, технологическому назначению, конструктивным особенностям и принципам управления. Поскольку средства автоматики постоянно совершенствуются, а сварочная техника интенсивно развивается, то, естественно, дать законченную классификацию невозможно. В классификации табл. Это относится, в частности, к системам оптимального, экстремального и адаптивного управления сварочными процессами, которые к настоящему времени практически не исследованы. Основной причиной, сдерживающей создание оптимальных, экстремальных и адаптивных систем управления процессом электродуговой сварки, является отсутствие адекватного математического описания процессов, протекающих в системе источник питания сварочная дуга при изменении управляющих воздействий и технологических условий. На режим работы сварочного оборудования и, как следствие, на качество сварных соединений оказывают большое влияние технологические возмущения, такие, как изменение ширины зазора в стыке свариваемых деталей, превышение кромок, изменение угла разделки и т. Таблица 1. Способ измерения Тип сварочного процесса Преимущества Недостатки
По разности токов на электрородах Двухэлектродная сварка. Электроды размещены с противоположных сторон от линии стыка. Неплавящийся электрод Простота реализации системы управления Ограниченный круг сварочных процессов. По значениям тока в фиксированных крайних точках колебаний Сварка с колебаниями электрода. Плавящийся и неплавящийся электроды. Защитный газ аргон, гелий Возможность слежения за стыком с переменной шириной разделки кромок Низкая помехоустойчивость. По нарастанию тока при движении над кромкой стыка Плавящийся и неплавящийся электроды. Защитный газ аргон, гелий Колебания электрода, коррекция положения и амплитуды колебаний производится одним приводом. Регулирование амплитуды колебаний в зависимости от ширины разделки кромок Низкая помехоустойчивость. По интегральным значениям тока Сварка с колебаниями электрода. Плавящийся и неплавящийся электроды Защитный газ аргон,гелий Повышенная точность слежения Низкая помехоустойчивость при сварке в углекислом газе. Не обеспечивается слежение за разделкой кромок. В общем виде процесс дуговой сварки представляет собой многомерную систему, параметры которой изменяются под действием всевозможных возмущений 3. Кроме того, некоторые параметры системы источник питания сварочная дуга изменяются по нелинейному закону. Эти особенности необходимо учитывать при решении задачи синтеза замкнутой системы оптимального управления пространственным положением сварочной горелки и ее практической реализации. Решение задачи синтеза оптимальных регуляторов для многомерных объектов приводит к достаточно сложным алгоритмам, реализация которых в большинстве случаев требует введения в контур обратной связи электронных вычислительных машин. Таблица 1. Примеры систем автоматического управления и регулирования
Ы
СО
а,
а,
В
ж
1. Системы регулирования без обратной связи системы дистанционного управления напряжения на дуге, тока сварки, скорости подачи электрода и т. Системы регулирования стабилизации тока сварки, напряжения на дуге, глубины проплавления, выходной мощности сварочных преобразователей с обратной связью. Системы автоматической коррекции параметров электрического режима сварки, реагирующие на технологические возмущения изменение геометрии стыка свариваемых деталей, чистоты обработки поверхности, толщины детали и т. Самонастраивающиеся, оптимальные и адаптивные системы автоматического управления электрическим режимом процесса сварки. Системы автоматического направления электрода по стык свариваемых деталей на плоскости. Системы автоматического направления электрода по стыку свариваемых деталей в пространстве.