弧焊电源及控制重点题
孔令杰版本第一章1．在电弧燃烧过程中会伴随着哪些物理过程？在电路中电弧是什么样的负载属性？答：物理过程：气体原子的激发、电离和电子发射、负离子的产生、正离子和电子的复合负载属性：电弧是一段导体，是一种气体的放电现象，其负载属性分为分为静特性与动特性，对于不同的焊接方法，其电弧的属性不同，一般静特性呈U形。2．电离、阴极电子发射有哪些方式？何谓电离能、电子逸出功，两者对电弧的稳定性有何影响？答：方式：撞击电离、热电离、光电离电子发射方式：热发射、光电发射、重离子撞击发射、强电场作用下的自发射电力能：原子形成正离子所需的能量称为电离能电子逸出功：电子发射所需的能量称为逸出功影响：电离能或电子逸出功越
小，电弧的导电性能就越好，电弧越稳定。3．焊接电弧的引燃有哪两种方式，分别在什么情况下应用？答：方式：接触引弧、非接触引弧应用：接触引弧：焊条电弧焊、熔化及气体保护焊和埋弧焊非接触引弧：钨极氩弧焊和等离子弧焊4．焊接电弧在物理结构上可分为哪几个区，各区域有何特点？答：三个区：阳极区、阴极区、弧柱区特点：在阴极区和阳极区，电位分布曲线的斜率很大，而在弧柱区则较平缓，并可认为是均匀分布的；可近似的认为阳极区和阴极区压降基本不变，而弧柱区压降在一定气体介质中与弧长成正比。5．何谓电弧的静特性、动特性，如何解释电弧的静特性曲线？焊接电弧的静特性曲线会受到哪些因素的影响？ 1 孔令杰版本答：静特性：一定长度的电弧在稳定状态下，电弧电压Uf与电弧电流If之间的关系，称为~~ 动特性：在一定的弧长下，当电弧电流很快
变化的时候，电弧电压与电流瞬时值之间的关系于焊接电弧是非线性负载，电弧电压与电流之间不是正比例关系，所以当电弧电流从小到大在很大范围内变化时，电弧的静特性曲线呈U形曲线，又成U形特性。影响因素：阴极电子的发射能力、阴极尺寸大小、阴极斑点的电流密度、弧柱长度、弧柱区的气相成分和弧柱的电导率等。6．电弧的静特性曲线可分为哪几个区段？实用的几种焊接电弧静特性通常位于哪个区段？答：下降特性段、平特性段、上升特性段焊条电弧焊、埋弧焊——平特性段；非熔化极气体保护焊、微束等离子弧焊、等离子弧焊——多半工作在平特性段，当焊接电流较大时才工作在上升段；熔化极气体保护焊和水下焊接——上升特性段。7．交流电弧与直流电弧相比有何特点？交流电弧连续燃烧的条件是什么？哪些因素会影响交流电弧的稳定性，从弧焊电源方面考虑，可采取哪些措施来
提高其稳定性？答：特点：①电弧周期性熄灭和引燃②电弧电压和电流波形发生畸变③热惯性作用明显条件：必须是电弧电流能维持到半个周期；当焊接电流过零点时，电源电压应大于电弧引燃电压。2U01Uyh?2??2Uf42Uf 影响因素：①空载电压U0 ②引燃电压Uyh ③电路参数④焊接电流 2 孔令杰版本⑤电源频率⑥电极的热物理性能和尺寸措施：提高弧焊电源频率、提高电源的空载电压、改善电弧电流的波形等。8．焊接电弧从特性上可分为哪些种类？各种焊接电弧的典型特征是什么？答：分类：按电流种类分：交流电弧、直流电弧、脉冲电弧按电弧状态分：自电弧、压缩电弧按电极材料分：熔化极电弧、非熔化极电弧特征：熔化极电弧通常采用填充金属作为电弧的一个极，在电弧燃烧的过程中电极不断熔化并过渡到焊件中去；非熔化
极电弧电极本身在焊接过程中不熔化，没有金属熔滴过渡，通常采用惰性气体保护。压缩电弧可分为转移型等离子弧；非转移型等离子弧；混合型等离子弧脉冲电弧：电弧电流周期性的从基本电流幅值增至脉冲电流幅值。第二章1、弧焊工艺应具备哪些实用要求？这些要求反映在弧焊电源性能的哪些方面？答：实用要求：①保证引弧容易②保证电弧稳定③保证焊接规范稳定④具有足够宽的焊接规范调节范围电弧性能四方面：①对弧焊电源空载电压的要求②对弧焊电源外特性的要求③对弧焊电源调节性能的要求④对弧焊电源动特性的要求2、什么叫电源的外特性？弧焊电源的外特性与普通电源相比有什么不同？
3 孔令杰版本答：电源外特性：指在电源的内部参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值Uy与输出的电流的稳定值Iy之间的关系：Uy=f(Iy) 不同：普通电源的
外特性接近于平的；而弧焊电源的供电对象不是线性负载，外特性为非线性。
3、何谓“电源——电弧”系统的稳定工作点？稳定工作点存在的条件是什么？答：“电源——电弧”系统的稳定工作点是指电源外特性曲线与电弧静特性曲线的交点。Δif?Δ?Kwt L??Uf?Uy?Kw????I??I???0??I f条件：电弧静特性曲线在工作点的斜率必须大于电源外特性曲线在工作点的斜率。
4、药皮焊条电弧焊、钨极氩弧焊分别要求什么形状的电源外特性？为什么？答：焊条电弧焊：缓降外特性的弧焊电源。因为此种电弧一般工作在静特性的水平段，采用下降外特性弧焊电源。但电源外特性曲线陡降时，短路电流小，引弧困难、熔滴过渡困难；电源外特性过于平缓，短路电流又太大，飞溅增大，电弧不稳定。所以采用缓降外特性的弧焊电源，并要求其稳态短路电流与焊接电流之比小于2。钨极氩弧焊：恒流外特性的弧焊电源。因为
钨极氩弧焊电弧静特性呈平或略上升的形状，采用非熔化的钨极作为电极，电弧不具有自身调节作用，采用恒流外特性可以在电弧弧长波动时维持焊接电流稳定。5、等速送丝的CO2气体保护焊对弧焊电源的外特性和动特性有什么要求？答：外特性：等速送丝的CO2焊的电弧静特性是上升的，因此电源外特性是平的。这样外界因素造成弧长波动时，电弧自身调节作用强烈，使焊接规范稳定。另外，平特性电源短路电流大，有利于接触引弧。动特性：要限制短路电流的增长速度，减少熔滴短路过渡时的飞溅；弧焊电源要有足够快的空载电压恢复速度。
6、何谓弧焊电源的动特性，它包括哪些指标？哪类弧焊方法对动特性有特别要求？答：弧焊电源的动特性是指电弧负载状态发生突然变化时，弧焊电源输出的电压与电流的响应过程。 4 孔令杰版本指标：短路电流增长速度、短路电流峰值、空载电压的恢复速
度。特别要求的弧焊方法：具有短路过度的熔化极电弧焊、药皮焊条电弧焊和细丝CO2焊。7、为什么要求弧焊电源的外特性可调？通常如何实现调节？答：于电弧电压和电流是电弧静特性与呼喊电源外特性曲线相交的一个稳定工作点决定的，一定的弧长，只有一个稳定工作点。因此，为满足工艺要求，获得所需的焊接电流和电弧电压，弧焊电源的外特性必须可以均匀调节，以便与电弧的静特性有一系列稳定工作点。调节弧焊电源的内部参数——空载电压U0和等效阻抗Z来实现。不同类型的电源，调节原理不同。
8、比较以下三种下降型电源外特性的调节特性，说明哪一种最好，为什么？答：第三种最好。原因：第一种是改变等效阻抗的下降外特性，第二种是改变空载电压的外特性，这两种调节方式都不利于小电流焊接时的引弧与稳弧要求。第三种可以同时改变空载电压和等效阻抗，规范调节的范围广，小电
流焊接时于电源提供了较高的空载电压而使电弧稳定，大电流焊接时于电子的热发射能力比较强而无需电源提供高的空载电压，此时降低电源的空载电压可以节省电能。9、何谓弧焊电源的负载特性？它与电源的外特性、电弧静特性有什么区别？答：负载特性：根据生产经验规定了负载电流与工作电流的关系为一缓升直线，称~~ 区别：负载特性的负载不仅包括电弧，还包括焊接回路的电缆等，而静特性的负载只包括电弧。电 5
孔令杰版本故ΔФM 总是出现在起始工作点一侧。在焊接电流If较小时，工作点处于非饱和区，外特性曲线是陡降的，进入磁饱和区后，外特性曲线呈水平状。起始工作点的位置越低，进入磁饱和区所对应的If值越大，外特性下降段越长，平直段所对应的电压越低。“L”型外特性只能用
于等速送丝的熔化极气体保护焊，焊接电流大小送丝速度来确定，电弧电压同通过调节弧焊电源外特性来改变。
7. 无反馈磁放大器和全部内反馈磁放大器的调节特性有何区别？如何较简便地扩大全部内反馈磁放大器的调节范围？答：无反馈磁放大器的控制电流Ic用来调节焊接电流If大小；而全部内反馈磁放大器调节Ic主要是改变Uf的大小，If 是送丝速度来调节的。在磁放大器上增加一个偏移绕组WP，使其在铁心中产生的磁通方向与Ic相反，这样调节Ic 只需改变大小而不改变方向，从而扩大了调节范围。8. 在部分内反馈磁放大器中，内桥电阻Rn的作用是什么，其阻值变化会产生什么效果？这种弧焊电源的突出优点是什么？答：Rn的作用是使交流绕组WA中所通过的电流可以是双向的，内桥电流使铁心去磁，起负反馈作用，降低铁心的饱和程度，使磁通的变化量ΔФM随电流的增大而增加，从而获得下降的外特性。
改变Rn大小，可改变正向电流和反向电流的比例，获得不同下降幅度的外特性。Rn减小——外特性下降变陡；Rn增大——外特性下降变缓；Rn→+∞——全部内反馈优点：可通过Rn调节，获得所需的弧焊电源外特性，更具灵活性。
9. 磁放大器式硅弧焊整流器可通过哪几种途径变为脉冲弧焊电源？此类脉冲弧焊电源具有哪些特点？答：①采用脉冲控制电路②变换阻抗特点：①脉冲电流和基本电流取自同意变压器，属一体式脉冲弧焊电源，结构简单、体积小；11 孔令杰版本②通过改变磁放大器的饱和程度，可以在焊前或焊接过程中无级调节弧焊电源的输出功率，调节参数容易，使用方便；③这种脉冲电源可以方便地在磁放大器式弧焊整流器基础上实现，可以做到一机多用；④于磁放大器的时间常数大，反应速度慢，使输出电流脉冲的频率受到限制。第五章1、试分析比较晶闸管弧焊
整流器四种不同形式主电路的特点，并指出带平衡电抗器的双反星形主电路的优点。答：①三相桥式半控整流电路特点：优点：制造简单、可靠、经济和较易调试缺点：调至低压或小电流时波形脉动较明显，需配置大电感量的输出电抗器。②三相桥式全控整流电路特点：a、每周有6个波峰，脉动较小，配用的输出电感量也较小；o b、整流输出电压、电流在控制角为60时，临界连续；c、6只晶闸管，电路复杂，调试和维护困难。
d、整流电路的移相范围为120o ③六相半波整流电路特点：a、每周有6个波峰，脉动较小，配用的输出电感量也较小；000b、控制角移相范围是0—90，自然换相点相电压60，护发信号相差60 c、晶闸管利用率低④带平衡电抗器双反星形可控整流电路特点：a、当于两组三相半波整流电路并联，各相电流流通时间可达120°，利用率高。b、触发电路比三相桥式半
控整流电路的复杂，比三相桥式全控整流电路的简单。c、整流电压波形为每个周波六个波峰，其脉动程度较小，因此输出电抗器体积较小。d、应避免铁心被直流成分所磁化，需用平衡电抗器，要求两组整流电路的参数应基本对称。优点：a、当于两组三相半波整流电路并联，每个整流元件最大导通角为120度，变压器和整流元件的利用率高，电源功率高b、同时两个晶闸管并联导电，每管分担六分之一负载电流，额定电流要求小c、输出电抗器体积较小。2、阐述晶闸管弧焊整流器对与主电路相配的触发电路的要求；触发电路的套数有哪几种选择？选用两套触发电路的主电路应该是什么型式，触发脉冲如何分配？答：要求：1. 生成足够功率的触发脉冲。LLBcbaRfzu2VT5VT3VT1VTb)abc12 a)Rug1ug1c)120°120°oVD5VD3VD1孔令杰版本 2. 触发脉冲与晶闸管的阳极电压必须同步。 3. 触
发脉冲应能移相并达到要求的移相范围。 4.触发脉冲应有一定宽度5.多路触发脉冲之间应有电气隔离六套、三套、两套型式：带平衡电抗器双反星形可控整流电路分配：一套触发正极性组a、b、c所对应的晶闸管VT1、3、5；另一套触发负极性组-a、-b、-c所对应的晶闸管VT2、4、6。3、参照图5－30回答下列问题：1）该图是什么类型触发电路，图中包括几套触发脉冲发生单元？2）图中元件VS7和控制电压Uk的作用分别是什么？Uk值是怎样得到的？3）该电路是如何实现触发脉冲同步的？4）图中TP1、TP2输出的脉冲是如何加到主电路晶闸管上的？答：单结晶体管触发电路。包含两套触发脉冲发声单元。VS7使电流负反馈带有截止。Uk确定控制角大小。改变Uk即可改实现脉冲移相。通过C4、C5两端各并联一个晶体管V1、V2，控制C4、C5的充放电实现。在各自的同步点上，同
步信号使V1、V2瞬间饱和导通，C4、C5 瞬即放完电，起清零作用13 孔令杰版本①T2三相次极电压信号Ua、Ub、Uc经R1-3分压，VS1-6正、反方向双向稳压，在10、11、12对点13之间各得正、反方向矩形波。
②各矩形波经过C1-3、R58构成的微分电路，在正矩形波的上升沿、负矩形波的下降沿分别产生尖的脉冲与负脉冲信号。③每个正脉冲之间相差120度。
④在R58上产生正、负脉冲相间，相位相差60度的脉冲信号。⑤正脉冲经VD1、VD4连接到V1的基极；负脉冲经VD3、VD2连接到V2的基极，控制V1、V2的导通，从而满足同步要求。脉冲变压器TP1、TP2输出的脉冲分别通过M、N和P、Q加至小晶闸管VT上，VT触发主电路晶闸管。4、试画出弧焊电源外特性的闭环控制原理框图，并回答下列问题：1）列出此类弧焊电源的外特性方程通式；2）外特性的控制方式通常有几种选择，
分别画出其外特性曲线；3）说明药皮焊条手弧焊应采取何种控制方式；4）这类弧焊电源是如何获得脉冲电流输出的？答：Ｕf =Ａ0Ｕk -ＩfＲ0
①恒流外特性：(只采用电流负反馈)
②恒压外特性：(只采用电压负反馈) ③混合反馈： a.采用电流与电压联合反馈14 孔令杰版本b.按电压大小采用反馈(当电压大于一定值时只采用电流负反馈,当电压小于一定值时采用电压与电流联合反馈形式。) U23154 1-只用电压负反馈2-只用电流负反馈Io图6-63 闭环控制所获得的外特性3-用电流截止负反馈4-同时采用电流、电压负反馈5-上端采用电流负反馈，下端同时采用电流负反馈与电压负反馈。混合反馈中的b类，即上图中的曲线5。①采用脉冲控制电流②变换阻抗5、试述矩形波交流弧焊电源的获得方法和原理、用途。答：方法：变压器、晶闸管桥及直流电抗器组成主电路，通
过晶闸管桥的开关和直流电抗器的储能作用，把正弦波电流转变成矩形波电流。原理：与单相桥式全控整流电路相比较，不是把电弧放在直流一侧与DK相串联，而是将其放在交流一侧与变压器二次绕组相串联。DK是带有间隙的电抗器，于其电感量很大，具有储能及续流作用，从而保证了小电流的连续性。用途：常用于铝合金交流钨极氩弧焊6、晶闸管给定值式脉冲弧焊电源的特点？答：①输出脉冲电流波形为方波或带前沿尖峰的方波15
②脉冲电流和基本电流同一电源提供，是一体式脉冲弧焊电源③脉冲频率、脉冲电流和基本电流幅值、脉宽比可无级调节，操作方便④脉冲频率调节范围较小，，适用于GTAW ⑤易于实现一机多用，直流、脉冲⑥控制线路比较复杂，不易维修7、触发脉冲的传递方式及各自特点？电磁耦合脉冲变压器作用：①阻抗匹配
②触发多个晶闸管可输出多路隔离的触发脉冲③实现主电路与控制电路之间的电气隔离光电耦合优点：①驱动晶体管不承受感性负载产生的反电压，工况得到改善②可以输出任意波形脉冲信号③光电耦合器件与脉冲变压器比，成本低，体积小，易于在电路板上安装焊接直接传输优点是结构简单，缺点是控制电路与主电路之间没有电气隔离，易干扰。孔令杰版本16 孔令杰版本外特性控制电路：Ug一定时，焊接电流增大→信号电流If增大→uf增大→uk绝对值减小→V3/V4集电极电流减小→C20/C21充电速度减慢→晶闸管导通角减小→下降外特性；RP4可实现近控或远控，RP2可改变外特性陡度引弧控制电路：A端电压经RP14、VS1和电阻加到V9基极上。电源接通，焊接空载电压为60V，VS1击穿导通→V9导通，C24、C25被短接。引弧时，A点电位为0V，V9截止，
+15V→R57给C24、C25充电→ug升高→uk增大→晶闸管导通角增大→得到较大引弧电流；调节RP7可调节引弧电流的大小电弧推力控制电路：A电电位高于15V时，VD18被截止→D点输往N4的电压是±15V在R49 R50 RP6上的分压，接近0V→对uk没有影响；当A点电压小于15V时，VD18导通→D 点电位随A电压降低具有电压负反馈，下降平缓，出现外拖。17 孔令杰版本改变RP6，可改变外特性在低电压外拖段的下降斜率网压补偿电路：Up-R67-RP1-+15V构成一支路。电网电源上升→up更负→ug 电位下降→uk下降→晶闸管导通角减小→输出电压降低。脉冲形成及放大环节V4 V5 脉冲形成环节V7 V8脉冲放大环节当uk=0→V4截止→ V5、V6分别经R11、R10供给足够的基极电流使之饱和导通，因此⑥点电位为- V(二极管正向压降以V，晶体管饱和压降以V计算)，V7、V8处于截
止状态，无触发脉冲输出。此时，电容C3经R9→C3→V5发射结→V6→VD10充电至接近30 V，极性为左正右负。
18 孔令杰版本当uk=→V4导通→A点电位为,C3不可突变→⑤为-30V→V5 截止→ ⑥点电位为→ V7、V8导通，有触发脉冲输出。此时，电容C3经R11→C3→ VD4 → V4放电和反向充电。脉冲前沿V4导通时刻确定，V5或V6截止持续时间为脉冲宽度，脉冲宽度与反向充电回路时间常数R11 C3有关。恒流源锯齿波的形成和脉冲移相环节采用恒流源对电容C2充电来形成锯齿波电压。当V2截止时，恒流源电流I1C对C2恒流充电调节电位器RP2即可调节锯齿波斜率V2截止时，对C2充电；V2饱和导通时，于R4阻值小，电容C2经R4、V2管迅速放电，因此，只要V2管周期性关断导通，电容C2两端就能得到线性很好的锯齿波电压。V4管基极电位可看成锯齿波电压ue3、控制电压Uc、偏移电压
第一节自动控制的基本方式 一、两个定义： （1）自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使某种设备、装置或生产过程中的某些物理量或工作状态能自动地按照预定规律变化或数值运行的方法，称为自动控制。 （2）自动控制系统：由控制器(含测量元件)和被控对象组成的有机整体。或由相互关联、相互制约、相互影响的一些元部件组成的具有自动控制功能的有机整体。称为自动控制系统。 在控制系统中，把影响系统输出量的外界输入量称为系统的输入量。 系统的输入量，通常指两种：给定输入量和扰动输入量。 给定输入量，又常称为参考较输入量，它决定系统输出量的要求值或某种变化规律。 扰动输入量，又常称为干扰输入量，它是系统不希望但又客观存在的外部输入量，例如，电源电压的波动、环境温度的变化、电动机拖动负载的变化等，都是实际系统中存在的扰动输入量。扰动输入量影响给定输入量对系统输出量的控制。 自动控制的基本方式 二、基本控制方式(3种) 1、开环控制方式 (1)定义： 控制系统的输出量对系统不产生作用的控制方式，称为开环控制方式。 具有这种控制方式的有机整体，称为开环控制系统。 如果从系统的结构角度看，开环控制方式也可表达为，没有系统输出量反馈的控制方式。(2)职能方框图 任何开环控制系统，从组成系统元部件的职能角度看，均可用下面的方框图表示。 2、闭环控制方式 (1) 定义： 系统输出量直接或间接地反馈到系统的输入端，参予了系统控制的方式，称为闭环控制方式。如果从系统的结构看，闭环控制方式也可表达为，有系统输出量反馈的控制方式。 自动控制的基本方式 工作原理 开环调速结构基础上引入一台测速发电机，作为检测系统输出量即电动机转速并转换为电压。 反馈电压与给定电压比较(相减)后，产生一偏差电压，经电压和功率放大器放大后去控制电动机的转速。 当系统处于稳定运行状态时，电动机就以电位器滑动端给出的电压值所对应的希望转速运行。 当系统受到某种干扰时(例如负载变大)，电动机的转速会发生变化(下降)，测速反馈
焊接电源主要生产企业有美国林肯电气、美国米勒、瑞典伊撒（ESAB）、芬兰肯比、奥地利福尼斯焊机、日本OTC、日本安川（MOTOWELD）、日本三社、日本松下等。 美国林肯焊机PW455M（多工艺焊机） Power Wave 455M应用于机器人、全自动和半自动焊接系统焊接大厚度材料，当需要控制热输入、减小变形及减少飞溅的焊接时可选用Power Wave 455M/STT。两种焊接电源均采用了波形控制技术，对各种材料（包括碳钢、不锈钢、铝合金以及镍基合金）的焊接，都能获得优良的电弧性能；对于每种型号和尺寸的焊丝，经定制控制的电弧使任何一次焊接都保持一致的焊缝。电源Power Wave 455M 和Power Wave 455M/STT被设计成一个模块化、多功能焊接系统中的一个组成部分，在这个系统中，焊接电源可被增加或者移除，还能与其它工业机器连接构成一个非常完整和灵活的焊接单元。 工艺 手工焊TIG焊MIG焊脉冲MIG焊表面张力过度STT 药芯焊丝焊碳弧气刨 主要特征 林肯的波形控制技术能为你每次应用选择合适的波形，其中包括了已获专利的Pulse-on-pulse和Power mode等模式。 可从超过60种以上的标准焊接波形模式中进行选择，这些模式提供了一个大范围的焊条规格、类型以及保护气体的组合，使你每次应用都可获得满意的焊缝成型、熔深、焊缝尺寸和焊接速度。 可选配的通讯模块通过设备网络或者以太网络提供网络工作和过程监控功能。 利用Power Feed? 10M以及推拉性能较好的实现铝焊缝的焊接。 利用Arclink?——用于焊接的领先的数字通讯协议，在无痕化连接和临界时间整合时用此电源是最佳选择 制造符合ISO9001质保体系和ISO14001环保标准。 零部件保修期内提供免费保修。 重量尺寸
1、电源按照控制技术分为哪些？每种类型各举一例。 1）交流弧焊电源弧焊变压器矩形波弧焊电源 2）直流弧焊电源直流弧焊发电机弧焊整流器 3）脉冲弧焊电源与焊接方法结合使用 4)逆变式弧焊电源 IGBT式逆变式弧焊电源 控制方式：机械式控制、电磁式、电子式、数字式（单片机控制、PLC/PLD控制、ARM 、DSP ）2、脉冲弧焊电源的特点是什么？适用于哪些方面的焊接？ 脉冲弧焊电源的特点是电源输出电流是周期性变化的，脉冲频率、脉冲电流等脉冲参数可调。调节脉冲参数可以调节焊接工件的热输入量、焊丝的熔滴过渡形式等，有利于对热输入比较敏感的材料、薄板和全位置的焊接。故大部分弧焊电源中都包含脉冲弧焊电源。 、什么是焊接电弧？电弧中最基本的物理现象是什么？ 焊接电弧是一种强烈的持久的气体放电现象，是气体放电的一种形式。气体的电离和电子的发射时电弧中最基本的物理现象。 、什么是焊接电弧的静特性？静特性曲线的形状是什么？常用电弧焊接方法的电弧特性曲线是什么形状？ 一定长度的电弧在稳定状态下，电弧电压Uf与电弧电流If之间的关系，称为焊接电弧的静态伏安特性，简称伏安特性或静特性，其曲线形状类似于U型，可称之为U形曲线。包括下降特性、平特性、上升特性三部分曲线形状。 不同的焊接方法，在其正常使用范围内，其电弧静特性曲线只是整个电弧“U”形静特性曲线的某一部分。常用电弧焊接方法的电弧特性如下： 焊条电弧焊、埋弧焊等焊接电弧基本工作在电弧静特性的水平段； TIG焊、微束等离子弧焊、等离子弧焊的焊接电弧也基本工作在电弧静特性的水平段，但当电流很小时，如微束等离子弧焊、微束TIG焊的焊接电弧则工作在电弧静特性的下降段；熔化极气体保护焊（MIG焊或CO2焊等）和水下焊接等焊接电弧基本上工作在电弧静特性的上升段。 、什么是焊接电弧的动特性？焊接电弧存在动特性的本质原因是什么？ 一定弧长的电弧，当电弧电流以很快速度连续变化时，电弧电压瞬时值与电流瞬时值之间的关系称为电弧动态伏安特性，简称为电弧动特性。 热惯性：当电流快速增加或减小时，游离作用或消游离作用来不及变化，使得弧柱温度的变化相对滞后。 、与直流电弧相比，交流电弧燃烧的特点是什么？ 1）交流电弧的电流、空载电压存在极性变化，最常见的交流电弧是工频正弦波交流电弧。该电弧一般是由50Hz按正弦规律变化的电源供电，每秒钟内电弧电流变换极性50次，100次经过电流的零点。电流经过零点的瞬间，电弧熄灭，过零点后电弧重新引燃。能否引燃主要取决于电源电压和再引燃电压之间的关系 2）交流电弧的再引燃过程使交流电弧放电的物理条件和电、热物理过程也随之改变，这对电弧的稳定燃烧和弧焊电源的特性有很大的影响。 3）对于电阻型弧焊电源其焊接电流是不连续的，如要使得焊接电流连续，应串联一个足够大的电感 、影响交流电弧稳定燃烧的因素有哪些？提高稳定性的措施？ 1）空载电压U0: U0愈高，在同等大小的引弧电压下，熄弧时间愈短，电弧愈稳定； 2）引燃电压Uyh：Uyh愈高，电弧愈不稳定，引弧困难； 3）电路参数：增大电感L，减小电阻R可使电弧趋向稳定燃烧； 4）电弧电流：电流愈大，产热愈多，而且电流变化率dif/ dt愈大，热惯性作用明显，电弧愈稳定；
《自动控制原理》 课程设计报告 姓名：高陆及__________ 学号： 1345533107______ 班级： 13电气 1班______ 专业：电气工程及其自动化学院：电气与信息工程学院
江苏科技大学（张家港） 2015年9月
目录 一、设计目的 (3) 二、设计任务 (3) 三、具体要求 (4) 四、设计原理概述 (4) 4.1校正方式的选择 (4) 4.2集中串联校正简述 (5) 4.2.1串联超前校正 (5) 4.2.2串联滞后校正 (5) 4.2.3串联滞后-超前校正 (5) 4.2.4串联校正装置的一般性设计步骤 (5) 五、设计方案及分析 (6) 5.1高阶系统的频域分析 (6) 5.1.1 原系统的频率响应特性及阶跃响应 (7) 5.1.2使用Simulink观察系统性能 (9) 5.1.3 搭建模拟实际电路 (10) 5.1.4 对原系统的性能分析 (12) 5.2校正方案确定与校正结果分析 (13) 5.2.1 采用串联超前网络进行系统校正 (13) 5.2.3 采用串联滞后—超前网络系统进行校正 (18) 5.2.4 使用EWB搭建校正后模拟实际电路 (23) 六、总结 (26)
一、设计目的 1.通过课程设计熟悉频域法分析系统的方法原理 2.通过课程设计掌握滞后—超前校正作用与原理 3.通过在实际电路中校正设计的运用，理解系统校正在实际中的意义 二、设计任务 控制系统为单位负反馈系统，开环传递函数为) 1025.0)(11.0()(++= s s s K s G ， 设计滞后-超前串联校正装置，使系统满足下列性能指标： 1、开环增益100K ≥
2013自动控制原理知识点总结
自动控制原理知识点总结 第一章 1.什么是自动控制？（填空） 自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空） 开环控制和闭环控制 3.开环控制和闭环控制的概念？ 开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。 闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。 主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。 掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？ （分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。） 4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断） （1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力 （2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的 e来表征的（3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值 ss 第二章 1.控制系统的数学模型有什么？（填空） 微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性 2.了解微分方程的建立？ （1）、确定系统的输入变量和输入变量 （2）、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组 （3）、消除中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边
常用焊接参数的选择： 1. 手工电弧焊工艺规范参数主要有：焊接电流、焊条直径和焊接层次。 1焊接电流焊条与电流匹配参数 · 1.6 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 5.8 5.8电流（A）25～4.40～60 50～80100～130160～ 210 200～ 270 260～ 300 注：立焊、横焊、仰焊时焊接电流应比平时小10％～20％。 2）焊条直径焊条直径一般根据构件厚度及焊接位置来选择。平焊时焊条直径可以选择大些，立焊时焊条直径不大于5mm，仰焊和横焊时最大焊条直径为4mm，多层焊及坡口第一层焊缝使用的焊条直径为3.2～4mm. 焊条直径的选择 焊件厚度（mm）2336～12≥13 焊条直径（mm）2 3.2 3.2～44～54～6 2. 埋弧自动焊埋弧自动焊焊接规范的主要参数有：焊接电源、电弧电压、焊接速度、焊丝直径及焊丝伸出长度等。 焊丝的直径大，焊缝的熔宽会增加，熔深则稍有下降；焊丝直径越小，熔深相应增加。一般大型工件多采用4～5mm直径的焊丝。 不同的焊丝直径应用不同的焊接电流范围 焊件厚度（mm）23456 焊条电流（A）200～400 300～600500～800700～1000800～1200 焊接电流与相应的电弧电压 焊接电流（A）600～700700～850850～10001000～1200 电弧电压（V）36～3838～4040～4242～44 焊接速度的变化，将直接影响电弧热量的分配情况，即影响线能量的大小。在其他参数不变时，焊接速度增加，热输入量减少，熔宽明显变窄。当焊接速度超过40m/h时，由于热输入量减少的影响，焊接缝会出现磁偏吹、吹边、气孔等缺陷。焊接速度过低时，易产生类似过高的电弧电压的缺陷。 3. CO2气体保护焊主要规范参数：焊接电流、电弧电压、焊丝直径、焊接速度、焊丝伸出长度、气体流量等。 焊丝直径主要是根据工件厚度来选择。一般薄板采用￠0.8～1.0mm的焊丝焊接。中厚板应选用￠1.2～2.0mm的焊丝焊接。 不同直径的焊丝选用焊接电流的范围
*2.焊接电弧的静特性：一定长度的电弧在稳定状态下，电弧电压Uf 与电弧电流If 之间的关系。动特性：在一定的弧长下，当电弧电流很快变化的时候，电弧电压与电流瞬时值之间的关系：uf=f （if ）。电流变化速度愈小，静、动特性曲线就愈接近。 3.交流电弧的特点：电弧周期性地熄灭和引燃，电弧电压和电流波形发生畸变，热惯性作用较为明显。 4.钨极交流氩弧焊接铝时，在负极性的半周时叠加高电压。 *5.哪些因素影响交流电弧的稳定燃烧？采用何种措施稳弧？ 答：电弧连续燃烧条件方程式为：42122 20 π+≥f yh f U U U U ，因此影响交流电弧稳 定燃烧的因素有：1.空载电压U 02.引燃电压U yh 3.电路参数4.电弧电流 5.电源频率f6.电极的热物理性能和尺寸。措施：提高弧焊电源频率；提高电源的空载电压；改善电弧电流波形；叠加高压电。 7.交流电弧的功率（有功功率）是指交流电弧在半个周期（π）内的平均功率。交流电弧的功率因数?f 是交流电弧的有功功率Pf 与电弧电压和电弧电流有效值乘积之比值，即：?f=Pf/（Uf*If ） *8.在电源参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值 Uy 与输出的电流稳定值Iy 之间的关系 Uy=f(Iy),称为电源的外特性（静特性）。弧焊电源的动特性是指电弧负载状态发生突然变化时，弧焊电源输出电压与电流的响应过程，可以用弧焊电源的输出电流与电压对时间的关系表示：uf=f （t ），if=f （t ）。 9.弧焊工艺对弧焊电源的要求：保证引弧容易；保证电弧稳定；保证焊接规范稳定；具有足够宽的焊接规范调节范围。 *10.电源——电弧系统的稳定条件： 定性分析：电弧静特性曲线在工作点上的斜率 必须大于弧焊电源外特性曲线在该工作点上的斜率 。 11.陡降外特性和平外特性的优点和缺点：1.优点：焊接电流偏差小，焊接参数稳定，电弧弹性好。缺点：垂直下降特性时引弧困难，熔滴过渡困难；过于平缓时短路电流过大，飞溅大，电弧不稳定，电弧弹性差。2.优点：电弧自身调节作用强烈，短路电流大，易引弧。缺点：会引起严重的飞溅。 12.根据生产经验规定了工作电压与工作的关系为一条缓升直线，称为负载特性。 13.对弧焊电源空载电压的要求：保证引弧容易，保证电弧的稳定燃烧，保证电弧功率稳定，有良好的经济性，保证人身安全。 14.对弧焊电源调节性能的要求：弧焊电源能满足不同工作电压、电流的需求的可调节性能称为电源调节性能。保证在所需的宽度范围内均匀而方便地调节参数，并能满足保证电弧稳定，焊缝成型好等工艺要求。 15.对电弧动特性的要求：弧焊电源对负载瞬变要有一定的适应能力。保证良好的引弧、燃弧和熔滴过渡状态，得到满意的焊缝质量。 *16.负载持续率FS 来表示负荷状态，即FS=负载持续运行时间t/（负载持续运
成绩： 自动控制原理 课程设计报告 学生姓名：黄国盛 班级：工化144 学号：201421714406 指导老师：刘芹 设计时间：2016.11.28-2016.12.2
目录 1.设计任务与要求 (1) 2.设计方法及步骤 (1) 2.1系统的开环增益 (1) 2.2校正前的系统 (1) 2.2.1校正前系统的Bode图和阶跃响应曲线 (1) 2.2.2MATLAB程序 (2) 3.3校正方案选择和设计 (3) 3.3.1校正方案选择及结构图 (3) 3.3.2校正装置参数计算 (3) 3.3.3MATLAB程序 (4) 3.4校正后的系统 (4) 3.4.1校正后系统的Bode图和阶跃响应曲线 (4) 3.4.2MATLAB程序 (6) 3.5系统模拟电路图 (6) 3.5.1未校正系统模拟电路图 (6) 3.5.2校正后系统模拟电路图 (7) 3.5.3校正前、后系统阶跃响应曲线 (8) 4.课程设计小结和心得 (9) 5.参考文献 (10)
1.设计任务与要求 题目2：已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数 ()() 00.51K G s s s =+用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。 任务：用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使系统满足如下动态及静态性能 指标： （1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差0.05ss e rad <； （2）系统校正后，相位裕量45γ> 。 （3）截止频率6/c rad s ω>。 2.设计方法及步骤 2.1系统的开环增益 由稳态误差要求得：20≥K ，取20=K ；得s G 1s 5.0201)s(0.5s 20)s (20+=+=2.2校正前的系统 2.2.1校正前系统的Bode 图和阶跃响应曲线 图2.2.1-1校正前系统的Bode 图
@~@ 自动控制原理知识点总结 第一章 1.什么是自动控制？（填空） 自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空） 开环控制和闭环控制 3.开环控制和闭环控制的概念？ 开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。 闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。 主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。 掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？ （分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。） 4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断） （1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力 （2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的 e来表征的 （3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值 ss 第二章 1.控制系统的数学模型有什么？（填空） 微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性 2.了解微分方程的建立？ （1）、确定系统的输入变量和输入变量 （2）、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组 （3）、消除中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边 3.传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择）
弧焊变压器（交流电源） 原理：将电网的交流电变成适宜于弧焊的交流电，由主、次级相隔的主变压器及所需的调节和指示装量等组成 优点：结构简单、易造易修、成本低．磁偏吹很小、空载损失小、噪音小 缺点：电弧稳定性差(相对于直流电源)、功率因数较低 矩形波交流电源（高档次交流电源） 原理：采用半导体控制技术来获得矩形波交流电源 优点： 1) 电弧稳定，电流过零时再引燃电弧容易，不必加特殊的稳弧器，消除了传统的高频干扰，有利于由计算机参与的自动化焊接系统正常工作。 2) 通过调节正负半波时间比、幅值比，在保证必要的阴极雾化作用条件下，最大限度地减少钨极为正半波的时间，使整个焊接过程向直流钨极接负方法靠近，延缓了钨极的烧损，这对于自动化焊接提高生产率有利。 3) 由于采用电子技术控制，可以方便地改变电弧形态、电弧作用力及对母材的热输入能量，从而有效地控制熔深及正反面成形。 弧焊整流器(目前主流产品) 原理：交流电经整流装置获得直流电的弧焊电源。一般由初、次级绕组相隔的主变压器、半导体整流元件组以及为获得所需外特性的调节装置等组成。 优点：制造方便、价格低、空载损耗小、噪音小、焊接性能好、控制方便等优点 逆变弧焊电源(未来主流产品) 原理：把交流电经整流后，由逆变器转变为几百至几万赫兹的中频交流电，经降压后输出交流或直流电。 优点：体积小，是传统焊机1/3；重量轻，是传统焊机的1/5；效率高达85-95%，比传统焊机节能40%；功率因数高达0.99；微秒级的响应速度，故动特性非常好，焊接质量较传统焊机有很大的提高。 脉冲弧焊电源 原理：焊接电流以低频调制脉冲方式输出 优点：具有效率高，输入线能量较小，可在较宽范围内控制线能量等优点 1．电离的形式：在焊接电弧中，根据引起电离的能量来源，有如下三种电离形式：(1) 撞击电离；(2) 热电离；(3) 光电离 2．电子发射是引弧和维持电弧稳定燃烧的一个很重要的因素。按其能量来源的不同，可分为热发射，光电发射，重粒子碰撞发射和强电场作用下的自发射等。 3．小结: （1）、焊接电弧是气体放电的一种形式。 （2）、能量来源：焊接电源提供了空载和焊接的电压、电流，形成和维持了电弧所需要的电场，产生了大量的光和热，提供了带电粒子的运动（热运动和电子定向运动）的动能。（3）、作用结果：引起电极表面电子发射，导致气体原子的激发、电离，从而维持了电弧的气体放电。 （4）、复合过程：同时存在正离子和电子复合成中性原子，以及原子、分子吸附电子复合成负离子的过程。 4．接触引弧:是在弧焊电源接通后，电极（焊条或焊丝）与工件直接短路接触，随后拉开，从而把电弧引燃起来。这是一种最常用的引弧方式。非接触引弧:是指在电极与工件之间存在一定间隙，施以高电压击穿间隙，使电弧引燃。 5. 最小电压原理：在I 及周围条件一定时，电弧稳定燃烧，其弧柱半径R，应使电弧的电
第一章焊接电弧及其电特性 （填空） 焊接电弧的特性：电压最低，电流最大，温度最高，发光最强 三种电离：撞击电离，热电离，光电离 四种电子发射：热发射，光电发射，重粒子撞击发射，强电场作用下的自发射 1.弧焊电源可分为哪几类？按什么分类？ 答：（1）弧焊电源及其控制技术的分类：交流弧焊电源、直流弧焊电源、脉冲弧焊电源、逆变式弧焊电源 （2）弧焊电源的控制技术分类：机械式控制、电磁式控制、数字式控制、电子式控制。2弧焊电源的压降如何分布？ 答：电弧沿其长度方向分为三个区：阳极区、阴极区、弧柱区，这三个区的电压降分别称为阳极压降Uy、阴极压降Ui、弧柱压降Uz。它们组成了总的电弧电压Uf，且Uf=Uy+Ui+Uz。阳极压降基本不变，而阴极压降在一定条件下基本上也是固定的数值，弧柱压降则在一定气体介质下与弧柱长度成正比。则，弧长不同，电弧电压也不同。 3.弧焊电源的静特性、动特性是指什么？ 答：电弧静特性：电极材料、气体介质、弧长一定的电弧在稳定状态下，电弧电压Uf与电弧电流If之间的关系。Uf=f(If) 电弧动特性：在一定的弧长下，当电弧电流很快变化的时候，电弧电压与电流瞬时值之间的关系为：Uf=f(if) 4.焊条电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊得电弧静特性是怎样的？ 答：焊条电弧焊：多半工作在静特性的水平段。 埋弧焊：多半工作在静特性的水平段。 CO2气体保护焊：基本上工作在上升段。（虚线的是二氧化碳的，实线的是Ar弧焊的）
5.交流电弧有什么特点？为保护交流电弧连续燃烧电路参数应当怎样配合？ 答：特点：a.电弧周期性的熄灭引燃 b.电弧电压和电流波形发生畸变 c.热惯性作用较为明显 （2）a.交流电弧连续引燃的条件之一： 即当ωt=π时，使电弧电流if 正好过零点，if=0，从而得到： b.连续引燃条件之二： 即在ωt=0时，弧焊电源电压Uy 应大于电弧引燃电压Uyh ，即： 综上分析： 为保证交流电弧连续燃烧必须保证电路中各项参数：电源空载电压U0、电弧电压Uf 及引燃电压Uyh 之间必须保持一定的关系。 即： 6.有哪些因素影响交流电弧燃烧的稳定性？ 答：1）空载电压Uo ：Uo 越高，电弧越稳定。 2）引燃电压Uyh ：Uyh 越高，引燃电弧越难，电弧越不稳定。 3）电路参数：增大L 或减小R ，均可使电弧趋向稳定的连续燃烧。 4）电弧电流：电弧电流越大，电弧的稳定性提高。 5）电源频率f ：f 提高，电弧的稳定性提高。 6）电极的热物理性能和尺寸。 第二章 焊电源的基本要求 1.弧焊工艺对电源电气性能提出的要求是什么？ 答：a.对弧焊电源空载电压的要求 b.对弧焊电源外特性的要求 c.对弧焊电源调节特性的要求 d.对弧焊电源动特性的要求 2.“电源-电弧”系统的稳定条件是什么？如何表示？ 答：所谓“电源-电弧”系统的稳定性应包含两方面的含义： 1）系统在无外界因素干扰下，能在给定电弧电压和电流下维持长时间的连续 电弧放电，保持静态平衡，此时应有如下关系：Uf=Uy ；If=Iy 2）当系统一旦受到瞬时的外界干扰，破坏了原来的静态平衡，造成了焊接参数的变化。但当干扰消失之后，系统能够自动地恢复稳定平衡，使得焊接规范重新恢复。 m f U U 2cos π?=yh m U U ≥?sin 4212220π+≥f yh f U U U U
自动控制原理课程设计 本课程设计的目的着重于自动控制基本原理与设计方法的综合实际应用。主要内容包括:古典自动控制理论(PID)设计、现代控制理论状态观测器的设计、自动控制MATLAB 仿真。通过本课程设计的实践,掌握自动控制理论工程设计的基本方法与工具。 1 内容 某生产过程设备如图1所示,由液容为C1与C2的两个液箱组成,图中Q 为稳态液体流量)/(3s m ,i Q ?为液箱A 输入水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,1Q ?为液箱A 到液箱B 流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,2Q ?为液箱B 输出水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,1h 为液箱A 的液位稳态值)(m ,1h ?为液箱A 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,2h 为液箱B 的液位稳态值)(m ,2h ?为液箱B 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,21,R R 分别为A,B 两液槽的出水管液阻))//((3s m m 。设u 为调节阀开度)(2m 。 已知液箱A 液位不可直接测量但可观,液箱B 液位可直接测量。 图1 某生产过程示意图
要求 1. 建立上述系统的数学模型; 2. 对模型特性进行分析,时域指标计算,绘出bode,乃示图,阶跃反应曲线 3. 对B 容器的液位分别设计:P,PI,PD,PID 控制器进行控制; 4. 对原系统进行极点配置,将极点配置在－1＋j 与－1－j;(极点可以不一样) 5. 设计一观测器,对液箱A 的液位进行观测(此处可以不带极点配置); 6. 如果要实现液位h2的控制,可采用什么方法,怎么更加有效？试之。 用MATLAB 对上述设计分别进行仿真。 (提示:流量Q=液位h/液阻R,液箱的液容为液箱的横断面积,液阻R=液面差变化h ?/流量变化Q ?。) 2 双容液位对象的数学模型的建立及MATLAB 仿真过程 一、对系统数学建模 如图一所示,被控参数2h ?的动态方程可由下面几个关系式导出: 液箱A:dt h d C Q Q i 111?=?-? 液箱B:dt h d C Q Q 22 21?=?-? 111/Q h R ??= 222/Q h R ??= u K Q u i ?=? 消去中间变量,可得: u K h dt h d T T dt h d T T ?=?+?++?222122221)( 式中,21,C C ——两液槽的容量系数 21,R R ——两液槽的出水端阻力 111C R T =——第一个容积的时间常数 222C R T =——第二个容积的时间常数 2R K K u =_双容对象的放大系数
-自动控制原理知识点汇总
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自动控制原理知识点总结 第一章 1.什么是自动控制？（填空） 自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空） 开环控制和闭环控制 3.开环控制和闭环控制的概念？ 开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。 闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。 主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。 掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？ （分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。） 4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断） （1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力 （2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的 e来表征的 （3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值 ss 第二章 1.控制系统的数学模型有什么？（填空） 微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性 2.了解微分方程的建立？ （1）、确定系统的输入变量和输入变量 （2）、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组 （3）、消除中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边 3.传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择） 传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变
钣金常用焊接规范选编 1、主题与范围 1．1本规范选编了薄板焊接常用方法及工艺要求。 1．2本规范适用于我公司架、箱、柜、操作台等产品的焊接。 1．3本规范可作为分析焊接不合格产生原因的依据 2、目的 掌握和实施本焊接技术规范，可以保证产品的焊接质量，从而最终满足客户要求。 3、薄板常用焊接工工艺 3．1焊接方法代号和焊缝基本符号 3．1．1钣金常用焊接方法代号及注法 阿拉伯数字代号来表示金属焊接的各种焊接方法。以数字代号均可在图样上作为焊接方法来标示，标在指引线尾部。如此焊缝符号表示角焊缝采用手工电焊弧焊 （表示角焊，指引线尾部阿拉伯数字111表示采用手工电弧焊）。 表中数字代号为薄板焊接工艺中通常采用的焊接方法。
3．1．2 薄板常用焊缝基本符号 3．2 手工电弧焊（手弧焊） 手弧焊以涂料（药皮）焊条与工件为电极，利用电弧放电产生的高热（6000-7000℃）熔化焊条和焊件，使之成为一体，用手工操纵焊条进行焊接，它具有灵活、机动、适用性广泛，可进行全位置焊接；所用设备简单耐用性好、费用低。焊缝质量决定于操作者的技术水平。 3．2．1手工电弧焊焊接规范 手弧焊的焊接规范是指焊条直径，焊接的电流强度，电弧电压、电源种类（交流或直流），在直流手工电弧焊中还包括极性的选择。 3．2．1．1焊条直径的 焊条直径对焊接质量有明显的影响，同时与提高生产率有密切的关系。使用过粗的焊条焊接， 会造成未焊透和焊缝成形不良；使用过细的焊条，会降低生产率。焊条直径选择的主要依据 是焊件的厚度，焊接位置等。 按焊件厚度选择直径推荐值 (mm) 选取焊答直径时还应考虑不同的焊接位置。平焊时可以选用较大直径的焊条。立焊、横焊、仰焊一般应选择直径较小的焊条。 3．2．1．2 焊接电流的选择 焊接电流的大小对焊接质量有较大的影响。当焊接电流过小时，不仅引弧困难，电弧也不稳
弧焊电源复习题（本科）（2006年10月） 名词解释 1．名词解释：（20分） 1、撞击电离 2、热电离 3、电子发射 4、焊接电弧的动特性 5、弧焊电源的外特性 2．名词解释：（20分） 1、气体原子的电离 2、热发射 3、重离子撞击发射 4、光电离 5、焊接电源的额定负载持续率 3．名词解释：（20分） 1、气体原子的激发 2、光电发射 3、强电场作用下的自发射 4、焊接电弧的静特性 5、弧焊电源的负载特性 第一章焊接电弧的电特性 4．画图说明焊接电弧的压降分布？ 5．焊接电弧的静特性曲线呈什么形状（分为哪几段）？是怎么形成的？ 6．说明焊接电弧的静特性曲线的各区段分别对应哪些焊接工艺方法？ 7．交流电弧连续燃烧的条件是什么？如何提高交流电弧的稳定性？ 8．影响交流电弧稳定燃烧的因数有哪些？ 第二章焊接电源的电特性 9．对电源－电弧系统的稳定性的静态和动态（受到干扰消失后自动回到平衡点）条件进行描述及分析。 10．电源外特性大致可分为哪几种？分别适用于哪些弧焊工艺方法？ 11．分别分析手工电弧焊、粗丝埋弧焊、细丝CO2气体保护焊对弧焊电源外特性的要求？ 12．试分析等速送丝控制系统熔化极电弧焊对电源外特性的要求？ 13．在细焊丝CO2焊接短路过渡并采用平特性电源的情况下，电源动特性及其优劣的含义是什么？ 第三章弧焊变压器 14．写出弧焊变压器的详细的电压平衡方程式（既其外特性方程式）及其简化式，并据此画出弧焊变压器的简化矢量图以及外特性曲线。 15．用矢量图分析同体式弧焊变压器次级绕组与电抗绕组进行顺连或反连时，中间磁轭磁通量大小的不同，并说明采用那种连接方法合理。 16．画出动铁心式弧焊变压器在负载时的磁通分布图，并写出总漏抗的表达式？17．动绕组式弧焊变压器的结构有哪些特点？焊接电流如何调节？ 第五章磁放大器式硅弧焊整流器 18．画图分析磁放大器式弧焊整流器采用双铁心结构的原因。 19．根据磁放大器式弧焊整流器换相时出现电压面积缺失的现象推导该类电源的外特性曲线方程式。 20．写出磁放大器式弧焊整流器外特性曲线方程式，并据此在磁化曲线平面上分析无反馈磁放大器得到下降外特性曲线的机理。 21．写出磁放大器式弧焊整流器外特性曲线方程式，并据此在磁化曲线平面上分析全部内反馈磁放大器得到平外特性曲线的机理。 第六章晶闸管弧焊整流器 22．晶闸管弧焊整流器的主要特点有哪些？
电烙铁是最常用的焊接工具。我们使用20W内热式 电烙铁。 新烙铁使用前,应用细砂纸将烙铁头打光亮,通电烧热,蘸上松香后用烙铁头刃面接触焊锡丝,使烙铁头上均匀地镀上一层锡。这样做,可以便于焊接和防止烙铁头表面氧化。旧的烙铁头如严重氧化而发黑,可用钢挫挫去表层氧化物,使其露出金属光泽后,重新镀锡,才能使用。 电烙铁要用220V交流电源,使用时要特别注意安全。应认真做到以下几点: 电烙铁插头最好使用三极插头。要使外壳妥善接地。 使用前,应认真检查电源插头、电源线有无损坏。并检查烙铁头是否松动。 电烙铁使用中,不能用力敲击。要防止跌落。烙铁头上焊锡过多时,可用布擦掉。不可乱甩,以防烫伤他人。 焊接过程中,烙铁不能到处乱放。不焊时,应放在烙铁架上。注意电源线不可搭在烙铁头上,以防烫坏绝缘层而发生事故。 使用结束后,应及时切断电源,拔下电源插头。冷却后,再将电烙铁收回工具箱。 2、焊锡和助焊剂 焊接时,还需要焊锡和助焊剂。 (1)焊锡:焊接电子元件,一般采用有松香芯的焊锡丝。这种焊锡丝,熔点较低,而且内含松香助焊剂,使用极为方便。
(2)助焊剂:常用的助焊剂是松香或松香水(将松香溶于酒精中)。使用助焊剂,可以帮助清除金属表面的氧化物,利于焊接,又可保护烙铁头。焊接较大元件或导线时,也可采用焊锡膏。但它有一定腐蚀性,焊接后应及时清除残留物。 3、辅助工具 为了方便焊接操作常采用尖嘴钳、偏口钳、镊子和小刀等做为辅助工具。应学会正确使用这些工具。 尖嘴钳偏口钳镊子小刀 二、焊前处理 焊接前,应对元件引脚或电路板的焊接部位进行焊前处理。 1、清除焊接部位的氧化层 可用断锯条制成小刀。刮去金属引线表面的氧化层,使引脚露出金属光泽。 印刷电路板可用细纱纸将铜箔打光后,涂上一层松香酒精溶液。 2、元件镀锡 在刮净的引线上镀锡。可将引线蘸一下松香酒精溶液后,将带锡的热烙铁头压在引线上,并转动引线。即可使引线均匀地镀上一层很薄的锡层。导线焊接前,应将绝缘外皮剥去,再经过上面两项处理,才能正式焊接。若是多股金属丝的导线,打光后应先拧在一起,然后再镀锡。 刮去氧化层均匀镀上一层锡 三、焊接技术
第一章测试 1 【判断题】(1分) 电源－电弧稳定系统稳定的条件：1）电弧静特性曲线与电源外特性曲线有交点；2）在交点的左边保证外特性曲线电压U y<电弧静特性曲线电压U f，而在交点右边保证U y>U f。 A. 错 B. 对 2 【多选题】(1分) 目前技术比较先进的弧焊电源有 A. 弧焊变压器 B. 数字化电源 C. 弧焊发电机 D. 逆变式弧焊电源 3 【判断题】(1分)
按照弧焊电源的调节方式分类，有机械调节式、电磁调节式、电子控制式三类弧焊电源，按照弧焊电源输出的电流可分为直流弧焊电源、交流弧焊电源和焊条电弧焊电源，这些说法正确与否 A. 对 B. 错 4 【单选题】(1分) 下列连接方法产生原子（或分子）间结合的是 A. 粘接 B. 螺栓连接 C. 铆接 D. 焊接 5 【多选题】(1分) 根据弧焊电源的概念，下列弧焊电源必须具备的功能是 A. 输出220/380伏电压
B. 供给电弧能量 C. 适应焊接操作者的要求 D. 适应电弧焊工艺电气特性 第二章测试 1 【判断题】(1分) 电源－电弧稳定系统稳定的条件：1）电弧静特性曲线与电源外特性曲线有交点；2）在交点的左边保证外特性曲线电压U y<电弧静特性曲线电压U f，而在交点右边保证U y>U f。 A. 错 B. 对 2 【单选题】(1分) 电弧的实质（或概念）是 A. 高温燃烧 B. 气体放电
C. 空间放电 D. 高温强光 3 【单选题】(1分) 电弧的静特性曲线（伏安特性曲线）是 A. 线性直线 B. L形曲线 C. U形曲线 D. 单调上升曲线 4 【多选题】(1分) 对于一个有一定长度变化的电弧，下列说法正确的是 A. 阴极区长度和压降基本不变 B. 弧柱区长度和压降基本不变 C.
.自控工程设计的任务 自控工程专业设计的任务基本上有以下几个方面： 1.1负责生产装置、辅助工程和公用工程系统的检测、控制、报警、联锁/ 停车， 以及监控/ 管理计算机系统的设计； 1.2负责检测仪表、控制系统及其辅助设备和安装材料的选型设计； 1.3负责监测仪表和控制系统的安装设计； 1.4负责DCS PLC自控系统的配置、功能要求和设备选型，并负责或参加软 件的编制工作； 1.5负责现场仪表的环境防护措施的设计； 1.6负责控制室的设计； 1.7负责生产过程计量系统的设计。 自控工程设计常用的方法是由工艺专业提出条件，自控与工艺专业一起讨论确定控制方案，确定必要的中间储槽及其容量，确定合适的设备余量，确定开、停车以及紧急事故处理方案等。这种设计方法对合理确定控制方案，充分发挥自控专业的主观能动性是有益的。但是在实际设计过程中，尤其对一些新工艺，主要是由工艺专业提出条件并确定控制方案，自控专业进行设计，我们当前基本采用这种方法。 2.自控工程设计的阶段划分和设计内容 当前工程设计的阶段划分，一般分为两个阶段，即初步设计和施工图设计 2.1初步设计 初步设计的主要目的是为了上报有关部门作为审批的依据，并为订货做好必要的准备。它应完成的主要内容为： 设计说明书：给出设计依据、设计原则，提出项目实施的必要性，拟定控制系统的技术方案、仪表选型规定、DCS空制系统的选型及控制策略，并从节能、消防、环境保护以及劳动安全卫生等方面作出设计概述。 工艺控制流程图：在工艺专业流程图的基础上，正确选定所需的检测点及其安装位置，选择必要的被控变量和恰当的操纵变量，绘制于工艺流程图上。图例符号应符合化工部标准《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号(HG 20505)》或国标《过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号(GB 2625) 》。 主要仪表设备、材料汇总表：汇总所有控制系统所需设备及相应材料，给出名称、数量，为订货以及概算提供依据。 初步设计概算：从建筑工程、设备、安装工程、工器具费等方面进行综合概算。 2.2施工图设计施工图设计是直接应用于施工的图纸设计。当前我们常用的施工图 设计文 件由以下内容组成： 1)图纸目录 2)设计说明书 3)材料表 4)设备明细表 5)工艺专业提资表
河南省郑州市惠济区河南商业高等专科学校，文化路英 才街2号 自动控制原理知识点总结 第一章 1.什么是自动控制？（填空） 2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空） 3.开环控制和闭环控制的概念？掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？（分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。） sa 4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断） 第二章 1.控制系统的数学模型有什么？（填空） 2.了解微分方程的建立？ 3.传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择） 4.七个典型环节的传递函数（必须掌握）。了解其特点。（简答） 5.动态结构图的等效变换与化简。三种基本形式，尤其是式2-61。主要掌握结构图的化简用法，参考P38习题2-9（a）、（e）、（f）。（化简） 6.系统的开环传递函数、闭环传递函数（重点是给定作用下）、误差传递函数（重 点是给定作用下）：式2-63、2-64、2-66 第三章 1.P42系统的时域性能指标。各自的定义，各自衡量了什么性能？（填空或选择） 2.一阶系统的单位阶跃响应。（填空或选择） 3.二阶系统： （1）传递函数、两个参数各自的含义；（填空）
（2）单位阶跃响应的分类，不同阻尼比时响应的大致情况（图3-10）；（填空）（3）欠阻尼情况的单位阶跃响应：掌握式3-21、3-23~3-27；参考P51例3-4的欠阻尼情况、P72习题3-6。 4.系统稳定的充要条件？劳斯判据的简单应用：参考P55例3-5、3-6。（分析题） 5.用误差系数法求解给定作用下的稳态误差。参考P72习题3-13。（计算题） 第四章 1.幅频特性、相频特性和频率特性的概念。 2.七个典型环节的频率特性（必须掌握）。了解其伯德图的形状。（简答题） 3.绘制伯德图的步骤（主要是L(ω)） 4.根据伯德图求传递函数：参考P110习题4-4。（分析题） 5.奈氏判据的用法：参考P111习题4-6。（分析题） 6.相位裕量和幅值裕量的概念、意义及工程中对二者的要求。（填空或判断） 7.开环频率特性与时域指标的关系中低频段、中频段、高频段各自影响什么性能？注意相位裕量和穿越频率各自影响什么性能？（填空或判断） 第五章 1.常用的校正方案有什么？（填空） 2.PID控制： （1）时域表达式P122式5-18 （2）P、PI、PD、PID控制各自的优缺点？（简答题） 第六章 填空
1、电源按照控制技术分为哪些？每种类型各举一例。1矩形波弧焊电源）交流弧焊电源弧焊变压器弧焊整流器2）直流弧焊电源直流弧焊发电机 3）脉冲弧焊电源与焊接方法结合使用式逆变式弧焊电源4)逆变式弧焊电源 IGBT）控制、ARM 、DSP 、电磁式、电子式数字式（单片机控制、PLC/PLD控制方式：机械式控制、、脉冲弧焊电源的特点是什么？适用于哪些方面的焊接？2脉冲弧焊电源的特点是电源输出电流是周期性变化的，脉冲频率、脉冲电流等脉冲参数可调。调节脉冲参数可以调节焊接工件的热输入量、焊丝的熔滴过渡形式等，有利于对热输入比较敏感的材料、薄板和全位置的焊接。故大部分弧焊电源中都包含脉冲弧焊电源。 、什么是焊接电弧？电弧中最基本的物理现象是什么？焊接电弧是一种强烈的持久的气体放电现象，是气体放电的一种形式。气体的电离和电子的发射时电弧中最基本的物理现象。什么是焊接电弧的静特性？静特性曲线的形状是什么？常用电弧焊接方法的电弧特性曲线、是什么形状？之间的关系，称为焊接电弧的静态伏安特与电弧电流If一定长度的电弧在稳定状态下，电弧电压Uf形曲线。包括下降特性、平特性、上升型，可称之为U性，简称伏安特性或静特性，其曲线形状类似于U 特性三部分曲线形状。 ”形静特性曲线的某一部分。不同的焊接方法，在其正常使用范围内，其电弧静特性曲线只是整个电弧“U 常用电弧焊接方法的电弧特性如下： 焊条电弧焊、埋弧焊等焊接电弧基本工作在电弧静特性的水平段；焊、微束等离子弧焊、等离子弧焊的焊接电弧也基本工作在电弧静特性的水平段，但当电流很小 TIG熔化极气体保时，如微束等离子弧焊、微束TIG焊的焊接电弧则工作在电弧静特性的下降段； CO2焊等）和水下焊接等焊接电弧基本上工作在电弧静特性的上升段。护焊（MIG焊或、什么是焊接电弧的动特性？焊接电弧存在动特性的本质原因是什么？一定弧长的电弧，当电弧电流以很快速度连续变化时，电弧电压瞬时值与电流瞬时值之间的关系称为电弧动态伏安特性，简称为电弧动特性。当电流快速增加或减小时，游离作用或消游离作用来不及变化，使得弧柱温度的变热惯性： 化相对滞后。 、与直流电弧相比，交流电弧燃烧的特点是什么？ 1）交流电弧的电流、空载电压存在极性变化，最常见的交流电弧是工频正弦波交流电弧。该电弧一般是由50Hz按正弦规律变化的电源供电，每秒钟内电弧电流变换极性50次，100次经过电流的零点。电流经过零点的瞬间，电弧熄灭，过零点后电弧重新引燃。能否引燃主要取决于电源电压和再引燃电压之间的关系 2）交流电弧的再引燃过程使交流电弧放电的物理条件和电、热物理过程也随之改变，这对电弧的稳定燃烧和弧焊电源的特性有很大的影响。 3）对于电阻型弧焊电源其焊接电流是不连续的，如要使得焊接电流连续，应串联一个足够大的电感 、影响交流电弧稳定燃烧的因素有哪些？提高稳定性的措施？ 1）空载电压U0: U0愈高，在同等大小的引弧电压下，熄弧时间愈短，电弧愈稳定； 2）引燃电压Uyh：Uyh愈高，电弧愈不稳定，引弧困难； 3）电路参数：增大电感L，减小电阻R可使电弧趋向稳定燃烧； dif/ dt愈大，热惯性作用明显，电弧愈稳电弧电流：电流愈大，产热愈多，而且电流变化率 4）定； 5）电源频率f: f提高，熄弧时间缩短，热惯性增强，也可提高电弧的稳定性； 6）电极的热物理性能和尺寸：它们影响电极所达到的温度，从而影响电弧的引燃电压。 PS：提高交流电弧稳定性的措施包括： 1）提高弧焊电源频率； 2）提高电源的空载电压； 3））叠加高压电。改善电弧电流波形； 4、请画出直流矩形脉冲电弧电流的波形，并列出脉冲电弧的基本参数。 、弧焊工艺对弧焊电源有哪些要求？ 1）保证引弧容易 2）保证电弧稳定 3）保证焊接参数稳定 4）具有足够宽的焊接参数调节范围 5）具备对环境的适应性 Ps:弧焊电源的电气性能要求 (焊接电源空载电压、外特性、调节性能、动特性) 、什么是弧焊电源的外特性？