注塑过程快速高效2D控制

发布时间：2017-09-13 14:19

  本文关键词：注塑过程快速高效2D控制

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【摘要】：注塑过程是目前应用较为广泛的塑料加工方法,其保压压力、注射速度等过程参数的控制品质是影响制品质量的关键因素。注塑过程是一种典型的间歇过程,具有时间轴和批次轴的2维动态特性。但是,由于注塑过程的快速性和控制器软硬件限制,传统的2D算法因其复杂性难以在注塑机控制器上实现。因此,对于以注塑过程为典型代表的快速间歇过程,如何研究一种快速高效的2维控制算法,在保证闭环控制性能的前提下,同时解决实时计算量大、占用计算资源多的问题,一直是近年来过程控制的研究热点。针对这种需求,本论文开展了面向注塑过程的快速高效2D控制算法研究。本文的主要研究内容和成果如下：1.在2D控制框架下,将预测函数控制(PFC)和迭代学习控制(ILC)相结合,提出了一种2D预测函数控制(2D-PFC)算法；分析了算法的高效性和参数整定策略；最后,通过仿真对算法的收敛性、抗扰性、约束处理等方面进行验证,并与IMC-PID的控制性能进行了对比,表明了算法的优越性。2.考虑到注塑控制系统的软硬件限制问题,通过采用单基函数和双基函数,对2D-PFC算法进行简化,进一步降低算法的在线和离线的运算量。利用2D-PFC简化算法,在工业注塑机上实现了注射速度和保压压力的闭环控制,实验结果验证了算法的高性能和实用性。3.在单基函数2D-PFC基础上,进一步通过采用一阶加纯滞后模型描述注塑过程,分析过程和模型之间的误差并进行预估,设计了基于2D误差预估的预测函数控制算法,所得控制律更加简洁且控制参数易于整定。最后通过仿真实验测试了算法的收敛性、抗扰性和高阶失配下的控制性能,并与MC-PID控制性能进行了对比,表明了算法的有效性。
【关键词】：注塑过程 迭代学习控制 预测函数控制 2D控制
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ320.66;TP273
【目录】：

• 致谢5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 课题研究背景及意义12-13
• 1.2 注塑机的发展历程及技术现状13-15
• 1.2.1 注塑机国内外发展历程13
• 1.2.2 注塑机控制技术现状及发展趋势13-15
• 1.3 预测控制理论简介15-20
• 1.3.1 模型预测控制15-18
• 1.3.2 预测函数控制18-20
• 1.4 2D控制简介20-23
• 1.5 本文主要研究内容及安排23-26
• 第二章 注塑过程原理及实验平台26-34
• 2.1 注塑机结构组成26-27
• 2.2 注塑过程介绍27-28
• 2.3 注塑过程控制变量28-30
• 2.4 注塑成型实验平台30-33
• 2.4.1 实验用注塑机30-31
• 2.4.2 实验模具31-32
• 2.4.3 实验材料32
• 2.4.4 实验控制平台32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 注塑过程2D预测函数控制34-60
• 3.1 引言34-35
• 3.2 2D预测函数控制算法35-45
• 3.2.1 算法推导35-43
• 3.2.2 算法分析43-45
• 3.3 仿真与实验验证45-57
• 3.3.1 仿真结果46-55
• 3.3.2 实验结果55-57
• 3.4 本章小结57-60
• 第四章 基于2D误差预估的注塑过程预测函数控制60-74
• 4.1 引言60-61
• 4.2 算法推导61-66
• 4.2.1 注塑过程数学描述及误差分析61-63
• 4.2.2 控制器设计63-65
• 4.2.3 参数整定65-66
• 4.3 算法验证66-72
• 4.3.1 Case 1：收敛性测试67-68
• 4.3.2 Case 2：抗扰动测试68-70
• 4.3.3 Case 3：高阶失配70-71
• 4.3.4 Case 4：与IMC-PID控制性能对比71-72
• 4.4 本章小结72-74
• 第五章 总结和展望74-76
• 5.1 总结74-75
• 5.2 展望75-76
• 参考文献76-84
• 攻读学位期间发表的论文与成果84

【参考文献】

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本文编号：844205