高速電液伺服注塑機(jī)精密注塑控制策略的研究.pdf

1、注塑機(jī)是一種集成度很高的機(jī)、電、液一體化設(shè)備，國(guó)外注塑機(jī)普遍采用微機(jī)控制，以精密注塑為主，生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品。我國(guó)是塑料制品的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，卻是高檔注塑機(jī)和精密制品的進(jìn)口大國(guó)。由于世界性的能源危機(jī)和塑料制品優(yōu)良的物理和化學(xué)性能，行業(yè)對(duì)塑料制品的需求量及質(zhì)量要求都越來(lái)越高。 注塑成型過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的非線性過(guò)程，涉及位置、壓力和轉(zhuǎn)速等變量控制。課題與日本JECT株式會(huì)社合作，在開(kāi)發(fā)了高速伺服注塑機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)導(dǎo)光板

2、成型中出現(xiàn)的低合格率分析，針對(duì)性地對(duì)快速成型及切換過(guò)程和干擾補(bǔ)償控制策略進(jìn)行了研究，以提高精密成型的控制效果和批量制品的質(zhì)量。針對(duì)電液伺服實(shí)時(shí)控制和成型過(guò)程往復(fù)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，提出采用迭代學(xué)習(xí)控制進(jìn)行期望軌跡的完全跟蹤。對(duì)注射和保壓過(guò)程切換的壓力抖動(dòng)現(xiàn)象，通過(guò)跟蹤輸出實(shí)現(xiàn)兩個(gè)閉環(huán)控制間的無(wú)抖動(dòng)切換。文章最后研究了預(yù)塑過(guò)程的干擾補(bǔ)償策略，提高計(jì)量的穩(wěn)定性。本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新之處如下： 1.針對(duì)制品重復(fù)精度差和往復(fù)循環(huán)及快速成型的特點(diǎn)，提

3、出基于預(yù)測(cè)的迭代學(xué)習(xí)控制實(shí)現(xiàn)成型過(guò)程期望注射位置和保壓壓力的快速完全跟蹤，提高控制精度。這是基于預(yù)測(cè)的迭代學(xué)習(xí)控制在全伺服注塑機(jī)的首次應(yīng)用。 注塑成型是個(gè)往復(fù)循環(huán)的過(guò)程，注射和保壓是兩個(gè)最重要的過(guò)程?？刂频耐鶑?fù)精度是精密注塑的一個(gè)重要指標(biāo)，在保證控制精度的同時(shí)要實(shí)現(xiàn)快速控制，即要求控制算法能滿足軌跡快速跟蹤并擁有較強(qiáng)魯棒性。常規(guī)的控制算法可以做到穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差且算法速度快，卻不能保證整個(gè)成型過(guò)程的無(wú)靜差軌跡跟蹤。一些自適應(yīng)控制策略如

4、模型跟蹤自適應(yīng)控制的應(yīng)用雖然對(duì)于優(yōu)化某些性能指標(biāo)方面取得了成功，但自適應(yīng)控制策略算法過(guò)于復(fù)雜、響應(yīng)速度慢，難以滿足伺服系統(tǒng)快速控制的需要。針對(duì)上述特點(diǎn)，提出利用基于預(yù)測(cè)的迭代學(xué)習(xí)控制實(shí)現(xiàn)注射和保壓軌跡的完全跟蹤。在250E型伺服注塑機(jī)上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于預(yù)測(cè)的迭代學(xué)習(xí)控制可大幅度減小期望位置和壓力軌跡的跟蹤偏差及滿足快速伺服控制的需要，同時(shí)提高批量制品的重復(fù)精度。 2.針對(duì)兩個(gè)閉環(huán)控制器切換時(shí)壓力抖動(dòng)對(duì)制品的影響，提出無(wú)抖動(dòng)切

5、換控制實(shí)現(xiàn)兩個(gè)過(guò)程間的平滑切換，消除壓力抖動(dòng)對(duì)制品的影響，這也是無(wú)抖動(dòng)切換控制首次引入到伺服注塑機(jī)兩個(gè)閉環(huán)控制器的切換中。 注射和保壓是兩個(gè)連續(xù)的控制過(guò)程，注射過(guò)程和壓力過(guò)程切換時(shí)，控制目標(biāo)由螺桿位置變?yōu)樽⑸鋲毫?，閉環(huán)系統(tǒng)也由位置切換成壓力系統(tǒng)。由于不同的閉環(huán)控制系統(tǒng)，切換過(guò)程存在著壓力抖動(dòng)現(xiàn)象，而精密注塑中，壓力控制很大程度上決定了制品的質(zhì)量即精密度。通過(guò)引入無(wú)抖動(dòng)切換控制器，來(lái)實(shí)現(xiàn)注射和壓力兩個(gè)控制過(guò)程的平滑切換，消除壓力抖

6、動(dòng)對(duì)制品質(zhì)量帶來(lái)的影響。實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果表明無(wú)抖動(dòng)切換控制器可以有效地減小切換過(guò)程的壓力抖動(dòng)。 3.對(duì)于計(jì)量不穩(wěn)影響制品重量問(wèn)題，通過(guò)對(duì)預(yù)塑過(guò)程的擾動(dòng)分析，提出了基于干擾觀測(cè)器的預(yù)塑控制，這是在注塑機(jī)控制中的首次應(yīng)用。 注射保壓結(jié)束后進(jìn)入預(yù)塑階段，預(yù)塑過(guò)程用來(lái)均勻地熔化充模所需的塑料。螺桿轉(zhuǎn)速控制著塑料粒子在料筒中的塑化過(guò)程。增加螺桿轉(zhuǎn)速可以提高塑化能力，但過(guò)高的轉(zhuǎn)速也會(huì)使料筒中的塑料分解。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中由于溫度變化導(dǎo)致負(fù)