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《中南大学》 2007年
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铝电磁场连续铸轧复合磁场优化控制策略研究

陈淼  
【摘要】: 电磁场连续铸轧技术将电磁场和超强冷却温度外场集成施加到连续铸轧的金属凝固-变形区,创造一种特殊的凝固与变形环境,通过控制结晶与变形条件,获得等轴微细化晶粒组织,制备高性能的薄板带材,是一种高效、无毒、无害及低成本新工艺技术的集成。目前,我国的铝电磁连续铸轧技术居世界领先水平。 论文深入分析了电磁场铸轧技术的作用机理和复合磁场的形成原理。基于电磁场理论,采用复向量法对行波磁场作用下铝液内电磁力的特性进行了描述,揭示了铝液中电磁力的脉动特性及其分布规律。从而得出电磁铸轧工艺对磁场电气控制系统的具体要求,确定了采用交—交变频的总体控制方案。 在系统主电路的设计中,为了满足电磁兼容性(EMC)的要求,在电源和交—交变频器之间接有输入滤波器。论文详细讨论了输入滤波器的设计原则和负载特性对输入输出的影响,并提出了一种带输入功率因数补偿的方案。 为了解决电磁铸轧电气控制系统具有复杂的非线性、系统自适应能力差的问题,提出并实现了基于自抗扰控制器的电磁铸轧控制系统的控制策略。在理论研究的基础上,设计了电磁铸轧复合磁场控制系统的硬件实现方案,包括脉冲触发驱动板、输入滤波器、基于DSP和CPLD的控制板等主电路和控制电路。 根据系统实时性的要求,软件设计中引入嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ,并将其移植到了TMS320LF2407A。实现了基于μC/OS-Ⅱ的在线式的中断管理、多任务管理及任务之间的信息传递,阐述了主要任务的程序流程。 论文最后对所做工作进行了总结,并提出了一些有待于进一步研究的问题。
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