注塑机温度控制系统算法研究与实现

发布时间：2017-07-05 10:19

  本文关键词：注塑机温度控制系统算法研究与实现

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【摘要】：精密塑料制品在电子、医疗、汽车等行业应用越来越广泛。为生产精密塑料制品,我国注塑机厂商特别注重机械部件的开发,对注塑机控制系统的研发投入精力不多,注塑机控制系统大多采用奥地利KEBA等第三方产品,不具有自主知识产权,价格高且有时难以适应精密注塑的要求。研发国产注塑机控制器和先进控制方法,并实现精密注塑,有利于提高我国注塑机控制技术水平和使国产注塑机在国际市场更有竞争力。基于先进控制与建模实验室与广东正茂精机合作开发注塑机控制器项目,要求研发的注塑机控制器能实现对温度、压力、速度等多个参数的精确控制,为此,选取温度控制作为研究点,以正茂精机研发的二板直压式精密注塑机作为控制对象,对注塑机温度控制系统算法进行研究,提高注塑机温度控制精度。通过查阅国内外有关注塑机温度控制算法的相关文献,对注塑机温度控制算法研究现状有了深入的认识,并做了以下工作:(1)分析了注塑机溶胶工艺和温度特性,采用阶跃响应辨识建模法,建立了考虑相邻段之间干扰的矩阵传递函数注塑机温度数学模型。(2)当设定温度值改变,注塑机固定参数PID温度控制存在稳态误差不稳定的情况,采用基于专家经验的分段PID控制算法对其进行了改进,并搭建了仿真系统,仿真结果表明稳态误差控制在可接收范围内。(3)广义预测控制的注塑机温度存在计算量大,且相邻加热段之间存在互相干扰的情况,采用控制量前馈控制的隐式广义预测控制算法进行了改进,经过仿真,注塑机温度稳态误差精度在±0.5℃以内,表明注塑机温度隐式广义预测控制算法是有效的且控制性能优越。(4)考虑到目前实验室采购的注塑机还未到位和注塑机温度控制算法传统测试方法存在可能损伤机器的不足,基于NI RIO9623控制和STM32数据采集卡搭建了注塑机温度控制算法HIL测试平台,并采用动态关联分析法验证了数学模型的可信性,并对MIMO注塑机温控系统的隐式广义预测控制算法进行测试,测试结果达到预期目的。
【关键词】：注塑机 温度控制 分段 PID 隐式广义预测 硬件在环
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ320.52;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-24
• 1.1 课题来源、研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 注塑机控制系统研究现状10-11
• 1.2.2 注塑机温度控制算法研究现状11-14
• 1.3 二板直压式注塑机介绍14-17
• 1.3.1 二板直压式注塑机结构分析15-16
• 1.3.2 二板直压式注塑机性能特点及其工作流程16-17
• 1.4 注塑机温度控制算法HIL测试系统的搭建依据17-22
• 1.4.1 HIL半实物仿真技术17-19
• 1.4.2 注塑机温度控制系统算法研究HIL测试需求研究19
• 1.4.3 HIL测试系统控制对象模型验证19-20
• 1.4.4 labview-RT在HIL测试系统中的应用20-22
• 1.5 课题主要研究内容22-24
• 2 注塑机温度模型的建立24-31
• 2.1 注塑机溶胶工艺24-25
• 2.2 注塑机温度控制原理分析25-26
• 2.3 注塑机料筒温度特性研究26-27
• 2.4 注塑机温度建模27-30
• 2.4.1 注塑机温度理论模型的确立27
• 2.4.2 注塑机温度数学模型参数辨识27-30
• 2.5 小结30-31
• 3 基于分段PID的注塑机温度控制算法研究31-38
• 3.1 注塑机温度固定参数PID控制存在的问题分析31-32
• 3.2 注塑机温度分段PID控制32-36
• 3.2.1 分段PID控制参数库的建立33-34
• 3.2.2 注塑机温度分段PID仿真系统的建立34-36
• 3.3 注塑机温度分段PID控制仿真结果研究36-37
• 3.4 小结37-38
• 4 注塑机温度隐式广义预测控制算法研究38-48
• 4.1 注塑机温度隐式广义预测控制38-39
• 4.2 隐式广义预测控制算法主要控制参数的选择39-40
• 4.3 SISO注塑机温度隐式广义预测控制仿真研究40-42
• 4.4 MIMO注塑机温控系统隐式广义预测控制42-47
• 4.4.1 MIMO注塑机温控系统隐式广义预测原理研究42-45
• 4.4.2 MIMO注塑机温控系统隐式广义预测控制仿真研究45-47
• 4.5 小结47-48
• 5 注塑机温度控制算法HIL测试系统48-59
• 5.1 注塑机温度控制算法HIL测试系统性能需求研究48-49
• 5.2 注塑机温度控制算法HIL测试系统硬件设计49-51
• 5.2.1 NI Single-Board RIO 9623控制器49-50
• 5.2.2 STM32数据采集卡50-51
• 5.3 注塑机温度控制算法HIL测试系统软件设计51-53
• 5.3.1 数据采集卡与Lab VIEW通信51-52
• 5.3.2 人机界面设计52-53
• 5.4 注塑机温度控制算法HIL测试系统搭建53-54
• 5.5 基于动态关联分析法的注塑机温度模型验证54-57
• 5.5.1 Theil不等式系数法注塑机温度模型验证54-55
• 5.5.2 灰色关联度分析法注塑机温度模型验证55-57
• 5.6 MIMO注塑机温控系统隐式广义预测控制HIL实现57-58
• 5.7 小结58-59
• 总结与展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-66
• 攻读学位期间发表的学位论文及研究成果66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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2 黄步明;;黄步明 细数“全液压”与“全电动”之短长[J];国外塑料;2006年01期

3 王文林,宋执环,韩波,李平;注塑机计算机控制系统设计[J];机电工程;2000年02期

4 任文明;周江华;王生;;小型飞艇自驾仪硬件在回路仿真平台设计[J];计算机工程;2011年02期

5 彭宇宁;朱后;;利用DLL技术实现LabVIEW和MATLAB混合编程[J];计算机与现代化;2007年08期

6 黄步明;四缸直锁二板式精密注塑机的研制[J];中国塑料;1999年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘吉顺;面向产品工程化的混合动力客车控制系统研究[D];吉林大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 曾璐;基于ARM的注塑机控制系统的研究与设计[D];江西理工大学;2008年

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本文编号：521570