一种机器人搅拌摩擦焊压力控制方法技术

本发明专利技术提供一种机器人搅拌摩擦焊压力控制方法，其中，应用于控制系统中，控制系统实时监控焊接过程中的实际压力；机器人搅拌摩擦焊压力控制方法包括以下步骤：步骤S1，设定预设压力；步骤S2，将预设压力和实际压力依照第一算法进行计算，以得到第一压力；步骤S3，将第一压力和预设压力依照第二算法进行计算，以得到第二压力；步骤S4，将第一压力和第二压力进行求和，以得到实际压力，返回步骤S2，直到实际压力接近第二压力。本发明专利技术的有益效果在于：通过PID算法和CMAC函数结合计算实际压力，并且使实际压力接近与CMAC函数得到的第二压力，从而使压力控制更为精确和稳定。

A Pressure Control Method for Robot Friction Stir Welding

The invention provides a robot friction stir welding pressure control method, which is applied in the control system, and the control system monitors the actual pressure in the welding process in real time. The robot friction stir welding pressure control method includes the following steps: setting the preset pressure; and (2) calculating the preset pressure and the actual pressure according to the first algorithm to obtain the first pressure. The first and preset pressures are calculated according to the second algorithm to get the second pressure. 4. The first and second pressures are summed to get the actual pressure, and then return to the second pressure until the actual pressure approaches the second pressure. The beneficial effect of the invention is that the actual pressure is calculated by combining the PID algorithm with the CMAC function, and the actual pressure is close to the second pressure obtained by the CMAC function, so that the pressure control is more accurate and stable.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人搅拌摩擦焊压力控制方法
本专利技术涉及机械数控加工
，尤其涉及一种机器人搅拌摩擦焊压力控制方法。
技术介绍
机器人搅拌摩擦焊主轴主要由旋转摩擦焊接主轴和Z向调节轴构成。焊接过程中，电机驱动旋转摩擦焊接主轴进行高速旋转，搅拌针受到顶锻力、前进抗力及侧向阻力共同作用。为了使焊接顺利进行并且保证稳定的焊缝质量，需要对焊接过程中的压力进行精确控制。不同板厚的工件焊接时需要的压力也不相同，因此伺服电机系统的压力控制极为重要。目前关于搅拌摩擦焊压力控制的解决方法是通过PID(比例-proportion，积分-integral，微分-differential)控制器控制焊接压力，这种方法在外界干扰难以实现快速响应的恒压力控制问题，从而引发飞边过多、试件过热等问题，严重时可能使搅拌针与工件背部的垫板碰撞，损坏搅拌针。另外，控制系统发出指令与执行系统实际运动之间存在较大时滞，而PID控制器对大时滞系统控制效果不佳。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种旨在通过PID算法和CMAC(CerebellarmodelArticulationController，小脑模型神经网络)函数结合计算实际压力，并且使实际压力接近与CMAC函数得到的第二压力，从而使压力控制更为精确和稳定的机器人搅拌摩擦焊压力控制方法。具体技术方案如下：一种机器人搅拌摩擦焊压力控制方法，其中，应用于控制系统中，控制系统实时监控焊接过程中的实际压力；机器人搅拌摩擦焊压力控制方法包括以下步骤：步骤S1，设定预设压力；步骤S2，将预设压力和实际压力依照第一算法进行计算，以得到第一压力；步骤S3，将第一压力和预设压力依照第二算法进行计算，以得到第二压力；步骤S4，将第一压力和第二压力进行求和，以得到实际压力，返回步骤S2，直到实际压力接近第二压力。优选的，机器人搅拌摩擦焊压力控制方法，其中，步骤S2中第一算法为PID算法；步骤S2具体包括：步骤S21，将预设压力和实际压力进行求差，以得到压力偏差；步骤S22，将压力偏差依照PID算法进行计算，以得到第一压力。优选的，机器人搅拌摩擦焊压力控制方法，其中，步骤S3中的第二算法为CMAC函数；在步骤S3之前具体包括：步骤A1，对CMAC函数进行量化，以得到CMAC函数的概念映射；步骤A2，根据概念映射得到CMAC函数的实际映射。优选的，机器人搅拌摩擦焊压力控制方法，其中，概念映射通过以下公式获得：实际映射根据概念映射获得以下公式：其中，ai用于表示联想向量；Si用于表示输入向量；vi用于表示所述概念映射输入至所述实际映射中；C用于表示泛化参数；N用于表示量化个数。优选的，机器人搅拌摩擦焊压力控制方法，其中，实际映射的参数为二进制选择参数，用于对权值进行选择。优选的，机器人搅拌摩擦焊压力控制方法，其中，CMAC函数根据以下公式获得：其中，uc用于表示第二压力；k用于表示时间；wi用于表示权值。优选的，机器人搅拌摩擦焊压力控制方法，其中，权值根据以下公式进行获取：w(k)＝w(k-1)+Δw(k)+α(w(k)-w(k-1))；其中，η用于表示网络学习率；α用于表示惯性量。上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过PID算法和CMAC函数结合计算实际压力，并且使实际压力接近与CMAC函数得到的第二压力，从而使压力控制更为精确和稳定。附图说明参考所附附图，以更加充分的描述本专利技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本专利技术范围的限制。图1为本专利技术机器人搅拌摩擦焊压力控制方法实施例的流程图；图2为本专利技术机器人搅拌摩擦焊压力控制方法实施例的步骤S2的流程图；图3为本专利技术机器人搅拌摩擦焊压力控制方法实施例的实际映射的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。本专利技术提供一种机器人搅拌摩擦焊压力控制方法，应用于控制系统中，控制系统实时监控焊接过程中的实际压力；如图1所示，机器人搅拌摩擦焊压力控制方法包括以下步骤：步骤S1，设定一预设压力；步骤S2，将预设压力和实际压力依照第一算法进行计算，以得到第一压力；步骤S3，将第一压力和预设压力依照第二算法进行计算，以得到第二压力；步骤S4，将第一压力和第二压力进行求和，以得到实际压力，返回步骤S2，直到实际压力接近第二压力。进一步地，作为优选的实施方式，通过PID算法和CMAC函数结合计算实际压力，并且使实际压力接近与小脑模型神经网络函数得到的第二压力，接着控制系统将第二压力作为控制系统的电机的控制电压，从而驱动Z向调节轴电机动作，进而控制系统的顶锻力逐渐逼近理想值，即使压力控制更为精确和稳定。进一步地，作为优选的实施方式，实际压力接近第二压力时，即第一压力趋近于零，第二压力趋近于实际压力，最终使得系统控制信号完全来自于CMAC函数的输出从而提高压力控制的精确性和稳定性。进一步地，在上述实施例中，步骤S2中第一算法为PID算法；如图2所示，步骤S2具体包括：步骤S21，将预设压力和实际压力进行求差，以得到压力偏差；步骤S22，将压力偏差依照PID算法进行计算，以得到第一压力。进一步地，作为优选的实施方式，通过下述公式计算得到压力偏差：e＝ua-u；(1)其中，e用于表示压力偏差；ua用于表示预设压力；u用于表示实际压力。进一步地，在上述实施例中，步骤S3中的第二算法为CMAC函数；在步骤S3之前具体包括实现CMAC函数的实际映射的步骤，如图3所示：步骤A1，对CMAC函数进行量化，以得到CMAC函数的概念映射；步骤A2，根据概念映射得到CMAC函数的实际映射。进一步地，作为优选的实施方式，CMAC结构是一种表达复杂非线性函数的表格查询型自适应神经网络。CMAC结构包括：输入层(S,Sensory)、中间层(A,Association)和输出层(P,Reponse)，CMAC结构的映射关系为：f:S→A；(2)g:A→P；(3)其中，公式(2)中的S→A的映射原则为：在输入层S邻近的两个输入N维向量，在中间层A中会激励部分重叠单元，距离越近，重叠越多，即局部泛化。公式(3)中的A→P的映射原则为：中间层A通过杂散编码(Hash-coding)技术，将被激励单元与权值向量W相乘，产生输出向量P。进一步地，在上述实施例中，实现CMAC的概念映射首先在输入空间(输入空间是指预设压力的范围)[Smin,Smax]上分出N+2C个量化间隔，从而对输入(即预设压力)进行选择，即概念映射通过以下公式获得：实际映射根据概念映射获得以下公式：其中，ai用于表示联想向量；Si用于表示输入向量；vi用于表示概念映射输入至实际映射中；C用于表示泛化参数；N用于表示量化个数。进一步地，在上述实施例中，实际映射的参数为二进制选择参数，用于对权值进行选择。进一步地，在上述实施例中，CMAC函数根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人搅拌摩擦焊压力控制方法，其特征在于，应用于控制系统中，所述控制系统实时监控焊接过程中的实际压力；所述机器人搅拌摩擦焊压力控制方法包括以下步骤：步骤S1，设定一预设压力；步骤S2，将所述预设压力和所述实际压力依照一第一算法进行计算，以得到第一压力；步骤S3，将所述第一压力和所述预设压力依照一第二算法进行计算，以得到第二压力；步骤S4，将所述第一压力和所述第二压力进行求和，以得到所述实际压力，返回步骤S2，直到所述实际压力接近所述第二压力。

【技术特征摘要】
1.一种机器人搅拌摩擦焊压力控制方法，其特征在于，应用于控制系统中，所述控制系统实时监控焊接过程中的实际压力；所述机器人搅拌摩擦焊压力控制方法包括以下步骤：步骤S1，设定一预设压力；步骤S2，将所述预设压力和所述实际压力依照一第一算法进行计算，以得到第一压力；步骤S3，将所述第一压力和所述预设压力依照一第二算法进行计算，以得到第二压力；步骤S4，将所述第一压力和所述第二压力进行求和，以得到所述实际压力，返回步骤S2，直到所述实际压力接近所述第二压力。2.如权利要求1所述的机器人搅拌摩擦焊压力控制方法，其特征在于，所述步骤S2中所述第一算法为PID算法；所述步骤S2具体包括：步骤S21，将所述预设压力和所述实际压力进行求差，以得到一压力偏差；步骤S22，将所述压力偏差依照所述PID算法进行计算，以得到所述第一压力。3.如权利要求1所述的机器人搅拌摩擦焊压力控制方法，其特征在于，所述步骤S3中的所述第二算法为CMAC函数；在所述步骤S3之前具体包括：步骤A1，对所述CM...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉喜，张杰，孔萌，杨坤，曾鹏，李超豪，高硕，
申请(专利权)人：上海发那科机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31