本文關(guān)鍵詞：大容積高溫工藝處理氣氛爐溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：當(dāng)今工業(yè)發(fā)展迅速,越來越多的商品開始使用金屬材質(zhì)。隨之,市場對(duì)金屬材料的加工工藝也有了更高的需求。高溫工藝處理氣氛爐是當(dāng)今金屬熱加工領(lǐng)域最常用的設(shè)備之一。熱處理的過程中,溫度控制的精度和穩(wěn)定性影響著加工品質(zhì)與加工難度。這就決定了溫度控制系統(tǒng)向著高精度、高實(shí)時(shí)性等方向發(fā)展。在機(jī)車制造業(yè)領(lǐng)域,一些機(jī)車部件由于體積過大,市場上的國產(chǎn)高溫工藝處理爐在容積上無法滿足此類加工工藝的需求。本文提出了一種適用于大容積高溫工藝氣氛爐的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本課題設(shè)計(jì)的有效加熱容積預(yù)計(jì)達(dá)到3000mm*2000mm*2000mm,分為32個(gè)溫區(qū)進(jìn)行溫度采集。采用了具體有主控協(xié)同功能的分布式控制策略,以達(dá)到提高系統(tǒng)的控制精度與升溫速度的目的。這種協(xié)同控制策略一方面對(duì)硬件的實(shí)時(shí)同步性能要求較高,另一方面要求各模塊的運(yùn)算負(fù)載不能過高。該設(shè)計(jì)以多片BF-518為核心,K型熱電偶為溫度傳感器,AD7606為模數(shù)轉(zhuǎn)換單元,配合具有冷端補(bǔ)償,濾波電路的調(diào)理放大電路,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集。多片DSP組成的分布式系統(tǒng),結(jié)合IEEE1588以太網(wǎng)協(xié)議,實(shí)現(xiàn)了納秒級(jí)的實(shí)時(shí)同步。得益于DSP特有的乘法計(jì)算器、DMA控制器、VDK內(nèi)核優(yōu)化等功能,在實(shí)施工程代碼優(yōu)化之后可以達(dá)到系統(tǒng)工作運(yùn)算負(fù)載≤50%。PID神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)較強(qiáng)的解耦性強(qiáng),無超調(diào)等特性使得系統(tǒng)升溫均勻,溫度控制準(zhǔn)確。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)功能使得控制算法設(shè)計(jì)的工作量大大減小。經(jīng)驗(yàn)證測(cè)試,性能參數(shù)完全滿足設(shè)計(jì)需求。
【關(guān)鍵詞】：溫度控制 數(shù)據(jù)采集 協(xié)同控制 精確同步 運(yùn)算負(fù)載優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(工程管理與信息技術(shù)學(xué)院)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景與意義10
• 1.2 本課題的研究進(jìn)展10-14
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 國內(nèi)外設(shè)備對(duì)比13-14
• 1.3 本課題主要研究內(nèi)容14-18
• 1.3.1 需求分析與整體設(shè)計(jì)14-15
• 1.3.2 本課題主要研究內(nèi)容15-18
• 第二章 需求分析與整體設(shè)計(jì)18-22
• 2.1 溫度采集控制系統(tǒng)需求分析18
• 2.2 溫度采集控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)18-20
• 2.3 溫控系統(tǒng)軟件整體設(shè)計(jì)20
• 2.4 小結(jié)20-22
• 第三章 溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)22-38
• 3.2 數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)22-28
• 3.2.1 溫度傳感器22-25
• 3.2.2 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)25-26
• 3.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊26-28
• 3.3 溫控子單元的設(shè)計(jì)28-37
• 3.3.1 Blackfin ADSP-BF518的結(jié)構(gòu)與功能28-32
• 3.3.2 溫度采集單元電路設(shè)計(jì)32-35
• 3.3.3 加熱功率模塊設(shè)計(jì)35-36
• 3.3.4 主控單元電路設(shè)計(jì)36-37
• 3.4 小結(jié)37-38
• 第四章 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)38-54
• 4.1 EMAC應(yīng)用38-44
• 4.1.1 EMAC的接口38-41
• 4.1.2 EMAC的配置41-44
• 4.1.3 數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送時(shí)DMA的傳輸過程44
• 4.2 DMA應(yīng)用44-50
• 4.2.1 DMA控制器45-47
• 4.2.2 DMA性能優(yōu)化47-48
• 4.2.3 DMA軟件管理48-49
• 4.2.4 Host DMA接口49
• 4.2.5 與DMA相關(guān)總線49-50
• 4.3 IEEE1588協(xié)議50-53
• 4.4 小結(jié)53-54
• 第五章 溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)54-72
• 5.1 操作系統(tǒng)內(nèi)核54-58
• 5.1.1 內(nèi)核的作用54
• 5.1.2 調(diào)度54-55
• 5.1.3 調(diào)度程序55-56
• 5.1.4 中斷服務(wù)程序56-58
• 5.2 PID神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制58-68
• 5.2.1 傳統(tǒng)PID控制58
• 5.2.2 PID神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)(PIDNN)58-61
• 5.2.3 前向算法61-62
• 5.2.4 反傳算法62-66
• 5.2.5 控制算法學(xué)習(xí)流程66-68
• 5.3 工程代碼優(yōu)化68-69
• 5.4 小結(jié)69-72
• 第六章 驗(yàn)證測(cè)試與優(yōu)化72-78
• 6.1 系統(tǒng)升溫性能驗(yàn)證測(cè)試72-73
• 6.2 系統(tǒng)整體實(shí)時(shí)性運(yùn)算量負(fù)載驗(yàn)證測(cè)試73-78
• 第七章 結(jié)論及展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-82
• 致謝82-84
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的論文與研究成果84

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本文編號(hào)：447802