[发明专利]用于摩擦搅拌操作的过程控制的作用力调制

权利要求书

1.一种用于使用有源控制器控制摩擦搅拌区的温度的方法，所述方法包括：

提供用于控制摩擦搅拌工具的操作的有源控制器；

感测摩擦搅拌工具的对摩擦搅拌区的流量变量；

使用所述有源控制器通过调节由所述摩擦搅拌工具提供给摩擦搅拌区的功率来控制所述摩擦搅拌区的温度，其中

响应于所感测的流量变量反馈，通过控制用于驱动所述摩擦搅拌工具的主轴驱动器的输出作用力变量来执行控制由所述摩擦搅拌工具提供给所述摩擦搅拌区的所述功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述有源控制器调节由所述摩擦搅拌工具提供给摩擦搅拌区的功率还包括实施多级嵌套式控制回路。

3.根据权利要求2所述的方法，其中实施所述多级嵌套式控制回路还包括：

1)实施内部控制回路，从而通过感测摩擦搅拌工具的流量变量以及对所述主轴驱动器的输出作用力变量的控制来维持所述功率；以及

2)实施调节所提供的功率的外部控制回路，从而维持所述摩擦搅拌区的所述温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其中控制所述主轴驱动器的输出作用力变量还包括控制输入至所述主轴驱动器的输入流量。

5.根据权利要求3所述的方法，其中控制所述主轴驱动器的输出作用力变量还包括控制所述摩擦搅拌工具的力矩。

6.根据权利要求3所述的方法，其中控制由所述摩擦搅拌工具提供给所述摩擦搅拌区的功率包括响应于所述摩擦搅拌工具的所述流量变量的变化来控制所述主轴驱动器的输出作用力变量，所述流量变量包括所述摩擦搅拌工具的角速度。

7.根据权利要求1所述的方法，其中控制由所述摩擦搅拌工具提供给摩擦搅拌区的功率包括使用主轴流量变量反馈，其中功率、所述作用力变量以及所述流量变量由以下公式关联：

P＝e*f

其中：

P为由所述摩擦搅拌工具提供给摩擦搅拌区的功率；

e为所述主轴驱动器的输出作用力变量；以及

f为所述摩擦搅拌工具的流量变量。

8.根据权利要求7所述的方法，其中通过对所述主轴驱动器的输出作用力的控制维持所述功率还包括响应于所述主轴流量变量的减小而增加所述主轴驱动器的输出作用力变量。

9.根据权利要求7所述的方法，其中通过对所述主轴驱动器的输出作用力的控制维持所述功率还包括响应于所述主轴流量变量的增大而降低所述主轴驱动器的输出作用力变量。

10.根据权利要求3所述的方法，其中调节所提供的功率来维持所述摩擦搅拌区的所述温度包括调节对于内部控制回路的基准功率水平。

11.一种用于控制在摩擦搅拌操作期间提供给摩擦搅拌区的功率的摩擦搅拌系统，所述系统包括：

摩擦搅拌工具；

联接到所述摩擦搅拌工具上的主轴；

主轴驱动器，所述主轴驱动器联接到所述主轴上，从而使所述摩擦搅拌工具旋转；

传感器，所述传感器感测所述摩擦搅拌工具的流量变量；

用于控制所述摩擦搅拌工具的操作的有源控制器，其中所述有源控制器通过调节由所述摩擦搅拌工具提供给摩擦搅拌区的功率来控制所述摩擦搅拌区的温度，所述有源控制器构造为：响应于所感测的流量变量反馈，通过控制用于驱动所述摩擦搅拌工具的主轴驱动器的输出作用力变量来在摩擦搅拌操作期间控制由所述摩擦搅拌工具提供给所述摩擦搅拌区的功率。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述有源控制器还被构造为达到和维持所述摩擦搅拌区的所需温度。

13.根据权利要求11所述的系统，其中使用所述有源控制器调节由所述摩擦搅拌工具提供给摩擦搅拌区的功率还包括实施多级嵌套式控制回路。

14.根据权利要求11所述的系统，其中所述摩擦搅拌工具为焊接工具。