[发明专利]一种面向注塑过程的永磁同步电机控制方法

说明书

本发明公开了一种面向注塑过程的永磁同步电机控制方法，包括：构建永磁同步电机在注塑过程中的速度环传递函数，构建永磁同步电机控制系统的PD控制器模型后，根据给定的控制系统的性能指标，结合速度环传递函数，对PD控制器进行参数整定后，获得PD控制器的控制输出，最后根据PD控制器的控制输出对永磁同步电机进行运动控制。本发明可自动计算获得永磁同步电机的控制参数，不需要人工调节，而且可使得永磁同步电机的响应信号快速跟随输入信号，系统跟随误差快速收敛，实时性较高，可实现精确控制，从而大大提高注塑生成的注塑产品质量，可广泛应用于注塑控制行业中。

技术领域

本发明涉及注塑生产的工业控制领域，特别是涉及一种面向注塑过程的永磁同步电机控制方法。

背景技术

一个注塑生产过程可分为：关模(mold-close)，注射(filling)，保压(packing-holding)，冷凝(cooling)/塑化(plasticizing)，开模(mold-open)五个阶段。其中注射阶段，所需要控制的关键变量是注射速度，而螺杆推动高分子材料注射的动力源是永磁同步电机(或异步电机)。因此，控制喷嘴的注射速度实际是控制永磁电机的转速。

对注塑过程的永磁同步电机进行控制时，需要建立相关的模型，目前建模的方法基本局限在整数阶微积分理论范畴，如在上述注塑成型加工过程的注射阶段，一般是用一阶或二阶微分方程描述注射速度模型。从理论上分析，低于一阶的微分方程有无数种形式(如1/2,1/3…1/n…等)；同样地，高于一阶而低于二阶的微分方程亦有无数种形式(如3/2,4/3…(n+1)/n…等)。但是，注射阶段的速度模型不会如此巧合，正好是无数种微分方程中的一阶或二阶模型，只是整数阶微积分理论发展比较成熟，人们习惯于用整数阶微积分方程来逼近被控对象的实际模型。另外，针对高分子材料加工的研究发现，注塑过程中客观存在分数阶的行为，如注塑过程高分子材料的解链以及熔化材料的粘弹性力学及非牛顿流体力学等呈现出分数维的行为事实。具体表现如下：

根据力学hook定律，理想高分子材料的弹性力σ与弹性变形ε满足以下等式：

σ(t)＝Eε(t) (1)

而理想Newton流体的应力σ与应变ε满足如下方程：

其中，E、γ为材料特性系数。

但注塑过程的高分子材料既不是理想固体材料，也不是理想的流体材料，而是介于理想固体与流体之间。可见，传统对注塑过程的整数阶模型描述不能得到精准的数学模型，进而不能客观地反映事物的本质，最后造成模型的失配，从而无法准确地对注塑过程的永磁同步电机进行控制，导致最后注塑生产出来的注塑产品质量较差。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种面向注塑过程的永磁同步电机控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种面向注塑过程的永磁同步电机控制方法，包括：

S1、构建永磁同步电机在注塑过程中的速度环传递函数；

S2、构建永磁同步电机控制系统的PD控制器模型；

S3、根据给定的控制系统的性能指标，结合速度环传递函数，对PD控制器进行参数整定后，获得PD控制器的控制输出；

S4、根据PD控制器的控制输出对永磁同步电机进行运动控制。

进一步，所述步骤S1，包括：

S11、构建永磁同步电机在注塑过程中的数学模型，所述数学模型的表达式为如下的分数阶微分方程：