六面頂壓機是應(yīng)用靜態(tài)超高溫超高壓技術(shù)合成人造金剛石的主要生產(chǎn)設(shè)備。長時間的壓力、溫度的穩(wěn)定和精確控制是生產(chǎn)高品級人造金剛石的必備條件,其中溫度控制最為關(guān)鍵且因其不可直接測量成為高品級人造金剛石合成的難點。合成塊溫度取決于加熱條件和散熱條件兩個因素。加熱條件由加熱系統(tǒng)控制;散熱條件與冷卻水、室內(nèi)溫度、空氣流動狀況、壓機機體溫度等相關(guān),其中冷卻水為主要散熱途徑。當(dāng)前壓機系統(tǒng)一般根據(jù)不同的合成工藝調(diào)整冷卻水流量的大小,并以合成時的錘溫和合成后的質(zhì)量作為反饋信息對冷卻水進行適當(dāng)調(diào)節(jié)。該方法的操作過程憑借人工經(jīng)驗,存在一定的盲目性和不可控性,人為因素大效率低。本文以六面頂壓機的六路冷卻水的冷卻功率為控制目標(biāo)間接控制六面頂壓機的散熱條件,實現(xiàn)了六面頂壓機散熱的數(shù)字化測量與控制,使散熱過程量化且可控。在一定程度上增加了人造金剛石合成過程中的可控力度,減少了不可控因素,為高品級人造金剛石的合成創(chuàng)造有利條件。設(shè)計了六面頂壓機水冷功率控制系統(tǒng),通過采集冷卻水的入口溫度、六路出口溫度和六路流量信號分別獲得六路水冷功率,采用PID算法分別獲得各路流量調(diào)節(jié)閥的調(diào)整量,驅(qū)動對應(yīng)的步進電機完成指定動作。室溫對六面頂...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 六面頂壓機冷卻水的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.3 現(xiàn)有系統(tǒng)存在的弊端和解決方法
    1.4 研究意義和內(nèi)容
        1.4.1 課題研究意義
        1.4.2 課題研究內(nèi)容
2 水冷功率控制系統(tǒng)總體設(shè)計
    2.1 六面頂壓機散熱環(huán)境分析
        2.1.1 空氣對流傳熱分析
        2.1.2 冷卻水對流傳熱分析
    2.2 系統(tǒng)控制原理
    2.3 誤差分析
    2.4 流量調(diào)節(jié)機構(gòu)及其驅(qū)動電機的選擇
        2.4.1 流量控制閥及流量特性分析
        2.4.2 流量控制閥的驅(qū)動電機及其安裝位置的選擇
    2.5 系統(tǒng)可靠性設(shè)計
    2.6 本章小結(jié)
3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
    3.1 硬件系統(tǒng)組成
    3.2 CPU及其最小系統(tǒng)
    3.3 電源系統(tǒng)的設(shè)計
        3.3.1 電源拓?fù)涞倪x擇
        3.3.2 高頻變壓器的設(shè)計
        3.3.3 單端反激隔離電源電路的設(shè)計
    3.4 溫度信號采集電路的設(shè)計
        3.4.1 室內(nèi)溫度的采集
        3.4.2 冷卻水溫度采集
    3.5 流量信號采集電路的設(shè)計
    3.6 步進電機驅(qū)動單元設(shè)計
    3.7 通訊接口設(shè)計
        3.7.1 RS485通訊接口
        3.7.2 RS232通訊接口
        3.7.3 無線通訊接口
    3.8 本章小結(jié)
4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
    4.1 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
    4.2 通訊系統(tǒng)軟件設(shè)計
        4.2.1 Modbus協(xié)議及其通訊原理
        4.2.2 串口收發(fā)的實現(xiàn)
    4.3 系統(tǒng)參數(shù)存儲方法
    4.4 溫度測量子程序
        4.4.1 水溫測量子程序
        4.4.2 室內(nèi)溫度測量子程序
    4.5 流量測量子程序
        4.5.1 頻率測量方法
        4.5.2 高精度頻率測量的實現(xiàn)
    4.6 步進電機軟件接口實現(xiàn)
        4.6.1 步進電機驅(qū)動算法分析
        4.6.2 基于STM32的S型加速曲線的實現(xiàn)
    4.7 本章小結(jié)
5 水冷功率控制算法及實驗
    5.1 模擬PID算法
    5.2 數(shù)字PID算法
    5.3 系統(tǒng)模型建立和參數(shù)整定
    5.4 多模態(tài)PID控制
    5.5 實驗
        5.5.1 控制效果測試
        5.5.2 電源性能測試
        5.5.3 步進電機驅(qū)動接口測試
        5.5.4 測量系統(tǒng)實驗
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論及展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
附錄A 無線室溫模塊原理圖
附錄B 主控制器原理圖
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3939557