基于遗传算法的铝板带铸轧超声波电源研究

论文摘要

鉴于铝板材料在国民经济生活中的重要地位,铝板生产的质量和效率成为十分突出的普遍问题。在铝板带铸轧生产过程中施加超声处理,改善了成分偏析,细化了铝金属晶粒度,产品质量大大提高。超声波电源是超声铸轧中超声加工技术的关键部分,其设计性能的好坏直接影响加工质量效果。根据系统技术要求,通过比较分析,设计了超声波电源电路结构：整流电路采用二极管不可控整流桥、基于遗传算法的Buck斩波电路实现功率调节、利用半桥式逆变电路为压电换能器提供高频交流电。整个电源系统还包括频率自动跟踪、功率实时调节控制、压电换能器动态匹配等系统控制电路。为了提高系统工作效率和可靠性、简化电路,采用DSP芯片作为主控芯片,设计了系统的控制驱动电路、采样电路、保护电路、人机接口电路等硬件部分,结合软件编程,实现模糊遗传算法的软件编程和比例积分数字锁相环频率自动跟踪,以及其它计算功能。仿真结果表明：采用基于遗传算法调功方式加快了系统功率调节的速度,比例积分数字锁相环的加入实现了频率快速自动跟踪,保证了负载工作的最佳状态。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 超声波电源及相关关键技术
• 1.2.1 超声处理对铝板带铸轧的影响研究
• 1.2.2 超声换能器概述
• 1.2.3 超声波电源研究现状和发展趋势
• 1.3 论文主要工作与章节安排
• 第二章 超声波电源系统设计
• 2.1 超声波电源主电路设计
• 2.1.1 整流滤波电路设计
• 2.1.2 Buck直流斩波电路设计
• 2.1.3 逆变电路设计
• 2.2 DSP控制电路及外围电路设计
• 2.2.1 IGBT驱动电路设计
• 2.2.2 保护电路设计
• 2.2.3 信号采样电路设计
• 2.2.4 键盘和液晶显示电路设计
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于遗传算法的功率控制设计
• 3.1 Buck功率调节变换器
• 3.1.1 Buck功率调节变换器原理与模型分析
• 3.1.2 Buck功率调节变换器闭环控制系统
• 3.2 遗传算法理论概述
• 3.3 模糊遗传算法控制器设计
• 3.3.1 模糊遗传算法原理和思想
• 3.3.2 模糊遗传算法调功控制的实现
• 3.3.3 模糊遗传算法的软件设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统频率自动跟踪电路设计
• 4.1 传统频率跟踪电路分析
• 4.1.1 基本锁相环
• 4.1.2 传统CD4046集成锁相环
• 4.2 比例积分数字锁相环设计
• 4.2.1 比例积分控制器的数学分析
• 4.2.2 数字锁相环的数学分析
• 4.2.3 比例积分数字锁相环设计
• 4.3 频率自动跟踪的DSP软硬件实现
• 4.3.1 硬件电路设计
• 4.3.2 DSP软件实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统匹配电路设计
• 5.1 系统换能器等效电路分析
• 5.1.1 串联谐振点等效电路分析
• 5.1.2 并联谐振点等效电路分析
• 5.2 调谐匹配电路设计
• 5.3 阻抗匹配电路设计
• 5.3.1 换能器等效纯电阻阻抗匹配分析
• 5.3.2 换能器等效非纯电阻阻抗匹配分析
• 5.3.3 输出变压器设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统建模仿真
• 6.1 系统模型建立与仿真
• 6.2 仿真结果比较分析
• 6.2.1 调功仿真分析
• 6.2.2 频率自动跟踪仿真分析
• 6.3 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果