基于动态事件触发机制的电弧炉弧流参数建模及控制

国内冶金工业交流电弧炉弧流参数控制存在很大局限性,大多依据经验设定电抗器、变压器和弧流参数等工作点,缺乏全流程弧流参数智能化控制。为解决铍铜合金冶炼全流程弧流参数控制问题,本文从能量角度建立电弧炉冶炼过程多目标优化模型,并在弧流控制全流程引入动态事件触发机制(Dynamic Event-triggered Mechanism,DETMs)对模型进行优化,在电气特性和工艺指标的约束下,制订具有弧流、弧压和电抗协同作用的冶炼控制策略。研究结果表明:①从能量传导角度搭建多目标优化模型符合铍铜合金冶炼过程特点,温度约束条件较为容易观测,在一定程度上反映电弧电阻的动态变化;②引入DETMs解决了模型多个局部弧流变化阶段间的衔接问题,改善了目标值变化滞后导致冶炼时间延长问题;③FCPs触发弧流目标值的效果优于人工\时序触发机制,组成了具有较强的跟踪能力和鲁棒性能的弧流控制系统,实现了弧流目标值超前变化、局部稳态阶段耗时缩短。

基于小波分析的CO_2弧焊电源工艺动特性的评定

在阐述了信号（函数）的奇异性检测及其与小波变换模极大值关系的基础上，针对熔滴短路过渡的ＣＯ２焊焊接电流信号，研究了信号局部奇异性的小波分析检测方法，选择了合适的小波函数，提取了焊接电流信号的波形特征。通过弧焊电源工艺动特性的测试试验表明，由所提取的电流信号波形特征的概率密度分布图中，能够得到与电源工艺动特性相关的特征信息，验证了小波分析方法对提取电源工艺动特性的评定特征信息的有效性。

基于多经验参数约束的等离子弧焊熔池边缘检测

对等离子弧焊接熔池图像边缘提取算法进行了研究.拍摄了等离子弧焊接正面熔池,发现强烈的正面电弧弧光被熔池液态金属表面反射后在图像中形成大面积的灰度饱和区,弧光区域边界的灰度梯度远大于真实熔池边缘的灰度梯度,导致常规的图像处理算法不能准确地将熔池边界提取出来.针对这一问题,提出多经验参数约束的边缘检测算法,使用前n幅已处理熔池图像边缘信息和弧光最小外接曲线等多种经验参数作为引导信息对图像边缘进行约束,剔除伪边界,检测出真实的熔池边缘信息.将所提取的边缘信息与试验测量结果进行比较,表明所提出的算法能够有效快速地检测出熔池边缘.

短路过渡GMAW系统动态过程参数的研究

从全系统的角度研究了短路过渡GMAW系统动态过程参数的内在联系。以焊接回路模型为主体,进行了短路过渡GMAW过程全系统的动态模型建立,并在此基础上讨论了焊接电流的变化影响到焊丝熔化速度的动态变化,并进一步影响到焊丝伸出长度和液桥高度的动态变化。

基于净干伸长的CO_2焊接过程动态模型与参数控制

通过对CO2焊接过程中电路的整体分析,提出了"电源-电缆-净干伸长-熔滴-电弧"系统模型。在模型中,以焊丝净干伸长为变量,根据干伸长温度分布函数推导出净干伸长压降模型。而后,采用短路过渡熔滴时间权重长度及金属固液态体积转换的方法,建立了连续多周期过渡的液态熔滴压降子模型。在此基础上,考虑电源内部电路和焊接电缆等因素,得到电弧电压与焊接电流、净干伸长及焊炬高度的焊接过程动态模型,同时对参数控制进行了模拟分析,并将该模型与实际的焊接过程进行了有效比较。

螺柱焊动态焊接参数监测系统的设计

在螺柱焊的焊接过程中,螺柱焊焊机通过监测焊接电流、焊接电压和焊接时间来判定焊接质量的好坏,并且采用的是平均参数监测系统,而实际过程中存在许多焊接质量缺陷与这些参数的瞬时值相关。本研究设计了一款动态参数监测系统,通过对动态参数的实时监测,可以更加准确地监测到焊接质量缺陷。

基于GMAW熔池轮廓特征的焊接缺陷研究

针对GMAW电弧光谱特征,设计了单目被动视觉熔池图像采集系统,利用工业像机加装复合滤光系统和相机外触发系统拍摄熔池图像。提出利用图像平均灰度值判断弧光对熔池图像的干扰程度,以及限定小波变换模极大值边缘检测算法中阀值的设置,提取出熔池轮廓及其特征参数。熔池轮廓特征能反映焊接对缝中心、焊接偏差(焊接对缝中心与焊丝投影中心的偏差)、板材错边、焊塌、焊穿等焊接信息。结果表明,熔池轮廓提取算法合理,熔池轮廓特能反映焊接缺陷,可以为基于视觉的焊接缺陷在线监测提供技术支持。

弧焊过程动态参数的检测和分析系统

本文叙述了以微计算机为基础的弧焊过程动态参数的检测和分析系统的工作过程,并举出了应用实例。