论文部分内容阅读
随着铝合金材料在航天航空、交通运输、汽车生产制造、机械制造、船舶及化工等领域广泛的应用,因此对其韧度、精密度和抗腐蚀性等方面提出了更高的要求。铝合金圆铸锭铸造是铝合金产品加工制造过程的首要环节,铸锭的质量直接决定了铝合金产品的性能。铝合金半连续铸造机是生产铝合金圆铸锭的主要设备,铸造机的稳定性和铸造工艺参数的控制同时决定了铝合金圆铸锭的质量。而铝合金铸造控制系统的稳定性直接决定了铸造过程控制的安全性、圆铸锭的质量和生产效率。因此,对铝合金半连续铸造过程控制系统和被控参数的智能优化控制的研究具有极其重要的工程意义。目前,在铝合金半连续铸造过程中,对工艺控制参数的控制常采用传统的闭环PID控制,但是由于工业现场复杂、外界干扰大等因素的存在,导致控制系统不稳定、被控参数误差大、控制效果不佳,最终影响圆铸锭的质量。针对以上问题采用基于模糊神经网络控制的方法对铸造速度、铸造水量进行优化控制,使得控制误差变小和控制精度提高,最终实现对铸造速度、铸造水量的最优控制。通过分析铝合金半连续铸造过程的工艺流程、铝合金铸造机工作机理、影响铝合金铸造的因素以及铝合金铸造控制系统在工业生产过程中存在的问题,提出铝合金铸造机控制系统的控制结构与控制优化方案;在铝合金控制系统设计过程中,以铝合金铸造控制过程工艺机理和控制原理为基础主要对控制系统的总体设计方案、智能控制算法的仿真与实现过程、控制系统的硬件和软件设计以及WinCC监控系统设计和系统网络通讯技术进行了研究和探讨。控制系统的硬件包括西门子可编程控制器PLC及其扩展模块、工业计算机、检测设备如脉冲流量计、温度传感器、液位计、压力传感器等,传动设备包括油泵、电机、调节阀等。控制系统的软件设计采用SIMATIC WinCC监控组态软件完成对控制系统的监测和管理,从而实现对铝合金铸造过程的监控。本文所设计的控制系统已经在云南某铝厂投入使用,从现场控制系统的运行情况来看,控制系统能够满足该企业的生产要求。将模糊神经网络与PID控制算法结合者在一起,通过实验仿真,能够提高铝合金铸造控制的控制精度和减少被控参数的误差,使被控参数达到最优的给定值,增强了铝合金半连续铸造机控制系统在复杂工业生产环境中的抗干扰能力,提高了铝合金半连续铸造机工作过程中的稳定性,使得整个铸造生产过程安全有序的进行;模糊神经网络控制算法解决了单一的闭环PID控制在铸造控制系统中控制精度低、稳定性差、对外界恶劣环境的适应能力弱的缺点,达到了铸造机的最佳给定铸造速度和铸造水量,提高了铝合金铸锭产品的质量和生产效率,具有一定意义的工程实际应用价值。