SU1199519A2 - Система автоматического управлени процессом сварки - Google Patents

Abstract

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СВАРКИ по авт.св. № 1107975, отличающа с  тем, что, С целью повышение точности регулировани  параметров сварочного процесса, она снабжена шестью дополнительными корректирующими усилител ми и сумматором, причем пр мой вход сумматора подключен к выходу модели системы источник питани  - дуга - сварочный шов, его инверсный вход - к выходу системы источник питани  - дуга - сварочный шов, а выход сумматора подключен через соответствующие дополнительные корректирующие усилители к входам сумматоров модели источника питани , модели дуги , модели изменени  глубины проплавлени , модели изменени  ширины шва, модели изменени  высоты усилени  и модели изменени  ширины обратной д стороны шва.

Description

со ел

Изобретение относитс  к автоматизации сварочных процессов, в частности к системам автоматического управлени  процессом сварки.

По основному авт.св. № 1107975, известна система автоматического yii равлени  процессом сварки, содержа ща  регул тор напр жени  холостого хода, привод подачи электрода и привод изменени  скорости сварки, системы источник питани  - дуга - сварной шов и модели этой системы, цепь обратной св зи по всем параметрам сварочного процесса и коррекцию параметров модели системы, источник питани  - дуга - сварной шов П J,

Недостатком известной системы  вл етс  невысока  точность регулировани  параметров, особенно при сварке с систематическими короткими замыкани ми .

Цель изобретени  - повьш1ение точности регулировани  параметров сварочного процесса.

Сущностью изобретени   вл етс  повышение соответстви  параметров модели параметрам реальной системы источник питани  - дуга - сварной шов за счет введени  в модель информации- о величине сварочного тока.

Поставленна  цель достигаетс  тем что система автоматического управлени  процессом сварки снабжена шестью дополнительньп-ш корректирующими Усилител ми и сумматором, причем пр мой вход сумматора подключен к выходу модели системы источник питани  - дугасварной шов, инверсный - к выходу ciicT.eMbi источник питани  - дуга сварной шов, а выход сумматора подключен к входам корректирующих усилителей , выход первого корректирующего усилител  подключен к модели источника питани , второго - к модели дуги,третьего - к модели изменени  глубины проплавлени , четвертого - к модели изменени  ширины шва п того - к модели изменени  высоты усилени , шестого - к модели изменени  ширины обратной стороны шва.

На чертеже представлена структурна  схема системы автоматического управлени  процессом сварки.

Система состоит из привода I подачи электрода, привода 2 изменени  скорости сварки, регул тора 3 напр жени  холостого хода, системы 4 источник питани  - дуга - сварной

995192

шов, ггадели 5 системы источник питани  - дуга - сварной шов, состо щий из моделей источника питани , образованной блоком 6 и сумматором 5 7, модели дуги, образованной блоками 8-10 и сумматором 11, модели капли расплавленного металла, образованной блоками 12 и I3 и сумматором 14, модели вылета электрода, образованной блоками 15-18, сумматорами 19 и 20 и инвертором 21, модели 22 привода изменени  скорости сварки, модели 23 привода подачи электрода, модели изменени  глубины проплавле15 ни , образованной блоками 24 и 25 и сумматором 26, модели изменени  ширины шва, образованной блоками 27 И 28 и сумматором 29, модели изменени  высоты усилени , образованной

20 блоками 30 и 31 и сумматором 32, модели изменени  ширины обратной стороны шва, образованной блоками 33 и 34 и сумматором 35, двенадцати корректирующих усилителей 36-41, шести

5 узлов 42-47 задани , дев ти сумматоров 48-55, интегратора 56, усилител  57, восемнадцати усилителей 5875 с переменным коэффициентом усилени  и трех суммирующих устройств

30 76-78, корректирующих усилителей 7984 , сумматора 85.

Система автоматического управлени  процессом сварки работает следующим образом.

J В модели 5 моделируютс  процессы, протека1о1чие при сварке в источнике питани , дуге, вылете электрода, приводе подачи электрода и приводе изменени  скорости сварки, а также в

Q сварочной ванне в процессе формировани  сварного щва. Передаточные функции звеньев модели имеют следующий вид:

5 V(/ -., W, -,i W« ,

0p + -f 9- 0Р41

- тт . гц . %r

W - 6T . ,., . бд . irr pfl if LPtl

B

6

AC .

VV.. :

55

Ш biL..W -J w T 2 r,PM ,P.,, -т.Р.. где К„ - коэффициенты питающей сети по напр жению; динамическое и статическое сопротивление дуги; коэффициенты глубины проп/1авлени  по току и напр жению j коэффициенты ширины шва п току и напр жению; коэффициенты высоты усиле МТ УИ ни  шва по току и напр жению ; посто нные времени питающей сети, дуги, сварочной ванны, капли расплавленного металла (определ етс  частотой переноса капель ) и вьшета электрода (определ етс  теплоемкостью вьшета); коэффициенты саморегулиBTi ровани  по току через подогрев вылета электрода и по длине вылета электрода; коэффициенты саморегулиро вани  по току и напр жению; коэффициент изменени  вылета электрода по скорости сварки. На выходах моделей формируютс  сигналы, пропорциональные току сварки Ipj , глубине проплавлени  Н, ширине шва В, высоте усилени  m и ширине обратной стороны шва п. Напр жение на дуге Ua и ток сварки 1{-д измер етс  непосредственно в процессе сварки. И, В, т, п, и Оо  вл ютс  1координатами состо ни  сварочного процесса и отражают динамические и статические процессы, протекающие при сварке. Выходы модели 5 подключены к соответствующим усилител м с переменными коэффициентами усилени . Усилители 58-75 и суммирующие устройства 76-78 образуют обратную св зь по напр жению на дуге, току сварки, Jглyбинe проплавлени , ширине шва, высоте усилени  и ширине обратной стороны шва, причем сигнал уп равлени  с первого суммирующего устройства 76 подаетс  на регул тор изм нени  напр жени  холостого хода, с 194 второго суммиру1..,его устройства 77 на привод изменени  Vca третьего 78 - на привод подачи.электрода. Коэффициенты обратной св зи, т.е. коэффициенты усилени  усилителей 5875 , рассчитьшаютс  по известной методике ,, исход  из математического описани  модели сварочного процесса и выбранного критери  качества. В качестве критерии качества выбран интегральный квадратичный критерий вида J-j r(i)Qx(t)U4t)Ru(t)olt , (Я о где , Н, В, т, п, UQ - вектор состо ни  системы источник питани -ду га-сварной шов; xxi cBiXij вектор управл ющих переменных; Uvv.4-o,V,- напр жение холостого хода, скорость сварки и скорость подачи электрода соответственно; Q и R матрицы , накладывающие штраф на отклонени  соответствующих координат состо ни  от заданных значений; Т --знак транспортировани , В результате такого синтеза обратной св зи и исход  из услови  оптимальности (т.е. обеспечение минимума критерию качества (1)) система автоматического управлени  будет не только устойчива но и обеспечивает минимальные отклонени  регулируемых параметров (1. , (J, Н, В, га, п ) от заданных значений. Выбор в качестве регулируемых параметров напр жени  на дуге, тока сварки, глубины проплавлени , ширины шва, высоты усилени  и ширины обратной стороны шва объ сн етс  тем,что чем меньше будет отклонение указанных величин от заданных значений, тем выше будет качество сварных соединений. Кроме того , учитываютс  динамические свойства приводов подачи электрода и изменение скорости сварки. Заданные значени  регулируемых величин формируютс  в узлах 42-47 задани  и сигналы рассогласовани  с сумматоров 48-33 подаютс  на соответствующие усилители с переменным Коэффициентом усилени . Сигнал управлени  на изменение напр жени  холостого хода формируетс  с помощь усилителей 58, 61, 64, 67, 70, 73 и суммирующего устройства 76 по следующему закону: /Xx SB И fe4 t - pДn K jAl и подаетс  одновременно на регул тор изменени  напр жени  холостого хода и модель источника питани . Здесь uUq , лН, йВ, лт, дп, л1св отклонени  параметров от заданных значений . . Сигнал управлени  на изменение скорости сварки формируетс  с помощь усилителей 59, 62, 65, 68, 71, 74 и суммирующего устройства 77 по закону + К74ЛГ се И подаетс  одновременно на привод и менени  скорости сварки и модель п вода изменени  скорости сварки 22. Сигнал управлени  на изменение скорости подачи электрода формируетс  с помощью усилителей 60, 63, 66, 69, 72, 75 и суммирующего устройства 78 по закону . ди„-еК,,,4Н + К л6+Кдч/1т4К /1П чпэ о - К7гЛГ, И подаетс  одновременно на привод I подачи электрода и модель 23 привода подачи электрода. Б результате любое отклонение то ка сварки, напр жени  на дуге, глубины проплавлени , ширины шва, высоты усилени  или ширины обратной стороны шва будет компенсировано с помощью обратной св зи управлением скоростью подачи электрода Vn, , V и изменением напр жени  холостого хода, т.е. параметры , Uj , Н, В, га, п будут посто нны в процессе сварки, что позволит получать высококачественные сварные соединени . Коррекци  параметров модели системы ИСТОЧ1ШК питани  - дуга - свар ной шов осуществл етс  с помощью корректирующих усилителей 36-4 и 79-84 по изменению напр жени  на ду ге и тока сварки. Изменение мгновенных значений .напр жени  на дуге 19« Ua И тока сварки 1,д отражает изменение характеристик системы 4 источник питани  - дуга - сварной шов и служит информацией дл  коррекции параметров модели 5. Сигналы коррекции формируютс  на выходах восьмого 55 и дев того 85 сумматоров как разности напр жени  на дуге и тока сварки , измер емых на выходе системы 4 источник питани  - дуга сварной шов и получаемых в модели 5. В результате модель 5 будет подстраиватьс  в процессе сварки при изменении внешних условий и действии помех на систему 4. Дл  ликвидации статической ошиб-ки в процессе регулировани  в систему вводитс  интегральна  составл ю а  отклонени  выходного сигнала объекта управлени  (в данном случае напр жени  на дуге) от сигнала-задани . Эта составл юща  формируетс  с помощью интегратора 56, усилител  57 с коэффициентом усилени , равным посто нной времени объекта управлени . Этим сигналом компенсируетс  статическа  ошибка и она будет равна нулю независимо от характера действующих на объект управлени  возмущений . В качестве базового образца прин т сварочной робот модели П1А. Робот оснащен системой автоматического регулировани  напр жени  на дуге. Недостатком этой системы  вл етс  низка  точность регулировани  выходных параметров сварки, невысокое быстродействие , определ емое периодом сетевого напр жени , низкие динамические свойства системы, позвол ющие отрабатывать только медленно измен ющиес  переходные процессы, невозможность регулировани  мгновенных значений тока в сварной цепи и параметров шва. Применение изобретени  позволит повысить точность регулировани  выходных параметров сварочного процесса и быстродействие регулировани . Использование в контуре обратной св зи всех параметров состо ни  позвол ет исключить перенапр жение на различных элементах схемы и перегрузки по току и, как следствие, значительно , улучшить качество сварных сое динений.

Claims (1)

1. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СВАРКИ по авт.св. № 1107975, отличающаяся тем, что, с целью повышение точности регулирования параметров сварочного процесса, она снабжена шестью дополнительными корректирующими усилителями и сумматором, причем прямой вход сумматора подключен к выходу модели системы источник питания - дуга - сварочный шов, его инверсный вход - к выходу системы источник пи- : тания - дуга - сварочный шов, а выход сумматора подключен через соответствующие дополнительные корректирующие усилители к входам сумматоров модели источника питания, модели дуги, модели изменения глубины проплавления, модели изменения ширины шва, модели изменения высоты усиления и модели изменения ширины обратной стороны шва.

   SU ,1199519

   I I 995 19