1、第五章 實驗結果分析本章對IDRC法控制系統進行了測試，通過模擬外界環境的改變對DRC法、恒流控制法和 IDRC 法進行了對比實驗，并對實驗結果進行了分析。下面將詳細介紹實驗條件以及實驗結果分析。5.1 外界環境模擬一個性能優良的控制系統，不僅能夠在穩定的外界條件下正常的工作，而且能夠適應不斷變化的外界條件。在焊接生產現場，造成焊點質量不合格的主要因素就是來自焊接過程的各種隨機干擾。在實驗中，我們通過焊接熱量百分數的改變和近距離焊點來模擬外界條件變化對焊點質量的影響。本系統把晶閘管全導通時的熱量視為 100%,而把任意導通角時的產熱量與全導通時的產熱量之比稱為熱量百分數（用符號m表示），并把它

2、作為描述電流熱效應的參數47。熱量百分數和焊接電流的關系可表示為：由（5-1）式可進一步推得熱量百分數 m 與控制角、功率因數角? 之間的一一對應關系，具體推導過程參考文獻26。在實際控制中，根據輸出的熱量百分數 m 值和功率因數角? 來查取相應的控制角去觸發晶閘管。考慮到焊接熱過程對熱量調解范圍的需求，即保證熱量調節的有效性，推薦初始熱量選定在60%70%較為適宜。54吉林大學碩士學位論文為了模擬分流對點焊質量得影響，在實驗中我們采用了近距離的焊點來實現分流。在低碳鋼的點焊規范中，對于 1.0mm的焊板式樣，它的最小點距為18mm48。因此，我們采用了點距為 10mm來進行分流。5.2 實驗

3、結果分析從表 5-1 可以看出：當沒有隨機波動的影響時，在標準情況下 DRC 法、恒流法和 IDRC 法都能獲得合格的焊點熔核。當初始熱量百分數降低到 45%時，從表 5-2 的數據可以看出，DRC 法和IDRC 法都能形成合格的熔核。從圖 5-2 可以看出 DRC 法和 IDRC 法在過谷點后都有相對較大的上升斜率，這有利于熔核的后期生長；而恒流法在過谷點后上升斜率相對較小，不利于熔核的后期長大。從圖 5-3 和表 5-2 的數據可知，DRC 法和 IDRC 法對大幅度熱量降低的波動有很好的調節作用，符合熔核生長對熱量的需求；而恒流法在前期的熱量調節作用是十分有效的，但在谷點過后的熱量調節趨

4、勢基本上是單調下降的，因而抑制了熔核的生長。在初始熱量大幅度降低時，IDRC 法與恒流控制法的根本區別在于它融合了恒流法和 DRC 法這兩種調控模式的優點：即焊接前期利用了恒流法的響應速度快和控制精度高的特點，僅用 2 個周波將焊接熱量迅速拉高，既有效地創建了等效加熱的環境，也緩解了后期 DRC 法控制的調節負擔。焊接中后期則利用了 DRC 法直接檢測質量信息的優點。即根據實際動態電流滯后角特性與標準動態電流滯后角特性比較所產生的偏差對熱量進行實時調節，以保證熔核在最佳動態品質下達到規定的閾值。表 5-2 中焊接熔核直徑的數據進一步證明了這一點。吉林大學碩士學位論文從圖 5-11、5-12 可

5、以看出，無論是單點分流還是三點分流，IDRC 法都有很好的適應性。它克服了恒流控制的缺點；充分展示了 DRC 模型化控制的優點，即通過給定的后期強化性 DRC 曲線的引導作用，對焊接過程中的熱量進行實時調節，既保證了焊接質量的一致性，也體現了焊接時間的一致性。5.3 小結由以上實驗結果分析可知，IDRC 法控制機制在不同時域和不同干擾出現時，運用不同的主導信息對點焊熱過程進行反饋控制,綜合了恒流法和 DRC 法的各自優勢。它在焊接前期利用了恒流法響應速度快，控制精度高的特點，為后期的 DRC 法控制提供了良好的控制平臺；而焊接后期則根據所給定的優化DRC 模型進行控制，及時調節焊接熱量，確保了

6、優質熔核的形成，實現了基于DRC 法模型化控制機制下的多信息、無盲區、接力式協同控制。吉林大學碩士學位論文結 論(1) 針對 DRC 法模型化監控機制在點焊熱過程初期存在控制盲區，因而導致當熱量大幅度波動時，極有可能產生飛濺的危險或造成后期調節負擔過重的弊端，特將恒流控制技術引入該控制系統，構成了以恒流為前期輔助控制、DRC法模型化為中后期主導控制的接力式協同控制方法，即 IDRC 法。經試驗結果證明，這種多信息綜合控制機制比單一的恒流控制以及 DRC 法模型化監控機制有更大的優勢和更為理想的監控效果，因而具有更高品質和應用價值。(2) 基于模糊邏輯控制原理設計的恒流控制算法、焊接電流實時采樣

7、硬件和軟件模糊控制系統，能適應實際焊接電流的大幅度波動，實現恒流控制的預期目標。實驗結果表明，當焊接熱量在±15%以內波動時，控制系統仍有很好的補償作用；使焊接電流在 3 個周波內達到穩定狀態，控制誤差在±2%以內。(3) 引入恒流控制后使 DRC 法模型化控制的負擔大大減輕，前期飛濺得到了有效遏制，中期焊接熱過程更加平穩，后期壓陷大為改觀，控制精度大為改善。(4) IDRC 法的有效實施亦應全面優化恒流控制和 DRC 法模型化控制器的結構、模糊控制規則，精心處理輸入/輸出變量及其模糊子集、論域、各模糊集合的隸屬度分布函數以及確定最高熱量調節幅度進等一系列相關技術問題。(5) 實驗結果反復證明，采用模糊邏輯控制