摘 要

本文借助MATLAB软件中Simulink实现对TIG焊逆变电源模糊PID控制的设计与仿真，本次闭环系统中使用电流误差和电流误差变化率两个变量作为模糊PID控制器的输入，首先进行对模糊PID控制器的设计，先进行对模糊控制器建模，再对PID控制器部分建模，利用Simulink工具构造TIG焊逆变电源-电弧闭环系统模型，将模糊PID控制器放入系统中，在此基础上进行仿真，并进行对PID参数的调整。对不同参数情况进行了比较，所得结果对于模糊PID控制器在工程上的运用具有一定的意义。

论文主要研究了模糊PID控制器对于TIG焊逆变电源恒流外特性的控制，当比例、积分、微分系数发生变化时对于外特性曲线的影响。

研究结果表明：模糊PID控制能够使逆变电源获得稳定的恒流外特性。

本文的特色：运用MATLAB中的Simulink功能实现TIG焊逆变电源模糊PID控制的仿真，能够直观简便的进行建模分析。

关键词：TIG焊逆变电源；模糊PID控制；MATLAB；Simulink

Abstract

With the help of Simulink in MATLAB software, this paper designs and simulates the fuzzy PID control of TIG welding inverter power supply. This closed-loop system uses two variables, current error and current error change rate, as the input of fuzzy PID controller. Design of fuzzy PID controller, The fuzzy PID controller is modeled first, then the PID controller is partially modeled, and the TIG welding inverter power source-arc closed-loop system model is constructed using the Simulink tool. The fuzzy PID controller is put into the system, and the simulation is performed on this basis. The adjustment of PID parameters. The results obtained from the comparison of different parameters are significant for the application of fuzzy PID controller in engineering.
This paper mainly studies the control of fuzzy PID controller on the outcurrent characteristic of TIG welding inverter power supply.

The results show that the fuzzy PID control can make the inverter power supply obtain stable outcurrent characteristics.
The feature of this article: The Simulink function in MATLAB is used to realize the simulation of the fuzzy PID control of TIG welding inverter power supply, which can be intuitively and easily modeled.

Key Words：TIG welding inverter power supply；Fuzzy PID control；MATLAB ；Simulink Modeling

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 论文主要研究内容 2

第2章 基于MATLAB的模糊PID控制器的设计 3

2.1模糊PID控制器的相关理论 3

2.1.1 模糊控制器的基本理论 3

2.1.2 模糊PID控制器的工作原理 4

2.2 模糊控制器的设计 4

2.2.1 模糊控制器的结构 4

2.2.2 输入值的模糊化处理 5

2.2.3 模糊控制规则表的设计 6

2.2.4 模糊推理及反模糊化 7

2.2.5 运用MATLAB设计模糊控制 8

2.3 模糊PID控制器的结构设计 11

第3章 TIG焊逆变电源模糊PID控制系统的仿真 14

3.1 Simulink系统模糊PID控制器FIS的嵌入 14

3.2 构建模糊PID控制系统Simulink仿真模型图 15

3.2.1 模糊PID控制器部分 15

3.2.2 脉宽调制（PWM）控制部分 16

3.2.3 脉宽调制（PWM）死区控制部分 16

3.2.4 功率输出部分 16

3.3 Simulink仿真结果分析 17

第4章 全文总结及展望 19

4.1 全文总结 19

4.2 展望 19

参考文献 21

致 谢 22

附录 23

第1章 绪论

焊接过程中存在着多种影响因素，都会使系统偏离平衡点，如果系统具有快速自动返回平衡点的能力，则电弧能维持稳定燃烧。弧焊电源的外特性形状不仅影响着“电源—电弧”系统和焊接规范的稳定性，还关系到电源的引弧性能、熔滴过渡和使用安全性。因此，如何设计能满足外特性要求的弧焊电源，是一个很重要的课题 。

1.1 研究背景及意义

在实际工业生产中，焊接作为传统工艺被应用到许多领域，许多产品结构的生产都离不开焊接工艺，其中TIG焊的焊接质量较好，在焊接工艺中占有比较重要的地位。

但是，在焊接作业的时候，工作状况是不能够完全保证的，在实际焊接工作的过程中，有许多的干扰因素。所以，在过程中焊接参数是会受到操作环境等各种因素而发生变化。由于生产过程中焊接往往是比较复杂繁琐，并有一定危险性的，大部分企业会选择用机器人进行自动焊接。那么对于焊接电源的要求就必须要相对较高，要求逆变电源必须能够在实际生产过程中保持住相对稳定的电流和电压，也就是要求逆变电源能够输出对应的外特性，在受到干扰的时候，也能够保持稳定的输出，具有自己调节功能这是最好的，这也是本次课题研究的主要方向，设计能够使逆变电源获得恒流外特性的控制器，从而输出稳定的外特性，使焊接质量能够得到保证。

本次课题的研究很有意义，现在在这个方面的研究也有，但并不多，因为现阶段已有的控制器技术已经足够运用到绝大部分的工业生产当中，以现在的标准来看，逆变电源的控制器也足够满足生产的需要。但随着科技的发展和生产设备的发展，以后对于生产精度的要求会越来越来高，那么就会需要更加智能更加稳定的控制器来进行调控，这个课题的研究会向着智能调控的方向研究，经济的发展总是会伴随着科技的发展，所以是非常有意义的。