Pētījums par iesmidzināšanas formēšanas mašīnas temperatūras kontroles metodi

Priekšvārds

Plastmasa ir izplatīts materiāls, ar acīmredzamām priekšrocībām, piemēram,: gaismas kvalitāte, laba plastika, atkārtoti lietojams, lēts, utt., tāpēc to plaši izmanto iepakojumā, medicīna, kosmētika un citas jomas. Kā galvenais aprīkojums plastmasas liešanas realizēšanai, iesmidzināšanas formēšanas mašīna var viegli realizēt primāro formēšanu [1,3] plastmasas izstrādājumiem, piemēram, sarežģīta forma un augstas precizitātes izmērs. Lai nodrošinātu formēšanas precizitāti, iesmidzināšanas formēšanas mašīnas efektivitāte un estētika, jāuzlabo iesmidzināšanas formēšanas mašīnas cilindra radiālās temperatūras kontroles precizitāte. Ja temperatūra ir salīdzinoši zema, tas novedīs pie nevienmērīga plastmasas daļiņu plastifikatora, izraisot aprīkojuma nodilumu vai bojājumus; ja temperatūra ir salīdzinoši augsta, polimēru plastmasa sadalīsies, kā rezultātā audi ir vaļīgi, karbonizāciju un pēc tam ietin materiāla cilindra vai skrūves virsmas iekšējā sienā, nopietni ietekmēt produkta kvalitāti [4,5]. Parasti, atbilstoši procesa prasībām, iesmidzināšanas formēšanas mašīnas cilindra temperatūra tiks sadalīta 3–5 temperatūras intervālos, un dažāda plastmasas iesmidzināšanas formēšanas temperatūra būs atšķirīga, tāpēc ir grūti realizēt iesmidzināšanas formēšanas mašīnas cilindra radiālo temperatūras kontroli. Tradicionālajam PID vadības algoritmam ir vienkāršas struktūras un ātras reakcijas ātruma īpašības, ko plaši izmanto iesmidzināšanas formēšanas mašīnas cilindra temperatūras kontrolē [6,7]. Vairāku temperatūru intervāla kontrolei, iesmidzināšanas formēšanas mašīna bieži izmanto vairākas vienas cilpas PID neatkarīgu vadību, bet iesmidzināšanas formēšanas mašīnas temperatūras kontrole ir pakļauta ārējai videi, sprieguma svārstības un citi faktori, un blakus esošais temperatūras intervāls traucē viens otru. Sasummēt, iesmidzināšanas formēšanas mašīnas temperatūras kontrolei ir acīmredzama sakabe un nelinearitāte. Ja tiek izmantota tikai tradicionālā PID kontrole, tā parametri ir atkārtoti jāpielāgo, un ir grūti sasniegt ideālu kontroles efektu. Tagadnē, materiāla cilindra temperatūras kontroles algoritmā ir ieviestas daudzas uzlabotas vadības stratēģijas, ieskaitot ekspertu kontroli, neironu tīklu kontrole, neskaidra vadība, optimāla laika kontrole, utt., bet šie algoritmi labi neatrisina savienojuma problēmu [8~11].

Lai atrisinātu šo problēmu, statiskais atdalīšanas algoritms, kura pamatā ir neironu tīkls, apvieno izplūdušo PID vadību, lai uzlabotu iesmidzināšanas formēšanas iekārtas temperatūras kontroles efektu.

Vadītāja temperatūras raksturlielumi

Iesmidzināšanas formēšanas mašīnas iesmidzināšanas sistēma ir parādīta attēlā 1, ieskaitot 1-eļļas cilindru, 2-piltuve, 3-materiāla cilindrs, 4-uzgalis, 5-pelējums, 6-mērīšanas sekcijas sildītājs, 7-kompresijas sekcijas sildītājs, 8-ciets transportēšanas sekcijas sildītājs. Visu apkures sekciju var sadalīt cietajā transportēšanas sekcijā (I sadaļa), kompresijas sadaļa (II sadaļa) un mērīšanas sadaļa (III sadaļa). Katra sekcija ir aprīkota ar neatkarīgu apkures vadu, izkārtoti gar materiāla cilindru, un injekcijas procesam nepieciešamais temperatūras lauks tiek konstruēts, iestatot dažādas temperatūras vērtības. Plastmasas daļiņas caur tvertni nonāk materiāla cilindrā, un eļļas cilindrs spiedīs skrūvi, lai izspiestu plastmasu gar materiāla cilindru. Pēc priekšsildīšanas, plastificējot, injekcija, spiediena saglabāšana, dzesēšana un citi procesi, veidne beidzot tiek atvērta, lai iegūtu plastmasas detaļas. Ņemot vērā atšķirīgo sildīšanas jaudu un kopējo plastmasas daudzumu dažādās apkures sekcijās, temperatūras regulēšanas metodes ir atšķirīgas. Polietilēna PE ražošanas tehnoloģijas veidi, starp blakus esošajiem apkures segmentiem notiek siltuma apmaiņa, un katrs segments ietekmē viens otru, tāpēc plastmasas temperatūras kontrolei ir jāatrisina savienojuma problēma. Tajā pašā laikā, plastmasas blīvums, mainīsies arī siltumvadītspēja un difūzijas koeficients, tāpēc materiāla cilindra temperatūras kontrole ir nelineāra [12~15].

Bilde 1. iesmidzināšanas sistēma

Kā iepriekš minēts, iesmidzināšanas formēšanas mašīnas cilindra temperatūras kontrole pieder MIMO sistēmai. Saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu, kopējais siltums Q, ko rada cilindra sildīšanas stieple, ir vienāds ar plastmasas kausējuma Q1 un siltuma zudumu Q2 nepieciešamo siltuma summu, un izteiksme ir kā formula (1)

Temperatūras regulatora dizains

Neironu tīklu statiskās atsaistes algoritms

Neironu tīkls var realizēt vairāku ievades un vairāku izvadu kartēšanu, kas var labāk atrisināt tādas problēmas kā nelinearitāte un hronotaksi, un tam ir spēcīgas adaptācijas spējas un apmācības priekšrocības, tāpēc šajā rakstā ir piedāvāts statisks atsaistes algoritms, lai realizētu balona temperatūras atsaistes kontroli. Vadības sistēma, kas apvieno izplūdušo PID vadību un neironu tīkla statiskās atsaistes algoritmu, ir parādīta attēlā 2. Zīm. 2, i 1, i 2 un θ 3 ir I sadaļas temperatūras iestatījumu vērtības, Attiecīgi iesmidzināšanas cilindra II un III; in1, u2 un u3 ir I cilindru sekciju izplūdušā PID regulatora vadības signāli., II un III attiecīgi, un U1, U2 un U3 ir I cilindra sildīšanas stieples vadības spriegums, II un III attiecīgi; T1, T2 un T3 ir I sadaļas faktiskās temperatūras izvades vērtības, II un III attiecīgi.

Izplūdušais kontrolieris izmanto divu ieeju trīs izeju struktūru, kur ievades mainīgais ir katras sekcijas temperatūras novirze e un izmaiņu ātrums e [6,6], valodas teorijas joma ir {NB, NM, NS, KĀ ŠIS, PS, PM, PM, PB}; izejas mainīgais ir PID regulatora parametru variācija Δ kp, Δki, Δ kd, teorijas joma ir [5,5], valodas teorijas joma ir {NB, NM, NS, KĀ ŠIS, PS, PM, PB}. Dalības funkcija pieņem trigonometrisko funkciju, spriešanas metode pieņem Mamdni, un izplūšanas metode izmanto apgabala smaguma centra metodi. Kp parametru iestatīšanas principi, uz, kd un citi ir šādi:Izplūdušais PID regulators

Ja kļūda ir salīdzinoši liela, lai uzlabotu sistēmas reakcijas ātrumu un samazinātu pārsniegumu, jo lielāks Δ kp, jāizvēlas mazāki Δ ki un Δ kd.

Ja kļūda un kļūdu maiņas līmenis nav liels, lai samazinātu sistēmas pārtēriņu un attiecīgi uzlabotu reakcijas ātrumu, Δ kp, Δ ki un Δ kd jāizvēlas mēreni.

Ja kļūdu izmaiņu līmenis ir salīdzinoši neliels, jo lielāks Δ kp, Jāizvēlas Δ ki un mazāks Δ kd. Izplūdušie noteikumiKā parādīts tabulā 1

Simulācijas un eksperimentālie pētījumi

simulācija

Lai pārbaudītu metodes iespējamību un efektivitāti, tiek veikts simulācijas pētījums. Inžektorliešanas mašīnas temperatūras kontroles sistēma, kuras pamatā ir tradicionālais PID algoritms un rakstā aprakstītais algoritms, ir izveidota simulācijas salīdzināšanai. Iesmidzināšanas formēšanas iekārtas I sekcijas temperatūra ir iestatīta uz 180 ℃, II sadaļas temperatūra ir iestatīta uz 210 ℃, un III sadaļas temperatūra ir iestatīta uz 230 ℃. Simulācijas rezultāti ir parādīti attēlā 4. Simulācijas rezultāti liecina, ka tradicionālā PID kontrole cilindra I sekcijas temperatūras pārsniegums ir 4,7 ℃ un stabils laiks, kas aizņem apmēram 76 sekundes; II cilindra temperatūras pārsniegums ir 19,3 ℃ un stabils laiks, kas aizņem apmēram 97 sekundes; III cilindra temperatūras pārsniegums ir 15,4 ℃ un stabils laiks aizņem apmēram 77 sekundes. Izmantojot rakstā aprakstīto vadības algoritmu, I sekcijas temperatūra, II un III gandrīz nav pārregulētas, temperatūras kontroles līkne ir gluda, un laiks, kas nepieciešams līdzsvara stāvokļa sasniegšanai, tiks samazināts. Rezultāti liecina, ka neironu tīkla statiskā atsaiste var labi samazināt temperatūras savienojuma traucējumu ietekmi.

Tālāk, materiāla cilindra II sekcijai pie t=130s tiek pielietots pakāpenisks 20 ℃ traucējumu daudzums, lai pārbaudītu sistēmas prettraucējumu spēju. Simulācijas rezultāti ir parādīti attēlā 5. No simulācijas rezultātiem var redzēt, ka ar PID kontroli, I segmenta temperatūras pārsniegums, II un III ir 9,5 ℃, 9.3℃, 4.2℃, apmēram 30. gadi, 43s un 37s, un stabils stāvoklis, rakstā aprakstītajā kontroles metodē, ir 0,5 ℃, 3.2℃ un 0,4 ℃, apmēram 8s, 22s un 13s. Simulācijas rezultāti liecina, ka kontroles metodei ir laba atsaiste, prettraucējumu un robustums.

• PID kontroles simulācijas rezultāti

• Darbā aprakstītās metodes simulācijas rezultāti

tiesa

PID kontroles algoritms un izplūdušais PID vadības algoritms, kas balstīts uz neironu tīkla statisko atsaisti, tika attiecīgi pārstādīti reāllaika pārbaudei. Izmēriet materiāla cilindra III sekcijas temperatūru, lai pārbaudītu temperatūras kontroles precizitāti.. Eksperimentālā ierīce ir parādīta attēlā 6. Eksperimenta laikā, I cilindra sekcijas temperatūra ir iestatīta uz 180 ℃, II cilindra sekcijas temperatūra ir iestatīta uz 210 ℃, un III cilindra sekcijas temperatūra ir iestatīta uz 230 ℃. Pārbaudes rezultāti ir parādīti tabulā 2. Testa rezultāti liecina, ka kontroles metode var uzlabot temperatūras kontroles precizitāti, kam ir laba atsaistes spēja un prettraucējumu spēja

Mašīnas attēls