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喷射沉积管坯控制系统及其液位控制研究

孙仁乔  
【摘要】: 喷射沉积技术是制备快速凝固高性能材料的新型金属近成形技术,沉积坯件具有成分均匀、组织细化、致密度高、含氧量低、偏析程度小等特征。该技术在欧美、日本等国家已经进入工业化生产阶段,国内对该技术的研究基本还处于实验室材料研究或中试阶段,对喷射沉积自动控制及智能控制方面的研究已经展开,但离工业化生产尚有一段距离。 本文对喷射沉积制备大规格管坯工业化生产特点进行了分析,研究了喷射沉积管坯设备的构造及其工作原理,构建了由系统管理层、控制层、设备层组成的三层递阶控制结构。针对喷射沉积的工艺要求,结合项目特点,对喷射沉积控制系统进行了配置,完成了相关控制程序和组态监控程序的设计、开发和调试。 研究了基于PID算法的漏包移液和液位精确控制结构和方法,建立了漏包液位控制系统的仿真模型;针对PID控制策略,研究了自适应遗传算法,即基于模糊逻辑的遗传算法的PID控制参数整定方法,并通过Matlab平台仿真优化得出PID的控制参数。 研究结论应用在实际液位控制系统中,得到了很好的验证,生产现场采集数据表明,PID调节时间约为30秒,换包过程中最大波动量不超过10毫米,稳态误差为±3毫米,系统的响应较快、超调小、液位稳定并具有较高的控制精度。


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