六面頂壓機(jī)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(zhǎng)時(shí)間的壓力、溫度的穩(wěn)定和精確控制是生產(chǎn)高品級(jí)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(cè)量成為高品級(jí)人造金剛石合成的難點(diǎn)。合成塊溫度取決于加熱條件和散熱條件兩個(gè)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(dòng)狀況、壓機(jī)機(jī)體溫度等相關(guān),其中冷卻水為主要散熱途徑。當(dāng)前壓機(jī)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(shí)的錘溫和合成后的質(zhì)量作為反饋信息對(duì)冷卻水進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。該方法的操作過(guò)程憑借人工經(jīng)驗(yàn),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(jī)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(jī)的散熱條件,實(shí)現(xiàn)了六面頂壓機(jī)散熱的數(shù)字化測(cè)量與控制,使散熱過(guò)程量化且可控。在一定程度上增加了人造金剛石合成過(guò)程中的可控力度,減少了不可控因素,為高品級(jí)人造金剛石的合成創(chuàng)造有利條件。設(shè)計(jì)了六面頂壓機(jī)水冷功率控制系統(tǒng),通過(guò)采集冷卻水的入口溫度、六路出口溫度和六路流量信號(hào)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(dòng)對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)完成指定動(dòng)作。室溫對(duì)六面頂...

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(jī)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?jī)?nèi)容
2 水冷功率控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    2.1 六面頂壓機(jī)散熱環(huán)境分析
        2.1.1 空氣對(duì)流傳熱分析
        2.1.2 冷卻水對(duì)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(jī)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(dòng)電機(jī)及其安裝位置的選擇
    2.5 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)
    2.6 本章小結(jié)
3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    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(jì)
        3.3.1 電源拓?fù)涞倪x擇
        3.3.2 高頻變壓器的設(shè)計(jì)
        3.3.3 單端反激隔離電源電路的設(shè)計(jì)
    3.4 溫度信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì)
        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(hào)采集電路的設(shè)計(jì)
    3.6 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元設(shè)計(jì)
    3.7 通訊接口設(shè)計(jì)
        3.7.1 RS485通訊接口
        3.7.2 RS232通訊接口
        3.7.3 無(wú)線通訊接口
    3.8 本章小結(jié)
4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    4.1 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.2 通訊系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
        4.2.1 Modbus協(xié)議及其通訊原理
        4.2.2 串口收發(fā)的實(shí)現(xiàn)
    4.3 系統(tǒng)參數(shù)存儲(chǔ)方法
    4.4 溫度測(cè)量子程序
        4.4.1 水溫測(cè)量子程序
        4.4.2 室內(nèi)溫度測(cè)量子程序
    4.5 流量測(cè)量子程序
        4.5.1 頻率測(cè)量方法
        4.5.2 高精度頻率測(cè)量的實(shí)現(xiàn)
    4.6 步進(jìn)電機(jī)軟件接口實(shí)現(xiàn)
        4.6.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)算法分析
        4.6.2 基于STM32的S型加速曲線的實(shí)現(xiàn)
    4.7 本章小結(jié)
5 水冷功率控制算法及實(shí)驗(yàn)
    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(shí)驗(yàn)
        5.5.1 控制效果測(cè)試
        5.5.2 電源性能測(cè)試
        5.5.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口測(cè)試
        5.5.4 測(cè)量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
    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(xiàn)
附錄A 無(wú)線室溫模塊原理圖
附錄B 主控制器原理圖
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)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(hào)：3939557