本發(fā)明涉及自動焊接，具體涉及一種鋁基接線端子的自動焊接控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、鋁基接線端子廣泛用于電力傳輸和配電系統(tǒng)中，以連接電纜。鋁基接線端子需要可靠的焊接（尤其是大直徑高功率的電纜線的焊接），以確保端子與電纜的良好導(dǎo)電性和長期穩(wěn)定性。超聲波焊接技術(shù)是焊接鋁基接線端子的常用技術(shù)，但是在超聲波焊接鋁基接線端子時(shí)，超聲波頻率、振幅、壓力以及焊接時(shí)間等焊接參數(shù)往往難以控制，導(dǎo)致焊接過程后的鋁基接線端子電學(xué)特性變差，例如焊接過程中電纜線與端子的接觸不良、氧化層導(dǎo)致局部過熱等現(xiàn)象，電學(xué)特性變差會增加鋁基接線端子的電阻或者容抗等電學(xué)特性，尤其是對于大直徑高功率的電纜線，焊接參數(shù)控制不合適的話會帶來經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鋁基接線端子的自動焊接控制方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的一種鋁基接線端子的自動焊接控制方法及系統(tǒng)采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供了一種鋁基接線端子的自動焊接控制方法，該方法包括以下步驟：

4、對端子進(jìn)行超聲波焊接，焊接時(shí)的焊接參數(shù)的控制量包括：壓力、振幅、頻率以及焊接時(shí)間；

5、在歷史焊接過程中，端子的電學(xué)特性以及使用的焊接參數(shù)記為歷史電學(xué)特性和歷史焊接參數(shù)；

6、根據(jù)歷史焊接參數(shù)改變時(shí)歷史電學(xué)特性的變化量，從歷史焊接參數(shù)中篩選出初始焊接參數(shù)；

7、當(dāng)前焊接過程利用初始焊接參數(shù)進(jìn)行焊接，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的電學(xué)特性、焊接參數(shù)分別與歷史電學(xué)特性、歷史焊接參數(shù)的相似性，以及歷史焊接參數(shù)改變時(shí)歷史電學(xué)特性的變化量，從歷史焊接參數(shù)中篩選出目標(biāo)焊接參數(shù)a1；

8、利用pid控制算法改變每個(gè)焊接參數(shù)的控制量，使得焊接參數(shù)由初始焊接參數(shù)向a1變化；根據(jù)歷史電學(xué)特性隨歷史焊接參數(shù)變化時(shí)每個(gè)控制量的變化敏感性，獲得pid控制算法改變每個(gè)控制量時(shí)的時(shí)間間隔；在焊接參數(shù)由初始焊接參數(shù)向a1變化過程中，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的電學(xué)特性、焊接參數(shù)分別與歷史電學(xué)特性、歷史焊接參數(shù)的相似性，以及歷史焊接參數(shù)改變時(shí)歷史電學(xué)特性的變化量，從歷史焊接參數(shù)中篩選出臨時(shí)焊接參數(shù)；pid控制算法根據(jù)所述時(shí)間間隔依次改變所有的控制量后，根據(jù)臨時(shí)焊接參數(shù)以及臨時(shí)焊接參數(shù)中控制量的變化敏感性獲得目標(biāo)焊接參數(shù)a2，利用pid控制算法改變每個(gè)焊接參數(shù)，使得焊接參數(shù)由a1向a2變化，依次類推，完成當(dāng)前焊接過程。

9、優(yōu)選的，所述根據(jù)歷史焊接參數(shù)改變時(shí)歷史電學(xué)特性的變化量，從歷史焊接參數(shù)中篩選出初始焊接參數(shù)，包括的具體步驟如下：

10、對于任意一個(gè)歷史焊接過程，獲取焊接后和焊接前歷史電學(xué)特性的差值的絕對值，記為任意一個(gè)歷史焊接過程的焊接效果；

11、獲取焊接效果最小的n個(gè)歷史焊接過程，對于n個(gè)歷史焊接過程中的每個(gè)歷史焊接過程，獲取歷史焊接過程中每個(gè)時(shí)刻的歷史焊接參數(shù)與前一時(shí)刻的歷史焊接參數(shù)的差異x1，獲取每個(gè)時(shí)刻的歷史電學(xué)特性和前一時(shí)刻的歷史電學(xué)特性的差值絕對值x2；根據(jù)x1以及x2獲得每個(gè)時(shí)刻的焊接變化率；對于n個(gè)歷史焊接過程中所有時(shí)刻的焊接變化率，獲取焊接變化率最大的時(shí)刻所對應(yīng)的歷史焊接參數(shù)，記為初始焊接參數(shù)；n為預(yù)設(shè)數(shù)量。

12、優(yōu)選的，根據(jù)x1以及x2獲得每個(gè)時(shí)刻的焊接變化率，包括的具體計(jì)算公式為：

13、將x1與(x2+1)的比值記為每個(gè)時(shí)刻的焊接變化率。

14、優(yōu)選的，所述根據(jù)實(shí)時(shí)采集的電學(xué)特性、焊接參數(shù)分別與歷史電學(xué)特性、歷史焊接參數(shù)的相似性，以及歷史焊接參數(shù)改變時(shí)歷史電學(xué)特性的變化量，從歷史焊接參數(shù)中篩選出目標(biāo)焊接參數(shù)a1，包括的具體步驟如下：

15、在當(dāng)前焊接過程中，將當(dāng)前時(shí)刻之前的預(yù)設(shè)時(shí)刻內(nèi)的電學(xué)特性以及焊接參數(shù)構(gòu)成的序列，分別記為實(shí)時(shí)電學(xué)特性序列和實(shí)時(shí)焊接參數(shù)序列；

16、對于每個(gè)歷史焊接過程的每個(gè)時(shí)刻，獲取每個(gè)時(shí)刻之前的預(yù)設(shè)時(shí)刻內(nèi)的歷史焊接參數(shù)構(gòu)成的歷史焊接參數(shù)序列；獲取歷史焊接參數(shù)序列與實(shí)時(shí)焊接參數(shù)序列的第一相似性，獲取每個(gè)時(shí)刻之前的預(yù)設(shè)時(shí)刻內(nèi)的歷史電學(xué)特性構(gòu)成的歷史電學(xué)特性序列，獲取歷史電學(xué)特性序列與實(shí)時(shí)電學(xué)特性序列的第二相似性；第一相似性與第二相似性的均值記為每個(gè)歷史焊接過程中每個(gè)時(shí)刻的焊接匹配性；

17、對于n個(gè)歷史焊接過程中的每個(gè)時(shí)刻，根據(jù)每個(gè)時(shí)刻的焊接匹配性與每個(gè)時(shí)刻的焊接變化率獲得每個(gè)時(shí)刻的優(yōu)選指標(biāo)，將優(yōu)先指標(biāo)最大的時(shí)刻對應(yīng)的歷史焊接參數(shù)作為目標(biāo)焊接參數(shù)a1；優(yōu)選指標(biāo)與焊接匹配性以及焊接變化率分別呈正相關(guān)。

18、優(yōu)選的，所述每個(gè)控制量的變化敏感性的具體獲取步驟如下：

19、對于歷史焊接過程中的每個(gè)歷史焊接參數(shù)，同一時(shí)刻下的歷史電學(xué)特性記為y，將歷史焊接參數(shù)中的每個(gè)控制量記為x，將(x，y)作為每個(gè)控制量在每個(gè)時(shí)刻下的分布點(diǎn)；

20、將歷史焊接過程中每個(gè)控制量在每個(gè)時(shí)刻下的分布點(diǎn)進(jìn)行pca降維得到所述變化敏感性，所述變化敏感性與所有降維結(jié)果的方差呈正相關(guān)。

21、優(yōu)選的，所述將歷史焊接過程中每個(gè)控制量在每個(gè)時(shí)刻下的分布點(diǎn)進(jìn)行pca降維得到所述變化敏感性，包括的具體步驟如下：

22、對每個(gè)歷史焊接過程中每個(gè)控制量在所有時(shí)刻的分布點(diǎn)進(jìn)行pca分析，得到每個(gè)歷史焊接過程的第一方向，利用第一方向?qū)⑺袣v史焊接過程進(jìn)行k-means聚類，得到若干類別；將同一個(gè)類別的所有歷史焊接過程中所有時(shí)刻的分布點(diǎn)進(jìn)行pca分析，得到每個(gè)類別的第一方向，并將同一個(gè)類別中的所有歷史焊接過程的所有分布點(diǎn)降維成一維，得到的降維結(jié)果的方差記為每個(gè)類別的電學(xué)特性干擾量；

23、根據(jù)所有類別的第一方向以及所有類別的電學(xué)特性干擾量獲得所述變化敏感性；所述變化敏感性與電學(xué)特性干擾量呈正相關(guān)，與所有類別之間的第一方向的差異呈負(fù)相關(guān)。

24、優(yōu)選的，所述根據(jù)所有類別的第一方向以及所有類別的電學(xué)特性干擾量獲得所述變化敏感性，包括的具體步驟如下：

25、所述第一方向表示為單位向量，獲取任意兩個(gè)類別的第一方向?qū)?yīng)的單位向量的歐式距離，獲取所有類別的第一方向之間對應(yīng)的歐式距離的第一均值；對所有類別的電學(xué)特性干擾量進(jìn)行線性歸一化處理，獲取線性歸一化處理后的電學(xué)特性干擾量的第二均值；第一均值與第二均值的比值記為m，將exp(-m)記為每個(gè)控制量的變化敏感性，exp()表示以自然常數(shù)為底的指數(shù)函數(shù)。

26、優(yōu)選的，pid控制算法根據(jù)所述時(shí)間間隔依次改變所有的控制量后，根據(jù)臨時(shí)焊接參數(shù)以及臨時(shí)焊接參數(shù)中控制量的變化敏感性獲得目標(biāo)焊接參數(shù)a2，包括的具體步驟如下：

27、在pid控制算法根據(jù)所述時(shí)間間隔依次改變每個(gè)控制量的過程中，將當(dāng)前時(shí)刻之前的預(yù)設(shè)時(shí)刻內(nèi)的焊接參數(shù)構(gòu)成的序列記為實(shí)時(shí)焊接參數(shù)序列，實(shí)時(shí)焊接參數(shù)序列中的每個(gè)焊接參數(shù)中包括已更新控制量和未更新控制量；

28、對于實(shí)時(shí)焊接參數(shù)序列中的所有焊接參數(shù)，獲取所有焊接參數(shù)所包括的所有未更新控制量的變化敏感性的和，記為y1，獲取所有焊接參數(shù)所包括的所有已更新控制量的變化敏感性的和，記為y2，將y2與(y1+1)的比值記為臨時(shí)焊接參數(shù)的控制有效率；

29、當(dāng)焊接參數(shù)中的所有控制量均被至少更新改變一次后，根據(jù)所得到的所有臨時(shí)焊接參數(shù)以及臨時(shí)焊接參數(shù)的控制有效率獲得目標(biāo)焊接參數(shù)a2。

30、優(yōu)選的，所述根據(jù)所得到的所有臨時(shí)焊接參數(shù)以及臨時(shí)焊接參數(shù)的控制有效率獲得目標(biāo)焊接參數(shù)a2，包括的具體步驟如下：

31、對所有控制效率進(jìn)行歸一化處理，將歸一化后的控制有效率作為權(quán)重，對所有的臨時(shí)焊接參數(shù)加權(quán)求和，得到的結(jié)果記為目標(biāo)焊接參數(shù)a2。

32、本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中提供一種鋁基接線端子的自動焊接控制系統(tǒng)，其所述系統(tǒng)包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述一種鋁基接線端子的自動焊接控制方法的步驟。

33、本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是：

34、本發(fā)明利用pid控制算法使得焊接參數(shù)由初始焊接參數(shù)向a1變化；根據(jù)每個(gè)控制量的變化敏感性，獲得每個(gè)控制量時(shí)的時(shí)間間隔，pid控制算法根據(jù)時(shí)間間隔依次改變所有的控制量。該過程中使用pid控制算法進(jìn)行焊接控制時(shí)，不同的控制量具有不同的控制時(shí)間間隔，該過程使得變化較為敏感的控制量具有較小的控制時(shí)間間隔，可以提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，使控制器能更快地修正誤差，用于快速動態(tài)響應(yīng)；變化不敏感的控制量具有較大的控制時(shí)間間隔，一方面減少計(jì)算負(fù)荷增加，另一方面可以更好地匹配焊接過程中的響應(yīng)特性，避免因采樣過于頻繁而導(dǎo)致的過度調(diào)節(jié)或不必要的調(diào)整，也避免引入不必要的波動，提高了焊接過程控制的可靠性。

35、進(jìn)一步的，根據(jù)臨時(shí)焊接參數(shù)以及臨時(shí)焊接參數(shù)中控制量的變化敏感性獲得目標(biāo)焊接參數(shù)a2，利用pid控制算法改變每個(gè)焊接參數(shù)，使得焊接參數(shù)由a1向a2變化，依次類推，完成當(dāng)前焊接過程。該過程不斷地更新和改變目標(biāo)焊接參數(shù)，能夠保證焊接過程做出及時(shí)的調(diào)整，一定程度避免之前一些時(shí)刻的焊接過程對后續(xù)焊接過程造成嚴(yán)重影響。