CN115464240B - 差值复合送丝控制方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种差值复合送丝控制方法、装置、计算机设备及存储介质，所述方法包括：向推拉丝电机驱动器发送第一转速指令，同时向送丝电机驱动器发送第二转速指令，以使送丝电机将焊丝经过缓冲器送入推拉丝电机，由推拉丝电机送出进行焊接；接收送丝电机驱动器反馈的上一工作周期的平均转速，将上一工作时段的规划平均转速与反馈平均转速之间的差值加入到下一工作周期的规划平均转速中，形成第三转速指令；向送丝电机驱动器发送第三转速指令，以使送丝电机驱动器将第三转速指令与第四转速指令相加，得到第五转速指令并执行。本发明可以减小缓冲器指针摆动频率与幅度，焊丝盘运行平稳无顿挫，保障出丝平稳，减小出丝量的偏差。

Description

差值复合送丝控制方法、装置、计算机设备及存储介质

技术领域

本发明涉及一差值复合送丝控制方法、装置、计算机设备及存储介质，属于焊机的焊接技术领域。

背景技术

在焊接过程中，焊丝需要经由焊丝盘、送丝机构，软管、缓冲器、推拉丝机构送出，进行焊接。其中焊丝盘用于存储焊丝；送丝机构包括送丝电机驱动、送丝电机及送丝结构件，用于将焊丝从焊丝盘抽出从而带动焊丝盘转动；为减小焊丝在机构中的摩擦降低推拉丝电机负载并避免焊丝损伤，焊丝需要经过软管后再送入推拉丝电机；缓冲器内可以存储小部分焊丝，一是为了避免焊丝从推拉丝机构中退回时焊丝缠绕，二是为了避免出丝时焊丝直接从送丝机构中抽取，直接从送丝机构中抽取会造成较大负载，降低出丝响应速度；推拉丝机构包含推拉丝电机驱动、推拉丝电机及推拉丝机构结构件，位于焊枪头部，负责完成最终出丝与退丝的操作。

在这个过程中，由于焊丝盘质量较大，在拉动焊丝盘时存在较大的静摩擦力，且推拉丝电机转速根据电弧焊接中的电流进行控制，无法预测，这样就使得送丝电机的响应速度明显慢于推拉丝电机。因此在焊丝传输过程中设置了缓冲器，用于存储一部分焊丝。虽然缓冲器的存在对推拉丝的出丝量起到一定保障作用，当实际控制中缓冲器中的存丝量依然无法满足出丝平顺，容易出现卡顿现象，导致出丝量与设计值存在较大偏差。

发明专利申请号为201010148827.9提供了一种推拉丝同步装置的设计及控制方法，但该方法采用缓冲器阈值限位的方式进行送丝电机转速的调整，这种控制方案由于调整时间比较滞后，造成整个控制系统中的响应速度过慢，依然会有出焊丝卡顿情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种差值复合送丝控制方法、装置、计算机设备及存储介质，其可以减小缓冲器指针摆动频率与幅度，焊丝盘运行平稳无顿挫，保障出丝平稳，减小出丝量的偏差。

本发明的第一个目的在于提供一种差值复合送丝控制方法。

本发明的第二个目的在于提供一种差值复合送丝控制装置。

本发明的第三个目的在于提供一种计算机设备。

本发明的第四个目的在于提供一种存储介质。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种差值复合送丝控制方法，所述方法包括：

向推拉丝电机驱动器发送第一转速指令，同时向送丝电机驱动器发送第二转速指令，以使送丝电机将焊丝经过缓冲器送入推拉丝电机，由推拉丝电机送出进行焊接；

接收送丝电机驱动器反馈的上一工作周期的平均转速，将上一工作时段的规划平均转速与反馈平均转速之间的差值加入到下一工作周期的规划平均转速中，形成第三转速指令；

向送丝电机驱动器发送第三转速指令，以使送丝电机驱动器将第三转速指令与第四转速指令相加，得到第五转速指令并执行，所述第四转速指令由送丝电机驱动器根据缓冲器反馈的指针位置处理得到。

进一步的，所述焊丝经过缓冲器是指焊丝经过缓冲器的指定位置，当推拉丝电机线速度大于送丝电机时，焊丝在缓冲器中的量减少，缓冲器的指定位置向下偏移；当推拉丝电机线速度小于送丝电机时，焊丝在缓冲器中的量增加，缓冲器的指定位置向上偏移。

进一步的，所述第四转速指令由送丝电机驱动器根据缓冲器反馈的指针位置处理得到，具体如下：

第四转速指令由送丝电机驱动器将上一次位置反馈向中心以一定比例偏移作为指令，当次位置反馈作为反馈量并进行比例积分调节得到。

进一步的，所述将上一次位置反馈向中心以一定比例偏移作为指令，当次位置反馈作为反馈量并进行比例积分调节，如下式：

其中，P_c为缓冲器指针中心位置，P_i为当前位置反馈，P_i-1为上一时刻位置反馈，V为第四转速指令，k_p为比例增益，k_i为积分增益，N为上一次位置反馈向中心偏移系数。

进一步的，所述偏移系数的范围为0.1～0.5。

进一步的，所述将上一工作时段的规划平均转速与反馈平均转速之间的差值加入到下一工作周期的规划平均转速中，具体包括：

将上一工作时段的规划平均转速与反馈平均转速之间的差值乘以权重系数，加上下一工作周期的规划平均转速，对规划平均转速进行校正。

进一步的，所述第一转速指令为方波转速指令，所述第二转速指令和第三转速指令均为固定转速指令。

本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种差值复合送丝控制装置，所述装置包括：

第一指令发送模块，用于向推拉丝电机驱动器发送第一转速指令，同时向送丝电机驱动器发送第二转速指令，以使送丝电机将焊丝经过缓冲器送入推拉丝电机，由推拉丝电机送出进行焊接；

指令形成模块，用于接收送丝电机驱动器反馈的上一工作周期的平均转速，将上一工作时段的规划平均转速与反馈平均转速之间的差值加入到下一工作周期的规划平均转速中，形成第三转速指令；

第二指令发送模块，用于向送丝电机驱动器发送第三转速指令，以使送丝电机驱动器将第三转速指令与第四转速指令相加，得到第五转速指令并执行，所述第四转速指令由送丝电机驱动器根据缓冲器反馈的指针位置处理得到。

本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种计算机设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述的差值复合送丝控制方法。

本发明的第四个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的差值复合送丝控制方法。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

本发明考虑到主控系统无法准确估算出送丝电机的平均转速，因此将上一周期的送丝电机的实际平均转速反馈给主控系统，主控系统会将上一工作周期的规划平均转速与实际平均转速直接的差值乘以权重系数再加上下一工作周期的规划平均速度，对规划平均速度进行校正，从而减小规划平均转速与实际平均转速间的误差；此外，本发明并非以缓冲器指针中点作为比例积分调节器的参考值，而是将上一次的指针位置向中心偏移一定比例作为比例积分调节器的参考值，这样就会避免在比例积分调节中由于积分作用而产生送丝电机转速波动的情况，由于自身控制的波动减小，则整个系统不会由于推拉丝电机的转速波动与送丝电机的转速波动而引起共振，达到了稳定调节的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的差值复合送丝控制方法的流程图。

图2为本发明实施例1的差值复合送丝控制方法的原理图。

图3为本发明实施例1的缓冲器结构示意图。

图4为本发明实施例2的差值复合送丝控制装置的结构框图。

图5为本发明实施例3的计算机设备的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

考虑到现有技术均是采用以缓冲器指针中心位置为指令输入量，缓冲器当前位置为反馈量进行PI(proportional integral，比例积分)控制并输出送丝电机转速指令或到达阈值后再进行控制，以上方法都有较长滞后时间；这两种方式在实际应用中均会产生缓冲器指针快速并大范围波动，且焊丝盘有明显停顿现象，从焊丝盘停止转动到再次转动，送丝电机需要克服焊丝盘的最大静摩擦，从而影响送丝电机响应速度，直接导致实际出丝量与设计出丝量不一致且每个推拉丝周期输出焊丝长度不均匀的情况，影响焊接效果，因此本实施例提供了差值复合送丝控制方法，可以减小缓冲器指针摆动频率与幅度，焊丝盘运行平稳无顿挫，保障出丝平稳，减小出丝量的偏差。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种差值复合送丝控制方法，该方法能够应用于焊机中，主要通过主控系统实现，其包括以下步骤：

S101、向推拉丝电机驱动器发送第一转速指令，同时向送丝电机驱动器发送第二转速指令，以使送丝电机将焊丝经过缓冲器送入推拉丝电机，由推拉丝电机送出进行焊接。

主控系统发送的第一转速指令为方波转速指令，第二转速指令为固定转速指令，推拉丝电机驱动器在接收到第一转速指令后，驱动推拉丝电机转动，送丝电机驱动器在接收到第二转速指令后，驱动送丝电机转动；焊丝从焊丝盘送入送丝电机，经过缓冲器，再进入推拉丝电机，由拉丝电机送出进行焊接，缓冲器结构如图3所示，焊丝经过缓冲器是指焊丝经过缓冲器的指定位置(图3放大部分的箭头所指位置)，当推拉丝电机线速度大于送丝电机时，焊丝在缓冲器中的量减少，缓冲器的指定位置向下偏移；当推拉丝电机线速度小于送丝电机时，焊丝在缓冲器中的量增加，缓冲器的指定位置向上偏移。

S102、接收送丝电机驱动器反馈的上一工作周期的平均转速，将上一工作时段的规划平均转速与反馈平均转速之间的差值加入到下一工作周期的规划平均转速中，形成第三转速指令。

由于主控系统无法准确估算出送丝电机的平均转速，因此将上一周期的送丝电机的实际平均转速反馈给主控系统，主控系统会将上一工作周期的规划平均转速与实际平均转速直接的差值乘以权重系数再加上下一工作周期的规划平均速度，对规划平均速度进行校正，形成第三转速指令，从而减小规划平均转速与实际平均转速间的误差，其中第三转速指令同样为固定转速指令；其中，权重系数可以根据实际运行效果进行人工调整，第三转速＝(上一工作周期的规划平均转速-实际平均转速)*权重系数/上一工作周期的规划平均转速*下一工作周期的规划平均速度。

S103、向送丝电机驱动器发送第三转速指令，以使送丝电机驱动器将第三转速指令与第四转速指令相加，得到第五转速指令并执行。

送丝电机驱动器根据缓冲器反馈的指针位置处理得到第四转速指令，具体为：送丝电机驱动器将上一次位置反馈向中心以一定比例偏移(上一次位置反馈与中心偏差值以一定比例)作为指令，当次位置反馈作为反馈量并进行比例积分调节，得到第四转速指令，计算公式如下：

其中，P_c为缓冲器指针中心位置，P_i为当前位置反馈，P_i-1为上一时刻位置反馈，V为第四转速指令，k_p为比例增益，k_i为积分增益，N为上一次位置反馈向中心偏移系数，偏移系数的范围为0.1～0.5。

送丝电机驱动器得到第五转速指令后，执行第五转速指令，驱动送丝电机将焊丝经过缓冲器送入推拉丝电机，由推拉丝电机送出进行焊接；通过不断重复步骤S102和S103，直至完成焊接。

本实施例并非以缓冲器指针中点作为比例积分调节器的参考值，而是将上一次的指针位置向中心偏移一定比例作为比例积分调节器的参考值，这样就会避免在比例积分调节中由于积分作用而产生送丝电机转速波动的情况，由于自身控制的波动减小，则整个系统不会由于推拉丝电机的转速波动与送丝电机的转速波动而引起共振，达到了稳定调节的目的。

应当注意，尽管以特定顺序描述了上述实施例的方法操作，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

实施例2：

如图4所示，本实施例提供了一种差值复合送丝控制装置，该装置包括第一指令发送模块401、指令形成模块402和第二指令发送模块403，各个模块的具体功能如下：

第一指令发送模块401，用于向推拉丝电机驱动器发送第一转速指令，同时向送丝电机驱动器发送第二转速指令，以使送丝电机将焊丝经过缓冲器送入推拉丝电机，由推拉丝电机送出进行焊接。

指令形成模块402，用于接收送丝电机驱动器反馈的上一工作周期的平均转速，将上一工作时段的规划平均转速与反馈平均转速之间的差值加入到下一工作周期的规划平均转速中，形成第三转速指令。

第二指令发送模块403，用于向送丝电机驱动器发送第三转速指令，以使送丝电机驱动器将第三转速指令与第四转速指令相加，得到第五转速指令并执行，所述第四转速指令由送丝电机驱动器根据缓冲器反馈的指针位置处理得到。

需要说明的是，本实施例提供的系统仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

可以理解，上述系统所使用的术语“第一”、“第二”等可用于描述各种模块，但这些模块不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个模块与另一个模块区分。举例来说，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将第一指令发送模块称为第二指令发送模块，且类似地，可将第二指令发送模块称为第一指令发送模块，第一指令发送模块和第二指令发送模块两者都是指令发送模块，但不是同一指令发送模块。

实施例3：

本实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是计算机，如图5所示，其包括通过系统总线501连接的处理器502、存储器、输入装置503、显示器504和网络接口505，该处理器用于提供计算和控制能力，该存储器包括非易失性存储介质506和内存储器507，该非易失性存储介质506存储有操作系统、计算机程序和数据库，该内存储器507为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境，处理器502执行存储器存储的计算机程序时，实现上述实施例1的差值复合送丝控制方法，如下：

向推拉丝电机驱动器发送第一转速指令，同时向送丝电机驱动器发送第二转速指令，以使送丝电机将焊丝经过缓冲器送入推拉丝电机，由推拉丝电机送出进行焊接；

接收送丝电机驱动器反馈的上一工作周期的平均转速，将上一工作时段的规划平均转速与反馈平均转速之间的差值加入到下一工作周期的规划平均转速中，形成第三转速指令；

向送丝电机驱动器发送第三转速指令，以使送丝电机驱动器将第三转速指令与第四转速指令相加，得到第五转速指令并执行，所述第四转速指令由送丝电机驱动器根据缓冲器反馈的指针位置处理得到。

实施例4：

本实施例提供了一种存储介质，该存储介质为计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述实施例1的差值复合送丝控制方法，如下：

向推拉丝电机驱动器发送第一转速指令，同时向送丝电机驱动器发送第二转速指令，以使送丝电机将焊丝经过缓冲器送入推拉丝电机，由推拉丝电机送出进行焊接；

接收送丝电机驱动器反馈的上一工作周期的平均转速，将上一工作时段的规划平均转速与反馈平均转速之间的差值加入到下一工作周期的规划平均转速中，形成第三转速指令；

向送丝电机驱动器发送第三转速指令，以使送丝电机驱动器将第三转速指令与第四转速指令相加，得到第五转速指令并执行，所述第四转速指令由送丝电机驱动器根据缓冲器反馈的指针位置处理得到。

需要说明的是，本实施例的计算机可读存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

在本实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读存储介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读存储介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读存储介质可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本实施例的计算机程序，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Python、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如C语言或类似的程序设计语言。程序可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

综上所述，本发明考虑到主控系统无法准确估算出送丝电机的平均转速，因此将上一周期的送丝电机的实际平均转速反馈给主控系统，主控系统会将上一工作周期的规划平均转速与实际平均转速直接的差值乘以权重系数再加上下一工作周期的规划平均速度，对规划平均速度进行校正，从而减小规划平均转速与实际平均转速间的误差；此外，本发明并非以缓冲器指针中点作为比例积分调节器的参考值，而是将上一次的指针位置向中心偏移一定比例作为比例积分调节器的参考值，这样就会避免在比例积分调节中由于积分作用而产生送丝电机转速波动的情况。由于自身控制的波动减小，则整个系统不会由于推拉丝电机的转速波动与送丝电机的转速波动而引起共振，达到了稳定调节的目的。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种差值复合送丝控制方法，其特征在于，所述方法包括：

向推拉丝电机驱动器发送第一转速指令，同时向送丝电机驱动器发送第二转速指令，以使送丝电机将焊丝经过缓冲器送入推拉丝电机，由推拉丝电机送出进行焊接；

接收送丝电机驱动器反馈的上一工作周期的平均转速，将上一工作时段的规划平均转速与反馈平均转速之间的差值加入到下一工作周期的规划平均转速中，形成第三转速指令；

向送丝电机驱动器发送第三转速指令，以使送丝电机驱动器将第三转速指令与第四转速指令相加，得到第五转速指令并执行；

所述第四转速指令由送丝电机驱动器根据缓冲器反馈的指针位置处理得到，具体如下：

第四转速指令由送丝电机驱动器将上一次位置反馈向中心以一定比例偏移作为指令，当次位置反馈作为反馈量并进行比例积分调节得到；

所述将上一次位置反馈向中心以一定比例偏移作为指令，当次位置反馈作为反馈量并进行比例积分调节，如下式：

其中，P_c为缓冲器指针中心位置，P_i为当前位置反馈，P_i-1为上一时刻位置反馈，V为第四转速指令，k_p为比例增益，k_i为积分增益，N为上一次位置反馈向中心偏移系数。

2.根据权利要求1所述的差值复合送丝控制方法，其特征在于，所述焊丝经过缓冲器是指焊丝经过缓冲器的指定位置，当推拉丝电机线速度大于送丝电机时，焊丝在缓冲器中的量减少，缓冲器的指定位置向下偏移；当推拉丝电机线速度小于送丝电机时，焊丝在缓冲器中的量增加，缓冲器的指定位置向上偏移。

3.根据权利要求1所述的差值复合送丝控制方法，其特征在于，所述偏移系数的范围为0.1～0.5。

4.根据权利要求1-3任一项所述的差值复合送丝控制方法，其特征在于，所述将上一工作时段的规划平均转速与反馈平均转速之间的差值加入到下一工作周期的规划平均转速中，具体包括：

将上一工作时段的规划平均转速与反馈平均转速之间的差值乘以权重系数，加上下一工作周期的规划平均转速，对规划平均转速进行校正。

5.根据权利要求1-3任一项所述的差值复合送丝控制方法，其特征在于，所述第一转速指令为方波转速指令，所述第二转速指令和第三转速指令均为固定转速指令。

6.一种差值复合送丝控制装置，其特征在于，所述装置包括：

第一指令发送模块，用于向推拉丝电机驱动器发送第一转速指令，同时向送丝电机驱动器发送第二转速指令，以使送丝电机将焊丝经过缓冲器送入推拉丝电机，由推拉丝电机送出进行焊接；

指令形成模块，用于接收送丝电机驱动器反馈的上一工作周期的平均转速，将上一工作时段的规划平均转速与反馈平均转速之间的差值加入到下一工作周期的规划平均转速中，形成第三转速指令；

第二指令发送模块，用于向送丝电机驱动器发送第三转速指令，以使送丝电机驱动器将第三转速指令与第四转速指令相加，得到第五转速指令并执行；

所述第四转速指令由送丝电机驱动器根据缓冲器反馈的指针位置处理得到，具体如下：

第四转速指令由送丝电机驱动器将上一次位置反馈向中心以一定比例偏移作为指令，当次位置反馈作为反馈量并进行比例积分调节得到；

所述将上一次位置反馈向中心以一定比例偏移作为指令，当次位置反馈作为反馈量并进行比例积分调节，如下式：

其中，P_c为缓冲器指针中心位置，P_i为当前位置反馈，P_i-1为上一时刻位置反馈，V为第四转速指令，k_p为比例增益，k_i为积分增益，N为上一次位置反馈向中心偏移系数。

7.一种计算机设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现权利要求1-5任一项所述的差值复合送丝控制方法。

8.一种存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现权利要求1-5任一项所述的差值复合送丝控制方法。