DSP熔化极脉冲焊焊接过程数字控制技术研究(2)
与熔化极直流氩弧焊相比，熔化极脉冲焊具有焊接参数调节范围大、可用于立焊仰焊以及实现全位置焊，同时可有效地控制焊接热量输入等优点。脉冲熔化极氩弧焊的主要脉冲参数为脉冲频率、脉冲电流、峰值电流、基值电流以及脉宽比等。基于数字信号处理器即DSP的数字控制系统是实现脉冲焊控制的主要实现方法，它具有极强的运算速度和处理能力，与此同时它还具有体积小、精度高、抗干扰能力强、控制灵活性高、以及易于大规模集成等优点，因此DSP数字控制系统在对相关焊接的控制方案里，经常扮演重要角色。
1.2 数字化焊接电源系统简述
数字化焊接系统顺应了现代化焊接的发展趋势，成为了高效、自动化焊接实现的重要保证。焊接电源控制系统的数字化是将弧焊工艺与数字信号处理技术相结合，相较于模拟电路，它能够更加灵活有效地实现控制方案。计算机技术的迅猛发展和广泛应用，为数字化焊接电源的研究带来了技术基础以及推动力。数字化焊接电源逐步走向成熟的过程，也正是焊接电源不断发展的新出路。
具体来说，数字化的焊接电源系统主要涉及以下四个方面的内容：①焊接系统主电路的数字化；②控制电路的数字化；③人机接口技术；④系统网络化。焊接电源采用数字化控制的优点为：
（1）控制系统开发的自由度更高：可以通过不同的软件在相同硬件的基础上，来对焊机进行控制，从而实现一机多用。
（2）系统的控制精度高：相比于模拟控制，高级控制算法可以减小误差的产生，还可以减小性能上的制约，同时避免参数漂移等误差的产生，从而使控制特性更加趋于理想状态。
（3）稳定性获得了提高：消除了元器件性能对于系统的干扰和影响，避免了对参数漂移现象的调整修正，从而保证系统的稳定性得到提高。
（4）便捷的人机交互功能：人机交互功能的提升和人性化等特点，均得益于智能化数字信号处理器的发展。用户通过操作界面的按钮来进行相关操作，从而获得了方便快捷的操作体验。
1.3 本课题研究现状及主要研究内容
目前，国内的数字化焊接电源系统的发展还处于不成熟的起步阶段，其研究与发展主要依赖相关高校与研究机构。所以在诸多不利因素限制的情况下，相关成果与产品还没有达到大规模产业化应用的水平。下面以奥太Pulse MIG-500数字控制逆变焊机为例，简要介绍其主要特点，其实物图如图1.1所示。奥太焊机的核心技术为全负载软开关逆变技术的主电路部分，这一技术使焊机的响应速度和稳定性十分出色。当焊接输出为脉冲峰值阶段时，该机器输出的电压与电流值很大；而在基值电流阶段时，最小电流则为10 A，并可以稳定持续，同时脉冲电流最快的上升率为100 A/100us。如图1.2所示为该数字控制逆变焊机的系统框图。通过分析可以知道，DSP为该控制系统的控制核心，A/D可以将经过的电压、电流信号转换成为相应的数字信号。而数字信号处理器软件可以对焊接性能实现可靠、迅速的控制。