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根据铸轧区铝液在交变电磁场作用下的结晶机理,探讨励磁电流强度、电流频率、倒相周期及 谐波分量等电流因素对铸轧铝带坯晶粒度的影响。基于铝电磁铸轧控制系统电流的特性,采用模糊自适应 PID算法和在线查表的方法,设计一个适用于控制对象的特殊波形发生器,以便对铸轧电源的励磁电流进行 实时准确的控制。试验表明,此系统可以很好的控制各电流参数,系统控制精度高、可靠性高,动态性能好,能够显著提高铝铸轧板材的质量。
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第 29 卷第 4 期
2 0 1 0 年 1 2 月
计 算 技 术 与 自 动 化
Computing Technology and Automation
Vol 儋畅 29 ,No 沣畅 4
Dec .2 0 1 0
收稿日期 :2010 - 11 - 02
基金项目 :国家“863”高技术计划资助(2001AA337070)
作者简介 :黄 凯(1986 — )男 ,湖北仙桃人 ,硕士研究生 ,研 究方向 :铝电磁铸 轧 特种电源 (E - mail :zdhhuangkai@ 126 .com ) ;廖力清
(1965 — ) ,男 ,湖南武冈人 ,教授 ,博士 ,研究方向 :控制理论与控制工程 、电气工程 。
文章编号 :1003 - 6199(2010)04 - 0001 - 06
铝 电 磁 铸 轧 系 统 电 流 因 素 分 析 及 控 制 实 现 策 略
黄 凯
1
,廖力清
1
,吴 强
2
(1 .中南大学 信息科学与工程学院 ,湖南 长沙 410083 ;2 .深圳市赛为智能股份有限公司 ,广东 深圳 518057)
摘 要 :根据铸轧区铝液在交变电磁场作用下的结晶机理 ,探讨励磁电流强度 、电流频率 、倒相周期及
谐波分量等电流因素对铸轧铝带坯晶粒度的影响 。 基于铝电磁铸轧控制系统电流的特性 ,采用模糊自适应
PID 算法和在线查表的方法 ,设计一个适用于控制对象的特殊波形发生器 ,以便对铸轧电源的励磁电流进行
实时准确的控制 。 试验表明 ,此系统可以很好的控制各电流参数 ,系统控制精度高 、可靠性高 ,动态性能好 ,
能够显著提高铝铸轧板材的质量 。
关键词 :铝电磁铸轧 ;复合磁场 ;波形发生器 ;模糊自适应 PID
中图分类号 :TP273 .4 文献标识码 :A
The Current Analysis and Control Strategy of
Aluminum Electromagnetic Roll‐casting System
HUANG Kai
1
,LIAO Li‐
q
ing
1
,WU Qiang
2
(1 .School of Information Science and Engineering ,Central South University ,Changsha 410083 ,China ;
2 .Shenzhen Sunwin Intelligent Co .,Ltd .,Shenzhen 518057 ,China)
Abstract :Based on crystallizing mechanism of Liquid aluminum in casting area under the alternating electromagnetic
field ,the effect of current strength ,current frequency ,
p
hase reverse cycle and current harmonic components on grain size of
the casting aluminum billet was researched .In order to have a real time and accurate current of variable frequency power ,a
specific waveform generator for the control object was designed on the foundation of fuzzy adaptive PID algorithm .The ex‐
p
eriment show that the system can control the parameters of current well ;which could improve the quality of aluminum roll‐
casting board obviously ,and the system have high control precision ,
g
ood reliability and dynamic response .
Key words :aluminum electromagnetic roll - casting ;composite magnetic filed ;waveform generator ;fuzzy adaptive PID
1 引 言
铝合金连续铸轧工艺是一种发展迅速 、广泛应
用的铝材加工方法 ,但在铸轧过程中所形成的定向
热势容易使铸轧出来的带坯形成晶粒粗大的树状
枝晶 ,降低了带坯加工性能 ,严重影响铸轧带坯质
量 。 国际上普遍采用添加铝钛硼细化剂来获得细
晶粒组织 ,但这不仅增加了生产成本 ,还会带来合
金污染 ,对带坯随后的加工性能 ,特别是箔材和某
些要求高氧化表面质量的板箔材带来不利影响 。
为此 ,中南大学于 20 世纪 90 年代开始研究开发铝
电磁铸轧技术 ,经过多年的研究与改进 ,取得了显
著的成果 。 该技术的核心是通过电磁感应装置在
连续铸轧区产生一种特殊的复合磁场 ,在铝液中产
生几个方向 、频率和强度不同的电磁力 ,达到细化
晶粒的效果 。 因此 ,使电磁感应器产生符合工艺要
求的复合磁场是提高铝带坯质量的关键 。 本文在
研究电磁铸轧电流因素与复合磁场关系的基础上 ,
提出了一种特殊电流波形发生器的设计方法 ,来满
足特殊复合电磁场的技术要求 。
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