机架前车桥焊接智能工装改进PID控制

孔超 宁祎 宋彩艳

摘要：针对机架前车桥焊接人工组装夹具耗时长、效率低等问题，提出机架前车桥焊接智能工装系统，该系统中采用S7-200型PLC对其工装模块进行控制。该文对S7-200内置增量式PID算法进行分析，为了避免工装模块的震荡，用模糊控制理论对增量式PID控制算法进行改进，最后用Matlab仿真证明其动态性能稳定。

关键词：智能工装； S7-200； 增量式PID； 模糊控制

中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）21-0269-02

Abstract： Aimed at the long time and inefficiency of the manual assembly fixture for welding the front axle of the frame， The article put forward the rack front axle welding intelligent Tooling system， This system adopts S7-200 type PLC to control its tooling module. This article analyzes the built-in incremental PID algorithm of S7-200，In order to avoid the oscillation of the tooling module， Improvement of Incremental PID Control Algorithm with Fuzzy Control Theory， Finally use Matlab simulation to prove its stable dynamic performance.

Key words： Intelligent Tooling； S7-200； Incremental PID； Fuzzy control

1 背景

机架前车桥作为农用机械的重要组成部件，它会接收到来自各方面的压力。目前焊接过程大多由机器人来完成，这使得焊接工作和效率突飞猛进，然而在焊接线上的工装方面，却仍采用人工组装夹具，耗时长，效率低，在此背景下提出智能工装。智能工装保证了在焊接前的精准定位，并且工作效率也得到了很大程度的提高[1-2]。该文设计了智能工装的控制系统，对PID控制算法进行改进研究。

2 智能工装系统

智能工装具体模块结构如图1所示，其中大臂上端有两个平行的通孔作为移动副，分别可安装在两个平行的导轨上，通过电机驱动带动整个工装模块在导轨上移动；小臂与大臂有一转动关节1，工装对目标焊件的定位抓取時该转动关节呈[90°]，工装对目标焊件进行上料时该转动副为[0°]；小臂与以下部件之间有一转动关节2，工装对目标焊件的定位抓取时该转动关节呈[90°]，工装对目标焊件进行上料时该转动副为[0°]，该转动副工作平面与上一转动副工作平面垂直；……