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金属粉末注射成型技术(Metal Injection Molding,简称MIM)是近年来粉末冶金学科和工业中发展较快的技术。随着MIM技术的规模产业化,MIM产业的全面发展更需通过生产设备来提高企业的生产效率。正确选择和掌握MIM生产过程中的各种设备,可提高产品的质量、产量以及劳动生产率,加速产业化发展。
影响MIM烧结零件质量的一个关键因素是温度精度,烧结温度的一个微小变化就会导致零件的密度变化,甚至局部表面熔化。连续烧结炉由多个炉段组成,各炉段之间存在着耦合,同时受到各种因素的影响,使得温度控制精度降低。因此,提高连续烧结炉温度控制精度,对降低零件的损坏率,减少能源浪费有重要意义。本文基于传热学,建立了连续烧结炉动态数学模型,并在此模型的研究基础上,提出了基于模型的解耦和控制算法。
从连续烧结炉各温区的加热机理出发,以连续烧结炉物理结构和工作原理的分析为基础,根据温区的热平衡方程和基本传热学方程,建立连续烧结炉各温区在正常工作状态下(达到指定温度时)的动态数学模型。数学模型以状态空间方程为表达式,具有很高的应用价值;各个温区之间存在着温度的相互影响,即耦合,根据建立的数学模型,采用求逆矩阵法设计了解耦补偿器,使输入量与输出量之间形成一一对应,消除了多变量间的耦合;针对解耦后的控制对象,提出了单神经元PID自适应控制算法,并将单神经元PID自适应算法与常规PID控制算法进行了比较,证明单神经元自适应PID控制算法优于常规PID控制算法,并且将单神经元PID控制算法用于控制器的设计,可取得良好的控制效果。
针对连续烧结炉温度控制系统的设计,论文首先介绍ARM处理器和Linux操作系统的特点和当前的发展概况,并阐述以ARM9为核心的开发平台的硬件组成及开发过程。深入剖析Linux在嵌入式应用系统中的架构及其在平台移植过程中的主要任务和困难。在分析S3C2410体系结构的基础上,给出从准备移植环境、BootLoader移植、Linux2.4移植、YAFFS文件系统的移植,一直到根文件系统的建立的全过程,按文中提供的方法和技巧建立一个ARM—Linux温度控制开发平台。进行温度采样输入通道、控制信号输出通道及开关量硬件设计,并利用试验平台验证硬件设计的正确性。在实际运行中,该系统运行稳定性好、可靠性高、抗干扰能力强,达到了预期设计的目的。