由输入端自适应评定MAG焊动态过程稳定性的研究
批准号:
52075372
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
吕小青
依托单位:
学科分类:
成形制造
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
吕小青
中文摘要
焊接方法不同,输出的电信号就不同,但焊机的输入端供电形式却相同(均为工业三相用电),功率大小相近,若从输入端电信号来评定焊接过程稳定性,则数据采集的硬件可以一致 ,即实现模块化。另外,因输入端提供了焊接所需要的能量,负载的动态变化必在输入端有所反映,表明从输入端评定焊接过程稳定性切实可行。故本课题拟从MAG焊来探索输入端稳定性评估的一般性规律,具体研究内容:(1)建立焊机-电弧一体化模型,获悉输入输出端电信号之间一般性的规律;(2)探究焊机与电网之间的相互影响,结合盲源分离理论,探索相关最优的分离算法,得到代表实际动态过程的“干净”输入端目标电信号;(3)由输入端探寻描述动态过程稳定性的最优参量,以及各种过渡状态下最优评定方法,制定“小数据特征提取-类型辨识-稳定性评判”三步走的自适应评定算法。该研究能促进群控管理技术深入发展,优化焊机参数,以及为功率因素校正、智能电网的建设提供参考。
英文摘要
Different welding methods, electrical output are different, but the power supply mode of welder is the same(industrial three-phase power) and the magnitude of power is similar. So, the hardware of data acquisition can be consistent from the input electrical signal to evaluate the stability of welding process. In addition, because the electrical properties affect a lot by input terminal supplied energy, the dynamic change of load will reflected on the input terminal. As a result, it is feasible to evalutate the stability of welding process from the input terminal. Therefore, it is put forward to evaluate stability of metal active-gas arc welding(MAG) from the input terminal electrical signal. The contents of the project are follows: (1)welder-arc integrated model will be established, and the general law between input-output signal will be gained..(2)the mutual influences between welder and grid electricity will be explored. To get to "clean" input target singals that represented the actual dynamic process, the optimal signal separation algorithm will be investigated according to blind source separation(BSS) theory. (3)the input optimal parameter to described dynamic process will be searched, and the related optimal evaluation method will be analyzed on different transition modes, and the three-step self-adaptive stability evalutaion method of "Feature extraction of small data-Identification of.type-Stability evaluation" will be determined. This work will promote the further development of group control technology. Moreover, it can be beneficial to optimization of welding parameters, power factor correction, and smart grid.
首先,随着科技的发展,车间的集群化制造特征越加明显,为了便于实时掌握车间现场的生产过程,现场群控管理技术越发重要,同时,它也是网络化制造和智能化制造的根本。因此,焊接作为产品制造中一个关键工艺,其焊接车间现场群控管理技术关系着现代制造业的发展。但是目前在实际集群化制造车间中,各种种类、各个厂家的焊机并存,每个厂家实现监控方式各不相同,用户层的协议也不尽相同,因此难以实现真正的群控管理,网络化制造更加无从谈起。而本项目提出从焊机输入端来评定稳定性,硬件平台是一致的,即模块化的,那么在该模块化的硬件平台上统一相关的通信协议,就能有效避免不同厂家监控方式不同的问题,从而能够便于成功实现现场群控,以及网络化的制造。. 本项目搭建了不同工艺焊机的电信号及高速摄影测试平台,对比了不同焊机、不同工艺下输入输出端信号,给出了输入端瞬时功率计算方法;经研究发现,瞬时输入功率峰值、脉动能量,经由变模态分解(VMD)所得低频特征IMF信号、以及经由集合经验模态分解(EEMD)所得低频重构的信号均与焊接电流表现基本一致,但存在一定时间的滞后性;基于Saber构建了弧焊电源主电路和控制电路模型,并通过Mast语言封装了熔滴过渡模型,经由CMT工艺验证了该模型有效性;经由该模型,结合实际不同的焊机和工艺,探索获得焊机参数和工艺参数等对输入输出端的影响;基于输入脉动能量标准方差和变异系数,结合高速摄影和输出电流,进行不同过渡模态下规律性探索,发现不同焊丝直径,不同保护气体自由过渡变异系数约在10%以下,而短路过渡变异系数约在20%以上,中间一般为混合过渡;以输入能量插值线和经由EEMD分解的重构信号作为分析对象,从时域、频域、时频域以及非线性动力学等多角度进行稳定性评定,结合层次分析法,经探索发现基于输入端能量插值线的功率谱密度方法为短路过渡稳定性的最优评定方法,基于重构信号的变异系数方法为自由过渡过程稳定性的最优评定方法。
弧焊短路过渡混沌动力学模型及其机理的研究
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批准号:51205283
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2012
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负责人:吕小青
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依托单位:
国内基金
海外基金