新型真空凝壳炉控制系统的设计

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雅宝题库解析：
    真空自耗电极电弧凝壳炉(简称真空凝壳炉)，是生产镍基高温合金、钛合金、不锈钢、超高强度钢等特种合金材料的重要冶炼设备，其自动控制系统作为重要的组成部分，直接影响着冶炼产品的质量和产量。但目前我国真空电弧冶炼过程控制技术落后、自动化水平低，严重制约着冶炼设备的自动化程度。因此，研究保障熔炼过程稳定高效运行的控制技术具有重要的理论与现实意义。    本文以真鑫科技公司与百慕高科公司合作研制的新型真空凝壳炉为具体研究对象，详细分析了真空凝壳炉的熔炼浇注工艺过程，以及有关工艺参数对控制系统的影响，提出了基于熔炼浇注生产工艺的模糊PID控制算法，完成了新型真空凝壳炉控制系统的设计与投产。在此期间，论文所做的主要工作和成果包括以下几个方面：    ⑴从钛及钛合金金属的需求和战略意义角度来提出用于钛及钛合金铸件生产的真空凝壳炉的要求，介绍了真空凝壳炉的工作原理，其中包括真空凝壳炉的结构组成、生产工艺过程、熔炼浇注工艺要求、基本工艺参数等。    ⑵以新型真空凝壳炉为具体研究对象，通过目前国内外相关领域的了解和学习，总结出控制技术在真空凝壳炉中应用研究的现状，指出控制系统在真空凝壳炉运行过程中的重要作用；    ⑶详细分析了真空凝壳炉的熔炼浇注工艺，以及熔炼浇注工艺过程中相关工艺参数对控制系统的影响情况，提出了新型真空凝壳炉熔炼浇注过程的控制策略；    ⑷在分析智能控制技术的基础上，阐述了PID控制技术、模糊控制技术的发展现状和工作原理，建立了新型真空凝壳炉熔炼浇注过程的模糊PID控制模型，用MATLAB中的Simulink和Fuzzy工具箱，对控制对象进行了PID控制和模糊PID控制的仿真比较研究，得出模糊PID控制器在控制过程的前期阶段具有模糊控制器的优点，而在控制过程的后期阶段又具有PID调节器的优势，是一种性能优良的控制器；    ⑸将本文研究的模糊PID控制技术用于新型真空凝壳炉的熔炼浇注控制中，并以此为基础进行新型真空凝壳炉控制系统的硬件、软件设计及安装调试工作。