自學(xué)習(xí)高壓電源在電子束打印系統(tǒng)中的優(yōu)化

電子束打印（EB-PBF）對(duì)高壓電源要求極為嚴(yán)苛：60-150kV加速電壓紋波<30ppm、束流響應(yīng)<200μs、殘余磁場(chǎng)<0.3μT、長(zhǎng)時(shí)間能量漂移<80ppm。傳統(tǒng)固定參數(shù)控制在不同粉層、不同幾何結(jié)構(gòu)、預(yù)熱策略下難以保持最優(yōu)，自學(xué)習(xí)高壓電源以在線工況辨識(shí)、深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)、實(shí)時(shí)參數(shù)自整定為核心，在無需人工干預(yù)前提下將打印缺陷率降低73%。

在線工況辨識(shí)是自學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。電源實(shí)時(shí)采集束流泄漏電流、真空度、靶面溫度、掃描磁場(chǎng)波形、粉床紅外熱像等28維特征，通過嵌入式輕量級(jí)LSTM網(wǎng)絡(luò)每50ms更新一次當(dāng)前打印狀態(tài)（粉層厚度、幾何復(fù)雜度、熱積累程度），辨識(shí)準(zhǔn)確率99.2%。

深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)取代人工調(diào)參。系統(tǒng)將“束斑尺寸最小+能量波動(dòng)最小+殘余磁場(chǎng)最小”定義為多目標(biāo)獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)，以電壓、束流限制、掃描同步相位為動(dòng)作空間，在真實(shí)打印過程中持續(xù)試錯(cuò)學(xué)習(xí)。初始策略來自歷史最優(yōu)參數(shù)包，之后每打印100層后性能提升28%，500層后收斂到人工專家水平的1.42倍。

實(shí)時(shí)參數(shù)自整定讓電源“越用越聰明”。傳統(tǒng)PID參數(shù)需工程師反復(fù)調(diào)試，新方案內(nèi)置在線遞推最小二乘辨識(shí)，每200μs更新一次束流回路模型，自動(dòng)重算PID增益。當(dāng)切換粉末材料或?qū)雍駮r(shí)，超調(diào)量從傳統(tǒng)4.8%降至0.6%，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短62%。

殘余磁場(chǎng)自學(xué)習(xí)補(bǔ)償是獨(dú)門絕技。電子槍關(guān)斷后殘余磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致束斑漂移，新系統(tǒng)記錄每次關(guān)斷后的束斑位移軌跡，通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)補(bǔ)償波形，在下次掃描前主動(dòng)疊加反向磁場(chǎng)，殘余漂移從2.8μm降至0.19μm。

實(shí)際在多臺(tái)工業(yè)級(jí)電子束打印機(jī)上運(yùn)行后，自學(xué)習(xí)高壓電源在零人工干預(yù)下完成從鈦合金到高溫合金的全材料切換，單件打印時(shí)間縮短19%，內(nèi)部氣孔率從0.42%降至0.07%，真正實(shí)現(xiàn)了“一次設(shè)定，終身自優(yōu)”的智能進(jìn)化。