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第一章 绪论1

1.1 焊接自动化技术发展与焊接过程控制的研究现状1

1.2 焊接过程传感技术2

1.2.1 焊接过程传感的发展现状3

1.2.2 红外辐射信息传感4

1.2.3 焊接区直接视觉信息传感5

1.3 焊接动态过程建模9

1.4 焊接过程控制系统9

1.5 智能控制方法在焊接过程中的应用10

1.6 本书主要内容14

第二章 焊接工艺过程及控制问题15

2.1 电弧焊工艺及控制问题15

2.1.1 手工电弧焊15

2.1.2 埋弧自动焊15

2.1.3 气体保护电弧焊17

2.1.4 等离子弧焊接20

2.1.5 电弧焊工艺中的控制问题22

2.2.1 电阻焊工艺23

2.2 电阻焊工艺过程及控制问题23

2.2.2 电阻焊工艺中的控制问题24

2.3 其它熔焊工艺27

2.3.1 电子束焊接27

2.3.2 激光焊接27

2.3.3 电渣焊28

第三章 焊接过程传感器30

3.1 焊接过程中传感系统简介30

3.1.1 传感器的作用30

3.1.2 焊接传感器的定义和分类31

3.1.3 控制系统的定义和分类34

3.2 传感器在弧焊过程中的应用41

3.2.1 接触式传感器41

3.2.2 温度传感器43

3.2.3 电弧传感器44

3.2.4 光学传感器53

3.2.5 电磁感应传感器58

3.2.6 声传感器60

4.1.2 对执行机构的要求62

4.1.1 执行机构的作用62

第四章 焊接过程控制系统的执行机构62

4.1 概述62

4.1.3 执行机构的种类63

4.2 弧焊电源64

4.2.1 弧焊电源的种类64

4.2.2 弧焊电源的基本性能66

4.3 逆变式弧焊电源67

4.3.1 逆变电源的工作原理67

4.3.2 逆变电源的特点与应用68

4.3.4 几种常见的逆变电源主电路工作原理69

4.3.3 逆变式弧焊电源分类69

4.4 逆变式弧焊电源的控制系统72

4.4.1 逆变电源的调节机制72

4.4.2 逆变电源的控制系统73

4.5 微计算机对弧焊电源的控制79

4.5.1 微计算机控制系统的作用79

4.5.2 微计算机对弧焊电源的控制80

4.6 直流电机调速电路81

4.6.1 直流电机的基本性能81

4.6.2 转速自动调节方式82

4.6.3 典型调速电路84

第五章 焊接过程微机控制系统87

5.1 微机控制系统设计的基本要求和特点87

5.1.1 基本要求87

5.1.2 设计特点88

5.2 微机控制系统设计的一般步骤89

5.2.1 确定控制任务89

5.2.2 选择微处理器和外国设备89

5.2.4 系统总体方案设计90

5.2.3 确定控制算法90

5.2.5 硬件和软件的具体设计91

5.3 微机控制系统中的信号采样92

5.3.1 采样过程92

5.3.2 采样定理92

5.3.3 采样周期的选择93

5.4 微机控制系统中的输入输出接口技术94

5.4.1 模拟量输入接口94

5.4.2 模拟量输出通道95

5.5.1 微机控制系统组成96

5.4.3 数字量输入输出通道96

5.5 脉冲GTAW过程微机控制系统96

5.5.2 脉冲电流的设定与检测97

5.5.3 电弧电压的检测98

5.5.4 焊接速度的控制99

第六章 焊接动态过程的辨识建模及系统仿真103

6.1 控制对象的建模与辨识103

6.1.1 数学模型的作用103

6.1.2 对象数学模型的分类103

6.2.1 面积法辨识过程传递函数的原理104

6.1.3 对象的建模与辨识104

6.2 脉冲GTAW熔池动态过程的传递函数模型辨识104

6.2.2 脉冲GTAW平板堆焊熔池动态过程传递函数模型105

6.3 控制系统仿真的一般概念113

6.4 脉冲GTAW背面熔宽控制器几种设计方案及系统仿真113

6.4.1 控制方案的讨论113

6.4.2 常规PID控制器设计114

6.4.3 模糊控制器设计115

6.4.4 神经元控制器设计116

6.4.5 控制系统仿真软件的设计117

6.4.6 控制系统仿真118

第七章 焊接过程的常规控制方法121

7.1 控制系统的一般概念121

7.1.1 控制系统的组成及分类121

7.1.2 控制系统的性能指标123

7.2 常规过程控制系统设计125

7.2.1 被控对象的动态特性测试125

7.2.2 PID调节器设计与选择126

7.3 脉冲CTAW熔池视觉传感及正面几何特征提取130

7.3.1 脉冲CTAW熔池视觉图像传感系统130

7.3.2 熔池正反面视觉图像同时同幅传感系统实验131

7.3.3 熔池图像的预处理及熔池几何特征尺寸参数的提取133

7.4 脉冲GTAW平板堆焊熔池动态过程PID控制135

7.4.1 脉冲GTAW平板堆焊PID控制器设计135

7.4.2 脉冲GTAW平板堆焊PID控制器仿真135

7.4.3 脉冲GTAW平板堆焊PID控制实验136

8.1 模糊推理基础139

8.1.1 模糊集合139

第八章 模糊系统理论及其在焊接过程中的应用139

8.1.2 模糊关系141

8.1.3 模糊推理143

8.2 模糊控制系统设计148

8.2.1 模糊系统结构148

8.2.2 基本模糊控制器设计149

8.2.3 适应性模糊控制器设计155

8.3 模糊推理与控制在焊接过程中的应用160

8.3.1 脉冲GTAW对接过程模糊控制规则的提取160

8.3.2 脉冲GTAW平板堆焊模糊逻辑控制162

8.3.3 脉冲GTAW对接过程单变量自学习模糊神经网络控制167

第九章 人工神经网络理论及其在焊接过程中的应用179

9.1 人工神经网络概论179

9.1.1 人工神经网络的构成与实现180

9.1.2 人工神经网络的能力182

9.2 典型人工神经网络算法183

9.2.1 典型前向网络--BP网络183

9.2.2 典型反馈网络--Hopfield网络184

9.3.1 控制过程的人工神经网络建模方法185

9.3 人工神经网络用于建模与控制185

9.3.2 人工神经网络控制方案187

9.4 人工神经网络技术在焊接过程中的应用191

9.4.1 脉冲GTAW平板堆焊熔池尺寸神经网络动态模型的建立191

9.4.2 脉冲GTAW平板堆焊神经元自学习PSD控制197

9.5 三种控制器控制性能比较201

10.2 智能控制的基础理论203

10.2.1 智能控制的技术基础203

10.1 智能控制的基本概念203

第十章 智能控制203

10.2.2 智能控制系统的结构特征208

10.3 基本智能控制系统209

10.3.1 分级递阶智能控制系统209

10.3.2 基于知识和规则的智能控制系统211

10.3.3 学习控制系统214

10.4 焊接过程的智能控制方法217

10.4.1 脉冲GTAW对接过程双变量智能控制器设计217

10.4.2 脉冲GTAW对接过程双变量智能控制实验219

参考文献221