真空差壓鑄造系統(tǒng)加壓模型建立與控制算法設(shè)計(jì).pdf

1、真空差壓鑄造在航空、航天、國(guó)防和汽車工業(yè)領(lǐng)域，生產(chǎn)近無(wú)余量、大型、薄壁、復(fù)雜有色合金鑄件方面有著廣闊的應(yīng)用前景。鑄件質(zhì)量的好壞決定于鑄造過程的控制精度和控制系統(tǒng)響應(yīng)速度。由于真空差壓鑄造過程呈現(xiàn)出非線性，時(shí)變，滯后性嚴(yán)重等特性，是參數(shù)不斷變化的動(dòng)態(tài)過程，被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型難以用簡(jiǎn)單固定的方式進(jìn)行描述，為了真空差壓鑄造控制系統(tǒng)對(duì)參量的控制能達(dá)到鑄造工藝需要的控制要求，必須對(duì)真空差壓鑄造系統(tǒng)加壓模型進(jìn)行深入的分析，同時(shí)對(duì)控制器的控制方式及算

2、法設(shè)計(jì)探討與研究。
　　本文首先在分析真空差壓鑄造過程及原理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用工程流體力學(xué)理論，機(jī)理分析法建立了真空差壓鑄造系統(tǒng)鑄造罐內(nèi)壓力和儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力與鑄造罐體積，儲(chǔ)氣罐體積，鑄造罐初始?jí)毫?，?chǔ)氣罐初始?jí)毫瓦B通管截面積之間的關(guān)系，并詳細(xì)分析討論這些設(shè)備參數(shù)對(duì)鑄造罐內(nèi)壓力變化的影響，研究結(jié)果表明：連通管截面積對(duì)加壓過程升壓速率影響最明顯，儲(chǔ)氣罐初始?jí)毫丸T造罐體積對(duì)加壓過程氣體平衡時(shí)的壓力影響最明顯；其次，為了驗(yàn)證理論建模的正確性

3、，實(shí)驗(yàn)法研究加壓模型，設(shè)計(jì)了真空差壓鑄造測(cè)試系統(tǒng)，這是實(shí)驗(yàn)法辨識(shí)理論模型的基礎(chǔ)，包括測(cè)試系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，硬件部分設(shè)計(jì)了壓力檢測(cè)電路，I/V轉(zhuǎn)換與隔離電路和A/D轉(zhuǎn)換電路，軟件部分利用多線程和定時(shí)器技術(shù)完成了鑄造罐內(nèi)和儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力數(shù)據(jù)的定時(shí)采集，顯示和存儲(chǔ)，利用該測(cè)試系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集鑄造罐內(nèi)和儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力，通過MATLAB工具插值擬合方法辨識(shí)出被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：理論建立模型是正確的，根據(jù)信號(hào)與系統(tǒng)理論得出真

4、空差壓鑄造系統(tǒng)的被控對(duì)象頻域模型，結(jié)果表明該加壓系統(tǒng)被控對(duì)象是一個(gè)二階模型；最后基于被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，對(duì)真空差壓鑄造控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了PID控制器，變參數(shù)PID控制器，模糊變參數(shù)PID控制器，并對(duì)PID控制器和模糊PID控制器進(jìn)行仿真分析，仿真結(jié)果表明：模糊PID控制器較常規(guī)的PID控制器具有較小的超調(diào)量，更快的反應(yīng)時(shí)間，表現(xiàn)出更好的控制效果。同時(shí)還分析了組合數(shù)字閥的設(shè)計(jì)原理，根據(jù)對(duì)加壓系統(tǒng)氣體流動(dòng)規(guī)律的分析，推導(dǎo)得出組合數(shù)字閥設(shè)計(jì)依據(jù)。