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基于喷雾冷却试验的模糊温度控制器的实现及其性能研究

李有文  
【摘要】: 随着工业绿色制造理念的提出,绿色加工已经成为现代制造业的热门话题,传统切削加工开始不断地寻求新工艺、新方法来减少环境污染,保障工人的健康。由于传统切削加工使用的切削液中添加的硫、磷、氯等元素对环境污染、人体健康损害很大,因此迫切需要寻求一种绿色、无污染且冷却润滑性能好的方法。喷雾冷却方法在解决切削冷却上具备了绿色、无污染且冷却润滑性能好的特点,在实际生产中是可行的。喷雾冷却集低温气、液两相射流及充分汽化的强化换热优势,充分发挥冷却介质的换热潜力,获得了最佳的强化换热冷却效果,该方法是一种绿色的、无污染的、高效的切削冷却方法。 喷雾冷却中重要的问题就是如何控制喷雾的大小与切削温度的关系。采用温度控制器对喷雾流量的大小进行控制,是目前的研究重点。以喷雾冷却为基础,通过对模糊控制的学习,运用单片机AT89C55作为控制芯片,结合温度信号采集模块、温度设定及显示的人机通讯模块、D/A输出控制量模块以及环境测温模块,设计出了一种模糊温度控制器。 该温度控制器通过键盘设定相应的温度值,利用MAX6675采集温度值,然后单片机计算两者的差值,送入模糊控制程序中进行模糊化,由模糊规则和模糊判据得出相应的输出量,再经过清晰化得出控制量,实现整个控制过程。使用Altium Designer软件完成了整个温度控制器的硬件电路设计,运用KeilμVision3软件编写控制程序,并在Matlab软件环境下,通过模糊逻辑工具箱和Simulink相结合的方法,与传统PID控制进行仿真比较,验证了该控制器的鲁棒性良好,能实际运用于喷雾冷却过程中,具有较强可行性和实用性。


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