【正文】 ；賦正轉(zhuǎn)步數(shù) LJMP NW P20： MOV R5， 14H ；賦正轉(zhuǎn)步數(shù) LJMP NW P25： MOV R5， 019H ；賦正轉(zhuǎn)步數(shù) LJMP NW 數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換子程序 數(shù)據(jù)采集子程序主要作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集及數(shù)據(jù)的 A/D 轉(zhuǎn)換。整個(gè)軟件系統(tǒng)由焊接糾偏主程序和相關(guān)子程序組成。具體選用的是多修正因子法。 本系統(tǒng)是一個(gè)典型的串級(jí)控制系統(tǒng)，它對(duì)二次干擾有較強(qiáng)的克服能力，對(duì)操作條件的變化也有一定的自適應(yīng)。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可總結(jié)出如下模糊控制規(guī)則： ，則增加焊接電流； ，則減少焊接電流； 且無增大或減少的趨勢(shì)，則保持焊接電流不變。 圖 45 PD型模糊控制器 Fig 45 a misty controller PD PI 型模糊控制器 如圖 46 所示： 圖 46 PI型模糊控制器 Fig 46 a fuzzy controller of the PI 典型的 PI 模糊控制器的系統(tǒng)框圖如圖 46 所示，其輸入是 е 和 ?edt ，輸出是 u。微分控制可以減小超調(diào)量，克服震蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定提高，同時(shí)加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減小調(diào)整時(shí)間，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。要直接設(shè)計(jì)一個(gè)多變量模糊控制器是相當(dāng)困難的，通常將一個(gè)多輸入出 (MIMO)的模糊控制器在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)解耦，即分解成若干個(gè)多輸入單輸出 (MISO)的模糊控制器 [8]。 (a)一維模糊控制器 (b)二維模糊控制器 (a) a fuzzy controller ( b) dimension two misty controller (c) 三維模糊控制器 (c) three dimension misty controller of dimensions 圖 43模糊控制器 Fig 43 fuzzy controller 圖（ a）中輸入變量是系統(tǒng)的偏差量 E，輸出變量是系統(tǒng)的 控制量的變化值 U。 圖 42 模糊控制器 Fig 42 fuzzy controller 模糊化過程是將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為輸入模糊子集，模糊邏輯推理就是根據(jù)模糊關(guān)系合成的辦法，從數(shù)條有同時(shí)起作用的模糊規(guī)則中，按并行處理方式對(duì)應(yīng)輸入量的輸出模糊子集，解模糊過程則是將輸出模糊子集轉(zhuǎn)化為非模糊的數(shù)字量。當(dāng) VT1 導(dǎo)通時(shí)， C 相當(dāng)于 短路，電源電壓全加在繞組上，所以電容 C 可使繞組電流上升速度加快，使電流波形前沿變陡。 PB 口的輸出經(jīng)光電耦合器后，再經(jīng)電流驅(qū)動(dòng)器 7406 后，便連到 步進(jìn)電機(jī)的功率放大器上。由此可見，錯(cuò)齒是促進(jìn)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的根本原因。步進(jìn)電機(jī)實(shí)際上是一個(gè)數(shù)字 /角度轉(zhuǎn)換器，也是一個(gè)串行的 D/A 轉(zhuǎn)換器。 步進(jìn)電機(jī)工作原理及驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)，是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件。 連接詳情請(qǐng)見圖 34 所示： 圖 34 8031 與 8255 的連接 Fig 34 8031 with 8255 conjunction 系統(tǒng)的復(fù)位和復(fù)位電路 在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，為了保證復(fù)位電路可靠的工作，本設(shè)計(jì)采用電復(fù)位與手動(dòng)復(fù)位組合電路。此時(shí)，器件電流僅為 20 A? 左右，為系統(tǒng)斷電時(shí)用電池保持 RAM 的內(nèi)容提供了可能性。 __OE 讀控制端， __E? 為寫控制端。在 EPROM 編程時(shí)，從 P0 口輸入指令字節(jié)；在實(shí)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。 ALE 端可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)LSTTL 負(fù)載。 EOC（轉(zhuǎn)換結(jié)果信號(hào)輸出設(shè)備）開始 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)輸出高電平。 （ 4）輸出與 TTL兼容。 3）焊接參數(shù)范圍及精度 焊接速度： 0～ ? 53% 焊接電流： 6 ～ 255A ? 3% 脈沖時(shí)間： 0～ ? 3% 基值時(shí)間： 0～ ? 3% 脈沖頻率： ～ 250HZ ? 1% 提前 /滯后送氣時(shí)間： 0～ 電流遞增 /衰減時(shí)間： 0～ 焊逢長(zhǎng)度： 0～ 4）主要功能 具有故障診斷，報(bào)警，顯示以及實(shí)時(shí)檢測(cè)等功能。其中，AD 公司生產(chǎn)的 AD521 是一種比較優(yōu)秀的集成測(cè)量放大器，采用 14 腳雙列直插管殼封裝，其放大倍數(shù)由用戶在外部加接精密電阻獲得。 (4) 精度 177。傳感器的線性度通常用相對(duì)誤差表示其大小 ，即相對(duì)應(yīng)的最大偏差與傳感器的滿量程 ()輸出之比 (%)，如下式 0 0..m a x 100fFSe?? ? ?? （ 22） 式 ef 為線性度； Δmax 為輸出平均值與基準(zhǔn)擬合直線的最大偏差 。它主要由電阻線圈，滑道，齒條（大齒 輪 小齒輪、同軸），半圓形齒條和連桿，勾形動(dòng)觸頭。 從廣義講，就是能感受外界信息并 能按一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的裝置。 位置檢測(cè)裝置是本人自行設(shè)計(jì)的位移傳感器，它將檢測(cè)到的位置大小轉(zhuǎn)化為電壓的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)。埋弧焊自動(dòng)焊電弧的引燃，維持，沿焊接的方向移動(dòng)，焊絲的送進(jìn)都是由埋弧焊機(jī)自動(dòng)進(jìn)行的。 從知識(shí)的獲取方式來看，模糊系統(tǒng)的規(guī)則靠專家提供和設(shè)計(jì)，難于獲取，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)系數(shù)可由輸入輸出樣本中學(xué)習(xí)，無需人來設(shè)置。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的應(yīng)用已滲透到許多領(lǐng)域，如：智能控制、計(jì)算機(jī)視覺、語音識(shí)別、非線 性 優(yōu)化等。 1984 年 hopfield 提出了用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò)模型電路 ,為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硬件實(shí)現(xiàn)打下了基礎(chǔ)。另外，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，由于硬件不可能實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。利用這種數(shù)學(xué)模型， Pitts 和 McCulloch 說明任何邏輯函數(shù)都能用一個(gè)由互連數(shù)字神經(jīng)元組成的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造出來，缺點(diǎn)是這種網(wǎng)絡(luò)沒有學(xué)習(xí)能力。但還有許多問題需要解決，如：如何選擇隸屬函數(shù)、模糊規(guī)則、模糊控制的結(jié)構(gòu)、如何保證模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性缺乏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法等。從此模糊控制器的研究進(jìn)入了第一次高潮。 1974 年，英國(guó)學(xué)者 ， 將模糊邏輯成功地應(yīng)用于鍋爐和蒸汽機(jī)的控制。 智能控制學(xué)科發(fā)展至今，已涵蓋豐富的內(nèi)容。但對(duì)復(fù)雜式時(shí)變的被控對(duì)象經(jīng)典控制理論就顯得力不從心，因此，人們?cè)谘芯亢徒鉀Q多變量系統(tǒng)的控制問題的同時(shí)帶來了現(xiàn)代控制理論的發(fā)展。鑒于這種情況研發(fā)一種適合于國(guó)情的，具有較高精度要求的焊接系統(tǒng)，易于推廣的方案顯得迫在眉睫。 可以說該課題是屬于智能控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)的主要目的是可靠準(zhǔn)確的糾偏，以達(dá)到焊接強(qiáng)度要求。 第一章介紹了本文的課題背景，智能控制，模糊控制，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史以及該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理和本人所做的工作。 第二章介紹了檢測(cè)元件位移傳感器的原理和技術(shù)指標(biāo)和使用方法及信號(hào)放大電路。 為了高精度的糾偏要求，以保證焊縫質(zhì)量。 4 1. 緒論 智能控制的研究 自動(dòng)控制理論自形成以來，一直在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展之中扮演著十分重要的角色。 現(xiàn)代控制理論著重以時(shí)域方式解決多變量一維的控制問題，研究的內(nèi)容有最優(yōu)控制，隨機(jī)控制，自適應(yīng)控制等問題，它的理論基礎(chǔ)是多變量一維的能控與能觀性理論以及最優(yōu)調(diào)節(jié)器概念，它的線性代數(shù)為主要數(shù)學(xué)工具，狀態(tài)變量，狀態(tài)空間等新的概念，幫助人們精確揭示了一維內(nèi)部的一些特性，使得 其 有了分析和解決復(fù)雜的多變量對(duì)象的控制一維的設(shè)計(jì)問題的工具。這其中最有吸引力的是模糊控制和神經(jīng)控制。 1980 年，丹麥 公司將模糊邏輯成功的應(yīng)用到水泥窖的控制。 1978 年，《 Fuzzy Sets and Systems》期刊開始在全世界發(fā)行。 但是模糊邏輯在發(fā)展過程中，尤其在 70 年代到 80 年代中期受到了很多的懷疑和不公正的待遇。 1949 年， Donald Hebb 推出了一種現(xiàn)在以他的名字命名的學(xué)習(xí)規(guī)則 Hebb 規(guī)則， Hebb 規(guī)則的內(nèi)容為：如果兩個(gè)神經(jīng)元同時(shí)興奮，則它們之間的突觸連接加強(qiáng)。在 1969年，美國(guó)麻省理工學(xué)院著名人工智能學(xué)者 和 出版了影響很大的《 Perceptrons》一書，對(duì)感知器的能力得出了悲觀的結(jié)論。 1984 年 hinton 等人將模擬退火算法引入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中 ,為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化計(jì)算跳出局部極植提供了一個(gè)有效的方法。相信神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)必將隨著非線性科學(xué)和腦科學(xué)等的發(fā)展而相互滲透、相互促進(jìn)，取得目前難以預(yù)計(jì)的突破性成果。 表 11 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊系統(tǒng)的區(qū)別 Tab. 11 differentiation of the nerve work and fuzzy 項(xiàng)目 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 模糊系統(tǒng) 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 知識(shí)獲取 輸入 樣本 人類專家經(jīng)驗(yàn) 樣本與經(jīng)驗(yàn)規(guī)則 工具 學(xué)習(xí)算法 人機(jī)對(duì)話、接口 學(xué) 習(xí)算法 不確定性 信息 定量 定量和定性 定性和定量 認(rèn)識(shí) 感知推廣 決策 感知決策 推理 機(jī)制 并行計(jì)算 啟發(fā)式搜索 并行計(jì)算 速度 高速 低速 高速 自適應(yīng) 容錯(cuò) 好 差 好 學(xué)習(xí)方法 調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò) 誘導(dǎo)學(xué)習(xí) 調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)參數(shù) 自然語言 實(shí)現(xiàn) 隱式 顯式 顯式 柔韌性 差 好 好 實(shí)現(xiàn) 代價(jià) 高 低 高 理解 難 易 較易 從上面的描述表可知，為了處理認(rèn)知科學(xué)研究中的不確定性及模糊語言信息，人們自然而然會(huì)想到將模糊系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩者的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，雖然模糊系本身就適用于描述不確 定認(rèn)識(shí)系統(tǒng)，但其計(jì)算、自適應(yīng)能力差以及推理速度慢等因素限制了他的推廣應(yīng)用，將兩者綜合形成的一類新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)稱之為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（ Fuzzy Nural Networks，簡(jiǎn)稱 FNN），組成 FNN 的神經(jīng)元稱為模糊神經(jīng)元。因此，埋弧焊自動(dòng)與手工弧焊相比，具有生產(chǎn)率高，焊接質(zhì)量好，節(jié)省材料，工人勞動(dòng)條件好等優(yōu)點(diǎn)。 本人所做的工作 在整個(gè)課題進(jìn)行過程中，本人主要做了以下的工作： 模糊控制器的設(shè)計(jì) 動(dòng)焊接系統(tǒng)的控制過程的實(shí)現(xiàn) 為了高精度的糾偏要求，以保證焊縫質(zhì)量。狹義講，傳感器就是能將外界的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。 (a) 位移傳感器的結(jié)構(gòu) (b) 位移傳感器的剖面圖 Fig (a) structure of feeling machine Fig ( b) a cross section 圖 21 位移傳感器 結(jié)構(gòu)圖 12 Fig 21 a structure of feeling machine 動(dòng)觸頭向前滑動(dòng)，當(dāng)左右移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，半圓形齒輪固定于連桿上，半圓形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)與小齒輪齒合，則小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，又帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，得到放大倍數(shù) k Rrk? （ 21） 式中 r 為小齒輪半徑， R 為大齒輪半徑， k為放大的系數(shù) 當(dāng) SKS ??? 1 式中 S? 為動(dòng)觸頭的偏移量， 1S? 為放大的位移量，于是當(dāng)動(dòng)觸頭發(fā)生較小的位移變化時(shí)，該連動(dòng)系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)大小齒輪的半徑，改變放大倍數(shù)，將位移量放大。 輸出平均值。 (5) 輸出電壓 本傳感器輸出電壓為 0—5V。 AD521 的基本接法如圖 26 所示 圖 26 AD521 的基本接法 Fig 26 AD521 of basic connect the method 在本系統(tǒng)中，其 +IN 管腳接位移傳感器，為輸入，其－ IN 管腳接地， Vout 輸出接ADC0809。 5）抗干擾能力 通 過硬件和軟件措施，提高抗干擾能力，確保安全工作。 （ 5）不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整。 OE（輸出允許控制設(shè)備）用于打開三態(tài)輸出鎖存器。 PSEN（外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)）這里按 EPROM2764 的 OE 低電平有效。 P0 口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL負(fù)載。其與 8031 的接口電路如 32 所示： 18 圖 32 8031 與 6116 接口電路 Fig 32 8031 with 6116 connect electric circuit 6116 芯片的工作方式： (1)寫入方式。 有時(shí)用戶設(shè)置的參數(shù)需要長(zhǎng) 期保存，為了避免意外掉電或關(guān)機(jī)后的數(shù)據(jù)丟失，需要時(shí) RAM 采用掉電保護(hù)措施。所謂上電復(fù)位，是指單片機(jī)只要一上 電 ，便自動(dòng)的進(jìn)入復(fù)位系統(tǒng)。其功能是將脈沖電信號(hào)變換為相應(yīng)的角位移或直線位移，既給一個(gè)脈沖電信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度或前進(jìn)一步。圖 38 為三相步進(jìn) 電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖。 圖 38 步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖 Fig 38 the step enter electrical engineering knot position 每當(dāng)步進(jìn)電機(jī)脈沖輸入線上得到一個(gè)脈沖，它便沿著轉(zhuǎn)向控制信號(hào)所確定的方向走一步。 當(dāng)輸入的脈沖信號(hào)加到三極管的基極上。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)本身電感較大，所以在 VT1 截止時(shí)電流變化將使繞組中產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)。 模糊控制器的結(jié)構(gòu)及輸入輸出變量的