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真空吸渗挤压复合材料工艺测控系统的设计与实现

俞兴民  
【摘要】:真空吸渗挤压复合材料工艺是在液-固挤压复合材料工艺基础上提出的一种金属基复合材料成形新工艺,与液-固挤压复合材料工艺相比,该工艺具有成形制件质量高,可用于制备镁等易氧化金属基复合材料等优点,其应用前景十分广阔。然而,整个成形过程集真空吸渗、保压凝固和挤压变形为一体,成形过程十分复杂。本文作为真空吸渗挤压复合材料工艺的基础研究,完成了实验装置的设计与研制,在此基础上,进行了真空吸渗挤压复合材料工艺测控系统的设计与研究。 在测控系统的设计与开发过程中,本文首先根据真空吸渗挤压复合材料工艺的要求,结合所设计实验装置的特点,设计了测控系统的总体方案;接着基于PCI数据采集控制卡,使用C++builder6.0软件设计开发了数据采集系统,通过现场调试表明,该数据采集系统能够实现对真空吸渗挤压复合材料工艺过程中温度、压力、位移、速度以及真空度的测量、显示以及保存,采集数据具有较好的准确性和实时性,同时,该系统的人机界面操作方便,具有良好的人机交互性;然后采用数字PID算法+数字压力补偿的方法设计了挤压速度控制系统和保压控制系统,使用Simulink软件进行仿真分析,表明挤压速度控制系统及保压控制系统都能够通过调节数字PID控制器参数的方法,获得较好的控制性能,满足了真空吸渗挤压复合材料工艺过程中挤压速度及保压力的控制要求;最后根据真空吸渗挤压复合材料工艺的具体操作过程开发了开关控制系统,可以提高工艺的自动化水平。 通过本文的研究,初步解决了真空吸渗挤压复合材料工艺过程中数据采集、挤压速度控制以及保压过程控制等关键问题,从而为该工艺的进一步研究以及推广应用奠定了基础。


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