Вестник МГТУ, 2025, Т. 28, № 4/1.

Савчук В. С. и др. Составной электропривод сварочного электротехнического комплекса Архитектура системы управления сваркой, основанная на ШИМ-преобразователе 6, ПИ-регуляторе 5, суммирующих узлах 2, 4 и пропорциональном регуляторе 3, характеризуется низкой динамикой отклика на возмущения в процессе сварки, что ограничивает достижение высокого качества сварных соединений и снижает общую производительность оборудования, особенно в условиях воздействия реальных факторов, таких как: - геометрические отклонения свариваемых поверхностей; - нецилиндричность труб; - механические люфты в системе подачи электрода; - иные неконтролируемые факторы. Следствием этого является деградация качества сварки; в некоторых случаях возможен срыв дуги ( Технология..., 1974). При малых отклонениях от заданных значений ШИМ-преобразователь 6 выполняет функцию усиления, однако его пропускная способность не обеспечивает достаточной скорости реакции системы по эффективному подавлению внешних помех. Поток сигнала от сумматора 9 направляется к релейному регулятору 7. Выходной сигнал регулятора 7 интегрируется в суммирующее устройство 6, где он совместно с другими сигналами формирует управляющий сигнал для электродвигателя 2, который отвечает за перемещение электрода 1. Обратная связь по длине дуги от датчика 4 поступает как на второй вход сумматора 9, так и на третий вход суммирующего устройства 6. Задатчик 8 устанавливает желаемое значение (опорный сигнал), которое подается на первый вход сумматора 9 и второй вход суммирующего устройства 6. Датчик скорости 3 предоставляет информацию о текущей скорости, которая используется на четвертом входе суммирующего устройства 6 и третьем входе сумматора 9. Данная архитектура позволяет реализовать специфический закон управления, обозначенный как: U =B ■ Sign (M ) + U1 при Х 0 - a >Х1 >Х 0 + а, U = U1 при Х 0 + а >Х1 >Х 0 - а , где M = Х0 - Х1 - К1 X2 - сигнал, реализующий функцию переключения релейного регулятора 7; К1 - постоянный коэффициент, настраиваемый в сумматоре 9; Х1, Х2 - выходные сигналы датчиков длины дуги 4 и скорости 3; Х0 - выходной сигнал задатчика (заданное конечное значение регулируемой координаты Х1); а - величина половины зоны нечувствительности релейного регулятора 7; Sign - знаковая функция, равная +1 или -1 в зависимости от знака функции М; В - величина управляющего воздействия ("полка" реле) на сигнал с выхода релейного регулятора 7; U1 - сигнал, формируемый в суммирующем устройстве 6 по закону U1 = К2^(Х0 - Х1) - К 3Х2 ; К2 и К3 - постоянные коэффициенты. После активации системы сумматор 9 обрабатывает входные сигналы Х0, Х1 и Х2, поступающие от задатчика 8 и датчиков 3 и 4, для вычисления сигнала M. Этот сигнал M направляется на релейный регулятор 7. Регулятор 7 генерирует выходной сигнал, который затем объединяется с сигналом U1 (также выведенным из Х0, Х1, Х2) в суммирующем устройстве 6. Результирующий суммарный сигнал управляет электродвигателем 2, который отвечает за перемещение электрода 1 к свариваемой детали 5. Важно отметить, что сумматор 9 настроен таким образом, чтобы при зажигании дуги электрод двигался с низкой, плавной скоростью, избегая резких движений. Приближение электрода к детали 5 прекращается, когда сигнал M достигает минимального значения, попадая в диапазон нечувствительности релейного регулятора 7. В этот момент регулятор 7 переходит в неактивное состояние, и электродвигатель 2 управляется исключительно сигналом U1. Этот сигнал U1 предназначен для поддержания постоянной длины дуги путем компенсации небольших колебаний, остающихся в пределах зоны нечувствительности регулятора. Если же длина дуги изменяется более значительно под воздействием внешних факторов, превышая установленную зону нечувствительности, релейный регулятор 7 активируется вновь. Он немедленно подает максимальный сигнал на электродвигатель 2, чтобы быстро вернуть электрод в заданное положение. После этого цикл управления возобновляется. Такая архитектура обеспечивает эффективное и стабильное проведение сварочного процесса благодаря быстрой адаптации к изменениям длины дуги. Применение ранее разработанной принципиальной схемы управления сварочным инвертором позволяет исключить паузы между импульсами тока и использовать данный сигнал для управления приводом, адаптируя его в ходе постоянного мониторинга параметров электрической дуги в импульсных режимах работы сварочного аппарата (Савчук и др., 2025). Для проведения испытаний выбрана схема с использованием сварочного агрегата "КЕДР" ("Авангард Проект", Россия). Данный аппарат имеет схожую функциональность и открытую информационную шину, что дает возможность проверить наше решение по учету и компенсации возникающих воздействий4. Для системы стабилизации питания разработан блок, включающий генератор ШИМ (Signal generator) и реляционные операторы (relational operator). Эти компоненты работают с учетом введенных коэффициентов коррекции и разницы состояний моделей. Данный блок интегрирован в подсистему управления (рис. 7), отвечающую за формирование широтно-импульсной модуляции для управления транзисторами. Сигнал обратной связи, полученный с измерителя выходного напряжения и прошедший 4Дьяконов В. П. MATLAB 7.*/R2006/R2007 : самоучитель. Москва, 2008. 708 с 516