北京科技大学材料成型自动控制基础书本重点 chenyang
材料成形自动控制理论基础总结版
1.自动控制是采用自动检测、信号调节、电动执行等自动化装置组成的闭环控制系统，
它使各种被控变量保持在所要求的给定值上。
2.过程自动化是指在生产过程中，由多个自动控制系统组合成的复杂过程控制系统。
3.生产过程实现自动化的目的是：保证生产过程安全稳定；维持工序质量，用有限资源制
造持久耐用的精美产品；在人力不能胜任的复杂快速工作场合中实现自动操作；把人从繁重枯燥的体力劳动中解放出来；不轻易受人的情绪和技术水平影响，按要求控制生产过程。
4.轧制生产过程的特点：(1)需要模型计算。(2)控制项目众多。(3)调节速度快。(4)参数之
间相互耦合影响。(5) 控制结果综合性强。
5.轧制过程技术现状：(1) 轧钢生产日益连续化。(2)轧制速度不断提高。(3)生产过程计算
机控制。(4) 产品质量和精度高标准交货。(5)操作者具有较高技术水平。
6.轧制自动化目前可以分为对过程的自动控制和对工艺过程的计算机系统控制两部分。
7.计算机控制内容又分为计算机配置方式、信息跟踪方式和动态在线控制算法以及分布
计算机通讯网络四大部分。
8.中国冶金自动化的发展：(1) 在基础控制方面，以PLC、DCS、工业控制计算机为代表的
计算机控制取代了常规模拟控制。(2)在控制算法上，重要回路控制一般采用PID算法。
(3)在电气传动方面，用于节能的交流变频技术普遍采用；国产大功率交直流传动装置在
轧线上得到成功应用。(4)在过程控制方面，计算机过程控制系统普及率有较大幅度提高。
9.自动控制是利用控制系统使被控对象或是生产过程自动按照预定的目标运转所进行的
控制活动。
10.开环控制系统：输出量不会返回影响过程的直接控制系统。
11.闭环控制系统：将输出量反馈回来影响输人量的控制系统，或称为反馈控制系统。
12.自动控制系统：如果将自动检测信号与设定值进行比较，得到与目标信号的偏差，再利
用运算控制器自动完成偏差信号调节和控制信号输出，最后由电动执行器完成调节任务，使偏差得到消除，就成为自动控制系统。
13.轧件厚度闭环自动控制系统：它是借助于测厚仪测出实际的轧出厚度，并转换成相应的
电压信号，然后将它与所要求的目标厚度相当的电压信号进行比较，得到与厚度偏差相当的偏差信号。偏差信号经放大器放大，控制可控桂导通角度，调节电动机通电时间，使压下螺丝向上或向下移动，从而使棍缝相应地改变。
14.复合控制系统：将开环和闭环系统合在一块进行控制的自动控制系统。
15.在机械运动系统中总是存在运动部件的惯性、与运动速度相关的摩擦阻力和工作负荷的
大小不同，因而在自动控制过程中，它们会不同程度地使得执行机构的动作不能及时地随着输人信号变化。
16.系统的暂态品质：调节过程的快慢，振荡次数，以及振荡时被控量与给定值之间的最
大误差。
17.控制系统静态是指被控制量不随时间变化的平衡状态，动态是指被控量随时间变化的不
平衡状态。
18.自动控制系统的性能质量要求：稳定性、准确性、快速性。
19.PID控制：对偏差信号进行比例、积分和微分调节运算。比例放大和微分是将偏差放大
或通过微分给予短时间的强烈输出，这可以加快启动，减少死区。积分是将偏差累积起来，进行调整，达到消除静差的目的。减少比例放大或增加对象变动的阻尼可以减少震荡幅度,但也降低系统响应频率。
20.离散实际PID控制算法：(1)位置式。(2)增量式。(3)速度式。
21.调节器：是实现PID运算的专门装置，最初由模拟放大器组成，调节器面板上有参数调
节旋钮。
22.执行器：是电力驱动的机械装置或受控的电力电源。
23.DDZ（电动组合仪表）：它是一整套具有各自单一功能的模拟电动控制仪表模块，包括
调节器、加法器、开方器等。它由控制单元和指示单元两部分组成。
24.模拟调节器功能单一，构成复杂，运算很不方便，逐步被数字调节器替代。数宇调节器
除完成一般运算和PID算法外，还扩展许多功能。
25.自动控制系统中，执行器起具体控制作用，调节器运算的结果依靠执行器完成控制过程。
电动执行器本身是个小闭环系统，它具有广泛含义，如轧钢大电机、打印机驱动步进电机。它也有检测和比较环节。如电动阀主体是由执行机构和调节阀两部分组成的，电动执行器使用电动机等动力来启闭调节阀。
26.数学模型：在有计算机控制的轧制过程中，数学模型是生产控制计算机的工作软件。
27.轧制计算机控制的生产过程中的数学模型特点：(1)生产过程由多个环节组成，初始环节
偏差影响后续环节能否按照模型所设定的状态特性运行，数学模型的预报精度直接影响自动控制的效果。(2)由于轧制过程表面摩擦、前后张力随机变化，模型参数不可能跟踪变化，这样即便静态模型准确，使用也不很准确。需要自学习模型，而且已用模型及算法在一定阶段需要修改升级。(3)随着计算能力提高，计算机辅助技术也大有发展。28.常用的数学模型：(1)初等模型。(2)简单的优化模型。(3)微分方程模型。(4)差分方程模
型。(5)数学规划模型。(6)统计回归模型。
29.自适应：是将当前预报的设定值与刚得到的测量值进行比较，用它们的偏差校正数学模
型系数，使数学模型与当前轧制状态相匹配，直到计算值与测量值相一致为止。
30.轧制采用自学习自适应的根本原因：在于影响数学模型实际应用精度的三方面因素。一
个因素是实际材料的不确定性；另外一个因素是轧机的变化；第三个因素是测量仪表的误差。
31.数学模型自学习的基本原理：在线自适应修正。
32.数学模型自学习的计算过程：(1)实际数据处理。(2)自学习条件的判断。(3)自学习系数
的更新。
33.自学习的处理流程：(1) 采集实际数据。(2)检査实际测量数据。(3)计算实际测量数据的
平均值。(4)更新自学习系数。
34.神经网络的应用：用神经网络法预报轧制力，用神经网络法修正轧制力的预报值。用神
经网络法预报温度，用神经网络法修正温度模型的系数。用神经网络法预报轧件的宽展。
用神经网络法进行带钢宽度的短行程控制。用神经网络法进行带坯的优化剪切控制。35.模拟轧钢：是L1级计算机启动，读取现场所有检测装置，但由L2级计算机仿真模拟给
出各架轧机承受轧制力和张力的一种检验操作。在无负荷试车阶段，该功能用于调试，在试运转阶段，用于快速检验。
36.在冶金工业中，轧制过程是复杂的多参数耦合影响过程，计算机运算处理能力强，正好
满足轧制生产的需要。计算机系统的应用不仅保证各工序环节的质量和数量，提高了生产效率，最重要的是大大改善了轧件尺寸精度和性能指标。
37.计算机控制水平高低的影响因素：计算机控制系统有不同布置方式、不同计算模型和算
法选择、不同计算处理速度和通讯速度。
38.轧制行业计算机技术不断完善提高的表现：(1)系统结构逐步分散化。(2)控制功能不断完
善。(3)控制范围不断扩大。(4)控制速度不断提高。
39.DDC的缺陷：在实际轧制生产中发现，多架轧机有众多参数需要检测，大大占用接口时
间，接口干扰多，维护时间长，一旦出现故障，全线停产，造成较大损失。
40.工业控制计算机的特点：(1) 可靠性高。(2)任意扩大规模。(3)多任务实时操作。(4)采用
专用键盘和面板。
41.总线式工业控制机（IPC)：计算机内数据线按照某种标准设计传输通道，包括主机板在
内的各种I/O接口功能模块而组成的计算机。
42.PLC的功能：控制功能极为丰富，有逻辑运算功能，定时控制，计数控制，步进控制，
A/D、D/A转换，数据处理，级间通讯等。强大的多路通讯功能，完成前后轧机通讯和上位通讯。
43.西门子的PLC S7-300/400模块：(1) CPU模块。(2)信号模块。(3)特殊功能模块。(4)接口
模块。(5)电源模块。(6)编程设备。
44.PLC的特点：(1)可靠性高，抗干扰能力强。(2)软件功能灵活，性能价格比高。(3)硬件
配套标准化，系统大小灵活，适应性强。(4)编程方法简单易学。(5)系统的设计、安装、调试工作量少。(6) 维修工作量小，维修方便。(7)体积小，能耗低。
45.直接数字控制系统（DDC）：—般是工业计算机通过测量端口对一个或多个物理量进行巡
回检测，经过程输人通道输入计算机，并根据规定的控制规律和给定值进行运算，然后发出控制信号直接去控制执行机构，它适合有限项目的系统程序控制。
46.分布式计算机控制系统：也称为集散型计算机控制系统，简称集散型控制系统（DCS)。
它是利用上位中心计算机指挥其他执行具体控制任务的多个计算机，对数目较多的生产过程进行监视、操作、管理和分散控制。
47.轧制过程多级计算机控制系统结构：L0级也称数字传动级，它包括各种DDC/PLC控制
的执行设备；L1级是SCC操作过程控制级，所有相关设备工作的状态控制；L2级称为模型控制级，主要按照产品要求和原料情况制定压下规程，并按照各工艺环节的数学模型进行预报运算；L3级生产控制级，它主要进行全系统生产的计划和调度，安排L2级和L1级进行工作；L4级是公司管理级，主要完成合同跟踪、成本核算、生产计划编制、各生产部门协调安排、作业计划的下发（L3级）、跟踪生产情况和质量情况。48.轧制过程控制计算机运行可靠性：(1) 高度可靠性。(2)使用备用机。(3)数据共享。(4)
在线可维护性。(5)软件还应有运行时间的监视，硬件方面采用的是带CPU主板的采集箱或采集柜。
49.在线实时控制：随着生产过程变动而进行控制的方式。
50.轧制过程控制计算机通讯：基于以太网的通讯和基于现场总线的通讯。
51.以太网还具有一些重大优点：应用广泛、成本低廉、高速通讯、资源丰富，并且可以很
容易与其他网络实现连接。
52.现场总线控制系统的主要结构特点：现场总线系统可以把原先PLC 或到DCS系统放于
控制室内控制器的控制模块、I/O模块等分散到各个现场中，它们之间的信号联系通过现场总线进行，实现了控制功能的彻底分散。
53.现场总线控制系统的主要技术特点：(1)系统的开放性。(2)布线的简单性。(3)控制的实
时性。(4) 工作的可靠性。(5)功能的自治性。(6)设备的互用性与互操作性。
54.现场总线的典型协议模型是采用了OSI模型中的物理层、数据链层和应用层，而省去了
中间的3层，但考虑现场总线的通讯特点，还设置了一个现场总线访问子层。
55.连续铸钢能提高钢坯的收得率，节省能耗，减轻劳动强度，实现较高程度的自动化。
56.连铸机的形式主要有立式连铸、立弯式连铸、椭圆形连铸、旋转式连铸和弧形连铸。目
前常用的是弧形连铸机。
57.中间罐的作用：是保持一定的钢水量，从而使注入结晶器的钢水压力一定，使钢水中的
夹杂物及渣子有机会上浮，还可以通过中间罐进行多流连铸及多炉连铸。在必要时改变中间罐液面高度，也可以调节钢水温度。
58.浸入式水口的作用是：防止钢水氧化。
59.结晶器的作用：使钢水外层凝成外壳，从而使铸坯与结晶器脱离，并使润滑剂能加人到
钢坯与结晶器钢壁之间。
60.二次冷却装置的作用：铸坯加速凝固。
61.拉坯矫直装置作用：克服结晶器与二冷区的阻力，拉出铸坯；调节拉速；保证铸坯质量。
62.铸坯浇注速度由铸坯尺寸、钢种和产量决定。
63.连续铸钢检测技术：(1)钢包钢水温度检测(2)浸入式水口混入钢渣检测(3)无氧化浇注的
微气量检测(4)结晶器钢水液面检测(5)坯壳与结晶器壁间摩擦力检(6)铸坯拉漏检测(7)铸坯短边凹度检测(8)铸坯凝固外壳厚度检测(9)铸坯表面缺陷检测(10)拉矫辊检测。64.连续铸钢自动控制：(1)钢包钢水脱氧自动控制(2)保护渣自动加入控制(3)结晶器锥度及
宽度自动控制(4)全自动浇注系统①中间罐液位控制②结晶器液位控制③拉速控制(5)火焰切割毛刺自动清理系(6)自动打印装置(7)钢坯搬运吊车的自动化。
65.二次冷却水控制：早期二冷水控制使用速度串级控制方式，后来用计算机作二冷水静
态控制。现在较好的方法是用传热数学模型计算铸坯表面温度，同时根据实测的铸坯表面温度进行修正，使铸坯在二冷区处于最佳表面温度状态，二冷水量由计算机实行动态闭环控制。
66.连铸的必要性：是整个钢铁生产工艺流程中的一个重要环节，要充分发挥连铸的生产能
力，就要做到炼钢、钢水包处理，吹氩调温与连铸协调生产。
67.连铸生产过程计算机控制的目的：(1)提高生产效率。(2)提高钢水收得率。(3)提高产品
质量。(4)改善工作条件。
68.连铸生产过程控制计算机的主要功能：(1) 生产过程监控。(2)生产工序协调和操作指导。
(3)数据收集、处理、显示和打印报表。(4)质量控制。(5)设备故障诊断。
69.原料加热的目的是：在轧制前提高其塑性、降低变形阻力，使坯料内外温度均匀。此外
加热过程还可以改变金属的结晶组织，使原料的不均匀组织结构及非金属夹杂物形态与不均匀分布在高温加热中扩散而改善结晶组织，对于髙速钢，长时间保温可以消除或减轻碳化物的偏析。
70.连续式加热炉作用：使其达到热乳所需温度后才能进人轧机进行轧制。
71.连续式加热炉工艺过程：钢坯进人加热炉后，连续地经过预热段、加热段和均热段的加
热和保温，最后出炉送往轧机进行轧制。
72.连续式加热炉的要求：要求被加热的钢坯内外温度均匀，而且不能产生过热或过烧现象。
73.连续式加热炉的控制目的：希望加热炉内各段温度分布均匀，调整方便；与此同时，还
希望节约原料，提高燃烧效率，尽可能减少环境污染。
74.加热炉炉温控制原理：在加热炉的上部和下部各有若干个加热区段，各加热区段配置有
烧咀，燃料由调节阀门经烧咀进入炉内进行燃烧；每个加热区段设有热电偶，用于测量炉内温度，温度实测值作为反馈信号；各加热区段的预期温度通过温度设定值进行设定及调节；对于采用集散控制系统进行控制的加热炉，温度设定及调节可以通过上位机进行，也可以通过各个加热区段的控制仪表进行。
75.双交叉限幅燃烧控制方式：在燃料流量控制回路中，温度调节器输出与空气流量实测值
(赋予负偏置a3 后)一同送入高选器HS(选择特性为高值通过)；高选器输出值再与空气流量实测值(赋予正偏置a1 后)一同送入低选器LS(选择特性为低值通过)。低选器输出值即为燃料流量调节器的设定值。类似地，在空气流量控制回路中，温度调节器输出与燃料流量实测值(赋予正偏置a2 后)一同送入低选器LS；低选器输出值再与燃料流量实测值(赋予负偏置a4 后)一同送入高选器HS。高选器输出值即为空气流量调节器的设定值。
上述a1 ，a2 ，a3 ，a4 的值均很小，一般取为燃料流量实测值和空气流量实测值的1-3%且a2 = a3 > a1 = a4 。双交叉限幅燃烧控制系统不仅能在热负荷恒定的工况下保持适当的空燃比，而且在热负荷变化的工况下，仍能保持适当的空燃比，不会因空气不足产生黑烟现象，也不会因空气过量产生过氧燃烧现象。
76.炉膛压力控制模型：炉膛压力:反映炉膛内气体充满程度。炉膛压力控制：影响炉温、燃
料消耗及加热炉设备的寿命。控制目标：控制均热段炉膛压力等于微正压。对于带有余热锅炉的加热炉，可通过调节引风机的抽力实现炉膛压力控制；对于没有余热锅炉的加热炉，则可通过调节烟道翻板的开度实现炉膛压力控制。
77.高速自动控制系统的功能：(1)人－机通讯系统(2)速度设定(3)微张力控制(4)自动活套控
制：每个活套处设一个活套高度检测器，用于检测实际的活套高度，并与活套高度设定值进行比较，当实际活套高度大于设定值时，上游（或下游）轧机全部降速（或升速）；
当实际活套高度小于设定值时，上游各轧机升速（或减速），直到活套高度回到设定范围内为止。为了防止轧件甩尾产生事故，轧件尾部到达活套之前时，活套前轧机降速，使活套高度降低。(5)速度级控制(6)手动机架间控制(7)低速运行(8)点动爬行(9)轧机起/停控制(10)粗、中轧机准确停车控制(11)轧件跟踪和事故处理(12)飞剪剪切控制(13) 其它控制(14)生产报告
78.在线模型（预报系统）的功能：(1)数字化管理。(2) 在线监控。(3)对生产新产品有指导
作用。(4)数据库管理。(5)物理模型和神经元模型结合。
79.在线模型的主要特点有：(1)数据实时采集与传输，数据储存和分析。(2)可以输人材料的
实测CCT数据，可以根据CCT的数据判断线材在实际生产中组织相变温度和相变区间。
(3)物理模型+神经元模型结合，可以指导新产品开发。(4)快速的在线自学习功能，由于
实际生产的复杂性，模型的预测值与实测值不可避免存在偏差，系统可以根据偏差快速修正模型内相应的参数，逐渐趋近实测结果。(5)在线模型软件界面友好，操作简单。(6)在线实时监控，温度、风速异常预警。(7)提供数据库简易维护工具。(8)可以远程访问。
80.带钢热连轧的三种基本形式：半连续式、四分之三连续式、全连续式。
81.板带钢厚度波动的原因：(1)辊缝变化的影响。(2)温度变化的影响。(3)轧辊速度变化的
影响。(4)张力变化的影响。(5)来料厚度的影响。
82.厚度自动控制：是通过测厚仪或传感器对带钢实际轧出厚度连续地进行测量，并根据实
值与给定值相比较后的偏差信号，借助于控制回路和装置或计算机的功能程序，改变压下位置、张力或轧制速度，把厚度控制在允许偏差范围内。
83.厚度自动控制系统组成：(1)厚度的直接检测或间接检测。(2) 压下有效系数计算。(3)压
下执行机构。(4)控制方式。
84.张力：轧制过程中，由于轧件长度方向上存在速度差导致不同部位的金属发生相对位
移而产生。前张力：与轧制方向一致的张力。后张力：与轧制方向相反的张力。
85.张力的作用：防止轧件跑偏、使带钢的板形平直、降低变形抗力和变形功、适当调节主
电机的负荷、适当调节带钢厚度。
86.直接法控制张力一般采用两种方法：(1) 张力计实测张力，与张力设定值比较后，通过
调整机架间的速度，保持张力恒定。(2) 采用活套高度自动控制，保持张力恒定。
87.间接保持张力恒定可采用两种方法：(1) 保持Ia = c.且Φ/D =c.(2) Ia正比于D /Φ而变化。
88.活套支撑器：完成张力间接检测和张力调节。电动活套支撑器由摆动杆、活套辊及转矩
电机构成，它是能将机架间轧件托起并绷紧的机械装置。
89.活套支撑器的作用：支套、恒张、产生纠偏指令及张力缓冲。
90.活套支撑器的种类：1)电动活套。2)气动或液压驱动活套。
91.活套支撑器的自动控制应完成两方面的任务：一是活套高度的自动控制，吸收因带钢的
速度差而引起的活套；二是张力的自动控制，保持作用于带钢上的张力恒定。
92.型钢连轧时总是采用小张力轧制或称为微张力轧制，控制方法为电流记忆法。
93.实现无活套轧制的关键有三点：一是准确调节轧件出入口速度，建立微张力；二是要选
择良好的滤波算法对纹极大的电流信号及时处理，以便得到连轧咬人前后的速度差值，即刻修正后架的速度；三是选用性能优良的拖动电机，缩短无张力段长度。
94.板形：用于描述成品带钢的翘曲程度。
95.板形主要指标：横向：成品带钢的断面形状（凸度、楔形等）纵向：成品带钢的平直度
等。
96.板形不良的原因：轧制期间板带材纵横变形不均匀。
97.板带钢质量指标：纵横向凸度、高点、翘曲、边部局部减薄。
98.板形的数量表示方法：(1)凸度：绝对凸度CR：为带钢宽度方向中点与两侧左右标志点
厚度平均值之差。(2)楔形：左右标志点厚度之差。(3)边部减薄。(4)中浪：带钢中部的压下率大于边部。(5)边浪：带钢边部的压下率大于中部。
99.板形工程表示方法：用相对波峰值表示、用松弛系数表示、用张力差表示、用板形参数
表示。
100.板形参数：α=Hδ/Δh-1当α=0时，为板形良好的条件；当α小于0时，带钢必将出现中部浪形；当α大于0时，带钢必将出现边部浪形。
101.有载辊缝形状由下列因素决定：工作辊的原始辊型ΔDW0；工作辊的热辊型ΔDWT；工作辊的磨损凸度ΔDWM；工作辊的弯曲挠度fWb；工作辊的压扁变形FWb。
102.板形控制的主要手段有：控制工作辊弯曲(控制J1 )；控制支撑辊弯曲(控制J2 )；控制工作辊热凸度(控制ΔDW )。
103.板型控制方式：（1）人工板型控制：按经验合理分配各道次的压下率和凸度（2）液压弯辊装置：通过液压系统对工作辊或支承辊端部施加一可变的弯曲力，使轧辊在线有限弯曲来控制轧辊凸度以矫正带钢的板形。正弯工作辊、负弯工作辊、正弯支承辊（3）HC（High Crown）辊：在工作辊与支撑辊间加上了中间辊，通过中间辊的抽动来改变与工作辊的接触长度及改变辊系的弯曲刚度（4）PC（Pair Cross）辊：上下工作辊轴线有一个交叉角，将形成一个相当于有辊型的辊缝形状（5）CVC系统（Continuously Variable Crown）瓶状辊型的工作辊在相对向里或向外抽动时，使空载辊缝形状发生变化。
材料成型技术基础复习重点
1.常用的力学性能判据各用什么符号表示它们的物理含义各是什么 塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性 金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。 通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。 工程材料的发展趋势
据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 材料的凝固理论 凝固：由液态转变为固态的过程。 结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑； 将生长成为光滑的树枝； 大部分金属属于此类 光滑界面：微观光滑、宏观粗糙； 将生长成为有棱角的晶体； 非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类 偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 铸件凝固组织：宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况，铸件的凝固组织是由合金的成分和铸造条件决定的。 铸件的宏观组织一般包括三个晶区：表面的细晶粒区、柱状晶粒区和内部等轴晶区。 金属塑性成形指利用外力使金属材料产生塑性变形，使其改变形状、尺寸和改善性能，从而获得各种产品的加工方法。 主要应用： （1）生产各种金属型材、板材、线材等； （2）生产承受较大负荷的零件，如曲轴、连杆、各种工具等。 金属塑性成形特点
材料成型及控制技术
材料成型及控制技术 材料成型及控制技术是通过改变金属材料的结构与形状来提高材料的性能,这是X为大家整理的材料成型控制技术论文，仅供参考! 材料成型控制技术论文篇一 材料成型与控制工程模具制造技术分析初探 摘要：材料成型与工程控制在制造业中扮演着十分重要的角色，是机械制造业发展的重头戏，在发展中机器制造业企业必须加以重视。作为汽车、电力、石化、造船及机械等方面的基础制造技术，材料成型加工技术在发展中得到不断成熟与发展壮大。文章主要论及材料成型与控制工程方面的汽车零部件方面的模块制造技术方面额介绍与分析探讨。 关键词：材料成型控制工程技术 现代制造工业在行业发展中呈蒸蒸日上的发展新趋势，并受到业界的广泛关注，为工业发展作出巨大的贡献。制造业的材料成型与控制工程方面的技术发展，同时也是业内十分关注的内容之一，我们从其技术发展特点入手屁，实现进一步分析和探究。 一、材料成与控制工程模具制造技术分析探讨 材料成型与制造中讲究技术发展，从效益、节能、生产速率等方面考虑进一步探讨研究，下面以奇瑞A21汽车中支
板产品图的制造技术方面进行分析探究。 (一)金属材料成型与控制工程加工技术 1技术材料一次成型加工技术 挤压：在置于模具内金属坯料的端部加压，使之通过一定形状、尺寸摸孔，产生塑性变形，获得与模孔相应的形状尺寸的工件。 特点：塑性好、不易变形 拉拔：在置于模具内金属坯料的前端施加拉力，使之通过一定形状、尺寸的摸孔，产生塑性变形，获得与模孔相应的形状尺寸的工件 特点：变形阻力比挤压小，但对材料塑性要求高 轧制：金属通过旋转的轧辊受到压缩产生塑性变形，获得一定形状、尺寸断面的工件。 2金属材料的二次成型加工 锻造：阻力大，通常需要加热实现。 自由锻造：在锤或压力机上，通过砧子、锤头或其它简单工具对金属坯料施加压力，使之产生塑性变形，获得所需形状、尺寸的工件。 特点：不用模具，易变形，简单的工件形状。 模型锻造：坯料在锤或压力机上，通过模具施加压力，产生塑性变形，获得所需形状、尺寸的工件。 特点：需要模具(锻模)，变形阻力大，工件形状可以比
材料成型及控制工程
材料成型及控制工程 Materials Molding & Control Engineering 专业代码：080203学制：4年 Program Code:080203Duration：4 years 培养目标： 本专业培养热爱祖国，坚持社会主义道路，适应经济、科技和社会发展需要，在知识、能力、素质各方面全面发展，掌握必需的自然科学、工程技术的基础知识，具有一定人文科学和社会科学素养及创新创业意识，掌握金属/高分子材料成型及控制工程的基础理论、专业知识和基本技能，了解学科与行业发展动态，能在金属/高分子材料成型过程的控制和工艺优化、新材料和新产品的开发和制备、材料成型装备和模具设计以及数值模拟等领域从事科学研究、技术开发及经营管理工作的高级复合型人才。 Educational Objectives: In order to meet the economic, science, technology and social development demands, the talent cultivation in the major pays attention to overall development in knowledge, ability, quality aspects. The students in the major are essentially required for not only mastering basic knowledge in the field of natural science, engineering technology, and human science, social science, innovation and entrepreneurship awareness to a certain extent, but also mastering fundamental theories, professional knowledge and basic skills in the discipline of metal /polymer materials Molding & Control Engineering, and comprehending disciplines and industries development trends. The objectives of talent cultivation in the major is to cultivate the senior comprehensive professional talents who will be equipped with the ability and quality of being engaged in scientific research, technology development and management in the fields of metal/polymer material forming process control and process optimization, new materials and new product development and preparation, material molding equipment and mold design and computer simulation. 毕业要求： №1.工程知识：掌握从事金属/高分子材料成型及控制工程工作所需的数学和其它相关自然科学知识、工程基础理论和专业基本原理、方法和手段，具备一定的企业管理知识，了解专业前沿发展状态和趋势，能解决该领域企业的实际复杂工程问题。 №2.问题分析：能够应用数学、自然科学、专业基本原理、方法和技术手段以及经济管理知识，识别、表达、并通过文献研究分析金属/高分子材料成型及控制中的复杂工程问题，以获得有效结论。 №3.设计／开发解决方案：能够考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素、并能够在设计环节中体现创新意识，针对金属/高分子材料成型及控制领域的复杂工程问题，提供综合解决方案，设计和开发出满足特定需求的金属/高分子成型设备和模具的系统、单元（部件）及其工艺流
材料成形技术基础知识点总结
材料成形技术基础第一章 1-1 一、铸造的实质、特点与应用 铸造：将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中，冷却后获得逐渐的工艺方法。 1、铸造的实质 利用了液体的流动形成。 2、铸造的特点 A适应性大（铸件重量、合金种类、零件形状都不受限制）； B成本低 C工序多，质量不稳定，废品率高 D力学性能较同样材料的锻件差。力学性能差的原因是：铸造毛胚的晶粒粗大，组织疏松，成分不均匀 3、铸造的应用 铸造毛胚主要用于受力较小，形状复杂（尤其是腔内复杂）或简单、重量较大的零件毛胚。 二、铸造工艺基础 1、铸件的凝固 （1）铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程。它由晶核的形成和长大两部分组成。通常情况下，铸件的结晶有如下特点： A以非均质形核为主 B以枝状晶方式生长为主。 结晶过程中，晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素，因此可通过增加晶核数目来细化晶粒。晶体生长方式决定了最终的晶体形貌，不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或混合组织等。 （2）铸件的凝固方式 逐渐的凝固方式有三种类型：A逐层凝固B糊状凝固C中间凝固 2、合金的铸造性能 （1）流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力，是合金本身的性能。它反映了液态金属的充型能力，但液态金属的充型能力除与流动性有关，还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关，是各种因素的综合反映。 生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手： A选择靠近共晶成分的趋于逐层凝固的合金，它们的流动性好； B 提高浇注温度，延长金属流动时间； C 提高充填能力 D 设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时阻力。 （2）收缩性 A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中。对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有，液固界面泾渭分明，已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充，如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充，就会在该处形成一个集中的缩孔。适当控制凝固顺序，让铸件按远离冒口部分最先凝固，然后朝冒口方向凝固，最后才是冒口本身的凝固（即顺序凝固方式），就把缩孔转移到最后凝固的部位——冒口中去，而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。 具有宽结晶温度范围，趋于糊状凝固的合金，由于液固两相共存区很宽甚至布满整个断
材料成型及控制工程.doc
目标 本专业培养具备材料科学与工程的理论基础、材料成型加工及其控制工程、模具 材料成型及控制工程 设计制造等专业知识，能在机械、模具、材料成型加工等领域从事科学研究、应用开发、工艺与设备的设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才和管理人才。本专业分为四个培养模块： （一）焊接成型及控制： 培养能适应社会需求，掌握焊接成型的基础理论、金属材料的焊接、焊接检验、焊接方法及设备、焊接生产管理等全面知识的高级技术人才。 （二）铸造成型及控制 这是目前社会最需要人才的专业之一。主要有砂型铸造、压力铸造、精密铸造、金属型铸造、低压铸造、挤压铸造等专业技术及专业内新技术发展方向。
（三）压力加工及控制 分为锻造和冲压两大专业方向，在国民经济中起到非常重要的作用。 （四）模具设计与制造： 掌握材料塑性成型加工的基础理论、模具的设计与制造、模具的计算机辅助设计、材料塑性加工生产管理等全面知识的高级技术人才。 编辑本段课程设置 由于材料成型与控制包括焊接、铸造、压力加工、模具设计四个方面，每个方面之间差别较大。因而课程开设将依据学校的侧重点而异。 主要课程：高等数学、大学物理、基础外语、马克思主义哲学原理、计算机应用、机械制图、电工电子技术、金属学、材料冶金与成型工艺、材料成型设备及方法、材料成型微机应用、先进制造技术、检测技术与控制工程、技术经济、CAD/CAM基础、表面工程学、焊接冶金学、金属材料焊接、焊接方法与焊接设备、焊接检验、塑性成型理论、橡塑材料成型工艺学、橡塑成型模具、金属冲压工艺与模具设计、模具制造技术等专业基础和专业课程知识等等。
主要实践性教学环节：包括金工实习、机械热加工实习、机械设计课程设计、专业实习、综合设计、毕业设计（论文）等。 主要专业实验：包括材料冶金与成型工艺综合实验、材料成型设备方法综合实验、材料成型自动控制综合实验等。 编辑本段培养特色 本专业涉及的知识面广、信息量大，注重英语能力、计算机能力和实际动手能力的培养，使学生具有很强的适应能力、创新能力、分析和解决问题的能力。另外还注重学生的素质教育，培养富有创新精神的高素质复合型人才。 编辑本段就业去向 本专业具有工学学士、工学硕士和工学博士学位的授予权，学生可以选择进一步深造。学
《材料成型》基础知识点
《材料成型》基础知识点 1.简述铸造生产中改善合金充型能力的主要措施。 （1）适当提高浇注温度。 （2）保证适当的充型压力。 （3）使用蓄热能力弱的造型材料。如砂型。 （4）预热铸型。 （5）使铸型具有良好的透气性。 2.简述缩孔产生的原因及防止措施。 凝固温度区间小的合金充满型腔后，由于逐层凝固，铸件表层迅速凝固成一硬壳层，而内部液体温度较高。随温度下降，凝固层加厚，内部剩余液体由于液态收缩和补充凝固层的凝固收缩，体积减小，液面下降，铸件内部产生空隙，形成缩孔。 措施：（1）使铸件实现“定向凝固”，按放冒口。 （2）合理使用冷铁。 3.简述缩松产生的原因及防止措施。 出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件中，被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。 措施：（1）、尽量选用凝固区域小的合金或共晶合金。 （2）、增大铸件的冷却速度，使铸件以逐层凝固方式进行凝固。 （3）、加大结晶压力。（不清楚） 4.缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？ 缩孔和缩松使铸件的有效承载面积减少，且在孔洞部位易产生应力集中，使铸件力学性能下降；缩孔和缩松使铸件的气密性、物理性能和化学性能下降。 缩孔可以采用顺序凝固通过安放冒口，将缩孔转移到冒口之中，最后将冒口切除，就可以获得致密的铸件。而铸件产生缩松时，由于发达的树枝晶布满了整个截面而使冒口的补缩通道受阻，因此即使采用顺序凝固安放冒口也很无法消除。 5.什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？上述两种凝固 原则各适用于哪种场合？ 定向凝固就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，使铸件上远离冒口的部位先凝固然后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。 同时凝固，就是采取必要的工艺措施，使铸件各部分冷却速度尽量一致。 实现定向凝固的措施是：设置冒口；合理使用冷铁。它广泛应用于收缩大或壁厚差较大的易产生缩孔的铸件，如铸钢、高强度铸铁和可锻铸铁等。 实现同时凝固的措施是：将浇口开在铸件的薄壁处，在厚壁处可放置冷铁以加快其冷却速度。它应用于收缩较小的合金(如碳硅质量分数高的灰铸铁)和结晶温度范围宽，倾向 于糊状凝固的合金(如锡青铜)，同时也适用于气密性要求不高的铸件和壁厚均匀的薄壁 6.铸造应力有哪几种？形成的原因是什么？ 铸造应力有热应力和机械应力两种。 热应力是铸件在凝固和冷却过程中，由于铸件的壁厚不均匀、各部分冷却速度不同，以至在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的。 机械应力是铸件在冷却过程中因固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的应力。 7.铸件热应力分布规律是什么？如何防止铸件变形？ 铸件薄壁处受压应力，厚壁处受拉应力。 （1）减小铸造应力。 合理设计铸件的结构，铸件尽量形状简单、对称、壁厚均匀。
全国材材料成型与控制专业院校实力排名
全国材材料成型与控制专业院校实力排名 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
材料成型及控制工程专业排名 1 上海交通大学 A+ 9 吉林大学 A 17 浙江大学 A 2 哈尔滨工业大学 A+ 10 天津大学 A 18 四川大学 A 3 清华大学 A+ 11 同济大学 A 19 兰州理工大学 A 4 华南理工大学 A+ 12 西安交通大学 A 20 北京航空航天大学 A 5 西北工业大学 A+ 13 大连理工大学 A 21 武汉理工大学 A 6 北京科技大学 A 14 山东大学 A 22 北京工业大学 A 7 华中科技大学 A 15 郑州大学 A 23 东南大学 A 8 东北大学 A 16 太原理工大学 A 2012年全国大学材料成型及控制工程专业排名： 科别：理工 培养目标：本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。 培养要求：本专业学生主要学习材料科学及各类热加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，受到现代机械工程师的基本训练，具有从事各类热加工工艺及设备设计、生产组织管理的基本能力。 毕业能力： 1．具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力。 2．较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识。 3．具有本专业必需的制图、计算、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语应用能力。
北京科技大学材料成型自动控制基础书本重点 chenyang
材料成形自动控制理论基础总结版 1.自动控制是采用自动检测、信号调节、电动执行等自动化装置组成的闭环控制系统， 它使各种被控变量保持在所要求的给定值上。 2.过程自动化是指在生产过程中，由多个自动控制系统组合成的复杂过程控制系统。 3.生产过程实现自动化的目的是：保证生产过程安全稳定；维持工序质量，用有限资源制 造持久耐用的精美产品；在人力不能胜任的复杂快速工作场合中实现自动操作；把人从繁重枯燥的体力劳动中解放出来；不轻易受人的情绪和技术水平影响，按要求控制生产过程。 4.轧制生产过程的特点：(1)需要模型计算。(2)控制项目众多。(3)调节速度快。(4)参数之 间相互耦合影响。(5) 控制结果综合性强。 5.轧制过程技术现状：(1) 轧钢生产日益连续化。(2)轧制速度不断提高。(3)生产过程计算 机控制。(4) 产品质量和精度高标准交货。(5)操作者具有较高技术水平。 6.轧制自动化目前可以分为对过程的自动控制和对工艺过程的计算机系统控制两部分。 7.计算机控制内容又分为计算机配置方式、信息跟踪方式和动态在线控制算法以及分布 计算机通讯网络四大部分。 8.中国冶金自动化的发展：(1) 在基础控制方面，以PLC、DCS、工业控制计算机为代表的 计算机控制取代了常规模拟控制。(2)在控制算法上，重要回路控制一般采用PID算法。 (3)在电气传动方面，用于节能的交流变频技术普遍采用；国产大功率交直流传动装置在 轧线上得到成功应用。(4)在过程控制方面，计算机过程控制系统普及率有较大幅度提高。 9.自动控制是利用控制系统使被控对象或是生产过程自动按照预定的目标运转所进行的 控制活动。 10.开环控制系统：输出量不会返回影响过程的直接控制系统。 11.闭环控制系统：将输出量反馈回来影响输人量的控制系统，或称为反馈控制系统。 12.自动控制系统：如果将自动检测信号与设定值进行比较，得到与目标信号的偏差，再利 用运算控制器自动完成偏差信号调节和控制信号输出，最后由电动执行器完成调节任务，使偏差得到消除，就成为自动控制系统。 13.轧件厚度闭环自动控制系统：它是借助于测厚仪测出实际的轧出厚度，并转换成相应的 电压信号，然后将它与所要求的目标厚度相当的电压信号进行比较，得到与厚度偏差相当的偏差信号。偏差信号经放大器放大，控制可控桂导通角度，调节电动机通电时间，使压下螺丝向上或向下移动，从而使棍缝相应地改变。 14.复合控制系统：将开环和闭环系统合在一块进行控制的自动控制系统。 15.在机械运动系统中总是存在运动部件的惯性、与运动速度相关的摩擦阻力和工作负荷的 大小不同，因而在自动控制过程中，它们会不同程度地使得执行机构的动作不能及时地随着输人信号变化。 16.系统的暂态品质：调节过程的快慢，振荡次数，以及振荡时被控量与给定值之间的最 大误差。 17.控制系统静态是指被控制量不随时间变化的平衡状态，动态是指被控量随时间变化的不 平衡状态。 18.自动控制系统的性能质量要求：稳定性、准确性、快速性。
材料成型技术基础复习重点
材料成型技术基础复习重点-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
1.1 1.常用的力学性能判据各用什么符号表示它们的物理含义各是什么 塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性 1.2 金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 1.3 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 1.4 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 1.5 塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 1.6 复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。 通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。 1.8工程材料的发展趋势
据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 2.0材料的凝固理论 凝固：由液态转变为固态的过程。 结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑； 将生长成为光滑的树枝； 大部分金属属于此类 光滑界面：微观光滑、宏观粗糙； 将生长成为有棱角的晶体； 非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类 偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 2.1 铸件凝固组织：宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况，铸件的凝固组织是由合金的成分和铸造条件决定的。 铸件的宏观组织一般包括三个晶区：表面的细晶粒区、柱状晶粒区和内部等轴晶区。
全国材材料成型与控制专业院校实力排名
材料成型及控制工程专业排名 1 上海交通大学 A+ 9 吉林大学 A 17 浙江大学 A 2 哈尔滨工业大学 A+ 10 天津大学 A 18 四川大学 A 3 清华大学 A+ 11 同济大学 A 19 兰州理工大学 A 4 华南理工大学 A+ 12 西安交通大学 A 20 北京航空航天大学 A 5 西北工业大学 A+ 13 大连理工大学 A 21 武汉理工大学 A 6 北京科技大学 A 14 山东大学 A 22 北京工业大学 A 7 华中科技大学 A 15 郑州大学 A 23 东南大学 A 8 东北大学 A 16 太原理工大学 A 2012年全国大学材料成型及控制工程专业排名： 科别：理工 培养目标：本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。 培养要求：本专业学生主要学习材料科学及各类热加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，受到现代机械工程师的基本训练，具有从事各类热加工工艺及设备设计、生产组织管理的基本能力。 毕业能力： 1．具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力。 2．较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识。 3．具有本专业必需的制图、计算、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语应用能力。 4．具有本专业领域内某个专业方向所必需的专业知识，了解科学前沿及发展趋势。 5．具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。 核心课程：机械工程、材料科学与工程。 主要课程：工程力学、机械原理及机械零件、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、热加工工艺基础、热加工工艺设备及设计、检测技术及控制工程、CAD／CAM基础。
北京科技大学材料成形自动控制基础复习要点
第一、二章 1.系统定义：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。(1) 包含若干部分(2) 各个部分之间存在某种联系(3) 具有特定的功能。 控制对象：泛指任何被控物体（不含控制器）。 控制：使某个控制对象中一个或多个输出量随着时间的推移按照某种预期的方式进行变化。 实现：靠控制系统去完成。 开环系统：不存在稳定性问题，控制精度无法保证。 闭环系统：可实现高精度控制，但稳定性是系统设计的一个主要问题。 2.实现闭环控制的三个步骤一是对被控量(即实际轧出厚度或压下位置)的正确测量与及时报告；二是将实际测量的被控量与希望保持的给定值进行比较、PID计算和控制方向的判断；三是根据比较计算的结果，发出执行控制的命令，使被控量恢复到所希望保持的数值上。 闭环控制系统的基本组成和要求 （1）被控对象（2）被控量（3）干扰量(或叫扰动量)（4）自动检测装置(或叫自动检测环节) （5）给定量(或叫给定值)（6）比较环节（7）调节器（8）执行控制器 古典控制策略主要包括：PID控制、Smith控制和解耦控制。 古典控制策略的应用要满足下面几个条件：(1) 系统应为线性定常系统；(2)系统的数学模型应比较精确；(3) 系统的运行环境应比较稳定。 PID算法的特点 PID算法综合了系统动态过程中的过去、现在以及将来的信息 PID算法适应性好，有较强的鲁棒性 PID算法有一套完整的参数设计与整定方法 PID控制能获得较高的性价比 对PID算法的缺陷进行了许多改良 形成具有实用价值的复合控制策略 PID控制的显著缺点是不适于 具有大时滞的被控系统( G(s)e- s ) 变参数及变结构的被控系统 系统复杂、环境复杂、控制性能要求高的场合 3.PID控制完全依靠偏差信号调节会带来很大调节延迟。对偏差信号进行比例、积分和微分调节运算称为PID控制，它可以提高控制品质。这是将偏差放大或通过微分给与短时间的强烈输出，加快启动，减少死区。积分是将偏差累积起来，进行调整，达到消除静差的目的。减少比例放大或增加对象变动的阻尼可以减少震荡幅度，但也降低系统响应频率。 自适应控制 基本思想：在控制系统的闭环回路之外建立一个由参考模型和自适应机构组成的附加调节回路。系统用参考模型的输出代表系统的理想输出，当系统运行过程中发生参数或特性的变化时，输出与期望输出之间的误差进入自适应机构，由自适应机构进行运算后，制订出改变控制器参数的策略，或对控制对象产生等效的附加控制，使输出与期望输出趋于一致。 变结构控制 变结构控制策略与其它控制策略的根本区别在于：控制器的结构是不固定的，可根据控制对象所处的状态改变。 神经网络控制的特点 (1)具有对大量信息的分布存贮能力和并行处理能力； (2)具有对多种形式信息(如图像、语音、数字等)的处理和利用能力； (3)具有很强的处理非线性问题的能力； (4)具有对不确定问题的自适应和自学习能力。 神经网络控制应用方式基本分为两类：单神经元和神经网络。 4.自动控制自动控制是采用自动检测、信号调节（包括数字调节器、计算机）、电动执行等自动化装置，组成的闭环控制系统，它使各种被控变量（如流量、温度、张力、轧机辊缝和轧机转速等）保持在所要求的给定值上。过程自动化是指在生产过程中，由多个自动控制系统组合的复杂过程控制系统。 5.自动控制目的生产过程实现自动化的目的是：提高工序质量，用有限资源，制造持久耐用的精美产品；在人力不能胜任的复杂快速工作场合中实现自动操作；把人从繁重枯燥的体力劳动中解放出来；不轻易受人的情绪和技术水平的影响，稳定工序质量。实现自动
对材料成型与控制工程的认识
对材料成型及控制工程的认识 After studying the material molding and control engineering introduction of material molding after class and control engineering knowledge 作者：XXX 通讯地址：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 摘要： Material molding and control engineering is a door and our life's special technology, we usually use the cups and plates and dishes tableware, daily necessities, children's toys, motor vehicle, household appliances, computer and its accessories, etc have a type (shell) items, all depend on material molding technology made out. It is simple to understand the process principle of it is a choice materials, mould forming, the products. It is a involve machine, the material, the control gave three subject of interdisciplinary professionals. The professional main course are: material mechanics, physical chemistry, metal science etc.it and heat treatment principle, transmission principle, pressure processing technology and die, metal solidification and control, welding, metallurgy, metal plastic forming principle, material molding the computer simulation and so on, to learn the course has the certain difficulty, but because of the design appearance to drift and fine quality products of light as the goal, material molding course also contains the content such as drawing, artistic modelling, in practice to development and design, thus learn up is not boring. Along with the computer technology is more and more widely applied to material molding and control in the field, with computer aided design and system ? 关键词：材料加工与成型；塑性成形；非金属材料成型；发展趋势 引言： 材料成形加工行业是制造业的重要组成部分，材料成形加工技术是汽车、电力、石化、造船及机械等支柱产业的基础制造技术，新一代材料加工技术也是先进制造技术的重要内容。铸造、锻造及焊接等材料加工技术是国民经济可持续发展的主体技术。据统计，全世界75%的钢材经塑性加工成形，45%的金属结构用焊接得以成形。又如我国铸件年产量已超过1400万t，是世界铸件生产第一大国。汽车结构中65%以上仍由钢材、铝合金、铸铁等材料通过铸造、锻压、焊接等加工方法成形。 对材料加工与成型的工艺的认识： 材料加工与成型的工艺分类主要按照材料的种类可分为金属塑性成形工艺及非金属成型加工。 金属塑性成形工艺是指利用金属的塑性变形来获得一定形状、尺寸和组织性能的成形加工方法。金属塑性成形的一般特点是生产率高、生成效率高、节约原材料、节约能源、降低成本。其中突出的优点为内部组织得以改善，性能提高。但也存在缺点，像通常需要较大的成形力，设备体积、吨位较大；为了提高被加工材料的塑性、降低成形力，有时需要加热，脆性材料、形状过于复杂的零件不能进行塑性成形。金属塑性成形工艺可应用于以下领域，特别是重要的零件：汽车（连杆、曲轴、大梁、齿轮、轴等）飞机（发动机叶片、梁、框架等）大炮（炮筒）。
材料成型及控制工程
材料成型及控制工程 材料成型及控制工程这个专业的就业前景 材料成型及控制工程是材料、机械、控制、计算机等多学科交叉融合的工程技术专业，主要研究金属材料、非金属材料、超导材料、微电子材料及特殊功能材料的成型设备与工艺、成型过程的自动化与智能控制、质量检测和可靠性评价等。随着各种新材料在各行各业中的广泛应用，加之我国新材料行业的产业结构调整与材料成型设备新技术的发展紧密相关，因此对既有材料科学知识，又能掌握材料成型设备设计和制造技术的高级科技人才的需求将有所增加。 材料成型及控制工程专业作为机械工程、材料工程、计算机应用技术相结合的宽口径高技术专业，培养工程材料、材料成型、模具设计与制造、计算机应用等领域内的高级工程技术人才。该专业包含材料成型工程、模具设计与制造多个方向。 材料成型工程是制造业的基础，是各类产品制造的先行和必备工序;模具工程是衡量一个国家工艺水平的重要标志，模具技术人才的社会需求量极大。本专业的学生应掌握机械工程、材料科学与工程、计算机应用技术等相关领域的基本原理、基本技能、基本工作能力，本专业的毕业生应能在机械、材料、模具、电子电器、检测、工业管理、技术贸易等领域内的大中型企业、科研及设计部门中胜任新材料设计开发、材料成型工艺设计、材料的检测与质量控制、模具设计与制造、热处理与表面处理、计算机应用、企业信息化，以及管理、教学、技术贸易和其它技术工作。 材料成型及控制工程专业毕业生就业前景非常好,就业领域宽,可在机械、电子、电器、汽车、仪器仪表、能源、交通、航空航天等行业内从事材料和产品的研究与开发、工艺设计、模具设计与制造、质量检测、经营销售及管理工作或在相关的研究部门和高校从事科技研究和教学。
材料成型工艺答案材料成型自动控制课后答案
材料成型工艺答案材料成型自动控制课后答案材料成型自动控制练习题答案 构成系统的三个要素是什么？ (1)包含若干部分； (2)各个部分之间存在某种联系； (3)具有特定的功能。 控制的含义是什么？ 使某个控制对象中一个或多个输出量随着时间的推移按照某种预期的方式进行变化。 开环控制系统和闭环控制系统各有什么特点？ 开环系统：不存在稳定性问题，控制精度无法保证。 闭环系统：可实现高精度控制，但稳定性是系统设计的一个主要问题。
为何说PID算法综合了系统动态过程中过去，现在及将来的信息？ ①PID算法是典型的古典控制算法，从50年代左右开始应用 ②在模拟控制和数字控制系统中都已形成了成熟的算法 ③90%以上的工业控制回路仍采用各种形式的PID控制 PID控制，Smith控制，自校正控制，模糊控制，专家控制的控制原理及特点各是什么？ (1)PID控制原理 PID控制的特点①PID算法综合了系统动态过程中的过去、现在以及将来的信息 ②PID算法适应性好，有较强的鲁棒性 ③PID算法有一套完整的参数设计与整定方法
④PID控制能获得较高的性价比 ⑤对PID算法的缺陷进行了许多改良形成具有实用价值的复合控制策略 ⑥具有大时滞的被控系统(G(s)e-ts) ⑦变参数及变结构的被控系统 ⑧系统复杂、环境复杂、控制性能要求高的场合。 (2)Smith控制原理 Smith控制特点 ①不失一般性，设测量元件的传递函数：Gf(s)=1 ②在无时滞的情况下：f=Gp(s)u ③在有时滞并加入Smith预估器的情况下：f=Gp(s)(1–e-τs)u+Gp(s)e-τsu=Gp(s)u
材料成型工艺基础习题答案
材料成型工艺基础（第三版）部分课后习题答案第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？ 答：①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度范围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮？影响合金收縮的因素有哪些？ 答：①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象，称为收縮。 ②影响合金收縮的因素：化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝固原则和定向凝固原则？试对下图所示铸件设计浇注系统和冒口及冷铁，使其实现定向凝固。 答：①同时凝固原则：将内浇道开在薄壁处，在远离浇道的厚壁处出放置冷铁，薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢，厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快，从而达到同时凝固。 ②定向凝固原则：在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴ .试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。 答：石墨在灰铸铁中以片状形式存在，易引起应力集中。石墨数量越多，形态愈粗大、分布愈不均匀，对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差，但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性，且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白
口，铸铁硬、脆，难以切削加工；石墨化过分，则形成粗大的石墨，铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能是否 相同？ 答：①主要因素：化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同，其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢，铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片，力学性能较差；而在薄壁处，冷却速度较快，铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁？它与普通灰铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？ 答：①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高，冷却速度对其组织和性能的影响小，因此铸件上厚大截面的性能较均匀；但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理：先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液，然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂，孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化骤然增强，从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果不如球墨铸铁好？普通灰铸铁常用的热处理方法有哪 些？其目的是什么？ 答：①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进；而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体，以获得所需的组织和性能，故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法：时效处理，目的是消除内应力，防止加工后变形；软化退火，目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。
材料成型检测与控制 复习
第二章 1、传感器的定义与组成？ 答：（1）传感器是将被测非电量信号转换为与之有确定对应关系电量输出的器件或装置。 （2）一般情况下，传感器可以抽象出由敏感元件、传感元件、信号转换和调节电路、其他辅助元件组成的辅助电路。 2、热电效应：把两种不同的金属a和b连接成闭合回路，其中一个接点的温度为T，而另一端的温度为T0，则在回路中有电流产生，这一现象成为热电效应。 3、热敏电阻的温度特性分类：分为三种类型，即负电阻温度系数的热敏电阻（NTC）;正电阻温度系数的热敏电阻（PTR）和在某一特定温度下电阻值会发发生突变的临界温度系数的电阻器（CTR）。 4、电阻式传感器主要分为两大类：电位计（器）式电阻传感器和应变式电阻传感器。 5、应变效应：金属导体收到外界力作用时，产生长度或截面变化的机械变形，从而导致阻值变化，这种因应变而使阻值发生变化的现象称为“应变效应”。 6、压阻效应：是指硅等半导体材料，当某一轴向受到力的作用时，因电阻率的变化而带来电阻变化的现象。 7、变磁阻式传感器的工作原理（简答）:变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片、坡莫合金等组成。在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为δ。传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁移动时，气隙厚度δ发生变化，从而使磁路中磁阻变化，进而使电感线圈的电感值变化，这样可以计算被测量的位移大小。 8、涡流效应：是指当交变电感线圈产生的磁力线经过金属导体时，金属导体就会产生感应电流，该电流的流线呈闭合回线。 9、电容式传感器的分类：变间隙型（改变d）、变面积型（改变A）、变介质型（改变εr）》 10、差动电容传感器：（1）为了提高传感器的灵敏度和克服某些外界因素（例如电源电压、环境温度等）对测量的影响，常常把传感器做成差动的形式。 （2）工作原理：当动极板移动后，C1和C2呈差动变化，即其中一个电容量增加，而另一个电容量则相应减少，这样可以消除外界因素所造成的测量误差。 11、压电效应：当沿物质的某一方向施加压力或拉力时，该物质将发生变形，使其两个表面产生符号相反的电荷；当去掉外力后，它又重新回到不带电状态，这种现象称为“压电效应”，也称为“顺压电效应”。 12、压电式传感器为什么不宜作静态测量？ 答：压电式传感器的物理基础是压电效应，外力作用使压电材料产生电荷，该电荷只有在无泄漏的情况下才会长期保存，这就要求测量电路具有无限大的输入阻抗，而实际上这是不可能的，所以压电传感器不宜作静态测量。 13、压电晶片的连接方式由并联和串联两种。并联接法输出电荷答，只适宜低频信号的测量、输出电荷的情况；串联接法输出电压高，适宜于输出电压、测量电路输入阻抗很高的地方。 14、霍尔效应：将半导体薄片垂直置于磁感应强度为B的磁场中，在它的两边通以控制电流I，且磁场方向与电流方向正交，则在半导体另外两边将会产生一个大小与控制电流I和磁场强度B乘积成正比的电动势Uh，这一现象称为霍尔效应。 15、电桥可分为直流电桥和交流电桥两大类。（单臂、半桥、全桥）。 第五章 1，自动控制系统的分类：（1），按控制系统的工作原理：开环控制系统；闭环控制系统；复合控制系统 (2),按输入信号变化规律：恒值控制系统；随动控制系统；程序控制系统（3），按系统的特性：线性控制系统；非线性控制系统 （4），按系统参数是否随时间变化：时变系统；定常系统 （5），按系统信号的形式：连续控制系统；离散控制系统 2，传递函数的定义：在线性定常系统中，设系统的输入量r(t)，输出量c(t),则它的传递函数G(s)是指初始条件为零时，输出量的拉氏变换C(s)和出入量的拉氏变换R(s)之比。 3，传递函数的性质：（1），传递函数只与系统或元件本身的内部结构参数有关，而与输入量和初始条件等外部因素无关。（2），传递函数时复变量s的有理真分式函数，分子的多项式阶次m不高于分母多项式阶次n，即m小于等于n，且所有系数均为实数。3)，一定的传递函数有一定的零、极点分布图与之对应。因此，传递函数的零、极点也表征了系统的动态性能。 4，说明开环和闭环控制系统的优缺点 答：1）开环系统优点：控制系统的结构简单，成本较低，特别适合于系统结构参数稳定，没有干扰作用或所受干扰较小的场合。缺点：控制精度低，易受干扰的影响. 2）闭环系统：优点：能够检测偏差，纠正偏差，按偏差来控制，具有很强的纠编功能，对干扰具有良好的适应性。控制精度高，抗干扰能力强。不仅输入量对输出量产生控制作用，而且输出信号也参与控制作用。缺点：对参数变化不敏感；系统复杂。 5，试述控制系统的组成及对控制系统的基本要求。 答：1），组成：由测量反馈元件，比较元件，放大元件，校正元件，执行元件以及被控制对象等基本环节组成。 2），基本要求：快速性，稳定性，准确性。 第六章 1，时域分析法是根据系统的微分方程，以拉氏变换作为数学工具，直接解出控制系统的时间响应。然后，根据响应的表达式及描述曲线来分析系统的性能。2，时域性能指标：1），延迟时间2),上升时间3）峰值时间4）超调量5）调节时间6）稳态误差 第三章 1，磁电动圈式仪表的分类：指示型、指示调节型、记录型 2，测量电路对仪表的指示精度具有较大的影响：控制影响：控制R0和Ri。3，断偶现象：磁电动圈式温度仪表由仪表本体，外电阻回路构成，外电阻又由热电偶、补偿导线、外调电阻等构成，外电阻回路有可能因连接不可靠或被无意中碰着而断路。 4，断偶保护的必要性：若不采取断偶保护措施，当发生断偶现象后，仪表内的动圈就不可能有电流输入，动圈和指针就不会发生偏转，这样振荡器就一直处于振荡工作状态，继电器得电其触电闭合，控制的电阻炉始终处于加热状态。当炉温超过规定的温度时，由于不能自行断电而继续加热，这样可能将炉子烧坏甚至发生安全问题，这是十分危险的，为此需要设置断偶自动保护电路。 5，热电偶的冷端温度补偿：1）冷端温度法；2）冷端温度计算校正法；3）冷端温度补正法；4）仪表调零法；5）补偿导线法；6）补偿电桥法。 6电阻应变仪的分类：1）静态电阻应变仪；2）静动态电阻应变仪；3）动态电阻应变仪；4）超动态电阻应变仪还有静态多点自动应变测量装置、遥测应变仪等