注塑机料筒温度的模糊变系数PID控制

基金项 目 ： 国家 自 然科学 基金 资助项 目（０ ６ ０ ４ ５３４０ ）
作者筒介 ： 璐 （９３ ， ， 曾 １８ 一）女 江西赣州人 ， ， 助教 硕士 ．
曾
璐 ．注塑机料筒温度 的模糊 变 系数 ＰＤ控 制 Ｉ
・５・
识库中根据温度的变化情况 ， 计算出采样 时刻 的偏 差 Ｅ及偏 差 变化率 Ｅ 输 入 控制器 ， 用模糊 推 理 ， Ｃ， 运 进行模糊运算， 即可得到该时刻的 Ｋ 、 ｉＫ ， ｐ Ｋ、 ｄ 实现 对 ＰＤ参数 的最佳 调 整 。这就 是模 糊 变系数 ＰＤ控 Ｉ Ｉ 制算法 。注塑机料筒 模糊变 系数 ＰＤ控制 器的 Ｊ Ｉ 原理框图如图 １ 所示。从 图中可 以看出 ， 将温度误 差及其变化率经过模糊量化后 ， 根据模糊控制规则 在线地调整 ＰＤ控制器 的参数 ， Ｉ 从而达到 ＰＤ控制 Ｉ 器参 数适 应温 度设 定及 环境 变化 的 目的。
法时必须考虑算法复杂度 、 算法鲁棒性 、 适应性等特
点。
２ 模糊变 系数 ＰＤ算法 Ｉ
常 规 的 ＰＤ控 制 也 面 临 着难 以将 非 线 性 、 变 Ｉ 事
１ 料 筒加 热 器 的 特 点
料 筒加 热 器具 有一 些特 殊 的控 制特 性 。 １ 不对 称 性 ： 筒 加 热 器 通 过 电 阻 丝 加 热 ， ） 料 而
中图分类号 ： Ｑ ２ ．６ Ｔ ３０６
文献标识码 ： Ａ
由此可见 ， 注塑机的料 筒温度对象 系统是 一个 非 线性 、 大滞后 和强 耦 合 的多 变 量 系 统 。 由 于 系统 加温过程 的复杂性 ， 使得料 筒的精确数学 模型也很 难 以建立 ， 因此使得料筒的温度控制成 为注塑机控 制 器 的难 点 Ｊ 。 此外 ， 我们选择注塑机控制 系统 的温度控制算
数， 可以建立偏差变化率 Ｅ Ｅ 、 ｐ的隶属度。 、 Ｃ ＡＫ
基 于操作者手动控制策略的总结 ， 可得 出如下 ２ ５条模糊条件语句 ：
（ ）ｆＥ＝Ｐ ｎ Ｃ＝Ｐ ｈ ｎ△Ｋ ＝Ｂ ａ ｄ １ｉ Ｂ ａ ｄＥ Ｂ ｔｅ ｐ ｎ
线性、 强耦合且 需要人工参与的复杂 系统。采 用模糊 变 系数 ＰＤ控制 ， Ｉ 用模糊规则对模 糊变系数 ＰＤ算法中的系数进行在线修 正。结果表 明该算法提 高了温度控制 系统 的鲁 Ｉ 棒性 ， 超调 减 小 ， 高 了注 塑机料 筒 温度 控 制 的精度 。 提
关 键 词 ：注塑机 料 筒 ； 糊 变 系数 ＰＤ控 制 ； ｔｂ 模 Ｉ Ｍａｌ ａ
第１卷 第１ １ 期
２ １ 年 ３月 ０１
兰州石化职业技术 学院学报
Ｊ ｕ ａ ｆＬ ｎｈ ｕＰ ｔ ｃ ｅ ｃ ｌＣ ｌ ｇ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｍ ｌｏ ａ ｚ ｏ ｅｒ ｈ ｍｉａ ｏｌ ｅｏ ｅ ｈ ｏｏｙ ｏ ｅ
Ｖｏ ． ｌ Ｎｏ １ １１ ．
Ｍａ ． ０１ ｒ ，２ １
一
小幅振荡 Ｊ 。从上 述模糊控制 和 ＰＤ控制 各 自的 Ｉ 优势和局限性可 以看 出， 如果把传统线性 ＰＤ和模 Ｉ 糊控制结合起来 ， 即模糊 ＰＤ控制器。实现优势互 Ｉ 补， 可使系统的控制性能得到提高 ， 是一种很实用的 控制 方 法 。 由于操作者经验不易精确 描述 ， 控制过程中的 各种信号量以及评价指标不易定量表示 ， 糊理论 模 是解 决 这 一 问题 的有 效 途 径 ， 以可 以运 用 模 糊 数 所 学的基本理论和方法 ， 把规则的条件 、 操作用模糊集 表示 ， 并把这些模糊 控制规则 以及 有关信 息 （ 如评 价指标 、 初始 ＰＤ参 数等 ） Ｉ 作为知识 存人计算 机知
在 塑料 的 注塑 过 程 中 ， 了测 试 料 筒 的特 性 和 为 对料 筒 温度 进行 控 制 ， 塑 机 的料 筒 是 对 各 种 塑胶 注
物件进行融化的唯一场所 ， 也是整个注塑机 电热与 传动部分中对精度要求最为苛刻 的一个环节 。料筒 的温度过低 ， 塑料在螺杆问产生不必要的剪切力 ， 并 因此产生冷固化 ， 对机器造成损坏 ， 则有可能使制品 胶和力差 ， 缺少弹性和光泽 ； 温度过高时塑料分子间 发生交联 ， 会使组织疏松 ， 产生发泡现象 ， 尤其在精 密注塑 中更是不允许 的。又容易加速各种塑胶物料 的氧化与分解 ， 严重 时甚 至会发 生物料焦化堵住喷 嘴 的事 故 。
文章编号 ：６ １ ４ ６ （ ０ １ Ｏ —００ Ｏ １７ — ０ ７ ２ １ ） １ ０ ４一 ３
注塑 机料 筒 温 度 的模 糊 变 系数 ＰＤ控 制 Ｉ
曾 璐
（ 江西理 工大学 应用科学学院 ， 江西 赣 州 ３ １０ ） ４ ０ ０
摘 要： 注塑机料筒温度是注塑工艺的重要参数 ， 对料 筒温度进行有效地控 制是保证塑 料 制 品成 型质 量 的重要 环 节。料 筒 温度 系统 是 一 个 多 变量 、 离散 、 间歇 工作 、 滞后 、 大 非
收稿 日期 ：０ １— ２— ９ ２１ ０ ０
和机理复杂的过程和参数在线整定 困难等 问题。另 方面 ， 模糊控制虽然能对复杂 的和难 以建模 的过 程进行简单有效 的控制 ， 但是简单 的模糊控制器 由 于不具有积分环节 ， 因而很难消除稳态误差 ， 尤其在 变量 分 级不 够多 的情 况 下 ， ຫໍສະໝຸດ 在 平 衡 点 附 近 产 生 常
冷却则完全依靠 自然冷却 ； 因而升温与降温过程表 现出截然不 同的动态特性 ； 这就要求在 控制策略上 也 具有 相应 的不对 称性 。 ２ 温度特性 ： ） 由于热传 递 与绝 对温度有关 ， 因 而料 筒加 热器 的特 性也 随 温度 变 化 而变化 。 ３ 扰动特性 ： ） 料筒加 热器 的干扰 因素 多， 而且 干扰量大。电阻丝 的发热功率与电网电压成平方关 系， 如果电网电压波动 ， 电阻丝发热功率会发生较大 的波 动 ¨。