铜基记忆合金热型连铸设备控制系统的研究与设计

论文摘要

形状记忆合金具有优异的记忆性能和超弹性能,目前这种材料的应用已遍及能源、电子、机械、航天、医学、农业及家电产品。铜基记忆合金价格低廉,用热型连铸法拉制具有柱晶组织的Cu-Al-Ni形状记忆合金丝,有优良的机械性能、疲劳性能和记忆性能,具有十分广泛的应用前景。本文根据热型连铸技术的基本原理,设计、开发并制造了一套水平式热型连铸设备,利用模糊自整定PID技术对炉体进行温度控制,把炉温精确的控制在所需要的温度范围之内。另外,针对电阻丝加热的特点,利用PID的无超调技术解决了电阻丝加热的超调问题,大大提高了温度的精确度。在液位高度和牵引速度控制上采用了触摸屏和PLC组成的伺服电机控制系统,来实现牵引系统和液面控制系统的协调运动,发挥了PLC控制功能强,稳定可靠,应用灵活,触摸屏作为人机界面,系统界面友好,简单直观,易于操作。有利于对整个系统的实时控制。试验表明本系统的稳定性良好,可靠性高,操作方便,在实验室中制出了φ2和φ6具有柱晶组织的Cu-Al-Ni形状记忆合金丝,达到了设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 铜基形状记忆合金简介
• 1.1.1 形状记忆合金
• 1.1.2 铜基形状记忆合金
• 1.2 热型连铸技术
• 1.2.1 热型连铸技术原理及应用
• 1.2.2 热型连铸装置的研究
• 1.2.3 热型连铸技术研究现状及发展趋势
• 1.3 本课题的研究意义及主要内容
• 第二章 热型连铸设备结构设计与工作原理
• 2.1 设计思想
• 2.2 熔炼炉体设计
• 2.3 加热炉的功率计算
• 2.4 铸型结构的设计
• 2.5 液面高度控制装置的设计
• 2.6 牵引装置的设计
• 2.7 冷却装置的设计
• 2.8 气体保护系统
• 第三章 热型连铸设备控制系统的设计
• 3.1 系统控制方案
• 3.2 温度控制系统设计
• 3.2.1 设计思想
• 3.2.2 模糊自整定PID控制
• 3.2.3 系统辨识与PID参数整定
• 3.2.4 模糊自整定PID控制算法
• 3.2.5 温度控制系统的组成
• 3.2.6 人工智能温度控制器及系统参数设定
• 3.3 液位高度与牵引速度控制系统设计
• 3.3.1 方案设计
• 3.3.2 主要硬件选型
• 3.3.3 触摸屏及控制界面设计
• 3.3.4 液位控制系统设计
• 3.3.5 牵引速度控制系统设计
• 3.4 冷却系统控制
• 第四章 设备调试与Cu-Al-Ni记忆合金热型连铸的试制
• 4.1 设备的机械部分安装调试
• 4.2 控制系统的安装调试
• 4.3 Cu-Al-Ni形状记忆合金热型连铸的试制
• 4.3.1 试制过程
• 4.3.2 试验结果及分析
• 4.3.3 结论
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 有关工作的进一步展望
• 参考文献