熔滴喷射沉积制造中重熔过程的研究

为使熔滴喷射增材制造过程中熔滴颗粒间能够获得较好的融合,分析了熔滴温度和基体温度对颗粒间重熔过程的影响,建立了基于Stefan条件的熔滴融合时界面重熔过程的一维热传导模型;利用有限元方法对模型进行求解,得到了熔滴喷射沉积过程中液固界面的移动规律和最大重熔深度,并以此预测了沉积熔滴间的结合效果.在自行研制的熔滴沉积实验系统中进行了柱状制件沉积实验,结果表明:提高基板温度或熔滴温度可有效增加重熔深度,进而改善熔滴间的结合状态;所建模型可以正确预测颗粒间的结合效果.     

脉冲熔化极气体保护焊多信息采集分析系统

设计了基于虚拟仪器技术(LabVIEW)的脉冲熔化极气体保护焊的电信号和熔滴过渡多信息同步采集系统.利用高速数字摄像技术,记录熔滴过渡过程,同时采集焊接过程的电流、电压信号,并将各个信息传输到PC机中,实现数据的保存.通过综合分析熔滴过渡图片与对应电信号的关系,可为控制熔滴过渡形式,优化脉冲熔化极气体保护焊接参数提供依据.     

一种基于增量式数字PID算法的智能温度控制器

阐述了一种基于增量式数字PID算法的智能温度控制器的实现,并对数字PID算法及硬件方案的实现进行了分析。通过软硬件的设计,完成了PID控制算法在温度控制系统中的应用。对温度控制进行了LabVIEW仿真测试,仿真结果表明,基于增量式数字PID算法的智能温度控制器具有较好的控制效果和较高的准确性。     

焊丝中稀土金属对纯CO2保护气体GMAW熔滴过渡形态的影响

综述了焊丝中稀土金属对纯CO₂保护气体GMAW熔滴过渡形态的影响。结果表明，含稀土金属的焊丝以正极性纯CO₂保护气体焊时，由于电弧中阴极斑点面积扩大(位于熔滴上方的电弧呈圆锥形),被细化的熔滴形成轴向喷射过渡形态，飞溅很小，工艺性优良。稀土金属降低了阴极电子逸出功，同时高的电磁夹持力使熔滴以更小的尺寸轴向过渡，还有作用在熔滴上的主导力方向有利熔滴过渡，最终纯CO₂保护气下完全满足了熔滴喷射过渡形成条件。含有稀土金属的焊丝在电流波形控制新型电源中的应用，使J-STAR■焊接方法在一个较宽电流范围内实现了超低飞溅，拓宽了该工艺的应用范围。     

基于单片机的过程控制实验平台设计

该文开发了以单片机为控制器的温度控制实验系统,为过程控制课程提供实验平台。该实验平台以电烤箱为被控对象,设计了单片机与温度传感器、调压模块和显示模块之间的接口电路,实现温度的采集和控制作用的传输。采用C语言编写了PID和模糊控制算法执行程序,实现温度的自动控制。利用LabVIEW软件设计了监控界面,实现温度数据实时监控和响应曲线实时显示的功能。实验平台具有小巧、低成本、易于开发的特点,为学生开展过程控制实验提供了单回路控制系统设计、对象特性测试、PID参数整定、先进控制算法研究等实验项目。     

喷射沉积Si-Al合金的数值模拟结果与分析

采用热辐射修正，模拟了喷射沉积Si-Al合金的凝固过程，研究了熔滴的速度、热交换作用系数、温度、熔滴冷却速度及固相分数与沉积距离的关系，讨论了辐射相修正前后熔滴的温度和固相分数的变化以及雾化压力和沉积距离对固相分数的影响．     

金属熔滴气动按需喷射特性试验研究

利用自行研制的气动式金属熔滴按需喷射系统进行了单颗熔滴的喷射特性试验研究,并采用动态压力采集系统和频闪拍摄系统测量了产生单颗熔滴时的坩埚腔内气压变化,记录了熔滴成形时刻和成形过程,揭示了气压对熔滴产生的影响规律:在每一次喷射中,产生熔滴的数目随着脉冲宽度的增加而增加;单颗熔滴的断裂时间受气压的影响;脉冲宽度在一定范围内改变可以使液体断裂形成单颗熔滴,当供给气压相对较低时,此脉冲宽度的取值范围较广;在喷射产生单颗熔滴的前提下,改变脉冲宽度将使腔内气压的峰值发生变化,但不能显著改变熔滴尺寸;熔滴飞行速度与腔内气压峰值成正比关系.     

带极电渣堆焊熔滴过渡形式及其对熔深的影响

本文对带极电渣堆焊的熔滴过渡形式及其对熔深的影响进行了研究。用X光高速摄影机对带极端部形态进行了观察和分析,用钨铼热电偶对熔池表面和底部温度进行了测定。通过试验和观察表明,在带极电渣堆焊过程中,带极端部呈不均匀熔化,借助于电流集中以跳跃方式熔化并形成熔滴;随着电流增大,熔滴过渡频率增大,熔深也相应增大。因此,可以通过焊接电流的控制以确保堆焊质量。     

气压驱动金属熔滴按需喷射装置的设计与实现

为了在金属熔滴喷射沉积制造中得到均匀细小、精度可控的熔滴,设计了气压驱动金属熔滴按需喷射装置.该装置主要由熔滴产生器、温度控制器、脉冲压力控制器和低氧环境等几部分组成.利用所设计装置对锡铅合金(Sn,Pb的质量分数分别为60%和40%)进行喷射实验研究.结果表明,在氧的质量浓度低于14.2 mg/m3的环境中,协调控制供气压力、电磁阀打开时间、球阀开口角度和脉冲频率等参数,能按需喷射均匀的金属熔滴,且系统能够对每个压力脉冲做出响应,具有可控性,满足设计要求.     

碳在焊条金属熔滴过渡过程中的作用的探讨

本文以实验为基础,阐述碳在焊条金属熔滴过渡过程中的重要作用,指出,碳的加入往往使熔滴破碎,造成熔滴的喷射过渡和爆炸过渡,碳的加入方式不同,对熔滴过渡过程的影响程度也不同,通过焊丝和铁合金过渡碳时,对熔滴过渡形态的影响最大;熔渣的氧化性影响到碳在熔滴过渡过程中的作用的发挥程度。加入大量石墨的强还原性药皮,往往使熔滴粗化。在研制某些焊条时,运用碳在焊接时对熔滴过渡形态影响的规律,细化熔滴,改善其过渡形态,或是抑制碳的氧化,以减少飞溅,提高焊条的工艺水平。     

基于模糊PID控制的过程控制实验系统的研究

针对温度过程控制实验系统,引入模糊控制理论,建立模糊PID控制系统。利用MATLAB软件的动态系统仿真工具箱SIMULINK进行动态的系统仿真,将模糊PID控制器用于温度过程控制实验系统中。     

基于S7-200PLC的食品杀菌温度PID控制系统设计

针对食品杀菌过程中温度较难控制的问题,采用PLC中PID控制器进行解决,介绍了PID算法及S7-200PLC中PID回路指令的使用方法.说明了PID控制器在食品杀菌温度控制系统中的程序设计的全过程,该控制方法能满足实际生产需要.     

采用改进PID算法的局部温控仿真

针对传统PID算法在进行温度控制时存在超调量和控制误差较大的问题,提出一种改进的PID算法,用于小区域局部温度控制.为了避免系统操作和外界环境噪声引起的干扰,引入一阶低通滤波器,与常规PID一起构成复合控制.同时,在控制调节过程中,加入积分限幅和微分分离操作,进一步优化控制效果.仿真实验表明:改进PID算法能有效避免噪声对控制过程的影响,控制误差较小,满足小区域局部温控的要求.     

积分时滞系统的内部反馈粒子群优化控制方法

传统PID控制器在控制积分过程时存在结构上的缺陷,提出一种内部反馈的粒子群优化PID控制方法,解决了积分过程难以控制的问题。火力发电厂过热蒸汽温度系统是一种较难控制积分时滞系统,蒸汽流量温度控制系统仿真结果无超调、调节时间短,表明内部反馈的粒子群优化PID控制方法的有效性和合理性。     

双丝GMAW焊熔滴过渡对焊缝形状影响的研究

双丝共熔池GMAW(twin-wire co-pool gas shielded metal arc welding, TCGMAW)熔滴过渡对焊缝成形的影响体现在对熔池的作用上,熔滴对熔池的作用在于向熔池传输能量、动量和质量,最终会影响到焊缝的成形和质量。本文根据高速摄影结果,建立双丝GMAW焊接熔滴过渡的运动轨迹,从理论上分析了熔滴过渡的特点,并根据分析结果建立了贴体坐标系下熔滴带入熔池的热量和动量的数学模型,研究了熔池各个表面上的动量和能量边界条件, 在此基础上进行了焊缝形状的数值模拟,并与实验结果进行了对比分析。结果表明,建立的数学模型是可行的,与实际的试验结果比较吻合。     

火灾模拟实验智能测控系统

按国际标准ISO834升温特性, 针对火灾模拟实验炉开发了一套火灾模拟实验过程智能测控系统. 该系统包含带智能通信的多路温度采集、带主元分析神经网络炉温数据融合、炉温智能PID控制等多种智能信息处理技术. 智能通信同时拥有RS-485串行和EPP并行接口, 保证了所采集的多路温度数据的实时性;采用带主元分析和RBF神经网络的炉温数据融合模型使炉温估计精度比采用常规的最小二乘方法所得的拟合精度明显提高;采用智能PID控制则使炉膛的实际升温曲线符合ISO834国际标准升温要求.     

脉冲激光填丝焊接薄板熔池流动行为分析

本文使用VOF方法对熔池自由表面进行追踪,将焊丝简化为熔滴,建立了脉冲激光填丝焊接薄板三维数值模型,揭示了脉冲激光填丝焊接0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板熔池流动行为,通过焊缝余高尺寸及熔合线形貌验证了模型的可靠性.结果表明,熔滴作用前,熔池上表面区域主要存在由表面张力导致的熔池边缘向熔池中心的流动,最大速度出现在熔池中部且指向熔池下表面,达到了m/s量级;在熔池下表面区域的流动形式是表面张力及熔池中心流动共同作用的结果,在下部形成两个方向相同的涡流;焊丝的熔入对熔池流场有显著的影响,熔滴对熔池的冲击作用改变了熔池原有的对流方向,使表面张力主导的熔池对流特征消失;熔滴熔入过程中熔池最大速度出现在熔滴熔入位置,约为1.74 m/s.在熔滴冲击与熔池表面张力联合作用下,熔池表现出振荡特性,随后熔池内流动再次回到由表面张力驱动的对流形式.激光脉冲结束后,熔池下部固液界面继续向母材区域扩展约3-4 ms,这种现象与激光的脉冲作用、熔池内的流动及Hastelloy C-276的物性参数有关.     

基于非线性PID的连续搅拌反应釜控制方法

连续搅拌反应釜(continuously stirred tank reactor,CSTR)普遍存在高度的非线性、不稳定性和参数不确定性.线性比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)控制算法难以满足CSTR系统的控制要求.为了提高CSTR系统的控制品质,采用非线性函数对线性PID控制器的比例、积分、微分系数进行非线性构造,得到非线性PID(nonlinear PID,NPID)控制算法,并将NPID算法运用于CSTR系统的出料温度控制.仿真结果表明,NPID控制算法的控制效果更好,CSTR的出料温度和出料浓度响应曲线更加平滑,过渡过程时间更短,系统抗干扰能力和鲁棒性更强.可见,所提算法是合理和有效的.     

基于遗传算法比例积分微分控制器的铅冷快堆堆芯功率控制

比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制器对堆芯功率控制过程存在适用性低的问题,而采用遗传算法(genetic algorithm,GA)整定PID控制器参数可以很好地解决此问题.为了实现铅冷快堆堆芯功率的有效控制,基于遗传算法PID控制器,结合堆芯状态空...