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基于模糊增量式PID控制的激光定向能量沉积熔池温度监测与闭环控制
1
作者
苏立志
杨建利
+7 位作者
卢通
徐子法
郭伟
覃祥丽
王文涛
何建群
马新强
成巍
《中国表面工程》
北大核心
2025年第3期199-212,共14页
作为激光增材制造的技术之一,激光定向能量沉积利用送粉器将粉末送入由高能量激光束产生的熔池中,将材料逐层沉积在基板上,可以实现任意复杂形状的零件成形。沉积过程中熔池温度与成型质量密切关联。因此需要对熔池温度进行实时检测,为...
作为激光增材制造的技术之一,激光定向能量沉积利用送粉器将粉末送入由高能量激光束产生的熔池中,将材料逐层沉积在基板上,可以实现任意复杂形状的零件成形。沉积过程中熔池温度与成型质量密切关联。因此需要对熔池温度进行实时检测,为工艺参数的调整提供指导。沉积时熔池温度受零部件散热条件变化、设备波动等外部环境影响易发生波动变化,导致形成性能低、形貌差的沉积层,所以需要对熔池温度实时控制。针对激光定向能量沉积成形中熔池表面温度难以测量与控制的问题。搭建彩色电荷耦合设备相机(CCD)同轴测温系统与闭环控制系统,设计多组试验。研究送粉速率、扫描速度、激光功率对熔池温度的影响规律。发现激光功率变化对熔池温度的影响最显著。根据激光定向能量沉积过程的特点,提出一种基于模糊增量式比例-积分-微分(PID)的熔池温度控制算法,并基于Simulink建立仿真系统,为搭建熔池温度闭环控制提供理论支撑;基于微软基础类库(MFC)开发闭环控制系统软件,设计激光定向能量沉积试验,通过添加激光功率、送粉速率变化模拟实际生产可能出现的问题,分析闭环控制下熔池温度的变化,验证模糊增量式PID算法应对复杂多变的激光定向能量沉积过程的有效性。结果表明,模糊增量式PID算法相比于增量式PID算法具有更好的控制效果。模糊增量式PID算法通过模糊逻辑的引入,可以更好地处理非线性系统和不确定性,并在复杂环境下,控制系统的响应更为精确地减少了超调和稳态误差,为实际应用提供了新思路。
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关键词
激光定向能量沉积
模糊增量式比例-积分-微分(PID)
熔池温度
闭环控制
仿真模拟
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职称材料
飞秒激光微纳加工在微机器人领域的相关研究(特邀)
2
作者
杨雯雯
祝国旗
+4 位作者
管政杰
徐艺蕾
范胜颖
成巍
倪劲成
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第11期64-77,I0003,共15页
随着微机器人的快速发展,对精密加工技术的要求日益提高。飞秒激光微纳加工技术凭借其高精度、高效率和非接触操作等优势,在微机器人领域展现出巨大的应用潜力。综述了激光微纳加工在微机器人领域的最新研究进展,重点围绕激光加工技术...
随着微机器人的快速发展,对精密加工技术的要求日益提高。飞秒激光微纳加工技术凭借其高精度、高效率和非接触操作等优势,在微机器人领域展现出巨大的应用潜力。综述了激光微纳加工在微机器人领域的最新研究进展,重点围绕激光加工技术、材料选择与实际应用三个方面展开。在加工技术方面,激光微纳加工具有卓越的微细加工能力,实现了微机器人结构的精确制造;在材料选择上,选择了激光微纳加工微机器人的典型材料:光刻胶、金属材料和水凝胶;通过实例分析,展示了激光微纳加工微机器人的应用场景;在生物医疗方面包括靶向给药、细胞操纵和微创手术等,在工业方面包括精密器件精细加工和微物体检测等。最后对激光微纳加工微机器人进行总结与展望,为微机器人领域的发展提供了参考。
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关键词
激光微纳加工
微机器人
水凝胶材料
金属材料
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职称材料
题名
基于模糊增量式PID控制的激光定向能量沉积熔池温度监测与闭环控制
1
作者
苏立志
杨建利
卢通
徐子法
郭伟
覃祥丽
王文涛
何建群
马新强
成巍
机构
齐鲁工业大学(山东省科学院)激光研究所
淄博芯材集成电路有限责任公司
北京航空航天大学机械工程及自动化学院
出处
《中国表面工程》
北大核心
2025年第3期199-212,共14页
基金
济南市“新高校20条”项目(202333031)
国家自然科学基金(52405381)
+2 种基金
山东省自然科学基金(ZR2024QE535)
山东省重大科技创新工程(2024CXGC010105)
泰山产业领军人才(tscy20231268)。
文摘
作为激光增材制造的技术之一,激光定向能量沉积利用送粉器将粉末送入由高能量激光束产生的熔池中,将材料逐层沉积在基板上,可以实现任意复杂形状的零件成形。沉积过程中熔池温度与成型质量密切关联。因此需要对熔池温度进行实时检测,为工艺参数的调整提供指导。沉积时熔池温度受零部件散热条件变化、设备波动等外部环境影响易发生波动变化,导致形成性能低、形貌差的沉积层,所以需要对熔池温度实时控制。针对激光定向能量沉积成形中熔池表面温度难以测量与控制的问题。搭建彩色电荷耦合设备相机(CCD)同轴测温系统与闭环控制系统,设计多组试验。研究送粉速率、扫描速度、激光功率对熔池温度的影响规律。发现激光功率变化对熔池温度的影响最显著。根据激光定向能量沉积过程的特点,提出一种基于模糊增量式比例-积分-微分(PID)的熔池温度控制算法,并基于Simulink建立仿真系统,为搭建熔池温度闭环控制提供理论支撑;基于微软基础类库(MFC)开发闭环控制系统软件,设计激光定向能量沉积试验,通过添加激光功率、送粉速率变化模拟实际生产可能出现的问题,分析闭环控制下熔池温度的变化,验证模糊增量式PID算法应对复杂多变的激光定向能量沉积过程的有效性。结果表明,模糊增量式PID算法相比于增量式PID算法具有更好的控制效果。模糊增量式PID算法通过模糊逻辑的引入,可以更好地处理非线性系统和不确定性,并在复杂环境下,控制系统的响应更为精确地减少了超调和稳态误差,为实际应用提供了新思路。
关键词
激光定向能量沉积
模糊增量式比例-积分-微分(PID)
熔池温度
闭环控制
仿真模拟
Keywords
laser-directed energy deposition
fuzzy incremental proportional-integral-derivative(PID)
melt pool temperature
closed-loop control
simulation
分类号
TN249 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
飞秒激光微纳加工在微机器人领域的相关研究(特邀)
2
作者
杨雯雯
祝国旗
管政杰
徐艺蕾
范胜颖
成巍
倪劲成
机构
山东省科学院激光研究所齐鲁工业大学(山东省科学院)
淄博芯材集成电路有限责任公司
中国科学技术大学精密机械与精密仪器系
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第11期64-77,I0003,共15页
基金
国家自然科学基金项目(62305180,22104139)
山东省重点研发计划项目(2024CXGC010105)
济南市“20所新高校”资助项目(202333010)。
文摘
随着微机器人的快速发展,对精密加工技术的要求日益提高。飞秒激光微纳加工技术凭借其高精度、高效率和非接触操作等优势,在微机器人领域展现出巨大的应用潜力。综述了激光微纳加工在微机器人领域的最新研究进展,重点围绕激光加工技术、材料选择与实际应用三个方面展开。在加工技术方面,激光微纳加工具有卓越的微细加工能力,实现了微机器人结构的精确制造;在材料选择上,选择了激光微纳加工微机器人的典型材料:光刻胶、金属材料和水凝胶;通过实例分析,展示了激光微纳加工微机器人的应用场景;在生物医疗方面包括靶向给药、细胞操纵和微创手术等,在工业方面包括精密器件精细加工和微物体检测等。最后对激光微纳加工微机器人进行总结与展望,为微机器人领域的发展提供了参考。
关键词
激光微纳加工
微机器人
水凝胶材料
金属材料
Keywords
laser micro-nano processing
microrobot
hydrogel material
metal materials
分类号
TN249 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于模糊增量式PID控制的激光定向能量沉积熔池温度监测与闭环控制
苏立志
杨建利
卢通
徐子法
郭伟
覃祥丽
王文涛
何建群
马新强
成巍
《中国表面工程》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
飞秒激光微纳加工在微机器人领域的相关研究(特邀)
杨雯雯
祝国旗
管政杰
徐艺蕾
范胜颖
成巍
倪劲成
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
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