焊接傳感器提供了量化的信息之后,如何利用這些信息控制執行機構對焊接過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,從而得到穩定而理想的焊接質(zhì)量是控制方法要解決的問(wèn)題。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,尤其是計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,控制技術(shù)也得到了很快的發(fā)展。在現代焊接生產(chǎn)過(guò)程中已經(jīng)廣泛應用及將要應用的控制方法主要有:
1、直接糾偏法
在工程中我們應用最普遍的方法是直接糾偏法,即得到偏差值后直接控制執行機構實(shí)施糾正偏差的動(dòng)作。僅采用PI調節會(huì )降低系統的相對穩定性,因而引進(jìn)了PID控制方法。
這些控制方法的實(shí)質(zhì)是從被控對象檢測出狀態(tài)變量,以此檢測值和期望值比較,得出偏差量,輸送到特別設計的控制器中,按照已建立的數學(xué)模型進(jìn)行運算,得出控制量,輸送到焊接過(guò)程調節相應的參數,獲得焊接結果,使檢測值和期望值更為接近,如此循環(huán)動(dòng)作,使偏差量趨向于零,保證在允許的偏差范圍之內。
在焊縫跟蹤系統中,根據求得的焊縫中心與焊炬在圖像中的位置,可以方便地求出焊炬偏離焊縫中心線(xiàn)的偏差信號和方向信號。左偏時(shí),比例糾正電機正轉,帶動(dòng)焊炬右移,靠近中心線(xiàn);反之,電機反轉,帶動(dòng)焊炬左移,靠近中心線(xiàn)。
2、智能控制的方法
隨著(zhù)電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及信息技術(shù)迅速地引入焊接領(lǐng)域,各種智能控制方法也逐步應用到焊接領(lǐng)域中來(lái)。所謂現代智能控制就是主要利用人的操作經(jīng)驗、知識和推理規則,同時(shí)利用控制系統所提供的某些信息得出相應的控制動(dòng)作,以達到預期控制目的的一種控制方法。在焊縫跟蹤系統,曾經(jīng)研究并應用了很多的智能控制方法主要有以下幾種。
1)模糊控制
模糊控制是吸收了人的思維具有模糊性的特點(diǎn),使用模糊數學(xué)中的隸屬函數、模糊關(guān)系、模糊推理和決策等工具,得出控制動(dòng)作。模糊控制最突出的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需建立控制系統的數學(xué)模型,其控制決策表和控制規則是根據經(jīng)驗預先總結出來(lái)的。根據控制規則,誤差及誤差變換率的模糊子集產(chǎn)生控制決策表,通過(guò)決策表的直接查詢(xún),可得到每一時(shí)刻應施于控制系統的控制動(dòng)作,從而達到實(shí)時(shí)控制的目的。
2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制是在研究人腦結構和功能的基礎上,通過(guò)簡(jiǎn)化、抽象和模擬,建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型,再通過(guò)相應的計算機系統,實(shí)現反映人腦結構和功能來(lái)處理問(wèn)題的過(guò)程控制。目前應用最廣、其基本思想最直觀(guān)的是誤差逆傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )及BP 網(wǎng)絡(luò ),BP網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)是進(jìn)行誤差逆傳播,即根據網(wǎng)絡(luò )的希望輸出與網(wǎng)絡(luò )實(shí)際輸出之差的誤差信號,由輸出層經(jīng)中間層向輸入層逐層修正連接權及各單元的輸出閾值。BP算法意在求誤差函數的極小值,通過(guò)樣本的反復訓練并朝減少偏差的方向修改權值,直至達到滿(mǎn)意的精度為止。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )絡(luò )控制技術(shù)應用在弧焊機器人的焊縫跟蹤控制技術(shù)中,通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )在笛卡爾空間軌跡的補償作用,確定出基于笛卡爾空間參考軌跡控制,機器人焊縫跟蹤系統采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制器,具有良好的控制特性和較強的魯棒性。另外神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)還應用于視覺(jué)跟蹤系統的焊縫類(lèi)型自動(dòng)識別,提取出預處理后焊縫結構光圖像的特征參數,送入ART2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )分類(lèi)器進(jìn)行辨識,判別出焊縫類(lèi)型。應用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)識別焊縫類(lèi)型,迅速、穩定且可靠性高,是焊縫類(lèi)型自動(dòng)識別的理想方法。
3、專(zhuān)家系統控制
專(zhuān)家系統控制也是智能控制方法的一種,這種控制方法采用被控對象領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識和經(jīng)驗,采用人工智能專(zhuān)家系統的知識表示及推理技術(shù),得出控制動(dòng)作,從而達到控制的目的。但是在焊縫跟蹤系統中,專(zhuān)家系統控制方法還只是研究階段,但在焊接其他領(lǐng)域已經(jīng)有了逐步的應用。隨著(zhù)對專(zhuān)家系統研究的不斷深入,相信在不久的將來(lái),在焊縫跟蹤系統中也將應用到這種先進(jìn)的控制技術(shù)。