搅拌摩擦焊温度预测控制

发布时间：2024-09-20 19:31

　　搅拌摩擦焊的焊接过程中,被焊金属会因与搅拌头的摩擦产热而产生塑化现象,而被焊金属的塑化程度对焊缝质量往往起决定性影响。焊接温度是观察金属塑化程度的重要标志,有效控制搅拌摩擦焊搅拌头周围区域的温度,对焊接质量的提升有重要意义。本文使用遗传BP神经网络算法来建立搅拌摩擦焊前进方向温度预测模型,神经网络模型使用的训练数据和测试数据都随机取自搅拌摩擦焊的焊接温度实验数据。利用相同的训练数据,使用BP神经网络建立温度预测模型。经比较,由遗传BP神经网络建立的温度预测模型与实际温度值的误差更小,拟合性更好,可以运用于实际中。基于由遗传BP神经网络建立的温度预测模型,构建搅拌摩擦焊温度控制系统。将模糊控制器用于外部闭环的优化,通过调节搅拌头的旋转速度来控制焊接温度,将模型预测控制器用于内部闭环的优化,主要解决焊接温度延迟问题。基于此思路,利用MATLAB的Simulink作仿真研究,将仿真结果与原有开环温度控制系统输出作比对,结果表明温度闭环控制系统输出可不受焊接位移的影响,有效地跟踪目标温度值。为更好地分析所设计系统,将温度闭环控制系统中的模型预测控制器替换为PID控制器,建立新的温度控制系统。仿真...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
    1.2 搅拌摩擦焊的研究现状
        1.2.1 搅拌摩擦焊的原理分析
        1.2.2 搅拌摩擦焊的特点
        1.2.3 搅拌摩擦焊的应用
        1.2.4 搅拌摩擦焊的温度场研究现状
    1.3 预测控制的发展与现状
    1.4 本文的主要内容和安排
第2章 搅拌摩擦焊温度控制系统的温度模型
    2.1 实验材料与方法
    2.2 BP神经网络模型
    2.3 遗传BP神经网络模型
    2.4 数学建模
    2.5 本章小结
第3章 搅拌摩擦焊温度控制系统的算法设计
    3.1 温度控制系统算法设计的总体结构
    3.2 模糊控制器
        3.2.1 模糊控制器原理
        3.2.2 模糊控制器设计
    3.3 模型预测控制器
        3.3.1 模型预测控制器原理
        3.3.2 模型预测控制器设计
    3.4 仿真分析
    3.5 本章小结
第4章 搅拌摩擦焊温度控制系统的硬件设计
    4.1 温度控制系统整体设计
    4.2 红外线测温仪
    4.3 DSP控制单元
        4.3.1 TMS320F28335型DSP芯片简介
        4.3.2 JTAG接口电路
        4.3.3 电源电路设计
    4.4 串行通信模块电路
    4.5 AD7606 模块电路
    4.6 本章小结
第5章 搅拌摩擦焊温度控制系统的软件设计
    5.1 温度控制系统软件设计的总体框架
    5.2 基于DSP的软件设计
        5.2.1 主程序模块
        5.2.2 定时器模块
        5.2.3 串口通信模块
        5.2.4 AD采集模块
        5.2.5 数字滤波模块
    5.3 基于触摸屏的软件设计
    5.4 基于PC端的软件设计
    5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：4006015