[发明专利]用于自动调谐注塑机的PID控制的系统和方法

说明书

利用可变增益比例‑积分‑微分(PID)控制器来控制过程变量中的一个或多个。注塑系统包括调谐控制器，以自动调谐在模具循环内的比例增益、积分增益或微分增益中的至少一个。所述调谐控制器获得传感器数据，所述传感器数据监控注塑机的操作，以确定对所述比例增益、所述积分增益或所述微分增益中的至少一个的调整。所述调谐控制器根据对所述比例增益、所述积分增益或所述微分增益中的所述至少一个的所述确定的调整来调整所述可变增益PID控制器的增益。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年9月7日提交的题为“自动调谐注塑的PID控制的系统和方法”的美国临时申请第62/555,317号和2017年11月9日提交的题为“规范化注塑机上的PID控制的系统和方法”的美国临时申请第62/583,858号的优先权；其中的两个申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及控制注塑过程，并且更具体地，涉及通过使用可变增益比例-积分-微分(PID)控制器来控制注塑过程。

背景技术

注塑机通常用于模制塑料物体。注塑机通过重复执行模具循环来模制塑料物体。在每个模具循环中，机器将熔化的塑料注射到模具中，冷却塑料，打开模具，排出模制物体，关闭模具，并且然后为下一个循环进行恢复。如本领域中已知的，各种注塑机包括这一模具循环的变体。被编程成执行模具循环的控制系统根据模具循环控制机器。

在一些常规注塑系统中，控制系统包括比例-积分-微分(PID)控制器。PID控制器将注塑机的当前操作与模具循环中定义的设定点进行比较。设定点和当前操作之间的误差用于调整过程变量。由PID控制器计算出的调整包括三个分量：通常指示当前误差的比例分量；通常指示过去误差的积分分量；以及通常指示未来预测误差的微分分量。这些分量中的每一个均与增益相关联，所述增益调整分量对PID控制器生成的控制值的影响。

在一些另外的常规的模制系统中，比例分量、积分分量和微分分量的增益在整个模具循环中为固定的。然而，由于PID控制器调整过程变量以努力达到设定点值，因此过程变量的固定增益PID控制与相对较大的振荡相关联。在注塑过程中，这意指模制产品在模具循环之间不太一致，致使模制产品含有不可接受的缺陷的可能性更大。

在又另外的常规模制系统中，将包括PID控制器初始增益值的模具循环从一台注塑机简单地复制到另一台注塑机。然而，不同的注塑机可对相同的控制信号做出不同的响应。因此，尽管执行相同的模具循环，但是不同的注塑机可生产不同的模制产品。换句话说，在不同的注塑机上执行相同的模具循环可增加与PID控制器相关联的振荡。结果，当在不同的注塑机上执行模具循环时，这些另外的常规模制系统产生不太一致的结果。

发明内容

然而，本公开的实施例可用于通过将固定增益PID控制器改变成可变增益PID控制器而改进注塑机的操作。在可变增益PID控制器中，与比例分量、积分分量或微分分量中的至少一个相关联的增益在模具循环内进行调谐。为了控制如何调谐可变增益PID控制器，注塑控制系统还可包括调谐控制器。调谐控制器可分析注塑机的一个或多个操作条件，以便自动调谐可变增益PID控制器。在各种实施例中，注塑机的控制器用作调谐控制器。在其它实施例中，调谐控制器为与注塑机互连的独立控制器，用于自动调谐和/或规范化PID控制器的增益。

与使用固定增益PID控制器控制注塑过程相比，可变增益PID控制器可减少发生的振荡的次数和/或减小确实发生的振荡的幅度。减少振荡提高注塑机的性能与模具循环所定义的设定点的匹配程度。减少振荡还提高注塑机生产模制零件的一致性。提高注塑机的一致性减少缺陷产品所造成的浪费。