噴管模壓成型過程溫度控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著復合材料成型工藝的發(fā)展，玻璃纖維復合材料不僅在民用工業(yè)中獲得了廣泛的應用，而且成為航空航天工業(yè)中重要的工程材料。雖然復合材料在航空航天工業(yè)中所占的份額較小，但大多為先進復合材料，代表了復合材料的先進技術。復合材料在航天上主要用于固體火箭發(fā)動機燃燒室絕熱殼體結構，導彈和衛(wèi)星導流罩結構，導彈防熱材料及衛(wèi)星的各種結構。因此先進復合材料的成型技術直接關系到航空航天事業(yè)的發(fā)展。 本文針對目前噴管成型工藝過程中主要存在的噴管整體溫度均勻

2、性差、控制過程受外界的干擾大、制備周期長、成品質量差等問題進行深入研究。根據現有的工藝要求和設備，設計了解決的方案，并對方案的實際效果進行仿真，仿真結果完全滿足工藝的要求。 本文首先利用ANSYS10.0有限元軟件對模具加熱系統(tǒng)進行建模，在此基礎上對現有加熱系統(tǒng)的瞬態(tài)溫度場進行模擬，從滿足工藝要求的加熱速率和溫度均勻度兩方面考慮，分析現有加熱系統(tǒng)的弊端。分析結果同目前的生產狀況基本一致。 本文針對現有系統(tǒng)的弊端進行改進加

3、熱系統(tǒng)的設計，將現有存在耦合的三個控制器設計為單一的控制器。在保證最大加熱速率的前提下，通過合理配置不同加熱面的功率載荷，確保模具表面的溫度均勻度滿足工藝要求。在此基礎上利用ANSYS的時間歷程后處理器對改進的加熱系統(tǒng)進行分析，獲取對象的數學模型，為后續(xù)章節(jié)分析提供了依據。 本文對系統(tǒng)的控制原理，控制方式進行了深入研究。通過改變現有的間斷加熱為連續(xù)可調的加熱方式，以此提高控制精度，這在實際中是可行的。在此基礎上利用MATLAB/

4、Simulink軟件，建立了噴管模壓成型溫度控制系統(tǒng)的PID控制仿真框圖，對傳統(tǒng)PID控制效果進行了仿真分析。 由于噴管模壓成型溫度控制系統(tǒng)的特殊性，如系統(tǒng)材料的物性參數在控制過程發(fā)生變化，成型過程伴隨反應熱的產生，系統(tǒng)受外界干擾的影響大，系統(tǒng)具有大慣性，純滯后等特點，所以，傳統(tǒng)PID控制器的控制效果不理想。為此，本文設計了噴管模壓成型過程溫控的模糊控制器，并對模糊控制的效果進行了仿真。結果表明，基本模糊控制器存在偏差±0.5℃