曲面模型数控热切割恒温控制系统设计与研究

发布时间：2017-10-23 14:15

  本文关键词：曲面模型数控热切割恒温控制系统设计与研究

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【摘要】：随着建筑行业的快速发展和工业新产品的不断研发,模型加工技术在自动化、高效化、环保化和准确化方面的要求越来越高。低成本、快速而又精确地制造出目标模型对于建筑的招投标和新产品的展示都至关重要,切割设备的设计、模型材料的选择和系统温度的控制对模型加工效果都有直接影响。因此,将温度控制技术应用于三维数控热切割设备上尤为迫切。现有的曲面模型数控热切割设备采用可变电阻通过调节电压的大小对钼丝切割温度进行控制,在控制精度、切割效果和直观性方面都不尽如人意。同时,被切割材料的不同决定了钼丝所需温度的区别,热丝运行速度和温度共同作用,会对被切割材料表面质量产生直接影响。因此,分档调温必须解决。针对这一现状,本文在总结现有恒温控制技术的基础上,将自适应模糊PID算法与可控硅电路相结合,提出一套曲面模型数控热切割恒温控制的设计思想,并进一步通过虚拟仪器进行了人机界面的设计,从而为切割温度的数字设定和实时监测提供了一定的技术支持。系统分为硬件电路和软件控制两个部分,硬件方面首先通过热电阻传感器的间接测量将温度信号转换成电压信号传给数据采集卡,利用控制算法通过可控硅的移相触发控制改变加热电压的大小,从而改变切割钼丝的温度;软件方面通过MATLAB对模糊PID算法进行仿真,并通过LABVIEW进行了温度控制的人机界面开发。利用曲面模型数控热切割设备对EPS等坯料进行加工实验,结果表明,该恒温控制系统的设计具有可行性,实现了一定范围内的温度控制,精度达到工程要求。
【关键词】：曲面热切割 恒温控制 自适应模糊PID LABVIEW
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG48
【目录】：

• 中文摘要3-4
• abstract4-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势10-14
• 1.2.1 数控热切割系统概述10-12
• 1.2.2 恒温控制系统概述12-14
• 1.3 课题研究内容及目标14-15
• 1.4 论文总体结构安排15-17
• 2 系统总体方案设计17-21
• 2.1 曲面热切割系统结构设计17-18
• 2.2 曲面热切割系统运动控制方案设计18-19
• 2.3 曲面热切割系统恒温控制方案设计19-20
• 2.3.1 基于模糊自适应PID算法的可控硅恒温控制方案设计19-20
• 2.3.2 温控系统人机界面设计20
• 2.4 本章小结20-21
• 3 曲面切割原理及硬件设计21-33
• 3.1 基于快速成形技术的STL文件连续切割21-28
• 3.1.1 连续切割原理21-22
• 3.1.2 连续切割算法实现22-28
• 3.1.3 软件编程及实现28
• 3.2 数控热切割设备28-31
• 3.2.1 设备整体结构设计方案29-30
• 3.2.2 电热丝的选择30
• 3.2.3 丝杠的设计与校核30-31
• 3.2.4 U型管的设计31
• 3.3 本章小结31-33
• 4 多档恒温控制系统硬件设计33-45
• 4.1 温控系统概述33
• 4.2 切割机多档恒温控制系统硬件设计33-40
• 4.2.1 硬件电路设计概述33-34
• 4.2.2 温控电路整体设计方案34-35
• 4.2.3 温控主电路设计35-36
• 4.2.4 温度检测电路设计36-39
• 4.2.5 可控硅触发电路设计39-40
• 4.3 电源的选择40-41
• 4.4 抗干扰设计41
• 4.5 多档恒温控制档位设置41-43
• 4.6 本章小结43-45
• 5 恒温控制系统算法设计45-63
• 5.1 PID控制45-50
• 5.1.1 PID控制技术原理45
• 5.1.2 PID控制器设计45-46
• 5.1.3 数字PID控制算法46-48
• 5.1.4 系统采样周期及PID参数整定48-50
• 5.2 模糊控制50-51
• 5.2.1 模糊控制概述50-51
• 5.2.2 基本模糊控制器设计51
• 5.3 切割机恒温控制系统控制算法设计及仿真51-62
• 5.3.1 切割机温控系统建模51-52
• 5.3.2 模糊自适应PID控制算法设计及仿真52-62
• 5.3.3 增量PID控制算法设计62
• 5.4 本章小结62-63
• 6 恒温控制系统人机界面开发63-71
• 6.1 切割机温控系统LABVIEW人机界面设计63-69
• 6.1.1 虚拟仪器概述63-64
• 6.1.2 测量软件设计64-66
• 6.1.3 控制软件设计66-69
• 6.2 本章小结69-71
• 7 实验验证与分析71-75
• 7.1 实验环境71
• 7.2 实验过程71-72
• 7.3 实验结果及分析72-73
• 7.4 本章小结73-75
• 8 总结与展望75-77
• 8.1 总结75
• 8.2 展望75-77
• 参考文献77-83
• 攻读硕士期间获奖情况83-85
• 攻读硕士期间发表的文章85-87
• 致谢87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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中国硕士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：1083797