基于模糊神经网络PID的低压铸造液面加压控制技术研究
发布时间：2021-05-25 17:40
低压铸造是生产铝合金铸件常用的一种技术,和传统的重力铸造技术相比,具有金属液利用率高、铸件组织致密等特点。液面加压系统是低压铸造的核心,液面压力的响应速度和控制精度直接影响铸件的质量,保证保温炉内的实际压力与理论工艺压力的一致性是提高铸件质量的关键。目前,国内的低压铸造设备液面压力的控制精度不高,限制了其铸造产品的质量和铸件类型。本课题以低压铸造液面加压系统为研究对象,对液面加压系统的控制算法进行了深入研究。论文的主要工作及结论如下:（1）从低压铸造的原理出发,分析了低压铸造的特点和低压铸造的工艺需求;介绍了低压铸造设备的组成,分析液面加压系统与低压铸造设备的从属关系;对液面加压系统气路部分进行了设计,并对液面加压系统的主要环节建立了数学模型。（2）对液面加压系统的控制需求进行了研究,分析了液面压力对铸件成型的影响和常用控制算法的特点;设计了PID、模糊PID以及模糊神经网络PID三种控制器,利用MATLAB进行仿真,对三种控制器控制效果的性能指标进行对比分析,确定了基于模糊神经网络PID的低压铸造液面加压控制算法。（3）从BP算法的局限性和模糊神经网络初始参数对控制效果的影响两方面分...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 液面加压控制技术的发展
1.2.2 液面加压控制技术的现状与发展趋势
1.2.3 目前研究存在的问题分析
1.3 研究目的与内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 主要研究内容
第二章 低压铸造液面加压系统分析与设计
2.1 低压铸造需求分析
2.1.1 低压铸造原理及特点
2.1.2 低压铸造工艺需求
2.2 低压铸造设备的组成
2.2.1 主机
2.2.2 保温炉
2.2.3 电气控制系统
2.3 低压铸造液面加压系统
2.3.1 液面加压气路系统设计
2.3.2 液面加压系统数学建模
2.4 本章小结
第三章 低压铸造液面加压控制算法研究
3.1 液面加压控制需求分析
3.1.1 液面压力对铸件成型影响
3.1.2 常用控制算法分析
3.2 液面加压系统的PID控制
3.2.1 PID控制原理
3.2.2 液面加压系统PID控制器设计
3.2.3 PID控制仿真与分析
3.3 液面加压系统的模糊PID控制
3.3.1 模糊控制原理
3.3.2 液面加压系统模糊PID控制器设计
3.3.3 Fuzzy-PID控制仿真与分析
3.4 液面加压系统的模糊神经网络PID控制
3.4.1 模糊神经网络原理
3.4.2 液面加压系统模糊神经网络PID控制器设计
3.4.3 FNN-PID控制仿真与分析
3.5 仿真结果对比
3.6 本章小结
第四章 模糊神经网络PID控制器的参数优化
4.1 参数优化的必要性
4.1.1 BP算法的局限性
4.1.2 初始参数对控制效果的影响
4.2 果蝇算法
4.2.1 果蝇算法基本理论
4.2.2 改进果蝇算法
4.3 模糊神经网络PID控制器参数优化
4.3.1 混合优化算法
4.3.2 参数优化过程与结果分析
4.4 本章小结
第五章 基于PLC的液面加压控制系统设计
5.1 液面加压控制系统硬件设计
5.1.1 液面加压控制系统硬件总体设计
5.1.2 系统硬件选型
5.2 液面加压控制系统程序设计
5.2.1 硬件组态
5.2.2 PLC程序设计
5.2.3 HMI界面设计
5.3 基于PLC的模糊神经网络PID控制
5.3.1 基于S7-1500的PID控制
5.3.2 基于S7-1500 的模糊神经网络PID控制
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PLC的铝合金轮毂低压铸造智能控制[J]. 夏洪永. 热加工工艺. 2019(11)
[2]神经网络BP算法改进及其性能分析[J]. 陈智军,李洋莹. 软件导刊. 2017(10)
[3]果蝇优化算法研究综述[J]. 王林,吕盛祥,曾宇容. 控制与决策. 2017(07)
[4]升液管材料和制造研究进展[J]. 郭新力,于波,苏贵桥,孙逊,刘孝福,李彪. 铸造. 2017(04)
[5]基于C8051单片机的低压铸造机数据采集与监视系统设计[J]. 涂成春,凌宏江,董选普,吕中华,杨晓萍. 特种铸造及有色合金. 2017(03)
[6]基于新型模糊PID控制单元的LD精密温控研究[J]. 张克非,蒋涛,邵龙,苏良闯,叶涛. 光学精密工程. 2017(03)
[7]温室温度控制系统的RBF神经网络PID控制[J]. 申超群,杨静. 控制工程. 2017(02)
[8]低压铸造机液面加压系统线性化改进研究[J]. 陈丽缓,韩伟娜. 农业开发与装备. 2016(12)
[9]基于单片机的薄壁铝合金低压铸造充型压力控制研究[J]. 刘宁,俞宗佐,苗立伟. 铸造技术. 2016(12)
[10]低压铸造技术:发展历程、研究现状和未来趋势[J]. 郑小秋,谢世坤,易荣喜,郭秀艳. 材料导报. 2016(07)
硕士论文
[1]低压铸造SiC/Al复合材料铸件的组织与性能[D]. 王蓬勃.哈尔滨工业大学 2019
[2]低压悬臂铸造机液面加压系统研究[D]. 陈玉聪.内蒙古工业大学 2018
[3]基于FNN-PID的制导火箭弹燃气舵舵机控制系统研究[D]. 卜庆伟.南京理工大学 2018
[4]基于PLC和触摸屏的开放式立体车库控制系统设计[D]. 令荣.兰州交通大学 2014
[5]低压铸造机液面加压气动系统的优化设计与研究[D]. 陈丽缓.燕山大学 2013
[6]连续式低压铸造技术的研究与开发[D]. 许豪劲.华中科技大学 2013
[7]中央空调系统的模糊神经网络PID控制器研究[D]. 邓勇.南华大学 2012
[8]低压铸造液面加压控制[D]. 范金龙.吉林大学 2011
[9]铝合金压铸散热模块结构设计研究[D]. 包雪松.上海交通大学 2011
[10]反重力铸造设备过程控制及人机交互界面设计[D]. 王超.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3205745
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 液面加压控制技术的发展
1.2.2 液面加压控制技术的现状与发展趋势
1.2.3 目前研究存在的问题分析
1.3 研究目的与内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 主要研究内容
第二章 低压铸造液面加压系统分析与设计
2.1 低压铸造需求分析
2.1.1 低压铸造原理及特点
2.1.2 低压铸造工艺需求
2.2 低压铸造设备的组成
2.2.1 主机
2.2.2 保温炉
2.2.3 电气控制系统
2.3 低压铸造液面加压系统
2.3.1 液面加压气路系统设计
2.3.2 液面加压系统数学建模
2.4 本章小结
第三章 低压铸造液面加压控制算法研究
3.1 液面加压控制需求分析
3.1.1 液面压力对铸件成型影响
3.1.2 常用控制算法分析
3.2 液面加压系统的PID控制
3.2.1 PID控制原理
3.2.2 液面加压系统PID控制器设计
3.2.3 PID控制仿真与分析
3.3 液面加压系统的模糊PID控制
3.3.1 模糊控制原理
3.3.2 液面加压系统模糊PID控制器设计
3.3.3 Fuzzy-PID控制仿真与分析
3.4 液面加压系统的模糊神经网络PID控制
3.4.1 模糊神经网络原理
3.4.2 液面加压系统模糊神经网络PID控制器设计
3.4.3 FNN-PID控制仿真与分析
3.5 仿真结果对比
3.6 本章小结
第四章 模糊神经网络PID控制器的参数优化
4.1 参数优化的必要性
4.1.1 BP算法的局限性
4.1.2 初始参数对控制效果的影响
4.2 果蝇算法
4.2.1 果蝇算法基本理论
4.2.2 改进果蝇算法
4.3 模糊神经网络PID控制器参数优化
4.3.1 混合优化算法
4.3.2 参数优化过程与结果分析
4.4 本章小结
第五章 基于PLC的液面加压控制系统设计
5.1 液面加压控制系统硬件设计
5.1.1 液面加压控制系统硬件总体设计
5.1.2 系统硬件选型
5.2 液面加压控制系统程序设计
5.2.1 硬件组态
5.2.2 PLC程序设计
5.2.3 HMI界面设计
5.3 基于PLC的模糊神经网络PID控制
5.3.1 基于S7-1500的PID控制
5.3.2 基于S7-1500 的模糊神经网络PID控制
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PLC的铝合金轮毂低压铸造智能控制[J]. 夏洪永. 热加工工艺. 2019(11)
[2]神经网络BP算法改进及其性能分析[J]. 陈智军,李洋莹. 软件导刊. 2017(10)
[3]果蝇优化算法研究综述[J]. 王林,吕盛祥,曾宇容. 控制与决策. 2017(07)
[4]升液管材料和制造研究进展[J]. 郭新力,于波,苏贵桥,孙逊,刘孝福,李彪. 铸造. 2017(04)
[5]基于C8051单片机的低压铸造机数据采集与监视系统设计[J]. 涂成春,凌宏江,董选普,吕中华,杨晓萍. 特种铸造及有色合金. 2017(03)
[6]基于新型模糊PID控制单元的LD精密温控研究[J]. 张克非,蒋涛,邵龙,苏良闯,叶涛. 光学精密工程. 2017(03)
[7]温室温度控制系统的RBF神经网络PID控制[J]. 申超群,杨静. 控制工程. 2017(02)
[8]低压铸造机液面加压系统线性化改进研究[J]. 陈丽缓,韩伟娜. 农业开发与装备. 2016(12)
[9]基于单片机的薄壁铝合金低压铸造充型压力控制研究[J]. 刘宁,俞宗佐,苗立伟. 铸造技术. 2016(12)
[10]低压铸造技术:发展历程、研究现状和未来趋势[J]. 郑小秋,谢世坤,易荣喜,郭秀艳. 材料导报. 2016(07)
硕士论文
[1]低压铸造SiC/Al复合材料铸件的组织与性能[D]. 王蓬勃.哈尔滨工业大学 2019
[2]低压悬臂铸造机液面加压系统研究[D]. 陈玉聪.内蒙古工业大学 2018
[3]基于FNN-PID的制导火箭弹燃气舵舵机控制系统研究[D]. 卜庆伟.南京理工大学 2018
[4]基于PLC和触摸屏的开放式立体车库控制系统设计[D]. 令荣.兰州交通大学 2014
[5]低压铸造机液面加压气动系统的优化设计与研究[D]. 陈丽缓.燕山大学 2013
[6]连续式低压铸造技术的研究与开发[D]. 许豪劲.华中科技大学 2013
[7]中央空调系统的模糊神经网络PID控制器研究[D]. 邓勇.南华大学 2012
[8]低压铸造液面加压控制[D]. 范金龙.吉林大学 2011
[9]铝合金压铸散热模块结构设计研究[D]. 包雪松.上海交通大学 2011
[10]反重力铸造设备过程控制及人机交互界面设计[D]. 王超.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3205745
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/sousuoyinqinglunwen/3205745.html
