鋁合金半連續(xù)鑄造復(fù)合電磁場控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、復(fù)合電磁場應(yīng)用于鑄造技術(shù)是一項(xiàng)集機(jī)械、電氣、鑄造和加工工藝等多學(xué)科和新技術(shù)于一體的研究課題。鋁合金半連續(xù)鑄造生產(chǎn)過程中，在結(jié)晶器外設(shè)置低頻復(fù)合電磁場，能夠改善凝固結(jié)晶條件和鑄錠表面品質(zhì)，從而提高鑄坯的質(zhì)量。復(fù)合磁場控制系統(tǒng)為電磁鑄造裝置提供可控的電流，從而實(shí)現(xiàn)磁場控制。因此，復(fù)合磁場控制系統(tǒng)的研究對于鋁低頻半連續(xù)鑄造的應(yīng)用具有重要意義。 論文分析了低頻電磁場在半連續(xù)鑄造中的作用機(jī)理和復(fù)合磁場形成原理，提出了復(fù)合磁場控制系統(tǒng)的具體

2、設(shè)計要求；利用矩陣變換器設(shè)計功率電路，討論了復(fù)合磁場與功率電路輸出電流之間的聯(lián)系；設(shè)計了空間矢量調(diào)制的雙級式矩陣變換技術(shù)的電流波形閉環(huán)控制方案，使輸出電流跟蹤給定函數(shù)的變化。 在系統(tǒng)控制電路設(shè)計中，基于PLC和觸摸屏組成工藝監(jiān)控層；基于SOPC（System on a Programmable Chip）技術(shù)，在FPGA的硬件開發(fā)中采用VerilogHDL硬件描述語言設(shè)計高頻雙窄脈沖發(fā)生器、CAN通信、液晶顯示等模塊；利用ACT

3、EL的Cortex-M1軟核在FPGA上搭建了一個基于Cortex構(gòu)架的嵌入式ARM控制核心。設(shè)計了人機(jī)接口電路、看門狗電路及電壓電流檢測等電路。引入嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ構(gòu)建軟件架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)實(shí)時切換以及資源的合理調(diào)度；研究并設(shè)計了電流波形發(fā)生器，同時對自定義用戶IP設(shè)計驅(qū)動函數(shù)接口。 針對系統(tǒng)工藝過程參數(shù)復(fù)雜多變、功率電路及電磁感應(yīng)裝置模型復(fù)雜的特點(diǎn)，采用自抗擾控制器實(shí)現(xiàn)對輸出電流的控制。仿真及部分現(xiàn)場運(yùn)行調(diào)試結(jié)果