弧焊過(guò)程傳感、控制及實(shí)踐（黃健康）
《弧焊過(guò)程傳感、控制及實(shí)踐》以弧焊過(guò)程中所涉及的傳感與控制為切入點(diǎn)，并結(jié)合控制與信號(hào)基本理論系統(tǒng)闡述弧焊過(guò)程中的傳感與控制及具體應(yīng)用和實(shí)踐。
全書(shū)分控制理論基礎(chǔ)、信號(hào)傳感及處理基礎(chǔ)、弧焊過(guò)程應(yīng)用3大部分，共10章。第1～5章介紹控制基礎(chǔ)理論以及所涉及的弧焊過(guò)程建模與控制，包括經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論；第6、7章主要介紹信號(hào)處理基本理論以及弧焊過(guò)程中信號(hào)傳感基礎(chǔ)；第8章主要介紹工業(yè)過(guò)程控制，特別是以分布式控制為基礎(chǔ)的工業(yè)過(guò)程控制的組成及應(yīng)用；第9、10章主要介紹弧焊過(guò)程中控制建模分析及實(shí)現(xiàn)。
《弧焊過(guò)程傳感、控制及實(shí)踐》作為高等學(xué)校焊接技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)、材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)用書(shū)，也可作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生控制方面的入門(mén)學(xué)習(xí)參考書(shū)，還可作為焊接領(lǐng)域的研究人員、工程技術(shù)人員的學(xué)習(xí)參考用書(shū)。
第1章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論1
1.1 控制的發(fā)展歷程與內(nèi)涵 1
1.1.1 控制的歷史1
1.1.2 控制的內(nèi)涵4
1.1.3 控制的發(fā)展9
1.2 焊接生產(chǎn)中的自動(dòng)控制 12
1.2.1 焊接過(guò)程控制系統(tǒng)12
1.2.2 焊接過(guò)程傳感15
1.2.3 焊接自動(dòng)化生產(chǎn)裝備16
第2章 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型19
2.1 系統(tǒng)建模 19
2.1.1 物理系統(tǒng)建模19
2.1.2 物理系統(tǒng)的線(xiàn)性近似22
2.1.3 控制工程中使用的模型描述23
2.2 傳遞函數(shù)模型 24
2.2.1 拉普拉斯變換24
2.2.2 零極點(diǎn)模型與圖解法27
2.2.3 線(xiàn)性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)31
2.3 控制系統(tǒng)模型的建立 33
2.3.1 框圖模型33
2.3.2 信號(hào)流圖模型38
2.4 過(guò)程辨識(shí)建模 42
2.4.1 基于系統(tǒng)辨識(shí)的建模方法42
2.4.2 階躍實(shí)驗(yàn)與頻率響應(yīng)估計(jì)44
2.4.3 常用模型結(jié)構(gòu)的參數(shù)辨識(shí)方法46
2.4.4 基于閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)辨識(shí)模型參數(shù)48
第3章 控制系統(tǒng)性能分析54
3.1 時(shí)域分析法 54
3.1.1 典型輸入信號(hào)54
3.1.2 一階和二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)56
3.1.3 高階系統(tǒng)的時(shí)域分析59
3.1.4 瞬態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)60
3.1.5 穩(wěn)定性分析62
3.1.6 穩(wěn)態(tài)誤差分析與計(jì)算64
3.2 根軌跡分析法 69
3.2.1 根軌跡的基本概念70
3.2.2 繪制根軌跡的條件71
3.2.3 繪制根軌跡的基本規(guī)則72
3.2.4 基于根軌跡法的控制器性能分析73
3.2.5 根軌跡圖的繪制75
3.3 頻域分析法 77
3.3.1 控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)77
3.3.2 頻域分析法的穩(wěn)定性分析84
3.4 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正 88
3.4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法89
3.4.2 串聯(lián)校正90
3.4.3 反饋校正91
3.4.4 復(fù)合校正92
3.5 弧焊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 94
3.5.1 等速送絲電弧控制系統(tǒng)95
3.5.2 均勻調(diào)節(jié)電弧控制系統(tǒng)98
3.5.3 均勻調(diào)節(jié)和自發(fā)調(diào)節(jié)共同作用下的電弧控制系統(tǒng)100
第4章 現(xiàn)代控制理論與技術(shù)102
4.1 現(xiàn)代控制理論與經(jīng)典控制理論的區(qū)別 102
4.2 狀態(tài)空間分析103
4.2.1 狀態(tài)空間方程的建立103
4.2.2 狀態(tài)空間方程的線(xiàn)性變換106
4.2.3 解狀態(tài)空間方程107
4.3 狀態(tài)空間設(shè)計(jì) 109
4.3.1 狀態(tài)反饋109
4.3.2 狀態(tài)觀測(cè)111
4.4 現(xiàn)代控制理論的發(fā)展 113
4.4.1 LQR 控制113
4.4.2 模型預(yù)測(cè)控制(MPC) 119
4.4.3 自適應(yīng)控制120
4.5 焊接過(guò)程的狀態(tài)空間建模 122
4.5.1 GMAW 過(guò)程熔滴過(guò)渡行為動(dòng)態(tài)模型122
4.5.2 含送絲機(jī)構(gòu)的GMAW 動(dòng)態(tài)模型126
第5章 弧焊過(guò)程自動(dòng)控制128
5.1 PID 控制 128
5.1.1 PID 控制的基本原理128
5.1.2 PID 控制算法129
5.1.3 數(shù)字PID 控制130
5.1.4 DE-GMAW 增量式PID 穩(wěn)定性控制133
5.1.5 一階旋轉(zhuǎn)倒立擺PID 實(shí)物控制138
5.2 模糊控制 141
5.2.1 模糊集合的定義與表示142
5.2.2 模糊關(guān)系143
5.2.3 模糊推理144
5.2.4 模糊控制的應(yīng)用145
5.2.5 焊接穩(wěn)定性模糊PID 控制151
5.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 153
5.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制簡(jiǎn)介153
5.3.2 典型人工網(wǎng)絡(luò)154
5.3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 控制器設(shè)計(jì)156
5.3.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在焊接過(guò)程中的應(yīng)用160
第6章 信號(hào)處理與傳感164
6.1 信號(hào)與傳感 164
6.1.1 傳感技術(shù)164
6.1.2 焊接中的常見(jiàn)傳感量164
6.1.3 信號(hào)166
6.2 信號(hào)采集 167
6.2.1 信號(hào)采集原理168
6.2.2 A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換原理171
6.3 信號(hào)分析與處理 172
6.3.1 Z 變換172
6.3.2 傅里葉變換179
6.3.3 小波變換184
6.4 濾波技術(shù) 185
6.4.1 硬件濾波185
6.4.2 數(shù)字濾波188
6.4.3 卡爾曼濾波189
6.5 焊接中的信號(hào)采集與處理 192
6.5.1 電信號(hào)測(cè)量192
6.5.2 焊接熱循環(huán)曲線(xiàn)測(cè)量193
6.5.3 視覺(jué)傳感與定位195
第7章 焊接過(guò)程信息傳感與應(yīng)用198
7.1 傳感技術(shù)基礎(chǔ) 198
7.1.1 概念與特性198
7.1.2 傳感器誤差分析200
7.2 焊接過(guò)程量測(cè)量傳感 202
7.2.1 電信號(hào)測(cè)量202
7.2.2 溫度測(cè)量203
7.3 焊接過(guò)程視覺(jué)傳感 205
7.3.1 主動(dòng)視覺(jué)傳感205
7.3.2 被動(dòng)視覺(jué)傳感208
7.3.3 熔池振蕩與熔透分析211
7.4 焊縫跟蹤 214
7.4.1 激光焊縫跟蹤214
7.4.2 超聲波焊縫跟蹤216
7.4.3 旋轉(zhuǎn)電弧焊縫跟蹤216
7.4.4 電磁傳感焊縫跟蹤217
7.4.5 視覺(jué)傳感焊縫跟蹤219
第8章 過(guò)程控制系統(tǒng)221
8.1 過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 221
8.1.1 過(guò)程控制方法221
8.1.2 過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)223
8.2 集散控制系統(tǒng)概述 227
8.2.1 DCS 組成227
8.2.2 DCS 發(fā)展歷程230
8.2.3 DCS 的局限性及發(fā)展趨勢(shì)233
8.3 DCS 硬件系統(tǒng) 234
8.3.1 過(guò)程檢測(cè)儀表235
8.3.2 控制器238
8.3.3 執(zhí)行器239
8.4 DCS 軟件系統(tǒng) 245
8.4.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)245
8.4.2 組態(tài)軟件250
8.5 DCS 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 254
8.5.1 銅鈷回收檢測(cè)控制系統(tǒng)254
8.5.2 機(jī)器人焊接生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)261
第9章 焊接過(guò)程建模及控制仿真267
9.1 旁路耦合電弧焊過(guò)程建模及仿真 267
9.1.1 非熔化極旁路耦合電弧焊接過(guò)程的建模仿真267
9.1.2 焊接過(guò)程穩(wěn)定性PID 控制272
9.1.3 雙熔化極旁路耦合電弧GMAW 焊接過(guò)程的建模仿真277
9.2 MIG 焊過(guò)程建模及控制仿真 280
9.2.1 模型介紹280
9.2.2 經(jīng)典補(bǔ)償解耦控制283
9.2.3 脈沖MIG 焊焊絲熔化動(dòng)態(tài)電弧模型及仿真分析286
9.2.4 脈沖MIG 焊解耦控制290
9.2.5 基于雙脈沖的鋁合金MIG 焊熔池寬度控制293
9.3 脈沖MIG 焊視覺(jué)反饋解耦控制系統(tǒng) 296
9.3.1 基于視覺(jué)傳感的脈沖MIG 焊動(dòng)態(tài)過(guò)程辨識(shí)296
9.3.2 視覺(jué)閉環(huán)控制297
9.3.3 視覺(jué)解耦控制300
9.3.4 基于視覺(jué)的焊絲干伸長(zhǎng)控制312
第10章 焊接過(guò)程傳感控制314
10.1 平臺(tái)組成 314
10.1.1 虛擬儀器314
10.1.2 數(shù)據(jù)采集程序316
10.2 LabVIEW 視覺(jué)傳感系統(tǒng) 317
10.2.1 基于COM 技術(shù)的LabVIEW 與MATLAB 無(wú)縫鏈接317
10.2.2 脈沖MIG 焊實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)317
10.3 直流MIG 焊參數(shù) 321
10.3.1 LabVIEW 平臺(tái)搭建321
10.3.2 雙脈沖MIG 測(cè)控實(shí)驗(yàn)335
參考文獻(xiàn)340
書(shū)單推薦
