[發明專利]一種非牛頓流體微涂覆系統及控制方法

有效

• 申請號: 201911355979.3
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111045458B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 胡躍明;陳雅倩
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06;G05D13/62;G05D13/66;B05B12/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳宏升

1.一種非牛頓流體微涂覆系統，其特征在于，包括非牛頓流體材料裝載機構、流體建模單元、智能反饋涂覆控制單元；

所述非牛頓流體材料裝載機構包括儲料壓力裝置和噴嘴裝置，儲料壓力裝置通過進料管道與噴嘴裝置連接；

所述流體建模單元用于對非牛頓流體的非線性特性進行過程分析并建立非牛頓流體微涂覆模型；

所述智能反饋涂覆控制單元根據壓力變化和流量變化進行流速控制，具體包括上位機、信號輸入模塊、控制器、被控對象模塊、檢測單元、執行模塊；所述上位機用于設定控制器的輸入期望值，并監視其變化，進而控制系統執行參數調節指令；所述信號輸入模塊用于輸入信號，所述控制器用于接收信號并處理，得到控制策略；所述被控對象模塊包括儲料壓力裝置和噴嘴裝置；所述檢測單元包括用于獲取儲料壓力桶壓力變化的壓力檢測單元和用于獲取進料管道流量變化的流量檢測單元；所述執行模塊包括儲料壓力裝置和噴嘴裝置，通過非牛頓流體微涂覆模型，對非牛頓流體材料裝載機構中的流體流速進行反饋控制。

2.根據權利要求1所述的一種非牛頓流體微涂覆系統，其特征在于，所述儲料壓力裝置包括儲料壓力桶和第一氣壓控制單元，所述儲料壓力桶通過第一氣壓控制單元控制儲料壓力桶的氣壓；所述噴嘴裝置包括料缸和改變流體流量大小的第二氣壓控制單元、第三氣壓控制單元以及用于噴涂出口的噴嘴。

3.根據權利要求2所述的一種非牛頓流體微涂覆系統，其特征在于，所述第一氣壓控制單元為調壓閥門，所述第二氣壓控制單元為頂針式閥門，所述第三氣壓控制單元為霧化氣壓閥門。

4.根據權利要求2所述的一種非牛頓流體微涂覆系統，其特征在于，所述噴嘴為剛性管道，噴嘴直徑小于料缸直徑。

5.根據權利要求1所述的一種非牛頓流體微涂覆系統，其特征在于，所述流體建模單元采用冪律方程作為非牛頓流體的本構方程，對非牛頓流體的非線性特性進行過程分析并建立非牛頓流體微涂覆模型。

6.根據權利要求1所述的一種非牛頓流體微涂覆系統，其特征在于，所述壓力檢測單元為壓力傳感器，所述流量檢測單元為流量傳感器。

7.根據權利要求1所述的一種非牛頓流體微涂覆系統，其特征在于，所述上位機內置通信控制卡，所述上位機與控制器進行雙向通信。

8.一種非牛頓流體微涂覆控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

設定初始參數和期望流速，所述初始參數包括溫度值、霧化氣壓值、粘度值、供料氣壓值、噴涂高度、噴涂時間；

將非牛頓流體涂覆材料裝入儲料桶，并通過調壓閥門控制壓縮空氣進入儲料桶，使非牛頓流體涂覆材料被壓入進料管道后進入料缸；

流體建模單元根據非牛頓流體的粘度變化及流體的動量守恒定律建立非牛頓流體微涂覆模型；

啟動涂覆動作，頂針式閥門發送啟動信號，并開始運動；

計算流速實測值和設定值之間誤差值，判斷其誤差值是否大于閾值，若誤差值大于閾值，則控制器割據非牛頓流體材料裝載機構壓力變化和流量變化進行流速控制，修正參數后再繼續涂覆；否則參數不變，進行下一次涂覆；

智能反饋涂覆單元通過對檢測實際對象的輸出信號和模型對象的輸出信號進行計算得到誤差反饋信號，控制器接收信號輸入模塊的給定信號和誤差反饋信號，經過處理，制定控制策略，進而對系統進行調整控制。