等温锻造过程中温度软测量技术与推断控制

摘要

等温锻造是近年发展起来的一种特殊的锻造方法，它是把锻模的温度控制在与坯料温度大致相同的范围内，使坯料在温度基本不变的条件下完成成形过程，所以在等温锻造中，温度的测量与控制显得特别重要。由于模具的密闭性，使变形坯料完全被模具包围其中，坯料温度不能直接测量。针对这个问题，本文提出运用有限元数值模拟技术对TC4合金等温锻造过程进行模拟，由模拟方法获得坯料与模具温度场分布，进而得到模具温度变化的敏感点；采用机理法、线性回归法和神经网络法建立坯料温度的软测量模型；并应用虚拟仪器技术，采用基于软测量的推断控制方法控制坯料敏感点的温度。主要研究成果和新见解如下： 本文针对TC4合金的成形特点，采用数值模拟技术对其等温锻造过程进行了模拟仿真，分析研究了变形温度对等温锻造过程的影响；得出等温锻造温度场的分布规律，并由此找到坯料温度变化的敏感点；考虑到实际生产条件和材料变形特性，把等温锻造温度定为950℃左右。 通过分析等温成形过程中温度信号从变形坯料到模具外壁的传递规律，找到了模具外壁对坯料温度变化的敏感点，并采用机理法、回归法和人工神经网络法建立了坯料温度的软测量模型。通过对比，发现神经网络模型的逼近效果好，精度高。 设计制作了一种阵列式热电偶测温传感器，它采用串并联形式将八只热电偶连接起来，可以在一定程度上提高温度测量传感器的精度和灵敏度。 基于坯料温度的软测量方法，提出了一种等温成形坯料温度的控制方法—推断控制法；并采用虚拟仪器技术，利用LabVIEW软件开发出了温度测控系统的虚拟仪器系统，从而可以解决坯料温度不能实时测量的问题，增强了等温锻造过程中温度控制系统的可靠性。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

第2章TC4合金等温锻造过程的温度场模拟

第3章坯料温度软测量模型的建立与求解

第4章阵列热电偶传感器的结构与性能参数

第5章基于软测量技术的温度推断控制

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢

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