精密机床差异化温控系统设计与控制方法研究及软件模块开发

发布时间：2021-02-20 20:58

　　为保证精密加工质量,满足精密机床各部位在加工过程多变工况下差异化的热平衡需求,设计并应用精密机床差异化温控系统对相关部位进行热补偿。首先,根据温控系统温度变化需求,确定温控系统结构,从工程热力学的角度分析制冷循环原理,分析理论循环和实际循环差别以及相关参数对制冷循环的影响,将以上分析结果作为温控系统设计的参考因素,完善温控系统设计。针对温控系统的工作原理和结构提出差异化温控系统关键功能部件选型和温控能力主参数计算方法,算例表明设计方法具备可行性。其次,根据差异化温控系统高低温油箱中油温变化的测量值与目标值的差别,提出温度控制能力的动态实时控制规则与流程,采用BP神经网络和RBF神经网络结合PID控制的方法,对比了常规PID控制、BP神经网络PID控制和RBF神经网络PID控制三种控制方法对控制实例的控制效果,结果表明三者中RBF神经网络PID控制在稳定性、响应速度等方面效果最优。再次,采用Matlab软件开发出温控系统关键部件的选型设计模块和高低温油箱温控系统仿真分析模块。在选型设计模块,使用者可以根据通过在软件中输入对应参数实现关键部件的选型参考数据的获取及设计合理性的验证;在温控系... 

【文章来源】：天津理工大学天津市

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究目的和意义
    1.2 温度控制系统设计方法国内外研究现状
    1.3 温度控制系统控制方法国内外研究现状
    1.4 论文主要工作及内容
第二章 温控系统设计方法研究
    2.1 温控系统控温过程原理
        2.1.1 工程热力学基本定理
        2.1.2 压缩制冷理想循环和实际循环
            2.1.2.1 理想循环
            2.1.2.2 实际循环
        2.1.3 制冷相关参数对制冷循环的影响
    2.2 温控系统关键部件设计参数
        2.2.1 压缩机
        2.2.2 风冷式冷凝器
        2.2.3 盘管式蒸发器
        2.2.4 电加热器
    2.3 设计算例
    2.4 本章小结
第三章 温控系统控制方法研究
    3.1 温控系统控制规则及流程
    3.2 温控系统控制工况
        3.2.1 制冷工况
        3.2.2 加热工况
    3.3 基于神经网络的PID控制
        3.3.1 PID控制概述
        3.3.2 神经网络概述
            3.3.2.1 神经元结构
            3.3.2.2 神经网络的网络结构
            3.3.2.3 神经网络的学习规则
        3.3.3 神经网络PID控制
            3.3.3.1 BP神经网络PID控制
            3.3.3.2 RBF神经网络PID控制
    3.4 控制实例
    3.5 本章小结
第四章 温控系统温控能力设计与过程控制仿真软件模块开发
    4.1 软件模块架构
    4.2 主要部件温控能力选型及设计模块
        4.2.1 制冷循环中制冷剂各状态点参数获取
        4.2.2 部件选型
        4.2.3 风冷式冷凝器设计
        4.2.4 盘管式蒸发器设计
    4.3 温度过程控制仿真模块
        4.3.1 制冷工况仿真
        4.3.2 加热工况仿真
        4.3.3 温控系统仿真模拟模块
    4.4 本章小结
第五章 控制仿真的实验验证
    5.1 实验平台
    5.2 实验设计
    5.3 实验结果分析
    5.4 仿真结果与实验结果对比分析
    5.5 本章小结
第六章 结论及展望
    6.1 研究总结
    6.2 下一步工作
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID的单连杆旋转机器人鲁棒控制[J]. 卢勇威,黄良永.  微特电机. 2017(10)
[2]液压管路中冷热混合流的特性分析[J]. 单长吉.  佳木斯大学学报(自然科学版). 2014(05)
[3]基于遗传算法的电液变量施肥控制系统PID参数优化[J]. 梁春英,吕鹏,纪建伟,王熙.  农业机械学报. 2013(S1)
[4]A topology control algorithm based on D-region fault tolerance[J]. SUN RuoZi,WANG Yue,YUAN Jian,SHAN XiuMing,REN Yong.  Science China（Information Sciences）. 2013(07)
[5]专用的制冷系统计算软件设计[J]. 谢钦.  流体机械. 2013(04)
[6]Design of internal model control based fractional order PID controller[J]. T.VINOPRABA,N.SIVAKUMARAN,S.NARAYANAN,T.K.RADHAKRISHNAN.  Journal of Control Theory and Applications. 2012(03)
[7]基于遗传算法寻优的PID控制与仿真[J]. 秦国经,任庆昌.  中国西部科技. 2011(11)
[8]基于模糊PID控制器的控制方法研究[J]. 王述彦,师宇,冯忠绪.  机械科学与技术. 2011(01)
[9]太阳能制冷系统应用现状及匹配设计方法研究[J]. 翟晓强.  建设科技. 2008(18)
[10]基于动态惯性因子的PSO算法的研究[J]. 朱小六,熊伟丽,徐保国.  计算机仿真. 2007(05)

博士论文
[1]电主轴单元热误差建模与主动控制方法[D]. 刘腾.天津大学 2016
[2]基于仿真的制冷系统稳健设计方法研究[D]. 杨亮.上海交通大学 2012
[3]开放式智能数控系统及其在线控制相关技术研究[D]. 李茂月.哈尔滨工业大学 2012
[4]非线性预测控制快速算法的研究与应用[D]. 陈薇.中国科学技术大学 2007

硕士论文
[1]压缩式制冷机组变参数控制及工作点优化[D]. 李庚.天津大学 2016
[2]油冷却机的高精度温度控制算法研究[D]. 陶超.杭州电子科技大学 2015
[3]压缩式制冷系统的内模控制策略研究[D]. 张涵.天津大学 2014
[4]单级蒸气压缩式制冷系统的仿真与实验研究[D]. 徐周璇.华北电力大学（河北） 2009
[5]神经网络PID算法在流量控制中的应用与仿真研究[D]. 孙洁.合肥工业大学 2007
[6]基于遗传算法的鲁棒PID设计[D]. 赵保才.天津大学 2006
[7]时滞对象的控制方法研究及其在电加热器温控系统中的应用[D]. 张峻颖.浙江工业大学 2003



本文编号：3043338