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激光增材制造技术利用高功率激光,使基材形成熔池并熔化金属粉末,通过材料逐层堆积的方式制造零件。与传统制造技术相比,该技术具有柔性度高、不受零件结构限制、周期短等优点,在航空航天、快速原型制造、医疗用品领域取得了广泛的应用。激光增材制造的质量受工艺参数、外部环境及熔池温度等多种因素的影响。上述因素中,熔池温度对成形件的质量影响最大。实现激光增材制造过程的熔池温度监测与控制对提高激光增材制造质量有重要意义。然而,由于建立熔池温度模型的复杂性及在激光增材制造过程中熔池温度模型会发生变化,目前适用于激光增材制造熔池温度实时控制的算法并不多见。本文以实现熔池温度的精确控制为目的,改进了基于递推子空间辨识的自适应预测控制,并基于改进后的算法设计熔池温度控制系统。最后,通过设计的实验验证了熔池温度的控制效果。本文的主要工作及成果有:(1)在激光增材制造设备的基础上,搭建了激光增材制造熔池温度控制平台。该为熔池温度控制系统的设计与测试提供了基础。(2)结合激光增材制造的实际情况,对基于递推子空间辨识的自适应预测控制算法进行了相应的改进。在MATLAB/Simulink的对比仿真结果表明,改进后的算法成功的解决了基于递推子空间辨识的自适应预测控制算法控制初期的震荡现象,使得该算法更加适用于熔池温度的控制。(3)分析了熔池温度系统的特征,并确定了熔池温度控制的策略及基本要求。然后基于改进后的算法设计了激光增材制造熔池温度控制系统,该系统利用比色高温计侧轴探测熔池温度,通过实时调节激光功率实现熔池温度的控制。通过离线仿真及实验确定了控制器的基本参数。离线仿真结果验证了熔池温度快速变化及熔池温度缓慢变化时该系统的理论控制效果。(4)分别设计了采用复杂路径下的熔池温度控制实验及使用复杂基板时熔池温度控制实验验证熔池温度控制系统的效果。实验结果显示:设计的熔池温度控制系统能够实现在上述情况下,准确地控制熔池温度,消除了激光增材制造过程中熔池温度突变及渐变现象的稳定性,提高了熔池温度的稳定性。