Studie over temperatuurregelingsmethode van spuitgietmachine

Voorwoord

Kunststof is een veelgebruikt materiaal, met duidelijke voordelen, zoals: lichte kwaliteit, goede plasticiteit, herbruikbaar, goedkoop, enzovoort., dus het wordt veel gebruikt in verpakkingen, geneesmiddel, cosmetica en andere gebieden. Als het belangrijkste materiaal om plastic vormen te realiseren, de spuitgietmachine kan het primaire vormen eenvoudig realiseren [1,3] van plastic producten zoals complexe vorm en uiterst nauwkeurige grootte. Om de vormnauwkeurigheid te waarborgen, efficiëntie en esthetiek van spuitgietmachine, de nauwkeurigheid van de radiale temperatuurregeling van de cilinder van de spuitgietmachine moet worden verbeterd. Als de temperatuur relatief laag is, het zal leiden tot een ongelijkmatige weekmaker van plastic deeltjes, slijtage of schade aan apparatuur veroorzaken; als de temperatuur relatief hoog is, het polymeer plastic zal ontleden, resulterend in los weefsel, carbonisatie en vervolgens gewikkeld in de binnenwand van de materiaalcilinder of het schroefoppervlak, ernstige gevolgen voor de productkwaliteit [4,5]. Gebruikelijk, volgens de procesvereisten, de temperatuur van de cilinder van de spuitgietmachine wordt verdeeld in 3 ~ 5 temperatuurintervallen, en verschillende plastic spuitgiettemperaturen zullen anders zijn, het is dus moeilijk om de radiale temperatuurregeling van de cilinder van de spuitgietmachine te realiseren. Het traditionele PID-besturingsalgoritme heeft de kenmerken van een eenvoudige structuur en een hoge reactiesnelheid, die veel wordt gebruikt bij de temperatuurregeling van de spuitgietmachinecilinder [6,7]. Voor de multi-temperatuur intervalregeling, de spuitgietmachine gebruikt vaak meerdere PID-onafhankelijke regeling met enkele lus, maar de temperatuurregeling van de spuitgietmachine is gevoelig voor externe omgevingen, spanningsschommelingen en andere factoren, en het aangrenzende temperatuurinterval interfereert met elkaar. Op te sommen, de temperatuurregeling van de spuitgietmachine heeft een duidelijke koppeling en niet-lineariteit. Als alleen de traditionele PID-regeling wordt gebruikt, de parameters moeten herhaaldelijk worden aangepast, en het is moeilijk om het ideale controle-effect te bereiken. Momenteel, veel geavanceerde regelstrategieën worden geïntroduceerd in het algoritme voor de temperatuurregeling van de materiaalcilinder, inclusief deskundige controle, neurale netwerk controle, vage controle, optimale tijdcontrole, enzovoort., maar deze algoritmen lossen het koppelingsprobleem niet goed op [8~11].

Om dit probleem op te lossen, een statisch ontkoppelingsalgoritme op basis van een neuraal netwerk combineert fuzzy PID-regeling om het temperatuurregelingseffect van de spuitgietmachine te verbeteren.

Dirigent temperatuur kenmerken

Het injectiesysteem van de spuitgietmachine wordt getoond in figuur 1, inclusief 1-oliecilinder, 2-trechter, 3-materiële cilinder, 4-mondstuk, 5-gietvorm, 6-meetsectie verwarming, 7-compressie sectie verwarming, 8-solide transportbandverwarmer. Het hele verwarmingsgedeelte kan worden onderverdeeld in een vast transportgedeelte (sectie I), compressie sectie (sectie II) en meetgedeelte (sectie III). Elke sectie is uitgerust met onafhankelijke verwarmingsdraad, gerangschikt langs de materiaalcilinder, en het temperatuurveld dat nodig is voor het injectieproces wordt geconstrueerd door verschillende temperatuurwaarden in te stellen. Plastic deeltjes komen via de trechter de materiaalcilinder binnen, en de oliecilinder zal de schroef duwen om het plastic langs de materiaalcilinder te persen. Na voorverwarmen, plastificeren, injectie, drukbehoud, koeling en andere processen, de mal wordt uiteindelijk geopend om plastic onderdelen te krijgen. Gezien het verschillende verwarmingsvermogen en de totale hoeveelheid plastic in verschillende verwarmingssecties, de methoden voor temperatuuraanpassing zijn verschillend. In aanvulling, er is warmte-uitwisseling tussen de aangrenzende verwarmingssegmenten, en elk segment beïnvloedt elkaar, dus de plastic temperatuurregeling moet het koppelingsprobleem oplossen. Tegelijkertijd, de plastische dichtheid, thermische geleidbaarheid en diffusiecoëfficiënt zullen ook veranderen, dus de temperatuurregeling van de materiaalcilinder is niet-lineair [12~15].

Afbeelding 1. injectie systeem

Zoals hierboven vermeld, de cilindertemperatuurregeling van de spuitgietmachine behoort tot het MIMO-systeem. Volgens de wet van behoud van energie, de totale warmte Q gegenereerd door de boilerverwarmingsdraad is gelijk aan de som van de warmte die nodig is voor de plastic smelt Q1 en het warmteverlies Q2, en de uitdrukking is als formule (1)

Ontwerp van de temperatuurregelaar

Statisch ontkoppelingsalgoritme van neurale netwerken

Het neurale netwerk kan het in kaart brengen van meerdere invoer en meerdere uitvoer realiseren, die de problemen zoals niet-lineariteit en chronotaxis beter kan oplossen, en heeft de voordelen van een sterk aanpassingsvermogen en training, daarom wordt in dit artikel een statisch ontkoppelingsalgoritme voorgesteld, om de ontkoppelingsregeling van de boilertemperatuur te realiseren. Het besturingssysteem dat de fuzzy PID-regeling en het statische ontkoppelingsalgoritme van het neurale netwerk combineert, wordt getoond in figuur 2. In AFB. 2, i 1, i 2 en θ 3 zijn de temperatuurinstellingswaarden van secties I, II en III van respectievelijk de injectiecilinder; in 1, u2 en u3 zijn de stuursignalen van de fuzzy PID-regelaar van cilindersectie I, respectievelijk II en III, en U1, U2 en U3 zijn de stuurspanning van de verwarmingsdraad van boiler I, respectievelijk II en III; T1, T2 en T3 zijn de werkelijke temperatuuruitgangswaarden van secties I, respectievelijk II en III.

De fuzzy-controller gebruikt een structuur met twee ingangen en drie uitgangen, waarbij de invoervariabele de temperatuurafwijking e van elke sectie en de veranderingssnelheid e is [6,6], het domein van de taaltheorie is {NB, NM, NS, ZO, PS, P.M, P.M, PB}; de uitgangsvariabele is parametervariatie van de PID-regelaar Δ kp, Aki, Δkd, het theoriedomein is [5,5], het domein van de taaltheorie is {NB, NM, NS, ZO, PS, P.M, PB}. De lidmaatschapsfunctie neemt de trigonometrische functie over, de redeneermethode neemt de Mamdni over, en de deblurring-methode gebruikt de methode van het gebiedszwaartepunt. De instelprincipes van de parameters van kp, naar, kd en anderen zijn als volgt:Fuzzy PID-controller

Als de fout relatief groot is, om de reactiesnelheid van het systeem te verbeteren en de overschrijding te verminderen, hoe groter Δ kp, kleinere Δ ki en Δ kd moeten worden geselecteerd.

Als de fout en de foutveranderingssnelheid niet groot zijn, om de systeemoverschrijding te verminderen en de reactiesnelheid op passende wijze te verbeteren, Δkp, Δ ki en Δ kd moeten matig worden gekozen.

Als de foutveranderingssnelheid relatief klein is, hoe groter Δ kp, Δ ki en een kleinere Δ kd moeten worden gekozen. Vage regels Zoals weergegeven in de tabel 1

Simulatie en experimentele studies

simulatie

Om de haalbaarheid en effectiviteit van de methode te verifiëren, er wordt een simulatiestudie uitgevoerd. Het temperatuurregelsysteem van de spuitgietmachine op basis van het traditionele PID-algoritme en het in het artikel beschreven algoritme is opgesteld voor simulatievergelijking. De temperatuur van sectie I van de spuitgietmachine is ingesteld op 180℃, de temperatuur van sectie II is ingesteld op 210 ℃, en de temperatuur van sectie III is ingesteld op 230 ℃. De simulatieresultaten worden getoond in figuur 4. De simulatieresultaten laten zien dat de traditionele PID-regeling de temperatuuroverschrijding van sectie I van cilinder 4,7 ℃ is en stabiel tijdrovend ongeveer 76 s; de temperatuuroverschrijding van cilinder II is 19,3 ℃ en stabiel tijdrovend ongeveer 97 s; temperatuuroverschrijding van cilinder III is 15,4 ℃ en de stabiele tijd duurt ongeveer 77 seconden. Met behulp van het besturingsalgoritme dat in het artikel wordt beschreven, de temperatuur van secties I, II en III is bijna niet overgecorrigeerd, de curve van de temperatuurregeling is glad, en de tijd die nodig is om de stabiele toestand te bereiken, zal worden verkort. De resultaten laten zien dat de statische ontkoppeling van het neurale netwerk de invloed van temperatuurkoppelingsinterferentie goed kan verminderen.

Verder, een stapinterferentiehoeveelheid van 20 ℃ wordt toegepast op de materiaalcilindersectie II op t = 130s om het anti-interferentievermogen van het systeem te verifiëren. De simulatieresultaten worden getoond in figuur 5. Uit de simulatieresultaten blijkt dat door PID-regeling, de temperatuuroverschrijding van segmenten I, II en III is 9,5 ℃, 9.3℃, 4.2℃, ongeveer jaren 30, 43s en 37s, en de stabiele toestand, in de controlemethode die in het document wordt beschreven, bedraagt ​​0,5 ℃, 3.2℃ en 0,4 ℃, ongeveer 8s, 22s en 13s. De simulatieresultaten laten zien dat de regelmethode een goede ontkoppeling heeft, anti-interferentie en robuustheid.

• Resultaten simulatie PID-regeling

• De simulatieresultaten van de methode beschreven in de paper

proces

Het PID-regelalgoritme en het fuzzy PID-regelalgoritme op basis van de statische ontkoppeling van het neurale netwerk werden respectievelijk getransplanteerd voor real-time inspectie. Meet de temperatuur van de materiële cilindersectie III om de nauwkeurigheid van de temperatuurregeling te verifiëren.. Het experimentele apparaat wordt getoond in figuur 6. Tijdens het experimenteren, de temperatuur van cilindersectie I is ingesteld op 180℃, de temperatuur van cilindersectie II is ingesteld op 210℃, en de temperatuur van cilindersectie III is ingesteld op 230 ℃. De testresultaten worden getoond in Tabel 2. De testresultaten tonen aan dat de regelmethode de nauwkeurigheid van de temperatuurregeling kan verbeteren, die een goed ontkoppelingsvermogen en anti-interferentievermogen heeft

Machine foto