微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：在微弧氧化的正常處理一定時(shí)間后，施加測(cè)試脈沖；對(duì)測(cè)試過程中所獲取的電信號(hào)進(jìn)行辨識(shí)，得到不同處理時(shí)間、不同膜層厚度時(shí)的膜層擊穿臨界電壓值；所述膜層擊穿臨界電壓值包括擊穿電壓值和擊穿電壓上限閥值；根據(jù)辨識(shí)得到的膜層擊穿臨界電壓值調(diào)整電源輸出脈沖參數(shù)，并以調(diào)整后的電源輸出脈沖參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行微弧氧化的正常處理。本發(fā)明的一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法及系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)微弧氧化處理過程的自適應(yīng)控制，有效改善了成膜效果，提升了成膜效率，能夠獲得性能優(yōu)異的陶瓷層。
【專利說明】微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料表面改性【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法以及一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微弧氧化(Micro-arc Oxidation, MAO),是一種通過微等離子體放電與電解液的綜合作用，在有色金屬材料表面原位生長(zhǎng)陶瓷膜的表面改性技術(shù)。其中電源設(shè)備是保證微弧氧化工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，其輸出直接關(guān)系到微電弧的產(chǎn)生、形態(tài)、分布及作用，影響著處理過程能耗和膜層的性能。近年來關(guān)于微弧氧化電源的研究越來越多，相應(yīng)的電源技術(shù)也有很大進(jìn)步。
[0003]目前用于微弧氧化處理的電源主要有交流源、直流源、脈沖直流源和變極性脈沖電源等。脈沖(變極性)電源由于允許電弧中斷，對(duì)微弧氧化過程的可控性更好，處理得到的膜層性能更優(yōu)異，因而得到越來越多的應(yīng)用。
[0004]在電源結(jié)構(gòu)方面，有采用陰陽極分別獨(dú)立調(diào)壓式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多波形輸出，亦有基于兩級(jí)逆變技術(shù)采用DSP (Digital Signal Processor,微處理器)控制實(shí)現(xiàn)直流/脈沖/變極性等多模式輸出。其中逆變式結(jié)構(gòu)具有輸出調(diào)節(jié)精度高、響應(yīng)快、波形控制精細(xì)、輸出穩(wěn)定、設(shè)備體積小、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，是電源技術(shù)的發(fā)展方向。
[0005]在處理過程控制方面，主要有恒流控制模式和恒壓控制模式?，F(xiàn)有電源的控制模式只是依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)電參數(shù)的控制，不是以負(fù)載或處理狀態(tài)為反饋量來對(duì)實(shí)施過程更有效地控制，因此其設(shè)定的過程參數(shù)及其變化規(guī)律的合理性有待商榷。
[0006]通過實(shí)踐觀察得知，微弧氧化處理過程中電源負(fù)載呈現(xiàn)典型的容性效應(yīng)，電源實(shí)際輸出的電壓波形存在拖尾現(xiàn)象(如圖1所示)，使得傳統(tǒng)脈沖電源無法實(shí)現(xiàn)真正高頻輸出。帶放電間隙的高頻大功率微弧氧化脈沖電源，利用由電子開關(guān)及電阻組成的吸收電路對(duì)輸出脈沖截止時(shí)負(fù)載端的電壓波形實(shí)現(xiàn)快速下降，從而實(shí)現(xiàn)較高頻率(5kHz)輸出。該方法采用陰陽極分別獨(dú)立調(diào)壓式結(jié)構(gòu)，在變極性控制、回路能量控制方面有待改進(jìn)；所采用的吸收回路只是簡(jiǎn)單的對(duì)負(fù)載能量釋放，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)回路、負(fù)載能量的再利用，對(duì)電源及輸出脈沖能量的精密控制有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于此，本發(fā)明提供一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法及系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)微弧氧化處理過程的自適應(yīng)控制，從而有效改善成膜效果和提升成膜效率。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0009]一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法，包括以下步驟:
[0010]在微弧氧化的正常處理一定時(shí)間后，施加測(cè)試脈沖；
[0011]對(duì)測(cè)試過程中所獲取的電信號(hào)進(jìn)行辨識(shí)，得到不同處理時(shí)間、不同膜層厚度時(shí)的膜層擊穿臨界電壓值；所述膜層擊穿臨界電壓值包括擊穿電壓值和擊穿電壓上限閥值；[0012]根據(jù)辨識(shí)得到的膜層擊穿臨界電壓值調(diào)整電源輸出脈沖參數(shù)，并以調(diào)整后的電源輸出脈沖參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行微弧氧化的正常處理。
[0013]一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制系統(tǒng)，包括:
[0014]測(cè)試脈沖施加模塊，用于在微弧氧化的正常處理一定時(shí)間后，施加測(cè)試脈沖；
[0015]臨界電壓值辨識(shí)模塊，用于對(duì)測(cè)試過程中所獲取的電信號(hào)進(jìn)行辨識(shí)，得到不同處理時(shí)間、不同膜層厚度時(shí)的膜層擊穿臨界電壓值；所述膜層擊穿臨界電壓值包括擊穿電壓值和擊穿電壓上限閥值；
[0016]參數(shù)調(diào)整模塊，用于根據(jù)辨識(shí)得到的膜層擊穿臨界電壓值調(diào)整電源輸出脈沖參數(shù)，并以調(diào)整后的電源輸出脈沖參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行微弧氧化的正常處理。
[0017]由以上方案可以看出，本發(fā)明的一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法及系統(tǒng)，在正常處理一段時(shí)間后施加測(cè)試脈沖，并進(jìn)行在線辨識(shí)得到不同處理時(shí)間、不同膜層厚度時(shí)的膜層擊穿臨界電壓值，然后根據(jù)辨識(shí)得到的膜層擊穿臨界電壓值實(shí)時(shí)調(diào)整電源輸出脈沖參數(shù)。本發(fā)明通過循環(huán)往復(fù)的“測(cè)試-辨識(shí)-自調(diào)整”的過程來實(shí)現(xiàn)對(duì)微弧氧化處理過程的自適應(yīng)控制，可以使電弧始終保持為微細(xì)火花放電或微弧放電狀態(tài)，使膜層能適應(yīng)環(huán)境條件的變化始終處于最優(yōu)或接近最優(yōu)的生長(zhǎng)狀態(tài)，采用本發(fā)明提供的方案進(jìn)行處理，能夠有效改善成膜效果，提升成膜效率，獲得性能優(yōu)異的陶瓷層。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為容性負(fù)載狀態(tài)下脈沖輸出波形示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法的流程示意圖；
[0020]圖3為一種電壓測(cè)試脈沖波形圖；
[0021]圖4為在線辨識(shí)電參數(shù)曲線示意圖；
[0022]圖5為本發(fā)明一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]參見圖2所示，一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法，包括以下步驟:
[0025]步驟S101，在微弧氧化的正常處理一定時(shí)間后，施加測(cè)試脈沖。
[0026]作為一個(gè)較好的實(shí)施例，本發(fā)明中所施加的測(cè)試脈沖(包括后續(xù)步驟中所施加的測(cè)試脈沖)可以為一組幅值、頻率及脈寬不等的測(cè)試脈沖。
[0027]步驟S102，對(duì)測(cè)試過程中所獲取的電信號(hào)進(jìn)行辨識(shí)，建立電參數(shù)與電弧及膜層狀態(tài)間的表征關(guān)系，得到不同處理時(shí)間、不同膜層厚度時(shí)的膜層擊穿臨界電壓值。
[0028]需要說明的是，所述膜層擊穿臨界電壓值包括擊穿電壓值和擊穿電壓上限閥值。其中，擊穿電壓值是指處理過程中使工件表面發(fā)生微電弧放電現(xiàn)象所需要的最小電壓值，擊穿電壓上限閥值指電弧形貌由微細(xì)電火花轉(zhuǎn)變?yōu)榇箅娀》烹姷呐R界電壓。
[0029]步驟S103，根據(jù)辨識(shí)得到的膜層擊穿臨界電壓值調(diào)整電源輸出脈沖參數(shù)，使電弧始終保持為微細(xì)火花放電或微弧放電狀態(tài)，使膜層能適應(yīng)環(huán)境條件的變化始終處于最優(yōu)或接近最優(yōu)的生長(zhǎng)狀態(tài)，并以調(diào)整后的電源輸出脈沖參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行微弧氧化的正常處理。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例中，正常處理一段時(shí)間后，施加一組幅值、頻率及脈寬不等的測(cè)試脈沖，同時(shí)通過電壓傳感器、電流傳感器對(duì)測(cè)試脈沖的電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)采樣，對(duì)采樣反饋的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理分析后對(duì)該時(shí)刻的電弧及膜層進(jìn)行電參數(shù)辨識(shí)，辨識(shí)后對(duì)輸出脈沖參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整輸出適合膜層生長(zhǎng)的電參數(shù)，繼續(xù)處理一段時(shí)間后重復(fù)“測(cè)試-辨識(shí)-調(diào)整”(即步驟SlOl-步驟S103)的過程，使電弧始終保持為微細(xì)火花放電或微弧放電狀態(tài)，使膜層能適應(yīng)環(huán)境條件的變化始終處于最優(yōu)或接近最優(yōu)的生長(zhǎng)狀態(tài)。即作為一個(gè)較好的實(shí)施例，本發(fā)明在以調(diào)整后的電源輸出脈沖參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行微弧氧化的正常處理之后，還可以包括如下步驟:
[0031]步驟S104，在檢測(cè)到電流密度下降到無膜層擊穿時(shí)的臨界電流值時(shí)，繼續(xù)施加測(cè)試脈沖；其中，本次施加的測(cè)試脈沖的幅值基值取上一次辨識(shí)得到的擊穿電壓值。
[0032]本發(fā)明中，微弧氧化的處理過程是“自適應(yīng)”的，即所有的“測(cè)試-辨識(shí)-調(diào)整”過程都是在線自調(diào)節(jié)的，不需要人為干預(yù)或提前設(shè)定。處理過程中施加測(cè)試脈沖的時(shí)間(即步驟SlOl中的“一定時(shí)間”)由檢測(cè)電流或電流密度值決定，當(dāng)電流或電流密度值下降到臨界電流值時(shí)，就施加新的測(cè)試脈沖。
[0033]步驟S105，辨識(shí)出新的膜層擊穿臨界電壓值，并根據(jù)本次辨識(shí)得到的膜層擊穿臨界電壓值重新調(diào)整電源輸出脈沖參數(shù)用于下一次正常處理，直至電壓值達(dá)到擊穿電壓上限閥值。
[0034]另外，作為一個(gè)較好的實(shí)施例，本發(fā)明的步驟S102中進(jìn)行辨識(shí)的過程具體可以包括如下:
[0035]步驟S1021，對(duì)采樣得到的脈沖電壓、電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，減少或消除采樣數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)(如高頻噪聲)，盡可能真實(shí)地還原實(shí)際電信號(hào)；
[0036]步驟S1022，對(duì)預(yù)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行有效值運(yùn)算，獲得單個(gè)測(cè)試脈沖的電壓電流有效值；
[0037]步驟S1023，根據(jù)所述電壓電流有效值確定電流或電流上升率突變點(diǎn)，并將該電流或電流上升率突變點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值辨識(shí)為該狀態(tài)下的擊穿電壓值；
[0038]步驟S1024，若在測(cè)試脈沖電壓范圍內(nèi)，電流值在上升拐點(diǎn)之后出現(xiàn)了下降拐點(diǎn)，則將電流或電流上升率的下降拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值辨識(shí)為該狀態(tài)下的擊穿電壓上限閥值。
[0039]作為一個(gè)較好的實(shí)施例，在步驟S1021中，所述進(jìn)行預(yù)處理的過程具體可以包括:數(shù)字濾波處理以及數(shù)字平滑處理等。
[0040]另外，作為一個(gè)較好的實(shí)施例，在辨識(shí)得到所述擊穿電壓上限閥值之后，還可以包括如下步驟:
[0041]步驟S1025，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行頻域分析，得到相應(yīng)的幅頻、相頻關(guān)系，借助數(shù)值擬合的方法獲得負(fù)載阻抗譜，辨識(shí)膜層所處狀態(tài)。辨識(shí)得到的擊穿電壓值與擊穿電壓上限閥值為脈沖參數(shù)在線調(diào)整提供了參考范圍。
[0042]下面通過一個(gè)具體的例子來描述本發(fā)明的方案:試樣材料6061A1合金，試樣尺寸為Φ=4ι?πι,電解液為堿性娃酸鈉溶液，ΡΗ=11。初始時(shí)刻施加較寬范圍電壓測(cè)試脈沖參數(shù):脈沖頻率500Hz，脈寬1ms，脈沖幅值基值100V，脈沖增幅10V，脈沖幅值上限值450V。所施加的電壓測(cè)試脈沖信號(hào)如圖3所示，數(shù)據(jù)處理得到的測(cè)試脈沖1-V曲線如圖4(a)所示，曲線存在明顯的拐點(diǎn)可用于臨界電壓的辨識(shí)，辨識(shí)得到擊穿電壓值為365V，擊穿電壓上限閥值為430V，以無膜層擊穿時(shí)的電流密度值為施加測(cè)試脈沖與否的臨界值。在線辨識(shí)結(jié)束后，以辨識(shí)得到的擊穿電壓值繼續(xù)正常處理，檢測(cè)到電流密度下降到臨界電流值時(shí)，繼續(xù)施加測(cè)試脈沖；此時(shí)所加測(cè)試脈沖參數(shù)可適當(dāng)調(diào)整，采用頻率更高、脈寬更窄、幅值基值取上一次擊穿電壓值，脈沖增幅更小(IV)。對(duì)測(cè)試脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析后會(huì)得到和圖4(b)類似的測(cè)試脈沖1-V曲線，可辨識(shí)到新的擊穿電壓，根據(jù)辨識(shí)結(jié)果自動(dòng)調(diào)整脈沖輸出參數(shù)用于下一次正常處理。如此往復(fù)的進(jìn)行“測(cè)試-辨識(shí)-自調(diào)整”的過程，直至電壓值達(dá)到膜層擊穿上限閥值，判斷此次處理結(jié)束。
[0043]本發(fā)明采用自適應(yīng)-PID控制算法對(duì)輸出脈沖參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)節(jié)。由于正負(fù)脈沖的作用機(jī)制不同，負(fù)載呈現(xiàn)的電特性也不同，不同電弧形態(tài)及膜層狀態(tài)時(shí)所需采用的PID控制參數(shù)也不同，自適應(yīng)-PID控制算法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電源輸出脈沖參數(shù)進(jìn)行自調(diào)整精確控制。
[0044]需要說明的是，本發(fā)明的方法可以適用于鋁、鎂、鈦、鋯等有色金屬及其合金的微弧氧化處理。
[0045]與上述一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法相對(duì)應(yīng)，本發(fā)明還提供一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制系統(tǒng)，如圖5所示，包括:
[0046]測(cè)試脈沖施加模塊101，用于在微弧氧化的正常處理一定時(shí)間后，施加測(cè)試脈沖；
[0047]臨界電壓值辨識(shí)模塊102，用于對(duì)測(cè)試過程中所獲取的電信號(hào)進(jìn)行辨識(shí)，得到不同處理時(shí)間、不同膜層厚度時(shí)的膜層擊穿臨界電壓值；所述膜層擊穿臨界電壓值包括擊穿電壓值和擊穿電壓上限閥值；
[0048]參數(shù)調(diào)整模塊103，用于根據(jù)辨識(shí)得到的膜層擊穿臨界電壓值調(diào)整電源輸出脈沖參數(shù)，并以調(diào)整后的電源輸出脈沖參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行微弧氧化的正常處理。
[0049]作為一個(gè)較好的實(shí)施例，所述測(cè)試脈沖施加模塊101還可以用于在檢測(cè)到電流密度下降到無膜層擊穿時(shí)的臨界電流值時(shí)，繼續(xù)施加測(cè)試脈沖；其中，本次施加的測(cè)試脈沖的幅值基值取上一次辨識(shí)得到的擊穿電壓值。
[0050]另外，所述臨界電壓值辨識(shí)模塊102還可以用于辨識(shí)出新的膜層擊穿臨界電壓值，并根據(jù)本次辨識(shí)得到的膜層擊穿臨界電壓值重新調(diào)整電源輸出脈沖參數(shù)用于下一次正常處理，直至電壓值達(dá)到擊穿電壓上限閥值。
[0051]作為一個(gè)較好的實(shí)施例，所述臨界電壓值辨識(shí)模塊102可以包括:
[0052]預(yù)處理模塊，用于對(duì)采樣得到的脈沖電壓、電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，消除采樣數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)；
[0053]有效值獲取模塊，用于對(duì)預(yù)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行有效值運(yùn)算，獲得單個(gè)測(cè)試脈沖的電壓電流有效值；
[0054]擊穿電壓值辨識(shí)模塊，用于根據(jù)所述電壓電流有效值確定電流或電流上升率突變點(diǎn)，并將該電流或電流上升率突變點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值辨識(shí)為該狀態(tài)下的擊穿電壓值；
[0055]擊穿電壓上限閥值辨識(shí)模塊，用于在測(cè)試脈沖電壓范圍內(nèi)，若電流值在上升拐點(diǎn)之后出現(xiàn)了下降拐點(diǎn)，則將電流或電流上升率的下降拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值辨識(shí)為該狀態(tài)下的擊穿電壓上限閥值。
[0056]作為一個(gè)較好的實(shí)施例，所述臨界電壓值辨識(shí)模塊102還可以包括:[0057]膜層狀態(tài)辨識(shí)模塊，用于在辨識(shí)得到所述擊穿電壓上限閥值之后，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行頻域分析，得到相應(yīng)的幅頻、相頻關(guān)系，借助數(shù)值擬合的方法獲得負(fù)載阻抗譜，辨識(shí)膜層所處狀態(tài)。
[0058]上述一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制系統(tǒng)的其它技術(shù)特征與本發(fā)明的一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法相同，此處不予贅述。
[0059]通過以上方案可以看出，本發(fā)明的一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法及系統(tǒng)，在正常處理一段時(shí)間后施加測(cè)試脈沖，并進(jìn)行在線辨識(shí)得到不同處理時(shí)間、不同膜層厚度時(shí)的膜層擊穿臨界電壓值，然后根據(jù)辨識(shí)得到的膜層擊穿臨界電壓值實(shí)時(shí)調(diào)整電源輸出脈沖參數(shù)。本發(fā)明通過循環(huán)往復(fù)的“處理-辨識(shí)-自調(diào)整”的過程來實(shí)現(xiàn)對(duì)微弧氧化處理過程的自適應(yīng)控制，可以使電弧始終保持為微細(xì)火花放電或微弧放電狀態(tài)，使膜層能適應(yīng)環(huán)境條件的變化始終處于最優(yōu)或接近最優(yōu)的生長(zhǎng)狀態(tài)，采用本發(fā)明提供的方案進(jìn)行處理，能夠有效改善成膜效果，提升成膜效率，獲得性能優(yōu)異的陶瓷層。
[0060]除非上下文另有特定清楚的描述，本發(fā)明中的元件和組件，數(shù)量既可以單個(gè)的形式存在，也可以多個(gè)的形式存在，本發(fā)明并不對(duì)此進(jìn)行限定。本發(fā)明中的步驟雖然用標(biāo)號(hào)進(jìn)行了排列，但并不用于限定步驟的先后次序，除非明確說明了步驟的次序或者某步驟的執(zhí)行需要其他步驟作為基礎(chǔ)，否則步驟的相對(duì)次序是可以調(diào)整的。
[0061]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 在微弧氧化的正常處理一定時(shí)間后，施加測(cè)試脈沖； 對(duì)測(cè)試過程中所獲取的電信號(hào)進(jìn)行辨識(shí)，得到不同處理時(shí)間、不同膜層厚度時(shí)的膜層擊穿臨界電壓值；所述膜層擊穿臨界電壓值包括擊穿電壓值和擊穿電壓上限閥值； 根據(jù)辨識(shí)得到的膜層擊穿臨界電壓值調(diào)整電源輸出脈沖參數(shù)，并以調(diào)整后的電源輸出脈沖參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行微弧氧化的正常處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法，其特征在于，在以調(diào)整后的電源輸出脈沖參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行微弧氧化的正常處理之后，還包括步驟: 在檢測(cè)到電流密度下降到無膜層擊穿時(shí)的臨界電流值時(shí)，繼續(xù)施加測(cè)試脈沖；其中，本次施加的測(cè)試脈沖的幅值基值取上一次辨識(shí)得到的擊穿電壓值； 辨識(shí)出新的膜層擊穿臨界電壓值，并根據(jù)本次辨識(shí)得到的膜層擊穿臨界電壓值重新調(diào)整電源輸出脈沖參數(shù)用于下一次正常處理，直至電壓值達(dá)到擊穿電壓上限閥值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法，其特征在于，所施加的測(cè)試脈沖為一組幅值、頻率及脈寬不等的測(cè)試脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法，其特征在于，所述進(jìn)行辨識(shí)的過程包括: 對(duì)采樣得到的脈沖電壓、電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，消除采樣數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)； 對(duì)預(yù)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行有效值運(yùn)算，獲得單個(gè)測(cè)試脈沖的電壓電流有效值； 根據(jù)所述電壓電流有效值確定電流或電流上升率突變點(diǎn)，并將該電流或電流上升率突變點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值辨識(shí)為該狀態(tài)下的擊穿電壓值； 若在測(cè)試脈沖電壓范圍內(nèi)，電流值在上升拐點(diǎn)之后出現(xiàn)了下降拐點(diǎn)，則將電流或電流上升率的下降拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值辨識(shí)為該狀態(tài)下的擊穿電壓上限閥值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法，其特征在于，在辨識(shí)得到所述擊穿電壓上限閥值之后，還包括步驟: 對(duì)電信號(hào)進(jìn)行頻域分析，得到相應(yīng)的幅頻、相頻關(guān)系，借助數(shù)值擬合的方法獲得負(fù)載阻抗譜，辨識(shí)膜層所處狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微弧氧化過程自適應(yīng)控制方法，其特征在于，所述進(jìn)行預(yù)處理的過程包括:數(shù)字濾波處理以及數(shù)字平滑處理。
7.一種微弧氧化過程自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 測(cè)試脈沖施加模塊，用于在微弧氧化的正常處理一定時(shí)間后，施加測(cè)試脈沖； 臨界電壓值辨識(shí)模塊，用于對(duì)測(cè)試過程中所獲取的電信號(hào)進(jìn)行辨識(shí)，得到不同處理時(shí)間、不同膜層厚度時(shí)的膜層擊穿臨界電壓值；所述膜層擊穿臨界電壓值包括擊穿電壓值和擊穿電壓上限閥值； 參數(shù)調(diào)整模塊，用于根據(jù)辨識(shí)得到的膜層擊穿臨界電壓值調(diào)整電源輸出脈沖參數(shù)，并以調(diào)整后的電源輸出脈沖參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行微弧氧化的正常處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微弧氧化過程自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試脈沖施加模塊還用于在檢測(cè)到電流密度下降到無膜層擊穿時(shí)的臨界電流值時(shí)，繼續(xù)施加測(cè)試脈沖；其中，本次施加的測(cè)試脈沖的幅值基值取上一次辨識(shí)得到的擊穿電壓值； 所述臨界電壓值辨識(shí)模塊還用于辨識(shí) 出新的膜層擊穿臨界電壓值，并根據(jù)本次辨識(shí)得到的膜層擊穿臨界電壓值重新調(diào)整電源輸出脈沖參數(shù)用于下一次正常處理，直至電壓值達(dá)到擊穿電壓上限閥值。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的微弧氧化過程自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述臨界電壓值辨識(shí)模塊包括: 預(yù)處理模塊，用于對(duì)采樣得到的脈沖電壓、電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，消除采樣數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)； 有效值獲取模塊，用于對(duì)預(yù)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行有效值運(yùn)算，獲得單個(gè)測(cè)試脈沖的電壓電流有效值； 擊穿電壓值辨識(shí)模塊，用于根據(jù)所述電壓電流有效值確定電流或電流上升率突變點(diǎn)，并將該電流或電流上升率突變點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值辨識(shí)為該狀態(tài)下的擊穿電壓值； 擊穿電壓上限閥值辨識(shí)模塊，用于在測(cè)試脈沖電壓范圍內(nèi)，若電流值在上升拐點(diǎn)之后出現(xiàn)了下降拐點(diǎn)，則將電流或電流上升率的下降拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值辨識(shí)為該狀態(tài)下的擊穿電壓上限閥值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微弧氧化過程自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述臨界電壓值辨識(shí)模塊還包括:` 膜層狀態(tài)辨識(shí)模塊，用于在辨識(shí)得到所述擊穿電壓上限閥值之后，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行頻域分析，得到相應(yīng)的幅頻、相頻關(guān)系，借助數(shù)值擬合的方法獲得負(fù)載阻抗譜，辨識(shí)膜層所處狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】G05B13/04GK103823370SQ201410036861
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】曹彪, 楊凱, 黃增好 申請(qǐng)人:廣州市精源電子設(shè)備有限公司, 華南理工大學(xué)