[发明专利]基于遗传算法的自进化PID气电立焊焊接系统

说明书

技术领域

本发明涉及厨房用品技术领域，具体是一种基于遗传算法的自进化PID气电立焊焊接系统。

背景技术

气电立焊(英文简称EGW)  从20世纪80年代中期才引进中国。气电立焊是一种全自动控制上升系统配用专门的药芯焊丝、以CO2气体保护进行立向对接焊焊接垂直或接近垂直位置的焊接接头。电弧轴线方向与焊缝熔深方向垂直，焊接时在焊缝的正面采用水冷铜滑块，焊缝的背面采用水冷档排(或衬垫)，药芯焊丝送入焊件和档块形成的凹槽中，熔池四面受到约束，实现单面焊双面一次成形，是一种高效焊接技术及设备。其焊接质量好熔敷速度高、综合成本低，为这种高效自动化焊接技术及设备的推广应用提供了广阔的前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于遗传算法的自进化PID气电立焊焊接系统，能实现气电立小车的自动行走，自动控制干身长，以及自动进化；适应性非常广泛，适合各种类型、各种环境的焊接要求。

为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于遗传算法的自进化PID气电立焊焊接系统，包括行走电机模块、摆动控制模块、中央处理控制模块、送丝控制模块、焊机控制模块，干生自适应调节模块检查模块、电源模块、气流量控制模块、水冷系统；

所述干生自适应调节模块的工作流程为：通过焊接过程中弧长变化，建立了焊接小车和滑块为基础的二级联动弧长控制系统；利用滑块的动态响应能力强、精度高的特点实现弧长的快速、高精度控制；利用对小车的控制实现滑块的自动归中，增大系统的调节能力。

所述行走电机模块的工作流程为：由中央处理控制模块给出速度信号，由驱动器实现将速度信号转换为脉冲占空比信号实现对霍尔无刷之流电机的速度驱动输出，再将电机速度信号转换成电压信号参与占空比给定计算，形成一个闭环反馈电路，保证行走电机的电气特性；并反馈给中央处理控制模块一个电机旋速频率脉冲，实现二级反馈，增加行走电机模块的精度和稳定性。

所述摆动控制模块的工作流程为：摆动参数由液晶界面设置后存入中央处理控制模块的RAM中，在控制中由中央处理控制模块的USART模块发送给协处理器，由协处理器的对指令进行编译转换成具体的动作，来控制驱动电路实现摆动的工作。

所述送丝控制模块的工作流程为：中央处理控制模块提供送丝速度，由驱动器通过放大再将速度信号转变为脉冲信号并传送到驱动电机，以电机电压负反馈电流正反馈模式作为电机稳速方式参与前级给定运算；并通过编码器返回电机转动速度的脉冲信号，中央处理控制模块通过CCP捕捉计算出电机转速，并将其与给定转速进行比较进行矫正；

所述中央处理控制模块：该处理器具有2个增强型可寻址USART 模块，具有24 路通道的12 位A/D转换器，具有自动采集和休眠操作模式；

所述焊机控制模块：通过中央处理控制模块发送指令给焊接控制模块，焊接控制模块通过光耦进行隔离后，经DA转换后输出给定焊接电压，通过信号分离控制焊接起弧。

其操作过程为：

步骤一：首先对调用vint函数，初始化PLL、eprom、watchdog等，对端口进行输入输出配置，并根据功能赋予初值，再对寄存器进行配置；

步骤二：配置完成以后，初始化遗传模块，通过对eprom的数据进行读入存储，作为种群的基础数据库；

步骤三：完成液晶的初始化，启动人机交互界面，便于用户操作；等待用户操作指令；

步骤四：当有键按下时，判断命令值；

步骤五：确认命令值为焊接后，判断焊接标识为手动焊接进行手动焊接；判断焊接标识为自动焊接进行自动焊接；

步骤六：手动焊接：通过AD采集模块采集焊接参数电流、电压、行走速度，首先执行通过适配器二控制气流控制系统提前送气排除空气，执行完后在由中央处理控制模块通过USART模块发出焊接命令给适配器一和适配器二，由适配器二控制焊接控制模块启动焊接并按照要求输出，并控制水冷系统开始循环输送；在由适配器一控制送丝模块开始按要求进丝；

步骤七：自动焊接：采集焊接输入电流、电压，在初始化种群数据库中选择组对应PID参数，先将参数存储在SUF中，2组PID参数随机交换部分基因，来构造下一代的2条新的染色体，构造完成以后判断是否在合理范围，如果不在范围内直接调用与输入电流、电压匹配的PID参数，如果在范围内将参数传递给干身自适应调节模块，由干身自适应调节模块来控制行走执行机构PID结合参数检测模块实际反馈对行走做出调节，当干身变长的时候电压变小，加快行走速度，加速小车提升速实现干身调节；