專利名稱：自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制注塑機(jī)控制器、控制方法、及其控溫電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及注塑機(jī)的溫度控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種全閉環(huán)控制的電動(dòng)式注塑機(jī)的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制注塑機(jī)控制器、控制方法、及其控溫電路。
背景技術(shù)：
隨著塑料制品加工業(yè)的進(jìn)一步成熟，對(duì)塑料機(jī)械產(chǎn)業(yè)也提出了越來(lái)越高的要求。為實(shí)現(xiàn)高效、精確、節(jié)能的目標(biāo)，人們進(jìn)行了長(zhǎng)期的探索，提出了多種多樣的改進(jìn)方案。例如，中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種可編程邏輯控制器控制的自動(dòng)造型機(jī)〔申請(qǐng)?zhí)朇N94190352.4〕，包括一用于閱讀設(shè)置在一模具的一側(cè)上的標(biāo)志的裝置，所述閱讀裝置與一可編程邏輯控制器相連接，所述控制器監(jiān)控所述機(jī)器的操作以根據(jù)所用模具自動(dòng)地選擇模塑參數(shù)。還有人發(fā)明了一種注射成型機(jī)及控制器〔申請(qǐng)?zhí)朇N200380106283.8〕，包括夾緊機(jī)構(gòu)，用于向兩部分模具施加模具夾緊力和用于移動(dòng)模具部分以開(kāi)啟模具；注射機(jī)構(gòu)，用于塑化材料和將可塑材料注射入形成模制件的封閉模具。
上述方案的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制作而成的產(chǎn)品品質(zhì)不高，工作效率較低，無(wú)法適應(yīng)實(shí)際的生產(chǎn)要求。塑料注射成型機(jī)的電腦控制器是整個(gè)裝置的核心部件，控制器的更新?lián)Q代也是隨著注塑機(jī)機(jī)械發(fā)展而變化的。注射模塑成型機(jī)料桶溫度控制是注射模塑成型機(jī)一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)。料桶的溫度控制效果直接影響塑制品的質(zhì)量，尤其是對(duì)于精密注塑制品。因此高端注射模塑成型機(jī)電腦控制器的特點(diǎn)之一是高精度和高可靠性的溫度控制。
在目前市場(chǎng)上注射模塑成型機(jī)料桶溫度控制多數(shù)使用的還是傳統(tǒng)PID控制或者基于模糊控制的溫度控制方法。傳統(tǒng)PID控制在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用很廣泛，它具有簡(jiǎn)單實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是需花費(fèi)大量的時(shí)間建立模型，并且需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師才能將參數(shù)整定合適。當(dāng)系統(tǒng)受到較強(qiáng)干擾或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，容易產(chǎn)生較大振蕩，響應(yīng)曲線變化較大。模糊控制對(duì)比PID控制，主要優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)模糊控制在被控對(duì)象參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，響應(yīng)曲線變化不大，而且即使在被控對(duì)象模型結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)無(wú)超調(diào)控制，具有較好的魯棒性。但其缺點(diǎn)是升溫過(guò)程不如PID控制快，并且由于不具備積分作用，因此很難完全消除靜態(tài)誤差。這種缺點(diǎn)在系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)后又受到擾動(dòng)時(shí)表現(xiàn)的特別明顯。因此，注射模塑成型機(jī)料桶的溫度控制問(wèn)題一直是困擾國(guó)內(nèi)精密注塑的難點(diǎn)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的系統(tǒng)受到較強(qiáng)干擾或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，容易產(chǎn)生較大振蕩，響應(yīng)曲線變化較大等的技術(shù)問(wèn)題；提供了一種可以有效抑制大滯后的影響，也對(duì)被控對(duì)象參數(shù)變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和魯棒性的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制注塑機(jī)控制器、控制方法、及其控溫電路。
本發(fā)明還有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的需花費(fèi)大量的時(shí)間建立模型，并且需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師才能將參數(shù)整定合適、使用起來(lái)難度較大，經(jīng)濟(jì)性不高，難以推廣應(yīng)用等的技術(shù)問(wèn)題；提供了一種將現(xiàn)場(chǎng)積累的溫控經(jīng)驗(yàn)以及注射模塑成型機(jī)操控人員的經(jīng)驗(yàn)歸納組織成規(guī)則庫(kù)和知識(shí)庫(kù)，并在升溫和保溫階段加入了參數(shù)自適應(yīng)控制，大大降低了使用的難度，經(jīng)濟(jì)效益高，便于推廣應(yīng)用的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制注塑機(jī)控制器、控制方法、及其控溫電路。
本發(fā)明再有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的升溫過(guò)程慢，難以完全消除靜態(tài)誤差，料桶溫度控制難度較大，設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)品的品質(zhì)不高等的技術(shù)問(wèn)題；提供了一種料桶靜態(tài)與工作態(tài)時(shí)的控制精度高，可靠性好，溫度便于控制，產(chǎn)品的質(zhì)量高且穩(wěn)定，設(shè)計(jì)合理的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制注塑機(jī)控制器、控制方法、及其控溫電路。
本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制注塑機(jī)控制器，包括用于監(jiān)控的上位機(jī)，以及用于執(zhí)行的下位機(jī)，上位機(jī)和下位機(jī)之間通過(guò)通訊線相連，中央處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)信息處理，其特征在于，所述的上位機(jī)包含有與中央處理單元相連的一個(gè)用于顯示工作狀態(tài)的顯示裝置，一個(gè)用于進(jìn)行控制操作和參數(shù)設(shè)置管理的控制面板；所述的下位機(jī)包含有與中央處理單元相連的一個(gè)用于控制液壓系統(tǒng)工作的液壓系統(tǒng)控制模塊，一個(gè)用于料桶溫度測(cè)量以及自適應(yīng)溫度控制的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制模塊，一個(gè)用于控制電子尺的電子尺管理模塊，一個(gè)I/O口管理模塊，以及一個(gè)用于控制注塑壓力和流量的比例閥控制模塊。
作為優(yōu)選，所述的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制模塊包括設(shè)置在料桶上的若干熱電偶，與熱電偶相連的A/D轉(zhuǎn)換單元，A/D轉(zhuǎn)換單元通過(guò)數(shù)字濾波單元與信號(hào)預(yù)處理單元相連，所述的信號(hào)預(yù)處理單元與預(yù)先存儲(chǔ)的規(guī)則庫(kù)和知識(shí)庫(kù)相連；在知識(shí)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、性能指標(biāo)以及自適應(yīng)計(jì)算模塊。
作為優(yōu)選，所述的規(guī)則庫(kù)包括連續(xù)加熱規(guī)則庫(kù)、調(diào)節(jié)升溫規(guī)則庫(kù)、限制范圍升溫保溫規(guī)則庫(kù)、以及保溫規(guī)則庫(kù)。
作為優(yōu)選，所述的比例閥控制模塊控制壓力閥和流量閥工作；所述的上位機(jī)和下位機(jī)之間通過(guò)基于幀傳輸?shù)拇型ㄐ艆f(xié)議進(jìn)行通信。
作為優(yōu)選，所述的料桶內(nèi)有若干段，在每一段內(nèi)都安裝有一個(gè)熱電偶。
注塑機(jī)的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制方法，其特征在于包括下述工作過(guò)程溫度信號(hào)的采集、溫度信號(hào)的預(yù)處理、溫度信號(hào)的規(guī)則庫(kù)比較、控制參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整、以及控制信號(hào)的輸出應(yīng)用，其中，a.溫度信號(hào)的采集由分布在料桶內(nèi)熱電偶采集溫度的模擬信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并降該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波得到當(dāng)前溫度測(cè)量值；b.溫度信號(hào)的預(yù)處理將當(dāng)前溫度測(cè)量值與前一時(shí)段的溫度設(shè)定值進(jìn)行差值運(yùn)算得到溫度偏差值，將得到的溫度偏差值與前一時(shí)段的溫度偏差值進(jìn)行比較的到溫度偏差率；c.溫度信號(hào)的規(guī)則庫(kù)比較將當(dāng)前溫度測(cè)量值、溫度偏差值、以及溫度偏差率輸入規(guī)則庫(kù)進(jìn)行比對(duì)運(yùn)算，判斷適用的規(guī)則；d.控制參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算料桶的滯后時(shí)間τ，并通過(guò)前饋控制和自適應(yīng)數(shù)學(xué)模型產(chǎn)生系統(tǒng)控制信號(hào)；e.控制信號(hào)的輸出應(yīng)用通過(guò)系統(tǒng)控制信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整和控制。
將注塑機(jī)料桶溫度控制區(qū)分為兩大過(guò)程，即升溫過(guò)程靜態(tài)加溫到設(shè)定值和保溫過(guò)程產(chǎn)品生產(chǎn)運(yùn)行態(tài)。根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)大量試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的提煉，組織成一個(gè)全面的規(guī)則庫(kù)，其中分為升溫規(guī)則庫(kù)和保溫規(guī)則庫(kù)，同時(shí)在兩個(gè)庫(kù)中又分別嵌套針對(duì)升溫特性和保溫特性的參數(shù)自適應(yīng)控制。除此之外，因?yàn)樽⑺軝C(jī)料桶射嘴部分和進(jìn)料口段料桶的最后一段具有特殊性，因此又有專門的自適應(yīng)規(guī)則。對(duì)于中小型注塑機(jī)，射嘴部分的溫度測(cè)量熱電偶以環(huán)的形式套在射嘴表面，因此容易受外界干擾，除在采樣后對(duì)數(shù)據(jù)加強(qiáng)濾波外，在控制上其控制規(guī)則與其他段略有不同。進(jìn)料口段因在實(shí)際運(yùn)行時(shí)有循環(huán)水進(jìn)行冷卻，因此在控制上使其可以自適應(yīng)常規(guī)態(tài)和加入冷卻水態(tài)。
本發(fā)明以專家規(guī)則庫(kù)和知識(shí)庫(kù)為核心，利用溫度偏差值設(shè)定值-測(cè)量值和偏差變化率Δe(k)，Δe(k-1)為基礎(chǔ)，以自適應(yīng)PID對(duì)升溫階段和保溫階段進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。因?yàn)樽⑺軝C(jī)料桶具有很大的延遲和滯后，屬于大滯后系統(tǒng)，加上熱電偶本身測(cè)量所引入的時(shí)間延遲，以中小型注塑機(jī)料桶150g為例，延遲可達(dá)幾十秒。因此，為保證控制精度，不引起系統(tǒng)過(guò)大超調(diào)和振蕩，在料桶的升溫階段從室溫或某一穩(wěn)定溫度值和到達(dá)設(shè)定值階段分別加入了延遲自適應(yīng)控制，根據(jù)滯后時(shí)間τ進(jìn)行前饋控制，從而提高其穩(wěn)定性，避免因施加過(guò)多控制量而引起上沖以及因響應(yīng)不及時(shí)而引起下沖。
所有的溫度數(shù)據(jù)均以注射模塑成型機(jī)料桶的熱電偶在線實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集，經(jīng)過(guò)與規(guī)則庫(kù)的規(guī)則比較判斷，再根據(jù)具體某條規(guī)則以知識(shí)庫(kù)中的數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)公式為依據(jù)，根據(jù)升溫狀態(tài)和保溫狀態(tài)的自適應(yīng)控制，最后輸出控制量，具體如下注射模塑成型機(jī)料桶每段都安裝有K型熱電偶一個(gè)，實(shí)時(shí)測(cè)量當(dāng)前段溫度，溫度采樣板將熱電偶信號(hào)變送為數(shù)字溫度信號(hào)后送注射模塑成型機(jī)控制器，經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波后得到當(dāng)前溫度測(cè)量值TempMeasure，經(jīng)過(guò)與當(dāng)前段溫度設(shè)定值TempSet差值運(yùn)算后，得到當(dāng)前k時(shí)刻的偏差e(k)＝TempMeasure-TempSet，根據(jù)上一時(shí)刻k-1時(shí)刻的溫度偏差e(k-1)可得偏差變化率Δe(k)，最后，將所得溫度測(cè)量值、溫度偏差以及偏差變化率送往規(guī)則庫(kù)，進(jìn)行推理計(jì)算。
根據(jù)注射模塑成型機(jī)料桶溫度特性，即升溫狀態(tài)與保溫狀態(tài)，將規(guī)則庫(kù)組織為升溫規(guī)則庫(kù)和保溫規(guī)則庫(kù)，將規(guī)則庫(kù)組織為4個(gè)大規(guī)則區(qū)域，這幾部分規(guī)則相輔相成，不可分割，注射模塑成型機(jī)料桶的溫度控制最終歸結(jié)為產(chǎn)品生產(chǎn)工作態(tài)的溫度控制，即保溫階段的溫度控制，升溫階段可以看做是一種靜態(tài)行為，當(dāng)?shù)綔囟鹊竭_(dá)設(shè)定值進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)，溫度的控制精度直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，在升溫階段，規(guī)則庫(kù)相對(duì)簡(jiǎn)單，其關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在溫度上升的快速性和防止溫度過(guò)沖以及保持溫度穩(wěn)定性和魯棒性，根據(jù)保溫階段的重要性，保溫規(guī)則庫(kù)中加入了參數(shù)自適應(yīng)控制，以保證控制精度和穩(wěn)定性，知識(shí)庫(kù)中主要存放經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、性能指標(biāo)以及自適應(yīng)計(jì)算公式等。
參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整主要是用來(lái)當(dāng)運(yùn)行工況或系統(tǒng)特性發(fā)生變化時(shí)能夠及時(shí)對(duì)控制進(jìn)行調(diào)整，以防止控制品質(zhì)惡化，保持系統(tǒng)穩(wěn)定性，注射模塑成型機(jī)料桶具有很大的滯后時(shí)間，各段之間溫度相互耦合作用較強(qiáng)，尤其是相鄰兩段之間，并且當(dāng)遇到外界較強(qiáng)干擾或者運(yùn)行工況發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)特性也隨之變化，因此難以得到精確的數(shù)學(xué)模型。但在控制中又不能完全脫離系統(tǒng)本身特性，因此，在本方法中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各種型號(hào)的注射模塑成型機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)所得經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合注射模塑成型機(jī)料桶特性，采用了非確定模型參數(shù)自適應(yīng)控制，估算料桶的滯后時(shí)間τ，滯后時(shí)間τ會(huì)使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，因此在傳統(tǒng)的PID控制或不考慮延時(shí)因素的模糊控制中，當(dāng)溫度變化比較劇烈時(shí)，為抑制溫度變化趨勢(shì)則會(huì)連續(xù)施加控制量，當(dāng)溫度回升時(shí)，由于滯后的影響一般會(huì)引起較大過(guò)沖，因此為防止這種情況，本方法采用前饋控制和自適應(yīng)控制實(shí)施控制，這樣可以有效避免溫度過(guò)沖，同時(shí)又可以及時(shí)抑制溫度下沖，自適應(yīng)控制對(duì)注射模塑成型機(jī)料桶的射嘴和進(jìn)料口段的控制最有作用，因?yàn)榍罢呷菀资芡饨绛h(huán)境影響，后者受循環(huán)冷卻水的影響，穩(wěn)定性易受影響。
控制輸出與知識(shí)庫(kù)緊密相連，本方法根據(jù)當(dāng)前是升溫階段還是保溫階段，溫度處于上升還是下降以及偏差變化率的大小，采用了多種形式的PID控制，包括位置式、增量式、積分分離式、純比例式以及它們的混合控制，即知識(shí)庫(kù)中的自適應(yīng)PID控制，知識(shí)庫(kù)中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)用來(lái)限制計(jì)算公式所計(jì)算的輸出量，在常規(guī)情況下，由計(jì)算公式所得的控制輸出量即為加熱時(shí)間，但當(dāng)處于自適應(yīng)調(diào)整時(shí)，當(dāng)前計(jì)算所得控制量要根據(jù)當(dāng)前工況下的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行極值限制，即限制輸出的極大值或極小值，以防止控制量過(guò)大或過(guò)小，性能指標(biāo)主要用于偏差及偏差率計(jì)算，反應(yīng)當(dāng)前控制效果的優(yōu)劣，及時(shí)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。
注塑機(jī)的自適應(yīng)實(shí)時(shí)溫度控制電路，包括依次串聯(lián)的隔離輸出電路、驅(qū)動(dòng)電路、繼電器、過(guò)流保護(hù)電路、濾波電路、交流接觸器，以及可以與交流接觸器相連的料桶線圈，其特征在于，中央控制單元輸出的各路控溫信號(hào)經(jīng)光電隔離輸出電路、達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路、繼電器、過(guò)流保護(hù)電路、濾波電路控制對(duì)應(yīng)料桶各段料桶線圈的交流接觸器通斷來(lái)達(dá)到控溫目的因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.可以有效抑制大滯后的影響，也對(duì)被控對(duì)象參數(shù)變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和魯棒性；2.將現(xiàn)場(chǎng)積累的溫控經(jīng)驗(yàn)以及注射模塑成型機(jī)操控人員的經(jīng)驗(yàn)歸納組織成規(guī)則庫(kù)和知識(shí)庫(kù)，并在升溫和保溫階段加入了參數(shù)自適應(yīng)控制，大大降低了使用的難度，經(jīng)濟(jì)效益高，便于推廣應(yīng)用；3.料桶靜態(tài)與工作態(tài)時(shí)的控制精度高，可靠性好，溫度便于控制，產(chǎn)品的質(zhì)量高且穩(wěn)定。


附圖1是本發(fā)明的一種整體結(jié)構(gòu)框圖。
附圖2是本發(fā)明中的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
附圖3是本發(fā)明的一種料桶測(cè)溫結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4是本發(fā)明的一種控制流程圖。
附圖5是本發(fā)明的一種規(guī)則庫(kù)示意圖。
附圖6是本發(fā)明的一種自適應(yīng)PID調(diào)整流程圖。
附圖7是本發(fā)明的一種溫度控制效果圖。
附圖8是本發(fā)明的一種射嘴段溫度控制效果圖。
附圖9是本發(fā)明的一種一段溫度控制效果圖。
附圖10是本發(fā)明的一種二段溫度控制效果圖。
附圖11是本發(fā)明的一種三段溫度控制效果圖。
附圖12是本發(fā)明的一種溫控電路圖。
圖中，上位機(jī)A、下位機(jī)B、隔離輸出電路1、驅(qū)動(dòng)電路2、繼電器3、過(guò)流保護(hù)電路4、濾波電路5、交流接觸器6、料桶線圈7、通訊線11、中央處理單元12、顯示裝置13、控制面板14、液壓系統(tǒng)控制模塊15、自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制模塊16、電子尺管理模塊17、I/O口管理模塊18、比例閥控制模塊19、壓力閥19a、流量閥19b、熱電偶21、A/D轉(zhuǎn)換單元22、數(shù)字濾波單元23、信號(hào)預(yù)處理單元24、規(guī)則庫(kù)25、連續(xù)加熱規(guī)則庫(kù)25a、調(diào)節(jié)升溫規(guī)則庫(kù)25b、限制范圍升溫保溫規(guī)則庫(kù)25c、保溫規(guī)則庫(kù)25d、知識(shí)庫(kù)26。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
實(shí)施例如圖1所示，自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制注塑機(jī)控制器，包括用于監(jiān)控的上位機(jī)A，以及用于執(zhí)行的下位機(jī)B，上位機(jī)A和下位機(jī)B之間通過(guò)通訊線11相連，中央處理單元12進(jìn)行數(shù)據(jù)信息處理。上位機(jī)A包含有與中央處理單元12相連的一個(gè)用于顯示工作狀態(tài)的顯示裝置13，一個(gè)用于進(jìn)行控制操作和參數(shù)設(shè)置管理的控制面板14。下位機(jī)B包含有與中央處理單元12相連的一個(gè)用于控制液壓系統(tǒng)工作的液壓系統(tǒng)控制模塊15，一個(gè)用于料桶溫度測(cè)量以及自適應(yīng)溫度控制的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制模塊16，一個(gè)用于控制電子尺的電子尺管理模塊17，一個(gè)I/O口管理模塊18，以及一個(gè)用于控制注塑壓力和流量的比例閥控制模塊19。
如圖2所示，自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制模塊16包括設(shè)置在料桶上的若干熱電偶21，與熱電偶21相連的A/D轉(zhuǎn)換單元22，A/D轉(zhuǎn)換單元22通過(guò)數(shù)字濾波單元23與信號(hào)預(yù)處理單元24相連，所述的信號(hào)預(yù)處理單元24與預(yù)先存儲(chǔ)的規(guī)則庫(kù)25和知識(shí)庫(kù)26相連；在知識(shí)庫(kù)26內(nèi)存儲(chǔ)有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、性能指標(biāo)以及自適應(yīng)計(jì)算模塊。規(guī)則庫(kù)25包括連續(xù)加熱規(guī)則庫(kù)25a、調(diào)節(jié)升溫規(guī)則庫(kù)25b、限制范圍升溫保溫規(guī)則庫(kù)25c、以及保溫規(guī)則庫(kù)25d。比例閥控制模塊19控制壓力閥19a和流量閥19b工作；所述的上位機(jī)A和下位機(jī)B之間通過(guò)基于幀傳輸?shù)拇型ㄐ艆f(xié)議進(jìn)行通信。料桶內(nèi)有若干段，在每一段內(nèi)都安裝有一個(gè)熱電偶21。
比例閥控制模塊19控制的壓力閥額定電流700mA，內(nèi)阻12Ω，流量閥額定電流500mA，內(nèi)阻40Ω。采用的是開(kāi)環(huán)控制，通過(guò)給比例閥施加給定的電流來(lái)輸出相應(yīng)的壓力和流量。由于比例閥的輸入輸出之間呈現(xiàn)非線性關(guān)系，所以在將給定的壓力流量值換算為應(yīng)輸出值時(shí)，必須采用插值的控制來(lái)減小誤差。為了計(jì)算方便，采用了一次線性插值。比例閥控制電路設(shè)計(jì)為閉電流環(huán)恒流源輸出電路，通過(guò)和負(fù)載串聯(lián)的水泥電阻采樣負(fù)載電流信號(hào)，與系統(tǒng)的給定值進(jìn)行比較，用放大后的誤差信號(hào)控制波形的占空比，使負(fù)載電流緊密跟隨CPU的設(shè)定值。此外，恒流源發(fā)生電路帶有電流截止負(fù)反饋，防止在調(diào)試時(shí)因?yàn)殡娏鳝h(huán)尚未閉環(huán)而產(chǎn)生過(guò)大的電流燒壞元件。
注塑機(jī)的開(kāi)鎖模動(dòng)作和射熔膠動(dòng)作對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大，尤其是射膠動(dòng)作，直接決定了產(chǎn)品能否成型和產(chǎn)品表面的光潔度。所以就要求各個(gè)液壓系統(tǒng)的動(dòng)作執(zhí)行準(zhǔn)確，重復(fù)性好。這一方面要求系統(tǒng)能準(zhǔn)確執(zhí)行用戶設(shè)定的壓力和流量，另一方面要求系統(tǒng)能迅速準(zhǔn)確的采樣電子尺信號(hào)。本發(fā)明設(shè)計(jì)采用12位A/D轉(zhuǎn)換器采集電子尺信號(hào)，還要對(duì)系統(tǒng)的電子尺輸入濾波電路進(jìn)行仔細(xì)設(shè)計(jì)，選擇合適的轉(zhuǎn)折頻率，使得既要能濾除干擾信號(hào)，又要能保證電子尺信號(hào)無(wú)滯后的通過(guò)。此外液壓部件動(dòng)作的平滑程度也決定了塑機(jī)的使用壽命，為此要正確定義與液壓動(dòng)作相關(guān)的參數(shù)的含義和設(shè)計(jì)平滑的壓力流量變化曲線。
由于用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，現(xiàn)場(chǎng)不但存在揮發(fā)性有毒氣體，大功率電機(jī)以及油路電磁閥，交流接觸器帶來(lái)的強(qiáng)電磁干擾都可能影響控制器正常工作。所以保證控制器上、下位機(jī)之間的通信協(xié)同控制尤顯重要。串行通信在客戶端/服務(wù)器類型的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中經(jīng)常要使用到，目前串口通信采用的一般是專用軟件包或者標(biāo)準(zhǔn)串口通信協(xié)議(如XMODEM、ZMODEM等)，而完整詳細(xì)且免費(fèi)的軟件包比較少。本發(fā)明中，為保證上下位機(jī)之間的建立一條可靠的通信鏈路，特約定一基于幀傳輸?shù)母呖煽看型ㄐ艆f(xié)議，采用了可靠的幀同步處理和出錯(cuò)校驗(yàn)自恢復(fù)機(jī)制。同時(shí)作為一種通信協(xié)議的本身不受具體編程語(yǔ)言、操作系統(tǒng)以及應(yīng)用范圍所限制，具有一定的通用性。基于幀傳輸?shù)耐ㄐ袇f(xié)議高可靠串口通信協(xié)議設(shè)計(jì)思想是基于幀傳輸方式，即在向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)是一幀一幀地發(fā)送，對(duì)于應(yīng)用程序來(lái)講，應(yīng)用程序所發(fā)送的和所接收的都是流式數(shù)據(jù)，即如果應(yīng)用程序需要進(jìn)行上層的協(xié)議解釋的話，它將面對(duì)這些流數(shù)據(jù)的重新拼裝。為保證可靠的傳輸，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，采用發(fā)送/應(yīng)答，即發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，一個(gè)應(yīng)答。若應(yīng)答沒(méi)收到，重新進(jìn)行協(xié)商握手，握手失敗則向應(yīng)用程序報(bào)告錯(cuò)誤。
注塑機(jī)的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制方法，包括下述工作過(guò)程溫度信號(hào)的采集、溫度信號(hào)的預(yù)處理、溫度信號(hào)的規(guī)則庫(kù)比較、控制參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整、以及控制信號(hào)的輸出應(yīng)用，其中，a.溫度信號(hào)的采集由分布在料桶內(nèi)熱電偶采集溫度的模擬信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并降該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波得到當(dāng)前溫度測(cè)量值；b.溫度信號(hào)的預(yù)處理將當(dāng)前溫度測(cè)量值與前一時(shí)段的溫度設(shè)定值進(jìn)行差值運(yùn)算得到溫度偏差值，將得到的溫度偏差值與前一時(shí)段的溫度偏差值進(jìn)行比較的到溫度偏差率；c.溫度信號(hào)的規(guī)則庫(kù)比較將當(dāng)前溫度測(cè)量值、溫度偏差值、以及溫度偏差率輸入規(guī)則庫(kù)進(jìn)行比對(duì)運(yùn)算，判斷適用的規(guī)則；d.控制參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算料桶的滯后時(shí)間τ，并通過(guò)前饋控制和自適應(yīng)數(shù)學(xué)模型產(chǎn)生系統(tǒng)控制信號(hào)；e.控制信號(hào)的輸出應(yīng)用通過(guò)系統(tǒng)控制信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整和控制。
本發(fā)明的被控對(duì)象如圖3所示。圖中以四段容量為150g注射模塑成型機(jī)料桶為例進(jìn)行說(shuō)明。圖3中標(biāo)注0表示塑機(jī)料桶射嘴段，其上嵌套環(huán)形熱電偶21，因此射嘴溫度比較容易受環(huán)境溫度變化的影響。標(biāo)注a1表示注射模塑成型機(jī)料桶第一段，K型熱電偶21埋于其中，因此受環(huán)境溫度變化的影響較小，能夠更真實(shí)的反映料桶當(dāng)前段內(nèi)部溶膠的溫度。標(biāo)注a2表示料桶第二段，與第一段一起被稱為中間段。中間段是為溶膠的主體，其溫度的穩(wěn)定性和精度直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此其重要性不言而喻。標(biāo)注a3表示注射模塑成型機(jī)料桶的第三段，即進(jìn)料口段。此段與射嘴段一樣，具有特殊性。一般在生產(chǎn)運(yùn)行期間，在進(jìn)料口附近有循環(huán)冷卻水冷卻料口溫度，而在靜態(tài)加熱和停止生產(chǎn)期間，冷卻水會(huì)關(guān)閉，因此特性上會(huì)與其他段有所不同，在控制上對(duì)此段要有很強(qiáng)的自適應(yīng)性才能達(dá)到控制精度。
圖3中料桶尾部三角形表示進(jìn)料斗31。料桶每一段都有相應(yīng)功率的料桶線圈7，通過(guò)交流接觸器6提供220V(50Hz)的交流電。料桶內(nèi)部安裝有螺桿，當(dāng)執(zhí)行溶膠動(dòng)作時(shí)，螺桿反旋后退，將塑膠顆粒溶化成膠體狀，此時(shí)由于進(jìn)料口段因?yàn)槿苣z而導(dǎo)致溫度下降較快，料口段控溫的穩(wěn)定性易受影響。
圖4為本方法控制流程圖，也即本發(fā)明在方法上的一個(gè)實(shí)施例框圖。當(dāng)控制系統(tǒng)上電啟動(dòng)后，通過(guò)上位機(jī)溫度設(shè)定畫(huà)面根據(jù)料桶實(shí)際段數(shù)進(jìn)行位選設(shè)定，然后啟動(dòng)加熱，下位機(jī)主程序調(diào)用溫度控制模塊開(kāi)始對(duì)溫度進(jìn)行控制。溫控模塊的第一步先對(duì)控制中所用到的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行初始化，包括測(cè)量值TempMeasure、偏差e(k)、上一時(shí)刻偏差e(k-1)等等。初始化完畢后，溫度采樣板將采集到的各段實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送到下位機(jī)控制系統(tǒng)，下位機(jī)將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波后得真實(shí)測(cè)量值TempMeasure送往溫控模塊。
根據(jù)知識(shí)庫(kù)的判斷結(jié)果，程序分別進(jìn)入專家規(guī)則庫(kù)的升溫規(guī)則庫(kù)或保溫規(guī)則庫(kù)進(jìn)行推理計(jì)算，如圖所示。偏差e(k)及偏差率Δe(k)是進(jìn)行推理的基本輸入值，是參與推理的必要條件。規(guī)則庫(kù)和知識(shí)庫(kù)的加工處理主要有下述幾種方式1.建立判斷規(guī)則本發(fā)明的規(guī)則是采用知識(shí)產(chǎn)生式表示法來(lái)建立，基本形式為IF(Conditions)THEN(Results)式中Conditions判斷的狀態(tài)條件Results判斷結(jié)果所要執(zhí)行的動(dòng)作。
上式的含義為如果注射模塑成型機(jī)料桶某一段溫度條件Conditons得到滿足，則可認(rèn)為結(jié)論Results成立。
按照上式的產(chǎn)生式規(guī)則表示法，本發(fā)明將現(xiàn)場(chǎng)專家經(jīng)驗(yàn)利用前向推理方法，提煉成大量的規(guī)則，存放于程序中形成規(guī)則知識(shí)庫(kù)，以備在進(jìn)行控制推理判斷時(shí)使用。
圖5詳細(xì)描述了本發(fā)明所建立的規(guī)則庫(kù)。規(guī)則庫(kù)根據(jù)注射模塑成型機(jī)料桶溫度狀態(tài)從整體上分為兩大規(guī)則庫(kù)，即升溫規(guī)則庫(kù)與保溫規(guī)則庫(kù)，具體組織為4個(gè)大規(guī)則區(qū)域。圖中S1表示升溫狀態(tài)時(shí)第一分規(guī)則下限條件；S2表示升溫狀態(tài)時(shí)第一分規(guī)則上限條件和第二分規(guī)則下限條件；S3、S4、S5、S6如此類推；B1表示保溫狀態(tài)時(shí)第一分規(guī)則上限條件；B2、B3意義如此類推。
根據(jù)將此控制應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備上運(yùn)行生產(chǎn)的結(jié)果看，控制輸出的準(zhǔn)確性與溫度的控制精度與規(guī)則的制定的準(zhǔn)確性密切相關(guān)。
2.形成基于原理的公式和經(jīng)驗(yàn)公式在理論上，只要能針對(duì)一個(gè)具體對(duì)象構(gòu)建一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型，就可對(duì)其實(shí)現(xiàn)精確的控制，但實(shí)際上，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境各種干擾因素眾多，針對(duì)注射模塑成型機(jī)設(shè)備，干擾如環(huán)境溫度、不同時(shí)段工業(yè)電壓、塑膠特性等等都會(huì)對(duì)注射模塑成型機(jī)料桶特性產(chǎn)生顯著影響，因此在強(qiáng)干擾環(huán)境中要精確描述系統(tǒng)模型很難，為了能夠準(zhǔn)確描述注射模塑成型機(jī)料桶某一狀態(tài)特征和溫度變化趨勢(shì)，本發(fā)明通過(guò)理論加專家經(jīng)驗(yàn)的方式，經(jīng)適當(dāng)組合形成多個(gè)基于原理的計(jì)算公式和經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算特征參數(shù)，這就是公式化的知識(shí)庫(kù)。
公式的構(gòu)成可以分為兩類一類是經(jīng)驗(yàn)的，即從長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)得到，主要是對(duì)控制輸出限制，既保證控制量不能過(guò)大以防溫度過(guò)沖，又保證控制量不能過(guò)小以防抑制不住變化趨勢(shì)；另一類是基于原理的計(jì)算公式，即各種形式的PID控制。針對(duì)不同階段的系統(tǒng)特性和控制要求，本發(fā)明采用了包括位置式、增量式、積分分離式、PI以及純比例控制以及它們的混合體等多種PID控制。在實(shí)際應(yīng)用中，基于原理的公式根據(jù)不同階段的PID參數(shù)計(jì)算得到控制量，經(jīng)驗(yàn)公式則根據(jù)不同階段的特性對(duì)控制量進(jìn)行極大與極小限制，以符合系統(tǒng)真正的控制要求。
3.參數(shù)自適應(yīng)處理圖5詳細(xì)說(shuō)明了參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整的流程。在注射模塑成型機(jī)料桶的溫度控制過(guò)程中存在許多非常規(guī)性問(wèn)題，有時(shí)當(dāng)工況改變時(shí)通過(guò)規(guī)則庫(kù)得到的推理結(jié)果并不令人滿意，導(dǎo)致控制效果不能及時(shí)反應(yīng)溫度變化，因此，必須采用一定的自適應(yīng)處理來(lái)對(duì)控制過(guò)程進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以準(zhǔn)確反映工況的變化，保持系統(tǒng)穩(wěn)定性。本方法采用了參數(shù)自適應(yīng)控制，在控制過(guò)程中，通過(guò)記錄系統(tǒng)輸入與輸出狀態(tài)辨識(shí)系統(tǒng)當(dāng)前特性，然后正向或反向調(diào)整PID控制參數(shù)，進(jìn)行自適應(yīng)控制。例如圖5中所示，在第一個(gè)流程即δ1＜e(k)＜δ0分支中(δ1、δ0分別表示控制閾值)，當(dāng)連續(xù)N個(gè)周期溫度仍然落在(δ1，δ0)之間，則表明輸出在當(dāng)前限制范圍內(nèi)已經(jīng)達(dá)到積分飽和，為消除此種影響，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)公式以及系統(tǒng)特性進(jìn)行參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整，具體方法如下塑機(jī)料桶存在較大的時(shí)延和滯后，經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行離線辨識(shí)以及料桶筒傳熱的物理學(xué)特性可知得知，可將其中每一個(gè)單段看作一階慣性加純滯后系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為G(s)=KTs+1e-τs]]>寫(xiě)成時(shí)域的形式為A(q-1)y(t)＝q-1B(q-1)u(t)+yd其中A(q-1)＝1+a1q-1)，B(q-1)＝b0+b1q-1，q-1表示純滯后時(shí)間，y(t)表示對(duì)象輸出，u(t)為控制輸出，即對(duì)象的輸入，yd為擾動(dòng)。
此時(shí)所對(duì)應(yīng)的PID控制u(t)可表示為u(t)=HF(q-1)r(t)-G(q-1)F(q-1)y(t)]]>其中r(t)為參考輸入，F(xiàn)，G，H分別對(duì)應(yīng)輸入與輸出的多項(xiàng)式表達(dá)式。將上式帶入對(duì)象的方程式中，就得到整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的方程如下
(AF+q-1BG)y(t)＝Hq-1Br(t)+Fyd式中A，B，G，F(xiàn)分別表示A(q-1)，B(q-1)，G(q-1)，F(xiàn)(q-1)。
在進(jìn)行自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整的時(shí)候，本發(fā)明沒(méi)有采用遞推參數(shù)估計(jì)的控制，而是根據(jù)知識(shí)庫(kù)中經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式以當(dāng)前正在使用的參數(shù)A，B以漸進(jìn)的方式估計(jì)A，B，然后求解F，G。實(shí)際上最終調(diào)整的是PID的KP，KI，KD三個(gè)參數(shù)，改變控制輸出量，加強(qiáng)正向或反向控制作用。
其他分支流程的自適應(yīng)調(diào)整控制與上述類似。
圖7～圖11中的橫坐標(biāo)為時(shí)間Time(單位5s)，縱坐標(biāo)為溫度Temperature(單位℃)。
圖7為4段150g注射模塑成型機(jī)料桶的升溫與保溫曲線圖。數(shù)據(jù)取自實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行期間實(shí)時(shí)記錄的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總時(shí)長(zhǎng)為4.2小時(shí)，升溫時(shí)間小于20分鐘(從升溫到穩(wěn)定)，采樣精度為0.25℃，保溫階段偏差＜±1℃，可滿足高精度的注塑要求。其中曲線X1表示注射模塑成型機(jī)料桶射嘴段的升溫與保溫曲線；曲線X2表示注射模塑成型機(jī)料桶一段的升溫與保溫曲線；曲線X3表示注射模塑成型機(jī)料桶二段的升溫與保溫曲線。曲線X4表示注射模塑成型機(jī)料桶三段的升溫與保溫曲線。曲線X5表示各段的保溫過(guò)程。
圖8-11分別為每一段的詳細(xì)升溫與保溫曲線圖。圖8中T1表示射嘴段升溫階段，T2表示保溫階段(生產(chǎn)運(yùn)行態(tài))。射嘴的設(shè)定值為148℃，超調(diào)小于1℃，T3表示溫度上限，即149℃，T4表示溫度下限，即147℃。圖9中一段的設(shè)定值為149℃，超調(diào)小于1℃，T3表示溫度上限，即150℃，T4表示溫度下限，即148℃。圖10中二段的設(shè)定值為145℃，超調(diào)小于3℃。圖11中三段的設(shè)定值為140℃，超調(diào)小于3℃，其他標(biāo)注的意義同上。詳細(xì)性能指標(biāo)見(jiàn)表1。
表1料桶各段加溫控制性能指標(biāo)

如圖12所示，注塑機(jī)的自適應(yīng)實(shí)時(shí)溫度控制電路，包括依次串聯(lián)的隔離輸出電路1、驅(qū)動(dòng)電路2、繼電器3、過(guò)流保護(hù)電路4、濾波電路5、交流接觸器6，以及可以與交流接觸器6相連的料桶線圈7。中央控制單元輸出的各路控溫信號(hào)經(jīng)光電隔離輸出電路1、達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路2、繼電器3、過(guò)流保護(hù)電路4、濾波電路5控制對(duì)應(yīng)料桶各段料桶線圈7的交流接觸器6通斷來(lái)達(dá)到控溫目的。
本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
盡管本文較多地使用了上位機(jī)A、下位機(jī)B、隔離輸出電路1、驅(qū)動(dòng)電路2、繼電器3、過(guò)流保護(hù)電路4、濾波電路5、交流接觸器6、料桶線圈7、通訊線11、中央處理單元12、顯示裝置13、控制面板14、液壓系統(tǒng)控制模塊15、自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制模塊16、電子尺管理模塊17、I/O口管理模塊18、比例閥控制模塊19、壓力閥19a、流量閥19b、熱電偶21、A/D轉(zhuǎn)換單元22、數(shù)字濾波單元23、信號(hào)預(yù)處理單元24、規(guī)則庫(kù)25、連續(xù)加熱規(guī)則庫(kù)25a、調(diào)節(jié)升溫規(guī)則庫(kù)25b、限制范圍升溫保溫規(guī)則庫(kù)25c、保溫規(guī)則庫(kù)25d、知識(shí)庫(kù)26等術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其它術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制注塑機(jī)控制器，包括用于監(jiān)控的上位機(jī)(A)，以及用于執(zhí)行的下位機(jī)(B)，上位機(jī)(A)和下位機(jī)(B)之間通過(guò)通訊線(11)相連，中央處理單元(12)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息處理，其特征在于，所述的上位機(jī)(A)包含有與中央處理單元(12)相連的一個(gè)用于顯示工作狀態(tài)的顯示裝置(13)，一個(gè)用于進(jìn)行控制操作和參數(shù)設(shè)置管理的控制面板(14)；所述的下位機(jī)(B)包含有與中央處理單元(12)相連的一個(gè)用于控制液壓系統(tǒng)工作的液壓系統(tǒng)控制模塊(15)，一個(gè)用于料桶溫度測(cè)量以及自適應(yīng)溫度控制的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制模塊(16)，一個(gè)用于控制電子尺的電子尺管理模塊(17)，一個(gè)I/O口管理模塊(18)，以及一個(gè)用于控制注塑壓力和流量的比例閥控制模塊(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制注塑機(jī)控制器，其特征在于，所述的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制模塊(16)包括設(shè)置在料桶上的若干熱電偶(21)，與熱電偶(21)相連的A/D轉(zhuǎn)換單元(22)，A/D轉(zhuǎn)換單元(22)通過(guò)數(shù)字濾波單元(23)與信號(hào)預(yù)處理單元(24)相連，所述的信號(hào)預(yù)處理單元(24)與預(yù)先存儲(chǔ)的規(guī)則庫(kù)(25)和知識(shí)庫(kù)(26)相連；在知識(shí)庫(kù)(26)內(nèi)存儲(chǔ)有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、性能指標(biāo)以及自適應(yīng)計(jì)算模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制注塑機(jī)控制器，其特征在于，所述的規(guī)則庫(kù)(25)包括連續(xù)加熱規(guī)則庫(kù)(25a)、調(diào)節(jié)升溫規(guī)則庫(kù)(25b)、限制范圍升溫保溫規(guī)則庫(kù)(25c)、以及保溫規(guī)則庫(kù)(25d)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制注塑機(jī)控制器，其特征在于，所述的比例閥控制模塊(19)控制壓力閥(19a)和流量閥(19b)工作；所述的上位機(jī)(A)和下位機(jī)(B)之間通過(guò)基于幀傳輸?shù)拇型ㄐ艆f(xié)議進(jìn)行通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制注塑機(jī)控制器，其特征在于，所述的料桶內(nèi)有若干段，在每一段內(nèi)都安裝有一個(gè)熱電偶(21)。
6.一種注塑機(jī)的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制方法，其特征在于包括下述工作過(guò)程溫度信號(hào)的采集、溫度信號(hào)的預(yù)處理、溫度信號(hào)的規(guī)則庫(kù)比較、控制參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整、以及控制信號(hào)的輸出應(yīng)用，其中，a.溫度信號(hào)的采集由分布在料桶內(nèi)熱電偶采集溫度的模擬信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并降該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波得到當(dāng)前溫度測(cè)量值；b.溫度信號(hào)的預(yù)處理將當(dāng)前溫度測(cè)量值與前一時(shí)段的溫度設(shè)定值進(jìn)行差值運(yùn)算得到溫度偏差值，將得到的溫度偏差值與前一時(shí)段的溫度偏差值進(jìn)行比較的到溫度偏差率；c.溫度信號(hào)的規(guī)則庫(kù)比較將當(dāng)前溫度測(cè)量值、溫度偏差值、以及溫度偏差率輸入規(guī)則庫(kù)進(jìn)行比對(duì)運(yùn)算，判斷適用的規(guī)則；d.控制參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算料桶的滯后時(shí)間τ，并通過(guò)前饋控制和自適應(yīng)數(shù)學(xué)模型產(chǎn)生系統(tǒng)控制信號(hào)；e.控制信號(hào)的輸出應(yīng)用通過(guò)系統(tǒng)控制信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整和控制。
7.一種注塑機(jī)的自適應(yīng)實(shí)時(shí)溫度控制電路，包括依次串聯(lián)的隔離輸出電路(1)、驅(qū)動(dòng)電路(2)、繼電器(3)、過(guò)流保護(hù)電路(4)、濾波電路(5)、交流接觸器(6)，以及可以與交流接觸器(6)相連的料桶線圈(7)，其特征在于，中央控制單元輸出的各路控溫信號(hào)經(jīng)光電隔離輸出電路(1)、達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路(2)、繼電器(3)、過(guò)流保護(hù)電路(4)、濾波電路(5)控制對(duì)應(yīng)料桶各段料桶線圈(7)的交流接觸器(6)通斷來(lái)達(dá)到控溫目的。
全文摘要
本發(fā)明涉及全閉環(huán)控制的電動(dòng)式注塑機(jī)的自適應(yīng)溫度實(shí)時(shí)控制注塑機(jī)控制器、控制方法、及其控溫電路?？刂破鳎ㄓ糜诒O(jiān)控的上位機(jī)，以及用于執(zhí)行的下位機(jī)，上位機(jī)和下位機(jī)之間通過(guò)通訊線相連，中央處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)信息處理。其控制方法為a.溫度信號(hào)的采集；b.溫度信號(hào)的預(yù)處理；c.溫度信號(hào)的規(guī)則庫(kù)比較；d.控制參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整e.控制信號(hào)的輸出應(yīng)用。具有如下優(yōu)點(diǎn)可以有效抑制大滯后的影響，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和魯棒性；將現(xiàn)場(chǎng)積累的溫控經(jīng)驗(yàn)以及注射模塑成型機(jī)操控人員的經(jīng)驗(yàn)歸納組織成規(guī)則庫(kù)和知識(shí)庫(kù)，并在升溫和保溫階段加入了參數(shù)自適應(yīng)控制，降低了使用的難度；料桶靜態(tài)與工作態(tài)時(shí)的控制精度高，產(chǎn)品的質(zhì)量高且穩(wěn)定。
文檔編號(hào)B29C45/78GK101073913SQ20061005074
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2006年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月15日
發(fā)明者宋英華, 楊雁, 徐爽, 錢勝偉 申請(qǐng)人:宋英華, 楊雁, 徐爽, 錢勝偉