注塑机料桶温度模糊解耦控制系统.pdf

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1、彭斐，等：注塑机料桶温度模糊解耦控制系统71注塑机料桶温度模糊解耦控制系统术彭斐彭勇刚韦巍(杭州职业技术学院，杭州310018)(浙江大学电气学院，杭州310027)摘要针对注塑机料桶温度控制强耦合、非线性的特点，采用模糊控制及解耦的方法进行温度控制。介绍了该控制方法的实施，并通过仿真和实验证明了该方法的有效性。关键词注塑机温度控制模糊控制解耦在塑料的注塑过程中，熔体温度是一个很重要加热器连续放置，所以各段之间的温度是相互影响的参数，其高低取决于料桶温度和料桶内螺杆与塑的，各段之间的热量是流动的，所以各段之间的温度料之问的剪切热。一般认为，在中小型注

2、塑机中熔控制是相互耦合的。加热其中一段，必定影响到相体温度取决于料筒温度，熔体温度的控制表现为对邻段的温度变化。料桶温度的控制。若料桶温度太低，塑料在螺杆间不同型号的注塑机其加热圈功率、料桶容积等产生不必要的剪切力，并因此产生冷固化，容易对机参数不一样，料桶温度控制对象的模型参数也是不器造成损坏。温度过高时，塑料分子间发生交联，会一致的。而且即使同一台注塑机生产不同的制品使组织疏松，产生发泡现象，尤其在精密注塑中更是时，所使用不同原料的比热容是不同的，生产不同的不允许的。同时不同塑料制品采用的塑料原料不制品时加料速度及加料质量也不同，这些因素均会同，

3、而塑料原料根据制品的工艺要求其最佳注射温导致注塑机料桶温度控制对象的模型不确定。总之度各不相同，并且其对注塑机料筒的不同区段也有注塑机料桶温度控制对象是一个强耦合、多变量、大不同的温度要求。因此，需要对料筒温度进行分段滞后、不确定性的控制对象。控制。目前，国际上熔体温度的控制精度一般为当前的注塑机料桶温度控制通常使用传统的±2~C，而我国实际控制精度尚为±5~C左右。笔者PID控制方法-21，PID参数由人工在调试现场输通过采用模糊控制及解耦的方法进行温度控制，控人，但不同地区的用户，由于环境不同，PID参数也制精度为±3~C。不同，即使同一用户，P

4、ID参数也会随环境变化而作1注塑机料桶温度控制对象出调整，不方便用户使用，也无法获得满意的控制效注塑机料桶温度系统由多段电加热圈组成，一果。有学者提出采用自整定的PID控制方法“J，般分为3～6段加热区，分别由3～6个固态继电器以及普通的模糊控制方法～，但由于没考虑注塑进行控制。注塑机料桶温度各加热区段的控制模型机料桶温度控制的强耦合作用，效果仍然不够理想。可以近似为：文献[8]提出的神经网络解耦控制方法在理论G(s)=篙(1)上可行，但是神经网络学习的计算量很大，在嵌入式的工程控制中无法实现。式中：卜比例常数；文献[9]提出采用模糊控制方法来控制注

5、塑机——滞后时间；料桶温度，虽然没有考虑到温度的耦合特点，但是实s——拉普拉斯变换变量；际控制效果也表现出了模糊控制在料桶温度控制中时间常数。的适应性。笔者采用模糊控制及模糊补偿解耦思由式(1)可知，注塑机料筒温度控制系统为一想，结合注塑机料桶温度的耦合特点，设计出模糊补阶带纯滞后的大惯性系统，而且控制的系统具有时偿解耦器，再结合模糊控制来对注塑机料桶温度进变性(，时变)。而且由实际的加热方式可知温行控制。度的控制为单向，即只能主动升温，而降温只能靠自然冷却。国家科技支撑计戈0项目(2007BAF13B03)、中国博士后基金由于注塑机料筒是连续的，各

6、段之间没有隔离，项目(20090451451)只是人为的根据放置的几个加热圈分为几段，各段收稿目期：2009,12—1772工程塑料应用2010年，第38卷，第3期2模糊控制及模糊补偿解耦在注塑机料桶温度控定解耦能力，但对于变量之间存在强耦合关系的对制中的应用象控制效果不是很好。2．1基本的模糊控制策略2．2基于温差的模糊解耦策略对各段料桶温度控制采用两输入单输出模糊控由于注塑机料桶温度控制对象的不确定性，精制策略。对于本系统，为了加快系统响应速度，具体确的数学模型难以获得，并且不同状况下其模型也采用如下的策略来实现：不一样，所以基于状态反馈的解耦方

7、法和模糊控制料桶温度小于设定值30~C时，采用100％恒定方法都不能直接利用。通过分析认为，对注塑机而功率输出控制；料桶温度大于设定值2~C时，完全关言，每段加热区本身的输入量对其输出量起主要作闭控制输出，不再加热；其它情况下，采用模糊控制用，其它变量可看作干扰量。在这些变量中，相邻加方法进行控制。热区之间的耦合最为严重。因此，可以忽略相邻加注塑机温度模糊控制器为以误差e和误差的微热区之外的其它加热区对本加热段的影响，即认为分为输入的两输入单输出的模糊控制器，它是根这种影响已间接地反映在相邻加热区的温度变化据系统输出的误差及误差的变化趋势来消除误差的

8、上。模糊控制规则。e及均分为7个变量等级(NB，对系统作以上处理后，笔者采取以下的策略来NM，NS，ZE，P