Development of seam tracking system with ultrasonic sensor using self-tuning fuzzy control

One kind of the SAW seam tracking system with contactless ultrasonic sensor is presented in this paper. The new contactless ultrasonic sensor for seam tracking and the working principle of the seam tracking with the sensor are introduced. Based on the experiments, the optimal values of the fuzzy control parameters α and k 3 are defined by means of the off line adjusting method. Because the self tuning fuzzy control is adopted in the seam tracking system, the overshoot of the system is restrained, the steady state error is reduced, and the system's response speed is improved effectively. The results of the SAW seam tracking experiments show that this system's tracking accuracy is up to ±0.5 mm and the system can satisfy the requirements of the engineering application.

Fuzzy-P控制超声传感埋弧焊焊缝的跟踪系统

研制了一种非接触超声传感埋弧焊焊缝跟踪系统。介绍了新型的超声波传感器的工作原理，在焊缝跟踪系统中引入了自调整比例因子Ｆｕｚｚｙ－Ｐ控制理论。在理论分析和试验的基础上，设计了焊缝跟踪Ｆｕｚｚｙ－Ｐ控制器的硬件及软件，提高了系统的响应速度和跟踪精度。

基于Fuzzy-PID复合控制的焊缝自动跟踪系统的研究

采用点光源扫描的光电传感器对焊缝偏差进行检测,提出了一种传感器旋转摆动模型,建立了系统闭环控制结构图,利用Fuzzy-PID复合控制器实现焊缝跟踪。采用MATLAB对系统的控制性能进行仿真。仿真研究表明,采用传感器旋转摆动模型,简化了系统对传感器的要求,Fuzzy-PID复合控制的应用则提高了系统的精度。研制出一台样机,焊缝跟踪实验表明,系统跟踪精度高,满足实际生产应用要求。

自调整比例因子Fuzzy-P控制在焊缝跟踪中的应用

介绍了自调整比例因子Ｆｕｚｚｙ—Ｐ控制理论及其在非接触超声传感焊缝跟踪系统中的应用。试验表明，该系统具有良好的控制特性，能满足焊接工程应用的要求。

焊缝自动跟踪系统的Fuzzy-PID复合控制技术

研究了一种焊缝自动跟踪系统的Fuzzy-PID复合控制技术。根据光电传感器检测焊缝偏差的特点,提出了一种传感器旋转摆动模型,建立了系统闭环控制结构图,设计了Fuzzy-PID复合控制器以实现焊缝跟踪。采用Matlab对系统的控制性能进行仿真。仿真研究表明,采用传感器旋转摆动模型,简化了系统对传感器的要求,Fuzzy-PID复合控制的应用则提高了系统的精度。研制出一台样机,通过焊缝跟踪实验表明,系统跟踪精度高,满足实际生产应用要求。

焊缝跟踪FUZZY—P控制规则的研究

介绍了一种非接触超声传感焊缝跟踪系统。该焊缝跟踪系统采用了Ｆｕｚｚｙ—Ｐ控制理论，即在大偏差时采用比例控制，在小偏差时采用自调整模糊控制。研究了Ｆｕｚｚｙ－Ｐ控制的阈值和比例控制的规则。介绍了自调整模糊控制的原理，提出了焊缝跟踪中的双因数自调整模糊控制方法。在试验的基础上确定了双因数的数值。应用公式法生成了模糊控制规则表。同时分析了自调整模糊控制中的比例系数对系统动态特性的影响。通过试验确定了该系统中的比例系数的数值。试验证明，该跟踪系统具有快速、准确、稳定的特点，完全能够满足实际工程应用的需要。

焊缝跟踪系统中的自调整比例因子Fuzzy-P控制器的研究

本文介绍了自调整比例因子Ｆｕｚｚｙ－Ｐ控制理论，及非接触超声传感焊缝跟踪的原理．在理论分析和试验的基础上，确定焊缝跟踪系统的模糊控制规则，研制出焊缝跟踪系统中的自调整比例因子Ｆｕｚｚｙ－Ｐ控制器，并设计了控制器的硬件及软件．实验证明，该控制器提高了焊缝跟踪系统的响应速度和跟踪精度。

焊缝自动跟踪Fuzzy-PI多模控制系统研究

焊缝自动跟踪控制技术的研究对保证焊接质量和提高焊接效率具有很重要的意义。文中建立了基于激光视觉传感器和可编程控制器(PLC)焊缝自动跟踪执行系统,根据焊缝跟踪控制特点,对偏差量进行分档选择控制模式,建立了一种模糊控制结合PI的多模控制器模型,并进行焊接跟踪试验,其平均偏差量为0.37mm,小于0.5mm满足实际焊接生产要求,设计的控制算法简单实用,超调量小,具有良好的快速性和稳定性。

The integrated intelligent system for welding seam error and penetration depth identification

A integrated intelligent system for seam tracking and penetration control is given. The system received information of welding seam error and penetration depth from only one sensor, then, it realized seam tracking and penetration control simultaneously. This paper introduces constitution of the system, methods of information recognition, design of the neural fuzzy controller and results practically.

Fuzzy控制在焊缝自动跟踪过程中的应用

本文阐述了模糊（Ｆｕｚｚｙ）控制在机器人焊接焊缝自动跟踪过程中的具体应用，以ＣＯ２焊接为例对其短路过渡过程及跟踪过程响应特点进行了分析，提出Ｆｕｚｚｙ控制方案，通过实验确定了适应于机器人焊接焊缝自动跟踪的Ｆｕｚｚｙ控制器．

基于P-FUZZY-PI控制的寻迹机器人设计

本设计以飞思卡尔16位单片机MC9S12DG128B为核心,应用单色CMOS图像传感器采集路面的图像数据,通过对该数据进行处理识别出路面的引导信息,然后以此信息引导机器人的行进。此外,本设计还通过对机器人驱动电机的速度及转向舵机的角度进行实时采集,形成速度与角度两个控制闭环,根据不同的误差值大小分别采用P(比例)、FUZZY(模糊)、PI(比例积分)的控制算法,优化了机器人的寻迹策略。实验结果证实了系统的有效性。

无人驾驶拖拉机田间运行轨迹跟踪控制系统设计

现代农业面临劳动力短缺和成本上涨等问题,无人驾驶拖拉机可以减少对人工的依赖,降低劳动成本。然而,由于田间地形复杂多变和环境因素的影响,无人驾驶拖拉机在作业过程中路径规划与跟踪是保证无人驾驶拖拉机正常运行的基础条件与技术支持。该文采用多传感器融合技术,包括GPS、惯性导航系统(INS)、视觉传感器和激光雷达,设计一种无人驾驶拖拉机田间运行轨迹跟踪控制系统,并通过建立拖拉机运动学模型和动力学模型,设计了基于模糊控制和PID控制的复合控制算法,实现拖拉机的轨迹跟踪控制。该系统能够自适应地调整控制参数,克服田间复杂地形和环境变化对运行轨迹的影响。通过田间实地测试验证了系统的有效性和稳定性,结果表明该系统在不同地形条件下均能实现高精度的轨迹跟踪,为无人驾驶农业机械的应用提供了有力的技术支持。

无人机轨迹跟踪中的气压和超声波传感器数据融合控制

无人机在轨迹跟踪过程中,气压和超声波传感器受加油机尾涡等因素干扰,无法准确地控制无人机飞行高度、速度和航向。为此,在气压和超声波传感器数据融合条件下实现无人机轨迹跟踪控制方法。构建无人机动力学方程,针对其动力学特点,设计无人机指令,对气压传感器和超声波传感器中的数据进行融合,结合融合结果,设计无人机指令获取无人机的角速率快回路和姿态角慢回路,并输入到模糊神经网络中,实现无人机轨迹的跟踪控制。实验结果表明,所提方法可将无人机的飞行高度控制在6 km附近,且留有一定的距离,在50 s内即可将速度控制在200 m/s,与加油机飞行速度保持一致,在100 s内调整到正确航向,具有较高的控制精度。

一种用于焊缝跟踪的磁控电弧传感器

针对目前机械式电弧传感器普遍存在的易磨损、噪声大且稳定性差等问题,提出了将磁场控制电弧的技术应用于焊缝跟踪;设计了磁控电弧传感器,对其基本原理进行了详细阐述,并依据电磁场理论和磁控电弧规律分析了相关影响参数。对通过霍尔传感器获取的焊接电流信号采用了巴特沃思滤波器硬件滤波和小波分析的电流信号软件处理相结合的信号处理方法,对磁控摆动电弧、未加磁场电弧和机械旋转电弧三种情况下的实测电流信号进行了分析比较,应用有效区间双重去极值积分比较法提取实际焊缝坡口的偏差信息。结果表明,磁控电弧传感器用于焊缝跟踪正确可行,跟踪效果好,为目前对焊缝跟踪技术的研究提供了新的方向。

光电传感器式焊缝自动跟踪系统

采用点光源扫描的光电传感器对焊缝偏差进行检测,针对传感器的信号特点,提出了信号加权比较处理方法用于焊缝识别。建立了一种传感器旋转摆动的数学模型,对该模型进行了理论推导与分析,设计了一套模糊控制器,并采用MATLAB软件进行了仿真分析。开发了基于MSC-51单片机控制的硬件与软件。焊接试验表明,该系统跟踪精度高,工作稳定,成本低,满足实际生产应用要求。

轮式机器人折线焊缝跟踪协调控制方法

研究了以旋转电弧作为传感器,采用轮式移动机器人对折线焊缝进行跟踪的协调控制方法。设计了自适应模糊控制器对十字滑块和车轮进行协调控制,通过控制机器人移动对焊缝进行粗略跟踪,同时调整十字滑块带动焊枪对焊缝进行精确跟踪。为了使机器人的移动方向与焊缝走向一致,采用Sugeno型模糊逻辑系统作为滤波器对机器人本体的方位角偏差进行滤波处理,使机器人本体在跟踪焊缝的直线段时做直线运动,在跟踪焊缝的曲线段时做转弯运动。结果表明,该算法能够成功应用于最大为60°的折线焊缝和Z形焊缝的自动跟踪焊接。

多源传感器信息融合的农用小车路径跟踪导航系统

为解决四轮独立驱动农用小车在设施农业和畜牧业的物料运输和信息采集中的导航及控制问题,构建了农用小车导航控制系统,优化配置多个传感器,提出了基于CCD图像传感器、加速度计、电子罗盘及超声波等多传感器信息融合的导航控制方法。通过CCD获取标识路径信息,通过加速度计、电子罗盘获取小车姿态信息,通过超声波传感器判断障碍物,并给出路径特征提取、识别、多源信息融合自主导航控制和超声避障等算法,实现了小车的路径跟踪的导航控制,实验结果表明构建的导航控制系统及导航控制方法正确、有效。

复合轴控制系统应用研究

复合轴控制是提高光电跟踪系统跟踪精度和控制带宽的一种有效手段，尤其在光束定向器系统中，不仅要求系统要稳定地跟踪上动态目标，而且必须将光束锁定在目标的某一点上，这对控制系统的要求是非常高的，必须采用双或三复合轴控制方式。本文从应用角度叙述、分析和讨论了双检测型复合轴系统的主、从结构模式、视场和带宽匹配以及稳定性问题，并给出了应用设计方法。试验结果表明，系统总跟踪精度达到±２″（ＲＭＳ），较一般光电跟踪系统提高了一个数量级。

基于模糊自适应PID焊缝轨迹跟踪的机器人焊接前瞻控制方法

研究了机器人焊接的控制。针对当前传统焊接工业机器人通常仅按照示教点进行既定轨迹运动,不能适应小批量多品种的柔性与智能生产线的问题,将工业相机、图像处理技术与智能机器人相结合,提取出焊缝轨迹发送给机器人,同时为提高机器人焊接过程中的轨迹跟踪精度问题,提出了一种基于模糊自适应PID焊缝轨迹跟踪的前瞻控制方法。在工程大型薄壁结构件的焊接过程中,该方法将视觉检测与识别用于焊缝轨迹跟踪,以提高焊接机器人的作业精度。最后通过实验,验证了该方法具有良好的自适应性和控制精度,能够实现前瞻偏差补偿控制。

光电跟踪系统的双模控制

引入了模糊控制法和滞后超前校正法相结合的双模控制技术来提高光电跟踪系统的响应速度、抗干扰性能并降低超调。分别介绍了模糊控制法和滞后超前校正法的工作原理,基于两种方法的优势,设计了双模控制系统。利用MATLAB对双模控制系统进行了仿真实验和相应的实验验证。仿真实验显示:相比滞后超前校正法,双模控制法能够有效降低系统超调,提高系统响应速度,同时具有更强的抗干扰性。利用实际光电跟踪转台对双模控制法进行了实验验证,分别对转台进行了方位系统180°阶跃实验和俯仰系统60°阶跃实验,并与滞后超前校正法进行了对比。结果显示,双模控制法使方位系统和俯仰系统的超调都达到了0%,调节时间和稳态精度也都有所提高。得到的结果表明提出的双模控制法能够有效降低光电跟踪系统的超调,提高响应速度,增强系统的抗干扰性。