超硬材料合成過程中高精度加熱控制方法的研究.pdf

1、AtllesissubmittedtoZheng疝ouUnivers時forthede鏟eeofMasterAstudyonhighprecisionHeatingControlmethodduringtheprocessofSuperhardMaterialssynthesisByXiaolOngW，eiSuperVisor：ProfTi趾pillgRenMechanicalandElectricalEng洫eermgSchoolof

2、MechaIlicalEngiIleerir培May2014摘要摘要人造金剛石在制備過程中利用瞬時靜態(tài)或動態(tài)超高壓高溫技術(shù)，使石墨等碳質(zhì)原料從固態(tài)或熔融態(tài)直接轉(zhuǎn)變成金剛石。在石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸倪^程中，需要根據(jù)金剛石制備工藝控制壓力和溫度，而壓力和溫度控制的精度和穩(wěn)定性也最終決定了金剛石品質(zhì)的好壞。由于石墨在制備過程中處于密閉高壓腔內(nèi)，溫度的測量十分困難。目前國內(nèi)采用六面頂壓機制備金剛石，對于溫度的控制轉(zhuǎn)變?yōu)閷﹄娏骰蚴枪β实目刂?。本文主?/p>

3、研究金剛石制備過程中恒功率加熱問題。由于合成過程中存在工業(yè)電網(wǎng)波動、負載變化以及測量系統(tǒng)自身精度較低和周期較長的問題，功率的控制精度、穩(wěn)定性和抗干擾性能都不理想，直接影響了金剛石的品質(zhì)。針對加熱系統(tǒng)存在的各種問題，本文提出了一種以數(shù)字控制器取代目前廣泛使用的模擬控制器的新方法。從測量方法、功率控制手段以及算法等方面改善系統(tǒng)性能，滿足高品質(zhì)金剛石制備要求。通過功能實驗、軟件仿真以及現(xiàn)場測試得到了驗證和肯定。硬件設(shè)計方面，完成了加熱控制系統(tǒng)

4、整體電路設(shè)計。主要包括電源模塊、測量模塊、通訊模塊、過零檢測模塊、可控硅觸發(fā)模塊，實現(xiàn)被測信號采集、可控硅準確觸發(fā)以及信息交互等方面的功能。軟件設(shè)計方面，基于系統(tǒng)硬件平臺，完成了被測信號采集與計算、電壓過零點判斷、可控硅觸發(fā)和基于Modbus協(xié)議的通訊程序設(shè)計。控制方面采用前饋補償和反饋調(diào)節(jié)實現(xiàn)恒功率加熱。前饋補償通過測量電網(wǎng)波動實現(xiàn)前饋調(diào)節(jié)，補償電網(wǎng)波動帶來的影響。反饋系統(tǒng)將模糊自整定PD算法融入到功率負反饋控制當(dāng)中，滿足系統(tǒng)在精度、