[发明专利]一种正反输入预测控制的注塑模具温度控制方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及注塑模具温度控制设备，尤其涉及一种正反输入预测控制的注塑模具温度控制方法及设备。

背景技术

在注塑产品的成型过程中，主要通过模温机来控制模具温度，从而控制注塑产品的成型过程。模温机的主要作用是：1、提高产品的成型效率；2、降低产品不良率；3、改善产品的外观，减少产品缺陷；4、加快生产进度，降低能耗，节约能源。控制模具温度的要求有：使模具温度达到工作温度，并保持模具温度恒定在工作温度，从而优化注塑成型周期，保证注塑成型过程的稳定和注塑产品的质量。模具温度会影响产品表面质量、熔体流动性、坯体收缩率、以及产品注塑周期和产品变形等方面。对热塑性塑料而言，模具温度高一点通常会改善塑料熔体流动性和产品表面质量，但会延长冷却时间和注塑周期。模具温度低一点会降低塑料在模具内的收缩，并会增加脱模后注塑件的收缩率。目前模温机的温度控制不精确，有一些注塑模具模温机的温度控制系统还考虑到采用冷却系统的控制，但是控制结果不理想，加温和冷却会不断切换，浪费能源。

正反输入系统广泛存在于工业控制中，是指在一个控制系统中，有两个相悖的输入信号，正输入信号使输出产生正效应，负输入信号使输出产生负效应。目前，在大部分控制系统中，局限于将正输入变量和负输入变量分开考虑，而即使将正输入变量和负输入变量放一起整体考虑，也没有考虑到不同的输入变量的特性。针对正反输入变量的控制系统主要有两类：其一类具有两个控制器，分别用来控制正输入变量和负输入变量，典型的有双PID控制器。对于双PID控制器，在一定的条件下，能获取较好的控制效果。但是，在这种控制系统中， 两个PID控制器会同时启动，从而浪费能源。另一类是分程控制系统，比如PID型分程控制系统。在该控制系统中，正输入变量和负输入变量被归纳为一个操纵变量，然后通过一种PID控制器来控制，根据输出结果处于哪个区间来分配控制正输入变量还是反输入变量。对于PID型分程控制系统，由于每个时刻只有一个输入，能节约能源，但由于没有考虑到正输入变量和负输入变量对输出结果的响应特性是不一样的，特别是在操纵变量在零附近切换的时候，控制效果会恶化，造成控制精度不高；而低精度控制效果是会损害到产品的质量。

发明内容

本发明针对现有正反输入预测控制的注塑模具温度控制设备方法在控制模具温度时，存在浪费能源，控制精度不高等问题，提出了一种正反输入预测控制的注塑模具温度控制方法及设备。

本发明就上述技术目的而提出的技术方案如下：

本发明提出了一种注塑模具温度控制方法，用于采用注塑模具温度控制设备调整模具温度，该注塑模具温度控制设备包括用于输入温度正输入量来提高模具温度的温度正输入控制模块和用于输入温度反输入量来降低模具温度的温度反输入控制模块；包括以下步骤：

步骤S1、获取温度正输入控制模块的温度正输入参数、温度反输入控制模块的温度反输入参数、注塑模具温度控制设备的温度单输入参数；并且，每隔采样时间Δt获取当前t时刻的温度正输入控制模块的实际温度正输入量、温度反输入控制模块的实际温度反输入量以及注塑模具温度控制设备的实际温度总输入量；

这里，温度正输入参数包括温度正输入控制模块的正输入时滞θ_h、温度正输入控制模块的正输入增益K_h、温度正输入控制模块的正输入时间常数τ_h；温度反输入参数包括温度反输入控制模块的反输入时滞θ_c、温度反输入控制模块的反输入增益K_c和温度反输入控制模块的反输入时间常数τ_c；注塑模具温度控制设备的温度单输入参数包括温度单输入时滞θ、温度单输入增益K和温 度单输入时间常数τ；

步骤S2、建立注塑模具温度控制设备的温度传递函数模型，有：

s为拉普拉斯变换算子；y(s)为在温度传递函数模型中，注塑模具温度控制设备的输出量；u_h(s)为在温度传递函数模型中，温度正输入控制模块的正输入量；u_c(s)为在温度传递函数模型中，温度反输入控制模块的反输入量；u(s)为在温度传递函数模型中，注塑模具温度控制设备的温度单输入量；

将温度传递函数模型离散化为z函数模型，该z函数模型为：

其中，

z为z变换算子；