大噸位超塑成形設備氣壓控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、國內圖書分類號：TP271.31 學校代碼：10213 國際圖書分類號：681.533.4 .密級：公開 工學碩士學位論文 碩士學位論文 大噸位超塑成形設備氣壓控制 系統(tǒng)的研究 碩 士 研 究 生 ： 冀勇 導 師 ： 趙志衡 教授 申 請 學 位 ： 工學碩士 學 科 ： 電氣工程 所 在 單

2、 位 ： 電氣工程及自動化學院 答 辯 日 期 ： 2017 年 6 月 授予學位單位 ： 哈爾濱工業(yè)大學 哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文 - I - 摘 要 超塑成形技術是指利用金屬在特定加工條件下呈現(xiàn)出的低強度、大伸長率的特性對金屬進行加工，以獲得尺寸精密、形狀復雜以及晶粒組織均勻且細小的薄壁制件，是先進制造技術的一種。隨著我國航天事業(yè)的發(fā)展和國防科技的進步，大噸位超塑成形設備的研究顯得越來越重要。超塑成形設備中

3、的氣壓控制系統(tǒng)會影響零件成形的精度，尤其在大噸位超塑成形設備中，材料的形變會使氣腔體積發(fā)生較大變化，導致系統(tǒng)難以實現(xiàn)對氣腔內氣壓的準確控制。本文重點研究了大噸位超塑成形設備的氣壓控制方法，進而開發(fā)了一種具有可視化操作與遠程控制功能的氣壓控制系統(tǒng)。 分析了超塑成形設備氣壓控制系統(tǒng)的需求，利用機理法構建了氣壓控制系統(tǒng)中上、下氣腔的數學模型，利用實驗法修正了模型結構并確定了模型參數，推導出了氣腔的時變模型。 研究了傳統(tǒng) PID 控制、神經網絡

4、控制、模糊控制以及模糊 PID 控制的理論，利用 MATLAB/Simulink 仿真軟件分別搭建了針對固定體積的氣腔模型與體積勻速膨脹 10 倍的氣腔模型的控制系統(tǒng)。研究了不同控制方法下系統(tǒng)的階躍響應與梯形波信號響應，仿真結果的對比表明，將模糊 PID 控制應用到本系統(tǒng)時，系統(tǒng)階躍響應與梯形波信號響應的超調量更小，調整時間更短，符合控制要求。 完成了氣壓控制系統(tǒng)的硬件及軟件設計，硬件設計主要包括需求分析、總體設計、硬件選型與基于以太網

5、通訊協(xié)議的系統(tǒng)搭建。軟件設計主要包括基于組態(tài)王的主控界面的設計、基于 FTP 傳輸協(xié)議的文件備份的設計和基于MATLAB 軟件的氣壓控制方法的設計。其中，主控界面主要包括氣壓參數設置界面、實時狀態(tài)顯示界面、報警界面和歷史數據報表界面等。 基于 OPC 通信技術實現(xiàn)了氣壓控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的數據交換，將模糊PID 控制方法應用到了實際的超塑成形設備中，并對該設備的氣壓控制系統(tǒng)進行了功能測試與精度測試。加壓測試證明了基于模糊 PID 控制的氣