喷射沉积技术是制备快速凝固高性能材料的新型金属近成形技术,沉积坯件具有成分均匀、组织细化、致密度高、含氧量低、偏析程度小等特征。该技术在欧美、日本等国家已经进入工业化生产阶段,国内对该技术的研究基本还处于实验室材料研究或中试阶段,对喷射沉积自动控制及智能控制方面的研究已经展开,但离工业化生产尚有一段距离。本文对喷射沉积制备大规格管坯工业化生产特点进行了分析,研究了喷射沉积管坯设备的构造及其工作原理,构建了由系统管理层、控制层、设备层组成的三层递阶控制结构。对关键工艺参数的闭环控制进行了研究,针对两个倾倒式中间包在换包过程中的金属液断流问题,提出了漏包的自动连续移液结构及其控制策略,很好地解决了换包过程的断流问题;研究了基于PID算法的液位精确控制结构和方法,建立了漏包液位控制系统的仿真模型,通过Matlab/Simulink仿真得出PID参数,并应用在实际液位控制系统中,得到了很好的验证,生产现场采集数据表明,PID调节时间约为30秒,换包过程中最大波动量不超过10毫米,稳态误差为±3毫米,系统的响应较快、超调小、液位稳定并具有较高的控制精度;研究了喷嘴喷射高度控制技术,提出了喷嘴喷射高度控制系统的结构及其控制方法,并对喷嘴喷射高度控制控制过程中的漏包提升执行机构、沉积层厚度在线测量、相关传感器安装位置的要求及漏包提升控制等关键点进行了研究,喷嘴喷射高度闭环控制技术可生产大壁厚管坯,并可适应不同内径的管坯的生产,喷嘴喷射高度的累积误差(壁厚200mm)小于10mm。控制系统及相关控制技术已在国内首条自行研制的喷射沉积制备铝合金管坯工业化生产设备中得到应用,已生产出最大长度1500mm、最大壁厚300mm、不同内径的大规格铝合金管坯产品。