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应变强化控制策略及控制系统的研究

作　者: 王刚
导　师: 惠虎; 唐忠泉
学　校: 华东理工大学
专　业: 动力工程
关键词: 应变强化增压速率控制策略控制系统
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

本文通过材料试验分析及应变强化容器的数值模拟研究,得到了合适的应变强化增压速率及控制策略,开发出了应变强化控制系统。本文的主要研究内容及成果如下：(1)研究了应变速率对国产奥氏体不锈钢(06Cr19Ni10)力学性能的影响规律,给出了合适的应变强化容器的环向应变速率。(2)提出了基于数值模拟方法得到应变强化容器压力-应变关系的方法,从而可以将应变速率巧妙地转换为增压速率。并进一步运用MATLAB编制了有限元后处理软件,可对应变强化容器的数值模拟结果进行后处理,建立其压力与体积的关系曲线。根据以上研究提出了应变强化的四段控制策略,并对PID控制段进行了仿真实验。(3)进行了应变强化软、硬件的设计,开发应变强化控制系统,应用该控制系统进行了容器的应变强化实验,采集到的数据十分稳定,控制精度高,增压速率稳定。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
第1章绪论  10-19
  1.1 选题的背景及意义  10-11
  1.2 奥氏体不锈钢应变强化技术  11-13
    1.2.1 应变强化技术基本原理  11-12
    1.2.2 应变强化技术的分类与发展  12-13
  1.3 应变速率对奥氏体不锈钢力学行为的影响  13-15
  1.4 应变强化生产工艺  15
  1.5 应变强化生产的测量与控制  15-17
  1.6 目前存在的问题及本文的内容  17-19
    1.6.1 目前存在的问题  17-18
    1.6.2 本文的研究内容  18-19
第2章应变强化型容器增压速率研究  19-31
  2.1 引言  19
  2.2 材料应变速率试验的目的及方案  19-20
    2.2.1 试验目的  19
    2.2.2 试验方案  19-20
  2.3 应变速率对材料力学性能的影响  20-23
  2.4 应变速率与增压速率的关系  23
  2.5 加压速率数值模拟计算  23-27
    2.5.1 有限元模型的建立与求解  24-25
    2.5.2 计算结果  25-26
    2.5.3 容器的加压速率分析  26-27
  2.6 容器的加压速率测试与计算  27-29
  2.7 小结  29-31
第3章应变强化控制策略的研究  31-42
  3.1 引言  31
  3.2 容器应变强化过程的数值计算  31-35
    3.2.1 容器膨胀量的数值计算  31-34
    3.2.2 容器膨胀量的实验分析  34-35
  3.3 容器应变强化四段控制策略的提出  35
  3.4 针对应变强化的控制设计  35-37
    3.4.1 应变强化线性段的控制设计  36
    3.4.2 应变强化非线性段的控制设计  36-37
  3.5 PID控制器的设计  37-40
    3.5.1 PID控制的原理与算法  37-38
    3.5.2 控制系统模型的建立  38-39
    3.5.3 PID参数的设置与仿真  39-40
  3.6 小结  40-42
第4章应变强化控制系统的硬件  42-58
  4.1 控制系统硬件设计总述  42
  4.2 数据采集卡  42-43
  4.3 压力位移数据采集电路  43-45
    4.3.1 压力、位移传感器相关介绍  43-44
    4.3.2 模拟滤波器的设计  44-45
    4.3.3 模拟信号的输入方式  45
  4.4 增压设备启动与转速调控电路  45-48
    4.4.1 光电耦合电路  46-47
    4.4.2 变频器  47-48
  4.5 流量数据采集电路  48-52
    4.5.1 流量传感器简介与选择  48-49
    4.5.2 串行通信概述  49-52
  4.6 应变强化控制系统强电电路  52-54
    4.6.1 继电器—接触器控制电路工作原理  53
    4.6.2 紧急停止电路  53-54
    4.6.3 控制系统的散热设计  54
  4.7 应变强化控制系统硬件电路的实现与产品的外观  54-56
  4.8 小结  56-58
第5章应变强化软件系统的搭建与现场测试  58-68
  5.1 引言  58
  5.2 LabVIEW简介  58-59
  5.3 系统的主程序设计  59-61
  5.4 数据采集模块  61-63
    5.4.1 基于PCI数据采集卡的采集程序设计  61
    5.4.2 基于串口通信的采集程序设计  61-63
    5.4.3 数据存储设计  63
  5.5 数据处理及控制模块  63-65
    5.5.1 数据分析处理  63-64
    5.5.2 控制算法及转速控制  64-65
  5.6 报告生成模块  65
  5.7 控制系统的现场测试实验  65-67
  5.8 小结  67-68
第6章结论与展望  68-70
  6.1 本文总结  68-69
  6.2 展望  69-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
附录1  74-75

应变强化控制策略及控制系统的研究

内容摘要

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