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1、全自动倾转式浇注机的浇注过程控制研究 R e s e a r c h e so nP o u r i n gC o n t r o l so fA u t o m a t i c T i l t i n g P o u r i n gM a c h i n e 2 0 1 4 年0 4 月 独创性声明 本人郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师的指导下 独立进行研究 工作所取得的成果 除文中已注明引用的内容以外 本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品成果 也不包含为获得江苏大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已 在文中以明确
2、方式标明 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名 马影居 砂日 k 年6 月 日 学位论文版权使用授权书 江苏大学 中国科学技术信息研究所 国家图书馆 中国学术期刊 光盘版 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档 可以采用影印 缩印或其他复制手段保存论文 本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 允许论文被查阅和借阅 同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入 中国 学位论文全文数据库 并向社会提供查询 授权中国学术期刊 光盘版 电子杂 志社将本论文编入 中国优秀博硕士学位论文全文数据库 并向社会提供查询 论文的公布 包括刊登 授权江苏大学研究生处办理 本学
3、位论文属于不保密 学位论文作者签名 口f p 年石月 日 指导教师签名 o 够年 月 日 江苏大学硕士学位论文 摘要 随着我国铸造业生产力的不断发展 对铸造装备自动化水平的要求也越来越 高 浇注机作为全自动造型线不可或缺的配套设备 与人工浇注相比 能改善工 人的操作环境 提高生产效率 倾转式浇注机是目前铸造车间最为广泛使用的一 种 具有操作简单 占地面积小 易于实现同步浇注等优点 然而 国产倾转式 浇注设备自动化程度还不高 其浇注过程还需要人工进行控制 这就增加了时间 和人力成本 目前 国内对倾转式自动浇注的浇注过程控制研究还不多 迫切需 要研究开发出一套能够保证工艺的全自动倾转式浇注控制方案
4、 使其不但能够对 所浇注的熔体精确定量 而且还能够满足多品种铸件的浇注需要 且能方便地应 用到现场可编程控制器 P L C 本文以三轴联动倾转式浇注机作为研究对象 首先对倾转浇注过程进行了动 态分析和数学建模 对浇注过程方程进行离散化处理 结合P D 控制法 设计 了依靠角速度来估计流量的反馈控制系统 通过M A T L A B 软件对反馈系统进行 仿真 现场试验结果表明模型准确 但是通过角速度估计流量过分依赖浇包的型 腔尺寸 在浇包挂渣或烧损的情况下会导致误差增大 为了克服上述控制方法的缺点 本文设计了金属液液面控制作为补充控制手 段 判断浇注是否完成 液面控制包括预浇注 前馈和反馈三个部分
5、 控制器依 旧采用P D 控制 利用I V C S t l 碰 编程软件对浇口杯内液面高度进行实时监控 通过实时获得的液面高度数据不断调节倾转机构以改变输出 试验结果令人满意 然而 单独依靠液面控制来判定浇注完成 往往使得浇口杯内存在大量剩余 铁水 国外最新的浇注机 同时还通过精确重量控制作为补充 使浇注过程控制 更加可靠有效 由于试验所用浇注机没有配备称重传感器 本文对浇注过程的称 重系统进行了模拟计算 并利用非线性卡尔曼滤波器去除倾转式浇注控制系统中 的称重干扰信号 为了方便此种算法应用于现场可编程控制器中 本文对浇注过 程状态矩阵进行了简化 利用M A T L A B 对滤波过程进行了仿
6、真计算 结果表明 滤波结果良好 这为将来的精确定量 称重系统的结构设计和浇注系统控制方案 打下了一定的理论基础 关键字 铸造 倾转式浇注机 数学建模 流量反馈 液面控制 称重仿真 非 线性卡尔曼滤波 全自动倾转式浇注机的浇注过程控制研究 江苏大学硕士学位论文 A b s t r a c t 1 i t l lt 1 1 ed e V e l o p m e n to fp r o d u c t i V 时o fC l l i n e s ef o l l l l d r yi 1 1 d u g 缸y 吐 I ed e m a I l d s o fa u t o m a t i cf o
7、u n d r ye q u i p I n e n t sa r em o r ea I l dm o r eu 玛e n t P o 嘶n gm a c e sa r e i I l d i s p I e n s a b l ec o r 0 1 1 a 巧e q u i p m e n t so fa u t o m a t i cm 0 1 d i I 培1 i I l e sb e c a u s et 1 1 e yc o l l l d i I l l p l r o V et 1 1 eo p e r a t i n ge n V i r o I l I l e n t a
8、la n dp r o d u c t i o ne 伍c i e n c yc o m p a r e d 析t hh u m a n o p e m t i o n T i l t i n g t y p ep o u r i l l gm a c K n e sa r em o s tp o p u l a ri nC h i l l e 踞f o u I l d r y f a c t o r i e s l e yh a V es i m p l eo p 啪t i o n 锄a 1 1f o o 印血t 距da l s oc a n r e a l i Z e s y n c h
9、r o n o u Sp o 血n g H o w e V e r d o m e s 廿ct i l t i I l g 卸ep o u r i n gm a c 蛐1 e su s u a l l yd 0 n o tm e e tt h ea u t o m a t i cr e q u i r e m e n t s t l l ep o 曲gm o t i o n sa r es t i l l 佃d e rh 眦肌 o p e r a t i o n T l l i si 1 1 c r e 弱e s 佃n ea I l dl a b o rc o s t A tp r e s e
10、 n t t h e r ea r ef e wd o m e s t i c r e s e a r c h e so nt i l t i n g 一咖ep o u r i n gm a c l l i n e s I t sn e c e s s a r yt od e v e l o pac o n 们1p l a l l t o 目姗n t e et l ea u t o m a t i ct i l t i l l gp o 曲gp r o c e s s T h ea u t o m a t i ct i l t i n gp o u d n g c o n t 阳lp l a
11、ns h o u l da c l l i e V ep r e c i s e l yq l l 肌t i t a t i V ep o 血n g m e e tt l l ep o 谢n g r e q u i r e I l l e m so nd i 虢r e ml i n d so fc a S t 崦s 锄dc 锄b ee 嬲i l y r i 讹ni nf i e l d p r o g r a m m a b l el o g i cc o n n D l l e r P L C T 1 1 i sp 印e rc l l o o s e sat h r e ea e sa S
12、s o c i a t i o nt i l t i l l 争t p ep o u r i n gm a c l l i n ea S r e s e a r c ho b j e c t m a k e sd y n 锄i c 删y s e so np o 面n gm o t i o n sa n db u i l d sm 抽e m a t i c a J m o d e l T h ep o 面n gp r o c e s se q u 撕o n sa r ed i s c r e t i z e dp r o c e s s i n g A u t 1 1 0 rd e s i 伊1
13、 sa n o wr a t ef e e d b a c kc o r I t r o ls y s t e la r l dr n a k e ss i m u l a t i o nb y 附L A Bb e c a l l s en o w r a t ec a nb ee S t i m a t e db y 跚g u l a rV e l o c i t y F i e l dt c s tr e s u l t ss h o wt l l a tt 1 1 em o d e l i s a c c 缸e b u tt l l en o wI a t ee 幽a t e db ya
14、 1 1 9 u l a rV e l o c i t yr e l i e st o om u c ho nl a d l e c a V i 锣s i z e e s p e c i a l l yu n d e rm ec o n d i t i o n st 1 1 a tl a 棚ew 舔d a m a g e db ym o l t e nm e t a J 锄dh a ds l a gi n s i d e T oo V e r c o m e 廿1 es h o n c o m i n g so ff e e d b a c kc o n n D ls y s t 锄a b o
15、 V e t l l i sp a p e r d e s i g I l Sal i q u i dl e V c lc o n 缸D lp l a l l 鹊as u p p l e m 咖m e t l l o d 7 n l el i q u i dl e v e lc o n 仃o l p l a ni I l c l u d e st l l I 优c o m p o n e n t s p r e p o u r i n gp a r t f e e d b a c kp a r ta I l df e e d f o r w a r dp a r t n l ec o l l
16、t r o l l e ri sP I D P r o 笋锄 桶仳nb y C S t u d i om o I l i t o r st l l el i q u i d1 e V e l i n p o u r i I l gc u pi nr e a lt i I n e T i l t i I 培m e c h a 血s m 帕l l l db e 砸i u s t I 甜b yl i q u i dl e V e lc o I l 血 o l s y s t e m T b s tr e s l l l ti ss a t i s f a c t o r y H o w e V e r i f 恤h i g h e s tl i 舢dl e V e li s 恤o m yc o n 曲i o nt od e t e 姗i n ep o n g a c c o m p l i s h m e n t t 1 1 e r ew o u l db el o t so fr e s i d u a lm o l t e nm e t a li 1 1p o u r i I 坞c u
