Studija o metodi kontrole temperature mašine za brizganje

Predgovor

Plastika je uobičajen materijal, sa očiglednim prednostima, kao što su: kvaliteta svjetlosti, dobra plastičnost, višekratnu upotrebu, jeftino, itd., pa se naširoko koristi u ambalaži, lijek, kozmetike i drugih oblasti. Kao ključna oprema za realizaciju plastičnih kalupa, mašina za brizganje lako može realizovati primarno oblikovanje [1,3] plastičnih proizvoda kao što su složeni oblik i visoke precizne veličine. Kako bi se osigurala tačnost oblikovanja, efikasnost i estetika mašine za brizganje, mora se poboljšati tačnost radijalne kontrole temperature cilindra mašine za brizganje. Ako je temperatura relativno niska, to će dovesti do neujednačenog plastifikatora plastičnih čestica, uzrokujući habanje ili oštećenje opreme; ako je temperatura relativno visoka, polimerna plastika će se raspasti, što rezultira labavim tkivom, karbonizacije, a zatim umotana u unutrašnju stijenku materijala cilindra ili površine vijka, ozbiljno utiče na kvalitet proizvoda [4,5]. Obično, prema zahtjevima procesa, temperatura cilindra mašine za brizganje će biti podeljena na 3~5 temperaturnih intervala, i različite temperature brizganja plastike će biti različite, tako da je teško ostvariti radijalnu kontrolu temperature cilindra mašine za brizganje. Tradicionalni PID algoritam upravljanja ima karakteristike jednostavne strukture i velike brzine odziva, koji se široko koristi u kontroli temperature cilindra mašine za brizganje [6,7]. Za kontrolu višetemperaturnog intervala, mašina za brizganje često usvaja PID nezavisnu kontrolu sa višestrukom jednom petljom, ali kontrola temperature mašine za brizganje podložna je vanjskom okruženju, fluktuacije napona i drugi faktori, a susjedni temperaturni interval interferiraju jedan s drugim. Da sumiramo, kontrola temperature mašine za brizganje ima očiglednu spregu i nelinearnost. Ako se koristi samo tradicionalna PID kontrola, njegove parametre je potrebno više puta podešavati, i teško je postići idealan kontrolni efekat. Trenutno, mnoge napredne strategije upravljanja uvedene su u algoritam kontrole temperature cilindra materijala, uključujući stručnu kontrolu, kontrola neuronske mreže, fuzzy control, optimalna kontrola vremena, itd., ali ovi algoritmi ne rješavaju dobro problem spajanja [8~11].

Za rješavanje ovog problema, algoritam statičkog razdvajanja baziran na neuronskoj mreži kombinuje nejasnu PID kontrolu za poboljšanje efekta kontrole temperature mašine za brizganje.

Temperaturne karakteristike provodnika

Sistem brizganja mašine za brizganje je prikazan na slici 1, uključujući 1-cilindar za ulje, 2-hopper, 3-materijal cilindar, 4-mlaznica, 5-kalup, 6-grijač mjernog dijela, 7-grijač kompresijskog dijela, 8-grijač čvrstog transportnog dijela. Cijela sekcija grijanja može se podijeliti na čvrstu transportnu sekciju (odjeljak I), kompresijski dio (odjeljak II) i mjerni dio (odjeljak III). Svaka sekcija je opremljena nezavisnom grejnom žicom, raspoređenih duž materijalnog cilindra, a temperaturno polje potrebno za proces ubrizgavanja se konstruiše postavljanjem različitih temperaturnih vrijednosti. Čestice plastike ulaze u cilindar materijala kroz rezervoar, a cilindar za ulje će gurnuti vijak da stisne plastiku duž cilindra materijala. Nakon predgrijavanja, plastificiranje, injekcija, zadržavanje pritiska, hlađenje i drugi procesi, kalup se konačno otvara kako bi se dobili plastični dijelovi. S obzirom na različitu snagu grijanja i ukupnu količinu plastike u različitim grijaćim dijelovima, metode podešavanja temperature su različite. Osim toga, postoji izmjena topline između susjednih grijaćih segmenata, i svaki segment utiče jedan na drugog, tako da plastična kontrola temperature treba da riješi problem spajanja. U isto vrijeme, gustina plastike, toplotna provodljivost i koeficijent difuzije će se takođe promeniti, tako da je kontrola temperature cilindra materijala nelinearna [12~15].

Slika 1. sistem ubrizgavanja

Kao što je gore spomenuto, kontrola temperature cilindra mašine za brizganje pripada MIMO sistemu. Prema zakonu održanja energije, ukupna toplina Q koju generira žica za grijanje cilindra jednaka je zbroju topline potrebne plastičnoj talini Q1 i gubitku topline Q2, a izraz je kao formula (1)

Dizajn regulatora temperature

Algoritam statičkog razdvajanja neuronskih mreža

Neuronska mreža može realizirati mapiranje višestrukih ulaza i više izlaza, koji može bolje riješiti probleme kao što su nelinearnost i hronotaksija, i ima prednosti snažne sposobnosti prilagođavanja i treninga, pa je u ovom radu predložen algoritam statičkog razdvajanja, kako bi se ostvarila kontrola odvajanja temperature cilindra. Upravljački sistem koji kombinuje fuzzy PID kontrolu i statički algoritam za razdvajanje neuronske mreže prikazan je na slici 2. Na SI. 2, i 1, i 2 i θ 3 su vrijednosti podešavanja temperature sekcija I, II i III cilindra za ubrizgavanje; u1, u2 i u3 su upravljački signali fuzzy PID regulatora sekcija cilindra I, II i III, i U1, U2 i U3 su upravljački napon grijaće žice cilindra I, II i III; T1, T2 i T3 su stvarne izlazne vrijednosti temperature sekcija I, II i III.

Fazi kontroler ima strukturu sa dva ulaza i tri izlaza, gdje je ulazna varijabla temperaturno odstupanje e svake sekcije i brzina promjene e [6,6], domen teorije jezika je {NB, NM, NS, VOLIM OVO, PS, PM, PM, PB}; izlazna varijabla je varijacija parametra PID regulatora Δ kp, Δki, Δ kd, teorijski domen je [5,5], domen teorije jezika je {NB, NM, NS, VOLIM OVO, PS, PM, PB}. Funkcija članstva usvaja trigonometrijsku funkciju, metoda rasuđivanja usvaja Mamdni, a metoda uklanjanja zamućenja usvaja metodu centra gravitacije područja. Principi podešavanja parametara kp, to, kd i drugi su sljedeći:Fuzzy PID kontroler

Ako je greška relativno velika, kako bi se poboljšala brzina odziva sistema i smanjilo prekoračenje, veći je Δ kp, treba odabrati manje Δ ki i Δ kd.

Ako greška i stopa promjene greške nisu velike, kako bi se smanjilo prekoračenje sistema i na odgovarajući način poboljšala brzina odziva, Δ kp, Δ ki i Δ kd treba odabrati umjereno.

Ako je stopa promjene greške relativno mala, veći je Δ kp, Treba odabrati Δ ki i manji Δ kd. Nejasna pravila Kao što je prikazano u tabeli 1

Simulacijske i eksperimentalne studije

simulacija

Provjeriti izvodljivost i djelotvornost metode, provodi se simulacijska studija. Sistem kontrole temperature mašine za brizganje na bazi tradicionalnog PID algoritma i algoritma opisanog u radu uspostavljen je za simulacionu poređenje.. Temperatura sekcije I mašine za brizganje je podešena na 180℃, temperatura sekcije II je postavljena na 210℃, a temperatura odjeljka III je postavljena na 230℃. Rezultati simulacije su prikazani na slici 4. Rezultati simulacije pokazuju da je tradicionalna PID kontrola prekoračenje temperature u dijelu I cilindra 4,7 ℃ i stabilno vrijeme koje zahtijeva oko 76 s; prekoračenje temperature cilindra II je 19,3℃ i stabilno traje oko 97s; prekoračenje temperature cilindra III je 15,4℃, a stabilno vrijeme traje oko 77s. Korištenje upravljačkog algoritma opisanog u radu, temperatura sekcija I, II i III skoro da nema preterano podešenih, kriva kontrole temperature je glatka, i vrijeme potrebno za postizanje stabilnog stanja će se smanjiti. Rezultati pokazuju da statičko razdvajanje neuronske mreže može dobro smanjiti utjecaj temperaturnih smetnji.

Dalje, stepen interferencije od 20℃ se primjenjuje na materijalni cilindar sekciju II na t=130s kako bi se provjerila sposobnost sistema protiv smetnji. Rezultati simulacije su prikazani na slici 5. Iz rezultata simulacije može se vidjeti da PID kontrolom, prekoračenje temperature segmenata I, II i III su 9,5℃, 9.3℃, 4.2℃, oko 30s, 43s i 37s, i stabilno stanje, u metodi kontrole opisanoj u radu, je 0,5℃, 3.2℃ i 0,4 ℃, oko 8s, 22s i 13s. Rezultati simulacije pokazuju da metoda upravljanja ima dobro razdvajanje, otpornost na smetnje i robusnost.

• Rezultati simulacije PID upravljanja

• Rezultati simulacije metode opisane u radu

suđenje

PID kontrolni algoritam i fuzzy PID kontrolni algoritam zasnovan na statičkom razdvajanju neuronske mreže presađeni su za inspekciju u realnom vremenu. Izmjerite temperaturu cilindra materijala III odjeljka kako biste provjerili tačnost kontrole temperature. Eksperimentalni uređaj je prikazan na slici 6. Tokom eksperimenta, temperatura sekcije I cilindra je podešena na 180℃, temperatura cilindra II je postavljena na 210℃, a temperatura sekcije III cilindra je podešena na 230℃. Rezultati ispitivanja su prikazani u tabeli 2. Rezultati ispitivanja pokazuju da metoda kontrole može poboljšati točnost kontrole temperature, koji ima dobru sposobnost razdvajanja i sposobnost protiv smetnji

Slika mašine