真空差壓鑄造系統(tǒng)加壓模型建立與控制算法設(shè)計.pdf

1、真空差壓鑄造在航空、航天、國防和汽車工業(yè)領(lǐng)域，生產(chǎn)近無余量、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，時變，滯后性嚴(yán)重等特性，是參數(shù)不斷變化的動態(tài)過程，被控對象的數(shù)學(xué)模型難以用簡單固定的方式進(jìn)行描述，為了真空差壓鑄造控制系統(tǒng)對參量的控制能達(dá)到鑄造工藝需要的控制要求，必須對真空差壓鑄造系統(tǒng)加壓模型進(jìn)行深入的分析，同時對控制器的控制方式及算

2、法設(shè)計探討與研究。
　　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)壓力和儲氣罐內(nèi)壓力與鑄造罐體積，儲氣罐體積，鑄造罐初始壓力，儲氣罐初始壓力和連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：連通管截面積對加壓過程升壓速率影響最明顯，儲氣罐初始壓力和鑄造罐體積對加壓過程氣體平衡時的壓力影響最明顯；其次，為了驗證理論建模的正確性

3、，實驗法研究加壓模型，設(shè)計了真空差壓鑄造測試系統(tǒng)，這是實驗法辨識理論模型的基礎(chǔ)，包括測試系統(tǒng)硬件電路設(shè)計和測試系統(tǒng)軟件設(shè)計，硬件部分設(shè)計了壓力檢測電路，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器技術(shù)完成了鑄造罐內(nèi)和儲氣罐內(nèi)壓力數(shù)據(jù)的定時采集，顯示和存儲，利用該測試系統(tǒng)實時采集鑄造罐內(nèi)和儲氣罐內(nèi)壓力，通過MATLAB工具插值擬合方法辨識出被控對象的數(shù)學(xué)模型，實驗結(jié)果表明：理論建立模型是正確的，根據(jù)信號與系統(tǒng)理論得出真

4、空差壓鑄造系統(tǒng)的被控對象頻域模型，結(jié)果表明該加壓系統(tǒng)被控對象是一個二階模型；最后基于被控對象的數(shù)學(xué)模型，對真空差壓鑄造控制系統(tǒng)設(shè)計了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)時間，表現(xiàn)出更好的控制效果。同時還分析了組合數(shù)字閥的設(shè)計原理，根據(jù)對加壓系統(tǒng)氣體流動規(guī)律的分析，推導(dǎo)得出組合數(shù)字閥設(shè)計依據(jù)。