電弧傳感器的數(shù)學模型,工作原理,發(fā)展概述,應用狀況
控制系統(tǒng)包括控制器和對象二大部分，其中被控對象的動態(tài)特性是主要的，所以建立被控對象的數(shù)學模型是所有工作的第一步，所謂“系統(tǒng)建�！�，就是對軟件中過程的抽象描述。
常用的建模方法有：a機理分析法;b統(tǒng)計建模法;c神經(jīng)網(wǎng)絡建模法;d智能建模法。
我們在這要分析的是旋轉(zhuǎn)電弧焊炬長度和焊接電流之間的數(shù)學模型H(s)—I(s)，其中輸入量是弧長，輸出量是實時的焊接電流。雖然不同系統(tǒng)中具體的結(jié)果各異，但結(jié)果均為二階的對應關系。根據(jù)文獻有如下結(jié)論：
設G(s)為焊炬高度H(s)到電流I(s)的傳遞函數(shù)，則它在理論上可表示為：
其中Ka,Kn,Kr,Kq為與電源外特性、焊接材料、電弧氣氛有關的常數(shù)，P(s)為電源的動態(tài)外特性，當電源外特性為一階慣性環(huán)節(jié)P(s)=P0/(TpS+1)時，式(1)可簡化為：
對象的數(shù)學模型將有助于指導我們以下的工作：可以以模型為對象設計和評價控制器;可以通過對數(shù)學模型的分析，找出最靈敏的工作頻率，進而確定最佳電弧旋轉(zhuǎn)角速度;可以用模型來對所用的控制器進行仿真，比較不同結(jié)構和參數(shù)控制器的優(yōu)缺點，從而設計出符合要求的數(shù)字控制器。
設某個焊接過程為對象H(s)=(1+3s)/(1+2s)(1+8s)，由于所給傳遞函數(shù)代表的對象是線性時不變的，所以用簡單的比例控制是可行的，只要比例系數(shù)恰當，跟蹤誤差將會足夠小;如果加上積分項將可以在較小的比例系數(shù)的情況下得到很好的跟蹤精度;加上微分項可以減小超調(diào)量。
圖1 PID控制器仿真結(jié)構圖
在圖的仿真結(jié)構圖中，適當調(diào)整各系數(shù)，就可使系統(tǒng)跟蹤階躍信號的上升時間、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度滿足要求,如圖1圖2所示。
圖2 PID控制器仿真結(jié)果圖
