智能技术在直流电弧等离子体石墨提纯设备中的应用

《智能技术在直流电弧等离子体石墨提纯设备中的应用》深入探讨了智能技术如何革新石墨提纯工艺。第1章阐述石墨提纯的重要性及传统方法局限。第2章介绍智能控制技术原理、算法与优势，为后续应用铺垫。第3章解析等离子体石墨提纯技术，揭示其高效提纯机制。第4章说明计算机仿真技术优化等离子体电源，提升性能与稳定性。第5章运用智能算法精准预测提纯区温度，保障工艺稳定性。第6章详述智能控制技术在装置中的全方位应用，实现自动化与智能化。第7章聚焦石墨送粉器自动控制，提高送粉精度与效率。第8章介绍上位机开发，实现远程监控与操作。本书为石墨提纯领域提供创新思路，推动行业向智能化、高效化发展。

目 录





第1章 石墨提纯概述 001
1.1 石墨与石墨烯 001
1.1.1 石墨与石墨烯的“家族渊源” 001
1.1.2 石墨与石墨烯的特性比较 002
1.1.3 制备方法——从石墨到石墨烯的转化004
1.1.4 应用领域——各展其长，协同共进005
1.2 石墨提纯的必要性006
1.3 石墨提纯的基本原理与技术007
1.3.1 物理法提纯技术的应用 008
1.3.2 化学法提纯技术的应用 010
1.3.3 等离子体法提纯技术的应用 013
1.4 常见智能化、自动化技术在石墨提纯中的应用 013
1.5 本章小结017 参考文献017

第2章 等离子体石墨提纯技术019
2.1 等离子体的本质与内涵019
2.2 等离子体的分类020
2.2.1 按照产生环境分类 021
2.2.2 按照温度与电离平衡状态分类 021
2.2.3 按照电离度分类 022
2.2.4 按照气压分类 022
2.3 气体放电理论023
2.4 不同类型的等离子体生成技术 025
2.4.1 辉光放电 025
2.4.2 电晕放电 026

智能技术在直流电弧等离子体石墨提纯设备中的应用

2.4.3 介质阻挡放电 027
2.4.4 射频放电 028
2.4.5 微波放电 029
2.4.6 电弧放电 030
2.5 等离子体技术在石墨提纯中的应用031
2.5.1 介质放电技术在石墨提纯中的应用 031
2.5.2 电弧等离子体在石墨提纯中的应用 033
2.6 本章小结034 参考文献035

第3章 等离子体激励源的计算机仿真设计036
3.1 计算机仿真技术概述 036
3.2 主流仿真软件盘点037
3.2.1 MATLAB/Simulink 037
3.2.2 COMSOL Multiphysics 037
3.2.3 ANSYS 038
3.2.4 MWORKS 038
3.2.5 其他专业领域常用的仿真软件038
3.3 计算机仿真技术的主要应用领域 041
3.4 仿真技术在等离子体直流激励源设计中的应用 042
3.4.1 设计前的方案验证 042
3.4.2 设计中的参数优化043
3.4.3 设计后的性能评估 043
3.56kV 、1.5 A的直流电源仿真设计043
3.5.1 电源设计方案 043
3.5.2 整流滤波电路的设计 044
3.5.3 移相 ZVZCS-PWM 控制电路的设计 045
3.5.4 PFC-Boost 升压电路的设计 049
3.5.5 仿真与测试 052
3.6 10kV 、0.05 A 的直流电源仿真设计053
3.6.1 高压直流电源设计方案 053
3.6.2 主电路的设计 055


3.6.3 控制电路的设计062
3.6.4 仿真与测试 068
3.7 本章小结074 参考文献075

第4章 基于人工智能算法的电弧等离子体石墨提纯区温度预测模型
搭建 077
4.1 主要的人工智能技术和算法概述 078
4.1.1 机器学习 079
4.1.2 深度学习 080
4.1.3 自然语言处理 082
4.1.4 计算机视觉 082
4.2 人工智能技术和算法在石墨相关领域中的应用 083
4.2.1 机器学习在石墨烯材料性能分析中的应用 083
4.2.2 机器学习在石墨分类中的应用 083
4.2.3 机器学习在生产设备故障预测中的应用 084
4.3 温度对电弧等离子体石墨提纯效果的影响 085
4.4 适用于温度预测的智能算法086
4.4.1 BP 算 法 0 8 7
4.4.2 ELM 算 法 0 8 8
4.4.3 LSTM 算 法 0 8 9
4.4.4 RF 算 法 0 9 0
4.5 基于BP 算法的电弧等离子体石墨提纯区温度预测数学模型 搭建 092
4.5.1 石墨提纯区温度预测 092
4.5.2 电弧等离子体石墨提纯区温度建模 094
4.5.3 结果分析 098
4.6 多工况下电弧等离子体石墨提纯区温度预测模型对比 099
4.6.1 数据采集 099
4.6.2 数据预处理 101
4.6.3 模型预测效果 103
4.6.4 结果分析 107


4.7 本章小结 108
参考文献 109

第5章 电弧等离子体石墨提纯区温度智能控制方法应用 111
5.1 常用控制技术概述 113
5.1.1 传统 PID 控制技术 113
5.1.2 模糊控制技术 113
5.1.3 神经网络控制技术 115
5.1.4 自抗扰控制技术 117
5.1.5 鲁棒控制技术 119
5.1.6 预测控制技术 120
5.2 电弧等离子体石墨提纯温度控制系统的特性 122
5.3 前馈-反馈复合控制 122
5.4 单一工况下电弧等离子体石墨提纯温度的 BP-PID 控制 125
5.4.1 数据加载与划分 126
5.4.2 BP 神经网络训练 126
5.4.3 PID 控制器设计 127
5.4.4 结果可视化 129
5.4.5 结果分析 131
5.5 多工况下电弧等离子体石墨提纯温度的模糊PID 控制 131
5.5.1 控制的步骤 131
5.5.2 数据处理与设定值加载 134
5.5.3 模糊PID 控制器设计 135
5.5.4 控制过程模拟 135
5.5.5 结果可视化 138
5.5.6 结果分析 141
5.6 本章小结 141
参考文献 142

第6章 石墨送粉器的自动控制 143
6.1 现有电弧等离子体石墨提纯送粉器 144
6.2 一般送粉器自动控制系统的基础结构 145


6.3 基于STC89C52的螺杆式石墨送粉器控制系统仿真设计148
6.3.1 送粉器控制系统的器件选型 150
6.3.2 送粉器控制系统的程序设计 157
6.3.3 送粉器控制系统的仿真调试 162
6.4 基于STM32VET6单片机的转盘式石墨送粉器控制系统设计164
6.4.1 控制方案 165
6.4.2 送粉器控制系统的硬件设计 165
6.4.3 送粉器控制系统的软件设计 175
6.4.4 送粉器控制系统的调试与测试 176
6.5 本章小结 177
参考文献 178

第7章 等离子体石墨提纯装置的人机交互开发与应用 179
7.1 人机交互的实现 179
7.1.1 基本概念 179
7.1.2 主要的开发工具 179
7.1.3 图形用户界面 182
7.1.4 人机交互开发的基本流程 183
7.2 电弧等离子体石墨提纯装置人机交互开发的基本需求分析184
7.2.1 基本需求分析 184
7.2.2 设计过程中重点考虑的问题 186
7.3 送粉器控制系统人机交互设计 186
7.3.1 组态软件 186
7.3.2 监控画面的设计 187
7.3.3 模拟运行 188
7.4 温度预测控制系统人机交互设计 189
7.4.1 关键代码与解析：BP-PID 温度预测控制系统 189
7.4.2 系统应用 194
7.4.3 加入模糊控制的 BP-PID 温度预测控制系统 195
7.5 本章小结 196
参考文献 196