Even though the resistance spot welding has been widely used in industry with many advantages, an on-line feedback controller based upon process dynamics is yet to be developed. This is mainly due to the fact that analytical process model as well as on-line measuring technique for weld quality are not available at present to design a feedback controller. In this thesis, analytical models are developed to predict the temperature and voltage distributions during the nugget formation, incorporating with thermoelectric interaction at the interface in the weldment. Based upon this analysis, a reduced order model is established to predict the nugget growth behavior with welding cycles, employing the approximate integral method. The electric conductance is introduced to detect a nugget size and the correlation between the conductance and the nugget size is investigated numerically and experimentally. Based upon these developments, a suboptimal controller is designed, focusing on the regulation of nugget geometry and minimizing control energy needed for welding.
저항용접은 용접속도가 빠르고, 조작이 단순함 등의 편리함 때문에, 현재 박판용접이 필요한 곳에 널리 사용되고 있다. 그러나 용접질 자체를 용접과정 중에 원하는 대로 제어하는 연구는 미진한 상태이다. 이것은 용접물 내부에서의 열과 전류 유동이 매우 복잡하여, 제어기를 설계하는데 필요한 모델을 설정하기가 어렵고, 용접질을 용접과정 중에 비파괴 방법으로 측정하기가 어렵기 때문이다.
이 논문에서는 수치 해석적인 방법을 통하여, 용접물 내부의 온도와 전위 분포 등을 예측한다. 아울러 용융부가 성장하는 과정을 쉽게 예측할수 있는 모델을 제시한다. 또한 용접과정 중에 용융부의 크기를 측정하는 방법으로, 용접물의 전기 전도도를 소개하고, 이를 위한 해석과 실험을수행하였다. 이 모델을 기초로 하여, 용융부의 크기를 제어 할수 있는 부최적 제어기를 설계하여, 그 성능을 비교 검토하였다.
