高速電液伺服注塑機精密注塑控制策略的研究.pdf

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

2、成型中出現(xiàn)的低合格率分析，針對性地對快速成型及切換過程和干擾補償控制策略進(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。針對電液伺服實時控制和成型過程往復(fù)運動的特點，提出采用迭代學(xué)習(xí)控制進(jìn)行期望軌跡的完全跟蹤。對注射和保壓過程切換的壓力抖動現(xiàn)象，通過跟蹤輸出實現(xiàn)兩個閉環(huán)控制間的無抖動切換。文章最后研究了預(yù)塑過程的干擾補償策略，提高計量的穩(wěn)定性。本論文的主要創(chuàng)新之處如下： 1.針對制品重復(fù)精度差和往復(fù)循環(huán)及快速成型的特點，提

3、出基于預(yù)測的迭代學(xué)習(xí)控制實現(xiàn)成型過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)測的迭代學(xué)習(xí)控制在全伺服注塑機的首次應(yīng)用。 注塑成型是個往復(fù)循環(huán)的過程，注射和保壓是兩個最重要的過程?？刂频耐鶑?fù)精度是精密注塑的一個重要指標(biāo)，在保證控制精度的同時要實現(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魯棒性。常規(guī)的控制算法可以做到穩(wěn)態(tài)無靜差且算法速度快，卻不能保證整個成型過程的無靜差軌跡跟蹤。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。針對上述特點，提出利用基于預(yù)測的迭代學(xué)習(xí)控制實現(xiàn)注射和保壓軌跡的完全跟蹤。在250E型伺服注塑機上的實驗結(jié)果表明，基于預(yù)測的迭代學(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，同時提高批量制品的重復(fù)精度。 2.針對兩個閉環(huán)控制器切換時壓力抖動對制品的影響，提出無抖動切

5、換控制實現(xiàn)兩個過程間的平滑切換，消除壓力抖動對制品的影響，這也是無抖動切換控制首次引入到伺服注塑機兩個閉環(huán)控制器的切換中。 注射和保壓是兩個連續(xù)的控制過程，注射過程和壓力過程切換時，控制目標(biāo)由螺桿位置變?yōu)樽⑸鋲毫Γ]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)，切換過程存在著壓力抖動現(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。通過引入無抖動切換控制器，來實現(xiàn)注射和壓力兩個控制過程的平滑切換，消除壓力抖

6、動對制品質(zhì)量帶來的影響。實驗和仿真結(jié)果表明無抖動切換控制器可以有效地減小切換過程的壓力抖動。 3.對于計量不穩(wěn)影響制品重量問題，通過對預(yù)塑過程的擾動分析，提出了基于干擾觀測器的預(yù)塑控制，這是在注塑機控制中的首次應(yīng)用。 注射保壓結(jié)束后進(jìn)入預(yù)塑階段，預(yù)塑過程用來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程。增加螺桿轉(zhuǎn)速可以提高塑化能力，但過高的轉(zhuǎn)速也會使料筒中的塑料分解。實際生產(chǎn)過程中由于溫度變化導(dǎo)致負(fù)