金刚石压机精准补压控制系统的研究

发布时间：2023-02-19 07:58

　　金刚石压机的精准压力控制对人工培育金刚石的品质和产量至关重要。本文针对现有金刚石压机补压方案存在的不足,为了提高补压控制的精度,结合金刚石生产中保压工艺的需求,提出一种基于永磁同步电机的金刚石压机压力控制系统方案。本文首先对比了现有补压方法和设备特性,针对三相异步电机在补压过程中的缺陷,参考现有750压机控制系统,提出了在补压中采用永磁同步电机代替三相异步电机同时在压机控制器中植入模糊PID算法控制补压过程的方案。为了在压机控制器中运算复杂的控制算法,设计了基于STM32单片机的压机控制器。压机控制器在硬件方面,提高了设备的运算能力,研究了提高压力采集电路抗干扰性的方法;软件方面,通过编程实现了离散模糊PID算法在压机控制器中的应用。对永磁同步电机的物理模型、矢量控制原理和液压元件的结构、运动进行数学分析并建立仿真模型。在Simulink环境下通过阶跃响应、斜坡干扰实验模拟实际信号状态,对补压回路的控制精度进行了仿真验证。仿真结果表明,采用模糊PID进行补压控制,补压精度可以达到0.005MPa,且系统的快速性和抗干扰能力比普通PID控制效果更好。金刚石压机采用永磁同步电机控制补压,电...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 金刚石压机补压控制系统相关研究现状
        1.2.1 压力控制系统原理
        1.2.2 压力补压控制研究现状
        1.2.3 永磁同步电机及控制技术的发展
    1.3 主要研究内容
    1.4 本章小结
2 金刚石压机补压控制方案
    2.1 现有补压控制方案
    2.2 压机补压控制系统改造方案
    2.3 本章小结
3 压机控制器设计
    3.1 压机控制器硬件设计
        3.1.1 中央处理器的选用
        3.1.2 电源系统
        3.1.3 模数转换电路
        3.1.4 数模转换电路
        3.1.5 通讯接口电路
        3.1.6 开关量输入输出电路
    3.2 压机控制器控制算法
        3.2.1 模糊控制系统
        3.2.2 模糊PID补压控制
    3.3 本章小结
4 补压控制系统的数学模型
    4.1 永磁同步电机及矢量控制
        4.1.1 永磁同步电机的数学模型
        4.1.2 永磁同步电机的矢量控制
    4.2 柱塞泵数学模型
        4.2.1 柱塞泵工作原理
        4.2.2 柱塞泵运动及流量分析
    4.3 液压缸数学模型
    4.4 本章小结
5 补压控制系统仿真及分析
    5.1 系统仿真模型
        5.1.1 永磁同步电机仿真模型
        5.1.2 径向柱塞泵仿真模型
        5.1.3 液压缸仿真模型
        5.1.4 系统整体仿真模型
    5.2 系统仿真分析
        5.2.1 PID补压控制仿真分析
        5.2.2 模糊pid补压控制仿真分析
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简介
致谢



本文编号：3745838