论文部分内容阅读
人造金刚石,作为世界上最为坚硬的物质,在工业与建筑行业中发挥着巨大的作用。它具有坚硬、耐磨、抗腐蚀等特性,被广泛应用于石材加工,电子电器制造,以及石油钻探等领域。随着科学技术的不断发展,人造金刚石在高科技领域的应用也越来越广泛,同时对其质量的要求也越来越高。人造金刚石是石墨在高温高压和催化剂的作用下发生化学变化产生的,其生产过程对温度控制精度的要求相当严格,温度的波动会严重影响金刚石的生长与成型,导致其质量的下降。为了提高温度控制精度,本文设计了一种新型的人造金刚石压机加热系统,采用模糊PID控制算法结合具有高速运算能力的32位定点DSP处理器TMS320F2812作为控制核心,通过快速而精密的霍尔传感器与AD736等元件检测系统的电流与电压,从而保证了检测结果的实时性与精确性。最后将检测结果反馈回控制器,构成闭环控制系统。 本文首先介绍了课题的研究背景及意义,分析了金刚石压机加热系统的国内外发展现状。然后详细阐述了人造金刚石压机加热系统的基本原理,并从理论上对三种不同的加热方式进行了深入的对比与分析,从而选择了合适的加热方式。第三章主要介绍了模糊控制器的基本原理及其设计方法,结合PID控制算法设计了人造金刚石压机加热系统的控制器,并运用matlab的simulink工具箱建立了系统的仿真模型。此外,本文还详细介绍了人造金刚石压机加热系统的硬件设计方法与软件设计方法,重点阐述了DSP最小系统的设计,以及检测系统的设计。加热系统的软件部分采用C语言编写,主要包括控制算法的编程实现、数字滤波器的设计、AD采样的编程、片内ADC模块的校正、Q值定标等等。最后详细分析了加热系统的实验结果,并对课题做了系统的总结与展望。 仿真和实验结果表明,所设计的加热系统具有实时性强、控制精度高、动静态特性优良、易于实现等特点,能较好地满足金刚石生产工艺的要求。