[发明专利]一种基于专家系统与神经元PID的SiC弧焊电源控制方法

说明书

本发明提供了一种基于专家系统与神经元PID的SiC弧焊电源控制方法。建立弧焊电源控制系统模型；给定弧焊电源的电流信号r(k)，将实际焊接电流信号y(k)通过反馈单元与给定弧焊电源的电流信号r(k)进行比较，得到弧焊电源控制系统模型的当前误差e(k)，将当前误差e(k)、上一次误差e(k‑1)和前一次误差e(k‑2)作为神经元PID控制单元的输入；采用有监督的Hebb学习规则更新神经元PID控制单元的权系数w，同时利用专家规则对神经元PID控制单元中的比例系数K进行在线调整，以控制神经元PID控制单元的输出量u(k)，将输出量u(k)通过弧焊电源电弧系统实现弧焊电源的调节，得到调节后的实际焊接电流信号y(k)。本发明能根据焊接电流实时调整神经元PID的比例系数，对弧焊电源控制具有较好的自适应能力以及优越的跟踪性能。

技术领域

本发明涉及弧焊控制技术领域，更具体地说，涉及一种基于专家系统与神经元PID的SiC弧焊电源控制方法。

背景技术

目前，增量式PID控制算法由于原理简单，使用方便，在焊接电源控制中得到广泛应用，但是，常规增量式PID参数一经整定，在整个控制过程中便保持不变，不利于跟踪设定值和适应焊接过程特性变化。不少学者研究了多种PID改进算法：当工作区域在非预期频繁干扰时，采用神经网络、模糊控制或专家控制器等人工智能技术，可以实时优化自适应焊接参数，显著减少焊接缺陷；通过基于生物免疫反馈调节策略和模糊逻辑推理的模糊免疫PID控制，调节增量式PID中的比例系数，实现快速响应；采用牛顿插值算法的焊接专家系统来实现铝镁合金薄板冷焊电源工艺参数的自调整等等。研究表明，应用具有较强鲁棒性及自适应性的神经元PID控制器有利于进一步提升弧焊电源的控制效果。

虽然，单神经元自适应PID控制焊接电源脉冲电流在峰值和基值叠加时强度较小。但神经元PID控制仍存在调节时间长、神经元的比例系数K难以优化调节等不足，可应用于超高逆变频率弧焊电源的神经元PID改进算法并不多。因此，现需提供一种可改善超高频宽禁带SiC弧焊电源的神经元PID控制效果的SiC弧焊电源控制方法，以更好的适应焊接过程特性变化的控制需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种基于专家系统与神经元PID的SiC弧焊电源控制方法，该SiC弧焊电源控制方法能根据焊接电流实时调整神经元PID的比例系数，对弧焊电源控制具有较好的自适应能力以及优越的跟踪性能，以更好的适应焊接过程特性变化的控制需求。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种基于专家系统与神经元PID的SiC弧焊电源控制方法，其特征在于：

首先，建立弧焊电源控制系统模型，该弧焊电源控制系统模型包括弧焊电源电弧系统、带有数字PID控制单元的数字PID控制器和反馈单元；并将专家系统应用于数字PID控制器的神经元PID控制单元中进行在线调节；

然后，给定弧焊电源的电流信号r(k)，将实际焊接电流信号y(k)通过反馈单元与给定弧焊电源的电流信号r(k)进行比较，得到弧焊电源控制系统模型的当前误差e(k)，将当前误差e(k)、上一次误差e(k-1)和前一次误差e(k-2)作为神经元PID控制单元的输入；

最后，采用有监督的Hebb学习规则更新神经元PID控制单元的权系数w，同时利用专家规则对神经元PID控制单元中的比例系数K进行在线调整，以控制神经元PID控制单元的输出量u(k)，将输出量u(k)通过弧焊电源电弧系统实现弧焊电源的调节，得到调节后的实际焊接电流信号y(k)。