ARTIFICIAL NEURAL NETWORK AND FUZZY LOGIC CONTROLLER FOR GTAW MODELING AND CONTROL

An artificial neural network(ANN) and a self-adjusting fuzzy logiccontroller(FLC) for modeling and control of gas tungsten arc welding(GTAW) process are presented.The discussion is mainly focused on the modeling and control of the weld pool depth with ANN and theintelligent control for weld seam tracking with FLC. The proposed neural network can produce highlycomplex nonlinear multi-variable model of the GTAW process that offers the accurate prediction ofwelding penetration depth. A self-adjusting fuzzy controller used for seam tracking adjusts thecontrol parameters on-line automatically according to the tracking errors so that the torch positioncan be controlled accurately.

基于预测电压调制与T-S模糊PMLSM推力控制

为了进一步提高永磁直线同步电机(PMLSM)直接推力控制(DTC)系统的控制精度,提出了基于预测电压调制和Takagi-Sugeno(T-S)模糊策略的控制方法.利用预测电压调制技术控制下一个周期磁链,利用空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)逼近预测电压值,采用T-S模糊控制器控制动子速度和电磁推力.对比分析在Matlab/Simulink环境下的仿真结果,基于预测电压调制和T-S模糊控制策略的DTC控制系统不仅明显减少电磁推力和磁链脉动,而且对电机参数时变等非线性扰动所引起的脉动具有较强的鲁棒性.

钨极氩弧焊焊缝熔宽模糊控制系统设计

设计了一种焊接质量参数自调整模糊与积分的混合控制器，并用ＣＣＤ摄像机正面拍摄熔池图象的计算机视觉传感方法对焊缝熔宽进行实时控制。试验表明，该系统具有良好的控制特性，能获得较满意的控制效果。

MIG焊熔宽模糊控制系统

在双波长滤光片正面实时检测焊缝熔宽技术的基础上建立了焊缝熔宽模糊控制系统。本文对熔宽模糊控制器的结构以及模糊控制变量的选择进行了讨论，在此模糊控制系统中采用双输入单输出的模糊控制器模型，即采用熔宽的变化及其变化率作为模糊控制器的两输入量，采用焊接电流作为模糊控制器的输出量。本文给出了熔宽模糊控制的系统结构图并详细介绍了熔宽模糊控制器的设计过程，根据用双波长滤光片正面实时检测焊缝熔宽技术得到的焊接电流对焊缝熔宽影响的实测结果，对各模糊量的模糊化过程以及量化过程进行了讨论，给出了模糊控制状态表，据此状态表制定出模糊控制作用表。以焊接电流为控制量，可以根据此控制作用表对焊缝熔宽进行实时控制。

脉冲TIG焊熔宽动态过程模糊推理——神经网络控制方法

对脉冲ＴＩＧ焊工艺中焊接电流—正面熔宽动态过程提出了一种模糊神经网络控制方法，并研究了利用人工神经网络直接对过程建模的控制仿真，从而回避了经典方法对过程建模与控制的困难。将上述方法用于实际脉冲ＴＩＧ焊过程控制，结果表明模糊神经网络控制方案有效。

TIG焊熔宽的参数自调整模糊与积分的混合控制

本文以ＴＩＧ焊熔宽的自动控制系统为对象，提出了参数自调整模糊与积分的混合控制模式，以兼顾系统动、静态特性．仿真结果表明了该方法的实用性和有效性．

无模型自适应控制方法在脉冲TIG焊中的应用

在脉冲TIG焊系统中,应用多输入单输出的无模型自适应控制方法,通过同时调节焊接峰值电流及送丝速度,将熔池的背面熔宽控制到期望值.结果表明,只需对控制变量进行较小幅值的调整,则能够快速控制背面熔宽至期望值,从而提高其效率,且有利于背面熔宽的稳定成形.同时,通过实验进一步验证了该方法的有效性.

基于视觉的脉冲 TIG 焊接熔宽模糊控制系统

利用视觉传感和计算机图象处理技术从试件正面检测焊缝熔宽信息，设计了一套脉冲ＴＩＧ焊接熔宽模糊控制系统。根据脉冲ＴＩＧ焊接电弧的弧光特性及其对视觉检测的影响，提出了一种独特的图象采集和控制方法。试验结果表明，该系统具有良好的控制效果和自适应能力。

脉冲TIG焊熔宽动态过程的自学习模糊神经网络控制

对脉冲ＴＩＧ焊工艺中熄接电流一正面熔宽动态过程提出了一种自学习模糊神经网络控制方法，模糊控制器采用误差、误差变化及误差加速度的加权和的解析描述形式，利用人工神经网络直接对过程的建模，实现对模糊加权因子的自学习优化调整。将上述方法用于控制仿真和实际脉冲ＴＩＧ焊过程控制试验，结果表明提出的自学习模糊神经网络控制方案有效。

铜包铝线材TIG焊熔池宽度的最佳检测与控制

文章针对铜包铝线材TIG焊焊接速度快、所采用的铜板很薄、熔池宽度很小的特点,设计了一种采用视觉传感器在近弧区对熔池进行取像的熔池宽度实时检测与控制系统。采用CCD视觉传感器在焊接方向钨极的后方采集焊接熔池图像;利用视频处理电路对视频信号进行处理,获得熔池边缘信息;依此信息采用改进的模糊控制器对弧焊电源的电流进行快速控制,从而实现对熔池宽度的控制;实验结果表明,该系统的熔宽偏差、检测误差能够很好地满足生产要求。

基于数学形态学图像处理的TIG焊接过程正面熔宽控制

焊接过程熔池动态特征信息获取与智能控制一直是焊接界研究的前沿课题。针对TIG焊接过程没有飞溅,熔池形状稳定、清晰的特点,以TIG焊接过程为研究对象,采用机器视觉技术获取焊接动态过程正面熔池图像点,将数学形态学中的二值理论应用于熔池图像的处理,结合模糊逻辑和比例积分微分(PID)闭环控制理论,从弧焊过程熔透质量控制的角度出发,从软件开发到硬件组成,设计了一套焊接过程图像处理及正面熔宽控制系统。结果表明,该系统可以很好地克服焊接过程中的外界干扰,保证焊缝成形的稳定,从而实现了TIG焊质量控制的目标。

基于ITAE的铝合金MIG焊熔宽控制仿真

针对铝合金MIG焊过程的复杂多变性,在已建立的脉冲电流占空比与焊接正面熔宽之间的动态阶跃响应辨识数学模型基础上,设计基于ITAE准则的自整定优化PID控制器,对铝合金MIG焊占空比对熔池正面宽度动态响应控制效果进行了仿真研究,并研究控制系统在随机干扰信号作用下单位阶跃响应的鲁棒性,与增量式PID控制器和鲁棒极点配置控制器的控制效果进行了对比分析。结果表明,基于ITAE准则的自整定优化PID控制器在能够满足控制精度要求的同时,也具有较快的响应速度,较好的稳定性和鲁棒性,为更好地实现铝合金MIG焊熔宽实时控制提供了理论基础。

2219铝合金变极性钨极惰性气体保护焊的焊缝成形模糊控制系统

以航天薄壁结构件用2219铝合金变极性钨极惰性气体保护焊(GTAW)为背景,设计和研制了一套基于多信息传感的机器人变极性GTAW焊缝成形模糊控制系统.采用视觉传感系统实时获取焊缝的间隙和错边量,并利用相应的图像处理方法获取液态2219铝合金熔池的正面特征信息;采用模糊逻辑控制方法进行焊缝参数的在线调整和补偿控制,以确保焊缝熔透及其成形的均匀性.结果表明,对于厚度为8mm的2219铝合金对接焊,采用所设计的模糊控制系统能够根据焊缝的间隙量和错边量来实时调整焊接电流和送丝速度,使其熔池正面宽度较为稳定,从而保证了焊缝熔透及其成形均匀.

基于MATLAB逆变点焊电源模糊PID控制研究

针对逆变点焊机焊接过程比较复杂,难以建立精确的数学模型,而传统PID控制又难以达到控制质量的要求等问题,本文采用模糊PID控制技术,实现逆变点焊电源的稳定和高精度控制。在Matlab/Simulink仿真环境下,利用所设计的模糊PID控制器,建立了全桥逆变点焊电源闭环恒电流控制系统的动态仿真模型,并与传统PID控制方式下的逆变点焊电源作比较和分析。仿真结果表明,模糊PID控制较之传统PID控制,具有较高的精度和较小的超调量,输出电流能够更加快速平稳的达到目标值,控制效果更好,能够自动整定PID参数,具有适应性强、鲁棒性好、精度高的特点。该研究对模糊PID控制在逆变点焊电源中的实现具有一定的参考价值。

模糊控制技术在MIG焊熔宽控制系统中的应用

针对MIG焊焊缝熔宽无法建立起精确的数字模型,难以用常规控制技术进行控制,本文将模糊控制技术应用于MIG焊熔宽控制系统,给出熔宽模糊控制的系统结构图,详细介绍了熔宽模糊控制器的设计过程,得到模糊控制状态表。试验结果表明,该技术可实现对焊缝熔宽进行实时控制。

变间隙MAG焊熔透状态的粗糙-模糊控制方法

正面熔池与熔透状态之间存在一定的对应关系.然而与熔透状态潜在相关的熔池特征众多,如何去除冗余特征,建立一个反映熔池特征与熔透状态对应关系的简洁的知识模型,对实现焊接熔透在线控制具有重要意义.提出一种焊接熔透状态的粗糙-模糊控制方法,并在变间隙MAG焊接实验中进行验证.给出2种基于变精度粗糙集的属性约简算法,以求解表征熔透状态的熔池最小特征集.通过变间隙-电流焊接试验建立熔透状态决策信息系统,引入2个用以描述熔池尾部尖削程度的形状参数,基于粗糙集知识约简和规则提取算法获取熔透状态分类规则.构建熔池尾宽系数的模糊控制模型,利用最小化模糊熵来构造误差论域上的隶属函数.通过2组变间隙焊接实验对该控制模型进行验证,结果表明,闭环控制下焊缝背面熔宽均匀一致,符合焊接规范要求.

基于CCD的激光焊接熔池视频监控系统的研究

简要叙述了有关激光焊接及CCD数字视频采集技术。在此基础上，提出了一个基于CCD摄像机为传感器，以激光焊接的熔池图像数据作为监测和控制对象的实时监控系统结构，并对系统各组成部分进行了讨论。

304不锈钢快频脉冲TIG焊的熔透识别与闭环控制

焊缝熔透的识别与控制对提高快频脉冲TIG焊(Fast-frequency Pulsed Tungsten Inert Gas welding,FFP-TIG welding)的焊接质量和自动化水平具有重要意义。熔池图像可以作为卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)的输入来识别熔透状态,但模型往往较为复杂,难以部署于工业边缘设备中,同时缺乏基于识别结果的熔透状态控制方法。针对该问题,搭建视觉传感系统来构建304不锈钢FFP-TIG焊熔池图像数据集,包括未熔透、适度熔透和过度熔透三种标签;开发基于知识蒸馏(Knowledge Distillation,KD)的熔透识别模型,利用MobileNetV2作为教师模型,用于训练自定义的学生模型ResNet-KD;基于ResNet-KD的softmax层输出向量设计模糊控制器,实时调整快频基值电流,实现熔透状态的闭环控制。结果表明,ResNet-KD在验证集上的准确率达到了97.60%,在预设电流、变散热及热量积累的工况下,模糊控制器均有良好的性能。