[發明專利]一種液態浸滲擠壓復合材料過程的速度控制系統

在審

• 申請號: 201610733872.8
• 申請日: 2016-08-28
• 公開（公告）號: CN107774735A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 趙儉
• 申請（專利權）人: 趙儉
• 主分類號: B21C31/00
• 分類號: B21C31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種液態浸滲擠壓復合材料過程的速度控制系統，適用于機械領域。

背景技術

液態浸滲擠壓復合材料(也稱液-固擠壓)工藝是近年來開發的一種復合材料成形新工藝，可以由液態金屬一次成形出復合材料管、棒、型材類制件，具有廣泛的應用前景。由于該工藝要經歷液態浸滲、保壓、半固態擠壓成形3個階段，擠壓速度與凝固速度的協調是保證制件成形質量的關鍵，因而對擠壓速度的控制提出了嚴格要求。目前，液態浸滲擠壓復合材料主要是在普通液壓機上進行，工藝中使用的液壓機速度控制系統存在以下不足:不具有模擬量連續控制的速度控制執行機構和環節、抗負載能力弱以及缺少速度測量和顯示的功能等。因此難以滿足液態浸滲擠壓復合材料工藝自動控制的要求。

發明內容

本發明提出了一種液態浸滲擠壓復合材料過程的速度控制系統，采用在普通液壓機中接入電液比例流量閥，并使用PID反饋與數字補償相結合的控制策略設計出了滿足液態浸滲擠壓復合材料工藝自動控制要求的速度控制系統。

本發明所采用的技術方案是。

所述控制系統選用研華公司的IPC-610工業控制計算機、PCI-1710多功能數據采集控制卡作為主要硬件。

所述控制系統應用程序開發在WINDOWS操作系統、C++Builder5.0環境下進行，為完成整個控制系統的控制任務，達到控制系統要求，采用主程序循環掃描與定時中斷并行的程序結構有效地實現對液態浸滲擠壓復合材料工藝過程的控制。

所述控制系統參數設置模塊，主要完成包括采樣周期、控制算法的參數以及各工藝參數的上下限值(如最大壓力等)的設置。

所述控制系統的硬件接口模塊，主要實現I/O端口數據的輸入、輸出，包括A/D, D/A轉換以及數字量的輸入、輸出等子程序。

所述控制系統的數據預處理模塊主要完成數字濾波、標度變換等數據處理工作，為控制算法的運行、界而顯示等提供中間或最終參數值。包括將I/O端口采集得到的二進制整數值轉換為相應的電壓(或電流值)的子程序；根據傳感器輸入-輸出特性求取電壓(或電流)值對應的物理量的數值的標度變換子程序(包括壓力、位移、溫度、速度換算程序)；為提高系統的可靠性，進行數字濾波(算術均值、加權均值、限速、限幅等多種濾波方式)的濾波子程序；將算法輸出的控制參數值轉換為相應的二進制數以便通過I/O端口寫出的子程序等。

所述控制系統的速度控制目標值選取模塊的主要作用是由數值模擬的復合材料金屬在各點的溫度值，現場采集的模具不同深度的溫度值，擠壓力并結合實驗積累的大量經驗數據，建立ANN神經網絡模型，間接確定成形模出口處處于凝固狀態的金屬厚度值，進而選擇擠壓速度控制目標值v，以達到金屬擠壓變形和凝固速度的一致。

所述控制系統的控制算法模塊主要作用是在系統控制的各階段通過一定的算法完成對裝置或設備的控制，使執行機構按照期望的規律運動，滿足工藝生產要求。

所述控制系統的定時模塊中，從數據的采集到指令的發出，是在一定的周期內完成的，并且工藝過程中需要自動計時，因而需要有相應的定時模塊。

所述控制系統的報警模塊主要作用是當工藝過程中檢測到的工藝參數超過其上下限值時，能自動發出警告，并停比工藝過程。

所述控制系統的數據存儲、顯示模塊的主要作用是將數據在顯示界而動態顯示，并寫入到數據庫或文件中以備事后分析，包括需要在每個周期及時將數據存儲和顯示的子程序。

本發明的有益效果是：該速度控制系統具有高靈敏度、高精度且有很強的抗負載干擾能力，從而為實現該工藝的自動化生產奠定了基礎。

附圖說明

圖1是本發明的液態浸滲擠壓復合材料擠壓速度控制方案。

圖2是本發明的電液比例流量閥方框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，控制系統選用研華公司的IPC-610工業控制計算機、PCI-1710多功能數據采集控制卡作為主要硬件。控制系統應用程序開發在WINDOWS操作系統、C++Builder5.0環境下進行，為完成整個控制系統的控制任務，達到控制系統要求，采用主程序循環掃描與定時中斷并行的程序結構有效地實現對液態浸滲擠壓復合材料工藝過程的控制。

如圖2，在該控制系統中.各硬件的主要功能如下所述。