[发明专利]一种搅拌摩擦焊接压力控制系统

摘要

本发明提供了一种搅拌摩擦焊接压力控制系统。该系统包括压力测量系统，测量和采集焊接过程中的压力值；压力伺服控制系统，根据实际压力值和指令压力值的偏差，由集成在数控系统内的控制算法计算下压量的修正值；执行系统，按照下压量的修正值驱动机床主轴运动，控制压力。该系统通过实时调整搅拌针的下压量控制焊接压力，能够将搅拌摩擦焊接过程中的压力维持在指令值，无稳态误差，响应速度快，超调量极小，能有效降低时滞问题对控制效果的影响，可应用于数控搅拌摩擦焊接机床。

主权项

一种搅拌摩擦焊接压力控制系统，包括压力测量系统、压力伺服控制系统和执行系统，其特征在于，所述的压力测量系统是通过测力台实时测量焊接过程中的压力，用数据采集卡采集测力台输出的电压信号，并转换为数控系统可识别的形式，最后传给压力伺服控制系统；所述的压力伺服控制系统是通过集成在数控系统中的控制算法，根据压力测量系统采集的实时压力值，计算下压量的修正值，所述的执行系统是运动控制卡根据数控系统计算的下压量修正值驱动机床主轴运动；所述的控制算法是通过实验和压力伺服控制系统辨识获得执行系统的动态模型，并确定压力伺服控制系统发出指令与执行系统实际运动之间时滞周期的个数，将执行系统的动态模型表示为状态空间下含时滞项的矩阵形式，通过Artstein转化方法将压力测量系统转换为不含时滞项的等效系统，将实际压力值（y）与指令压力（r）值间的偏差（e）输入内模控制器（C）以消除稳态误差，将内模控制器（C）和执行系统（G）合并为一个增广系统后，根据线性二次型最优状态反馈理论计算各状态量的反馈系数，通过状态调节器保证压力伺服控制系统有良好的响应特性，状态调节器的计算方法主要基于线性二次型最优控制理论，内模控制器（C）的输出结果（K1）和执行系统（G）的输出结果（K2）相加即为下压量的修正值（u），用状态观测W器估计压力测量系统中无法直接测量的状态量（x’）。