反重力铸造液面加压控制技术的研究

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1、西北工业大学硕士学位论文反重力铸造液面加压控制技术的研究姓名：柴艳申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：郝启堂20050301摘要摘要反重力铸造法是生产大型优质构件的理想方法，反重力铸造液面加压控制系统是反重力铸造设备的核心，是获得优质铸件的关键。本文针对目前反重力铸造控制系统与工艺结合不够紧密、功能单一的问题，对反重力铸造控制技术进行了研究，设计了多功能反重力铸造控制系统。本文首先对反重力铸造加压工艺进行了分析。从控制角度对充型和凝固过程进行了定义，确定了实现过程控制所需的入口工艺参数，剖析了关键参

2、数对成形加压工艺和铸件质量的影响，研究了不同情况下的加压工艺，为反重力铸造成形过程控制的实现提供了基础。其次，对反重力铸造控制方案进行了研究。在分析反重力铸造过程控制对象数学模型的基础上，设计了PID控制器，并采用临界稳定法结合MATLAB仿真确定了P工D参数。针对反重力铸造过程的滞后特性，分别采用大林算法和纯滞后补偿控制法对系统进行了设计，MATLAB仿真结果表明，两种方法均能显著提高系统的动态性能和稳定性。再次，对控制系统的气路布局进行了设计。在分析反重力铸造设备气路系统总体结构的基础上，分别设计了低压铸

3、造、差压铸造和调压铸造的进气、调压和排气环节。研制出了响应时间仅有80毫秒的数字组合调节阀，提高了系统的响应速度。最后，设计了多功能反重力铸造控制系统。通过对PID算法进行模糊化处理，提高了熔体升液充型的线性度，减少了液面波动，提高了系统的控制精度。采用自行研制的数字组合阀设计了气路系统，该系统可实现低压铸造、差压铸造和调压铸造多种功能。采用DELPHI语言编写了具有良好人机界面、易于操作和维护的控制软件。生产实践表明，本文所研究的多功能反重力铸造控制系统具有操作方便、运行可靠、跟踪效果良好、控制精度高等优点

4、，使用该系统生产的铸件具有良好的冶金质量。西北工业大学工学硕士学位论文关键词:反重力铸造，控制方案，PID算法，气路布局，控制软件ABSTRACT.......口..口....用ABSTRACTCounter-gravitycastingtechnologyisanidealmethodofproducinglarge-sizehigh-qualityaluminumparts.Thepressurizingcontrolsystemofthecounter-gravitycastingisthecoreof

5、thecounter-gravitycastingequipment,andisthekeyofobtaininggoodcastings.Butsomeproblemsexistinpresentcontrolsystems.Forexample,thesystemisnotrelatedtothetechnologyclosely,andthesystemonlycancompleteonefunction.Focusingonthequestions,thecontroltechnologyofcoun

6、ter-gravitycastingisresearchedandthemultifunctionalcounter-gravitycastingcontrolsystemisdesignedinthispaper.Firstly,thepressurizingpaternofcounter-gravitycastingisanalyzed.Thefillingprocessandsolidificationprocessisdefinedfromcontrolside,inputpatternparamet

7、ersrealizingprocesscontrolaredetermined,theefectofkeyparametersonthecastingqualityisanalyzed,anddiferentpressurizingpaternsindiferentconditionareresearched,whichisthefoundationoftherealizationofthefillingprocesscontrolofcounter-gravitycasting.Secondly,theco

8、ntrolprojectofcounter-gravitycastingisresearched.Afterthemathematicsmodelofthecontrolobjectofthecounter-gravitycastingprocessisanalyzed,PIDcontrollerisdesigned,andthePIDparametersaredeterminedbyMATLABs