铝合金微弧氧化工艺加工模型与优化控制方法研究

发布时间：2022-11-05 08:30

　　随着现代工业对铝合金材料厚度、硬度、粗糙度以及耐磨性等性能的更高要求,微弧氧化作为一项学科交叉技术越来越受到学者们的广泛研究。微弧氧化技术在铝、镁、钛等金属的膜层改良方面具有很好的实用价值。而当下研究表明微弧氧化膜层质量的衡量指标受到各种工艺参数的综合影响,针对当前微弧氧化工艺输入—输出模型还没有更好的科学解释,而且微弧氧化输入参数对输出参数的映射模型的模糊性。本论文在微弧氧化工艺加工模型的建立和参数优化控制问题上,围绕各种输入影响因子参数（电流密度、脉冲频率、占空比和氧化时间）与输出膜层质量指标（膜层厚度、膜层粗糙度和膜层硬度）的复杂映射关系展开。论文工作主要包括以下内容:（1）通过在特定经验配比的电解液体系下进行试验,观察实验现象,结合材料归纳总结了微弧氧化工艺的成膜过程,以求掌握铝合金微弧氧化工艺机理,为下一步模型建立做一定的铺垫。（2）本论文采用改进PSO-SVM算法建立工艺参数加工模型,改进PSO算法发挥其快速收敛的全局模式与较高鲁棒性的局部模式作用,优化参数样本集合;SVM对小样本、非线性的问题进行线性问题转化,并作回归拟合,建立了多输入多输出的参数预测模型。（3）在模型建... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 论文的主要研究工作
    1.4 论文的主要创新点
第2章 微弧氧化的作用机理及控制策略设计
    2.1 微弧氧化技术的理论概述
        2.1.1 焦耳热机理
        2.1.2 驱动作用机理
        2.1.3 电子雪崩机理
    2.2 微弧氧化工艺加工过程
        2.2.1 阳极氧化阶段
        2.2.2 电子雪崩阶段
        2.2.3 膜层生长阶段
        2.2.4 断电冷却阶段
    2.3 微弧氧化膜层质量的影响因素分析
        2.3.1 膜层厚度的主要影响因素
        2.3.2 膜层硬度的主要影响因素
        2.3.3 膜层粗糙度的主要影响因素
    2.4 微弧氧化控制策略设计
    2.5 本章小结
第3章 基于改进PSO-SVM算法的工艺加工模型建立
    3.1 改进PSO-SVM算法概述
        3.1.1 支持向量机原理
        3.1.2 粒子群优化算法
        3.1.3 改进PSO-SVM算法的优越性
    3.2 工艺加工模型建立
    3.3 实验结果与分析
    3.4 本章小结
第4章 电气系统设计
    4.1 电气系统方案设计
    4.2 EMI滤波器
    4.3 整流滤波电路与参数计算
        4.3.1 三相整流电路移相触发电路设计
        4.3.2 三相整流电路参数计算
    4.4 逆变升压式电路模块
    4.5 斩波逆变电路模块
    4.6 本章总结
第5章 电源系统控制器设计
    5.1 电源系统控制器框图设计
        5.1.1 控制器设计的要求
        5.1.2 控制系统硬件设计
    5.2 微控制器选择与介绍
    5.3 电信号反馈电路设计
        5.3.1 电流信号采集电路
        5.3.2 电压信号采集电路
    5.4 PWM信号驱动电路
    5.5 上位机与ARM通信接口设计
    5.6 本章总结
第6章 微弧氧化多目标优化模糊控制方法
    6.1 模糊控制基本理论
        6.1.1 模糊控制系统原理
        6.1.2 模糊控制器结构
    6.2 多目标优化模糊控制方法
        6.2.1 控制器的输入与输出
        6.2.2 控制器结构
        6.2.3 模糊规则及模糊推理
        6.2.4 基于影响因子权重排序的反模糊化
    6.3 实验结果与分析
    6.4 本章总结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
附录A 电源系统电气部分电路图
附录B 电源系统控制部分电路图
在学期间研究成果
致谢



本文编号：3702253