摘 要：本文介绍了高频焊螺旋翅片管焊过程实时专家控制的设计思想及实现技术，着重阐述了其工作原理，知识库的建立及推理方法。提出了应用高级语言visual basic和数据库知识进行系统实现，得到相关参数并通过pc机与plc控制器之间的数据通讯，从而实现对高频焊接过程的实时控制。
关键词：高频焊螺旋翅片管 专家控制器 实时控制 焊接过程
1 引言
目前，国内大部分高频焊接螺旋翅片管厂家使用的生产线在自动化程度上水平较低，远不能达到高速度、高精度、高强度的自动化生产的需要。焊合率是通过翅片的颜色或简单的检测方法测得，焊接质量在很大程度上取决于工人经验程度。控制上基本是以手动为主。为此，我们很有必要在高频焊螺旋翅片管生产中加强自动化和智能化控制功能，提高控制精度。
高频焊螺旋翅片管生产原理主要是高频电流通过馈电系统在钢管和钢带很小的范围内流过，由于高频电流的集肤效应和邻近效应，在极短的时间内，把电流经过区域的钢管和钢带加热到呈塑性流状态。两个待结合的金属表面在顶锻力的作用下形成牢固的焊缝。两个待结合的金属表面在顶锻力的作用下形成牢固的焊缝。随着钢管连续不断地旋转和轴向移动，以及钢带的同步输入，钢带就形成绕焊在钢管上的翅片。如图1所示。
我们利用实时专家控制的模式，结合焊接工艺基本参数如：翅片螺距，钢管(直径、管厚、材质)，钢带(带高、带厚、材质)，高频高源焊极的电流、电压，焊接速度，顶锻力等参数，得到最佳的焊合率。由于钢管(直径、管厚、材质)，钢带(带高、带厚、材质)，是由其本身的特性所决定，翅片螺距是根据用户要求而定，所以我们需要的变参只是焊接速度、顶锻力与焊合率的最佳匹配。由于时接过程的复杂性难以量化，更多的需要专家知识来作出判断，所以应用实时专家控制来实现。
2 专家控制原理
专家控制(expet control)是智能控制的一个重要分支。专家控制的实质是基于控制对象和控制规律各种知识，并以智能方式利用这些知识使控制系统尽可能优化。专家控制的基本思想是：自动控制理论+专家系统技术。自动控制系统中存在大量的启发式逻辑，这是因为工业控制对象及其环境的变化呈出现多样性、非线性和不确定性，这些启发式逻辑实际上是实现最优控制目标的各种经验知识，难以用一般的数值形式描述，而适于用符号形式来表达，人工智能中的专家系统技术恰恰为这类经验知识提供了有效的表示和处理方法。知识库和推理机为专家系统的两大要素，知识库存储某一专门领域的专家知识、条目，推理机制按照专家水平的问题求解方法调用知识库中的知识条目进行推理、判断和决策。专家系统与传统自动控制理论的结合，形成了专家控制系统，这类系统以模仿人类智能为基础，弥补了以数学模型为基础的控制系统的不足。
专家控制是以知识模型为基础的控制方法，总结和利用人的知识和操作经验，其对数学模型的依赖性小，因而较适用于难以建模、具有一定不确定性的场合。因此，设计一个性能良好的实时专家控制器，根据专家控制系统的设计原则，所设计的基于知识的专家控制基本结构如图2所示。系统由三个部分组成：(1)被控对象；(2)检测机构；(3)专家控制器(ec)。
ec包括特征信息处理单元、知识库、推理机构、控制机构。其模型可表示为：
即根据输入信息e和知识k进行推理，然后根据推理结果i输出相应的控制行为u。
特征信息处理单元从实时数据库和人机接口装置获取生产过程的全部信息，并对获取的信息包括翅片螺距，钢管(直径、管厚、材质)，钢带(带高、带厚、材质)，高频电源焊极的电流、电压，焊接速度，顶锻力等进行加工处理，实现特征模式的抽取与识别。
知识库是ec的基础，由数据库和控制规则集组成。数据库包括焊接过程中工艺参数、专家经验值、参数关系对照表，各生产条件下的每组参数以表格形式存储下来，利用参数关系对照表，可快速方便地寻找到某一生产条件下使得焊接速度、顶锻力与焊合率的最佳匹配。控制规则集是对焊接过程控制模式和经验的归纳和总结，以产生式规则表达，其中典型的规则有：
(3)(4)
控制规则中，vｓ，rｓ分别为焊接速度的当前值和正常值(m/s)；vo为原来的新速度值(m/s)；fｚ，ｒｚ分别为顶锻力的当前值和正常值(kg/cm2)；vi为需要增大或减少的速度值(m/s)；fｄ为需要增大或减少的压强值(kg/cm2)；k１，ｋ２为焊接速度或顶锻力的偏高值；n1,n2等参数值来源于经验数据，经验数据和参数关系对照表可在线修改，按这样的原则“如果新的参数所对应的性能指标优于参数表中那组参数关系，则以新的参数关系值替代原来的那组，否则不修改知识库”来进行在线修改，因此知识库具有自学习和自适应功能。
推理机构根据特征信息处理单元提供的特征信息在知识库中进行匹配，推
