【摘 要】
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复合电磁场应用于铸造技术是一项集机械、电气、铸造和加工工艺等多学科和新技术于一体的研究课题。铝合金半连续铸造生产过程中,在结晶器外设置低频复合电磁场,能够改善凝固
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复合电磁场应用于铸造技术是一项集机械、电气、铸造和加工工艺等多学科和新技术于一体的研究课题。铝合金半连续铸造生产过程中,在结晶器外设置低频复合电磁场,能够改善凝固结晶条件和铸锭表面品质,从而提高铸坯的质量。复合磁场控制系统为电磁铸造装置提供可控的电流,从而实现磁场控制。因此,复合磁场控制系统的研究对于铝低频半连续铸造的应用具有重要意义。论文分析了低频电磁场在半连续铸造中的作用机理和复合磁场形成原理,提出了复合磁场控制系统的具体设计要求;利用矩阵变换器设计功率电路,讨论了复合磁场与功率电路输出电流之间的联系;设计了空间矢量调制的双级式矩阵变换技术的电流波形闭环控制方案,使输出电流跟踪给定函数的变化。在系统控制电路设计中,基于PLC和触摸屏组成工艺监控层;基于SOPC(System on a Programmable Chip)技术,在FPGA的硬件开发中采用VerilogHDL硬件描述语言设计高频双窄脉冲发生器、CAN通信、液晶显示等模块;利用ACTEL的Cortex-M1软核在FPGA上搭建了一个基于Cortex构架的嵌入式ARM控制核心。设计了人机接口电路、看门狗电路及电压电流检测等电路。引入嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ构建软件架构,实现任务实时切换以及资源的合理调度;研究并设计了电流波形发生器,同时对自定义用户IP设计驱动函数接口。针对系统工艺过程参数复杂多变、功率电路及电磁感应装置模型复杂的特点,采用自抗扰控制器实现对输出电流的控制。仿真及部分现场运行调试结果表明,该算法可以有效地改善控制系统的动态性能,得到满意的控制效果。整个复合磁场控制器的研究和设计合理,能够达到预期效果。
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