铜基记忆合金热型连铸设备控制系统的研究与设计

摘要

形状记忆合金具有优异的记忆性能和超弹性能，目前这种材料的应用已遍及能源、电子、机械、航天、医学、农业及家电产品。铜基记忆合金价格低廉，用热型连铸法拉制具有柱晶组织的Cu-Al-Ni形状记忆合金丝，有优良的机械性能、疲劳性能和记忆性能，具有十分广泛的应用前景。 本文根据热型连铸技术的基本原理，设计、开发并制造了一套水平式热型连铸设备，利用模糊自整定PID技术对炉体进行温度控制，把炉温精确的控制在所需要的温度范围之内。另外，针对电阻丝加热的特点，利用PID的无超调技术解决了电阻丝加热的超调问题，大大提高了温度的精确度。 在液位高度和牵引速度控制上采用了触摸屏和PLC组成的伺服电机控制系统，来实现牵引系统和液面控制系统的协调运动，发挥了PLC控制功能强，稳定可靠，应用灵活，触摸屏作为人机界面，系统界面友好，简单直观，易于操作。有利于对整个系统的实时控制。 试验表明本系统的稳定性良好，可靠性高，操作方便，在实验室中制出了φ2和φ6具有柱晶组织的Cu-Al-Ni形状记忆合金丝，达到了设计要求。

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致谢

第一章绪 论

1.1铜基形状记忆合金简介

1.1.1形状记忆合金

1.1.2铜基形状记忆合金

1.2热型连铸技术

1.2.1热型连铸技术原理及应用

1.2.2热型连铸装置的研究

1.2.3热型连铸技术研究现状及发展趋势

1.3本课题的研究意义及主要内容

第二章热型连铸设备结构设计与工作原理

2.1设计思想

2.2熔炼炉体设计

2.3加热炉的功率计算

2.4铸型结构的设计

2.5液面高度控制装置的设计

2.6牵引装置的设计

2.7冷却装置的设计

2.8气体保护系统

本章小结

第三章热型连铸设备控制系统的设计

3.1系统控制方案

3.2温度控制系统设计

3.2.1设计思想

3.2.2模糊自整定PID控制

3.2.3系统辨识与PID参数整定

3.2.4模糊自整定PID控制算法

3.2.5温度控制系统的组成

3.2.6人工智能温度控制器及系统参数设定

3.3液位高度与牵引速度控制系统设计

3.3.1方案设计

3.3.2主要硬件选型

3.3.3触摸屏及控制界面设计

3.3.4液位控制系统设计

3.3.5牵引速度控制系统设计

3.4冷却系统控制

本章小结

第四章设备调试与Cu-Al-Ni记忆合金热型连铸的试制

4.1设备的机械部分安装调试

4.2控制系统的安装调试

4.3 Cu-Al-Ni形状记忆合金热型连铸的试制

4.3.1试制过程

4.3.2试验结果及分析

4.3.3结论

本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2有关工作的进一步展望

参考文献