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申请/专利权人：西南交通大学

摘要：本发明提供一种脉冲GTA填丝增材制造堆积层片双变量控制方法及系统，堆积层片双边量分别为堆积层宽度和高度，堆积层宽度W由视觉传感系统获取，堆积层高度H由弧压U间接表征，而弧压U由电压传感系统采集，同时基于双变量解耦器、堆积层宽度控制器和弧压控制器，以堆积层宽度偏差量ΔW和弧压偏差量ΔU为控制器的输入信号，通过在线调节第一控制变量与第二控制变量，实现脉冲GTA填丝增材制造过程中堆积层宽度与高度的稳定控制，本发明通过在线调节两组工艺参数的方法，实现脉冲GTA填丝增材制造过程中堆积层宽度与高度双变量的同时控制，有效地增加了控制系统的稳定性，显著降低了堆积层尺寸的波动性，也利于脉冲GTA填丝增材制造技术的工程化应用。

主权项：1.一种脉冲GTA填丝增材制造堆积层片双变量控制方法，所述堆积层片双变量分别为堆积层宽度和高度，其中堆积层宽度W由视觉传感系统获取，堆积层高度H由弧压U间接表征，而弧压U由电压传感系统采集，同时基于双变量解耦器、堆积层宽度控制器和弧压控制器，以堆积层宽度偏差量ΔW和弧压偏差量ΔU为控制器的输入信号，通过在线调节第一控制变量与第二控制变量，实现脉冲GTA填丝增材制造过程中堆积层宽度与高度的稳定控制，其特征在于包括以下步骤：步骤一：针对脉冲GTA填丝增材制造系统，选取对堆积层宽度影响最大的参数作为第一控制变量，对弧压影响最大的参数作为第二控制变量，并设计双变量解耦器，解除第二控制变量对堆积层宽度的影响、第一控制变量对弧压的影响，解耦器与脉冲GTA填丝增材制造系统构成复合脉冲GTA填丝增材制造系统，在复合脉冲GTA填丝增材制造系统中，第一控制变量仅影响堆积层宽度，第二控制变量仅影响弧压；步骤二：针对复合脉冲GTA填丝增材制造系统，分别设计堆积层宽度控制器与弧压控制器；步骤三：GTA枪起弧，沿着预定路径开始堆积，GTA枪运动d=7~12mm后，开启视觉传感系统与电压传感系统；步骤四：视觉传感系统采集堆积层的宽度图像信息，确定采像时刻t的范围为：T13+nT~2T13+nT，其中T1为一个脉冲周期内基值电流的持续时间，T为脉冲周期，n=0,1,2,3…，并将连续采集到的图像输入计算机中，通过图像处理程序提取堆积层特征宽度值Wm，同时计算Wm和预设宽度值Wset的偏差量ΔW；电压传感系统采集弧压信息，采用弧压滤波算法对t-∆t，t+∆t时间范围内的弧压信号进行处理，提取t-∆t10，t+∆t10的弧压平均值Um，计算Um与设定弧压Uset的偏差量ΔU，其中∆t取值范围为：0.05~0.1s；步骤五：采用步骤二中设计的堆积层宽度控制器，并基于步骤四中的堆积层宽度偏差量ΔW，计算出第一控制变量的调整量Δd1，控制堆积层宽度偏差量ΔW0.5mm，实现堆积层宽度的均匀控制；采用步骤二中设计的弧压控制器，并基于步骤四中的弧压偏差量ΔU，计算出第二控制变量的调整量Δd2，控制弧压偏差量ΔU0.3V，实现弧压的稳定控制，即通过在线调节第一控制变量与第二控制变量的方法，完成脉冲GTA填丝增材制造过程中堆积层宽度与高度双变量的稳定控制。

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