Flachheitsbasierte Ansätze für die induktive Erwärmung von metallischen Legierungen zum Thixoforming:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
2009
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| Schriftenreihe: | Fortschrittberichte VDI
Reihe 8, Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik ; 1161 |
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| adam_text | Titel: Flachheitsbasierte Ansätze für die induktive Erwärmung von metallischen Legierungen zum Thixoform
Autor: Schönbohm, Alexander
Jahr: 2009
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Motivation 1
1.2 Ziel und Gliederung der Arbeit 3
2 Formgebung im teilflüssigen Zustand - Thixoforming 5
2.1 Verfahrensgrundlagen 7
2.2 Prozessverlauf 9
2.3 Werkstoffe für das Thixoforming 16
2.4 Stand der Technik 19
3 Modellbildung der induktiven Erwärmung 22
3.1 Grundlagen der induktiven Erwärmung 24
3.1.1 Bestimmung der induzierten Leistung 26
3.1.2 Bestimmung der Verluste 34
3.2 Modellierung der Bületerwärmung 37
3.2.1 Die Wärmeleitungsgleichung 38
3.2.2 Diskretisierung des thermischen Modells 43
3.2.3 Einfluss der Werkstoffeigenschaften 47
3.3 Nichtlineare Zustandsraumdarstellung des Gesamtsystems 52
3.4 Anpassung der Modellparameter 55
4 Flachheitsbasierter Vorsteuerungsentwurf 57
4.1 Definition flacher Systeme und ihre Eigenschaften 58
4.1.1 Steuerbarkeit flacher Systeme 60
4.1.2 Nachweis der Flachheit und Bestimmung eines fla¬
chen Ausgangs 61
4.1.3 Flachheit verteilter Systeme 65
4.2 Flachheitsbasierte Lösung des Trajektorienfolgeproblems 67
4.2.1 Flachheitsbasierter Vorsteuerungsentwurf durch
dynamische Systeminversion 70
4.2.2 Folgeregelung durch Gain-Scheduling 74
4.3 Anwendung der Flachheit auf die induktive Erwärmung . 80
4.3.1 Berechnung der Vorsteuerung auf Grundlage der
partiellen Differentialgleichung 80
4.3.2 Berechnung der Vorsteuerung auf Grundlage des
diskretisierten Modells 89
4.4 Entwurf des Gain-Scheduling Reglers 91
4.5 Steuerung des Auf Schmelzvorgangs bei Stahllegierungen 95
5 Simulation und Erprobung des Erwärmungskonzepts 102
5.1 Erprobung der Erwärmungssteuerung für Aluminium . . . 102
5.1.1 Simulationsergebnisse 102
5.1.2 Versuchsergebnisse 109
5.1.3 Diskussion der Ergebnisse 112
5.2 Erprobung der Erwärmungssteuerung für Stahl 112
5.2.1 Simulationsergebnisse 113
5.2.2 Einbindung der Erwärmungssteuerung in ein Au¬
tomatisierungskonzept 122
5.2.3 Diskussion der Ergebnisse 124
6 Zusammenfassung 126
A Anhang 130
A.1 Häufig verwendete Formelzeichen 130
A.2 Simulationsparameter 131
A.3 Spulenstromberechnung 133
Literaturverzeichnis 134
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