[发明专利]一种自适应系统模型的挤出机壁厚PID闭环控制方法

说明书

本发明提供了一种自适应系统模型的挤出机壁厚PID闭环控制方法，其根据生产牵引速度选择匹配的PID参数，以使壁厚控制在不同的牵引速度下均具有良好的控制精度。壁厚给定量和通过壁厚检测获得实际壁厚的数值在壁厚比较器内进行减法比较，差值输入到PID专家库中，PID专家库内包含了多组PID运算，增量式PID离散表达方式可以表达为：Δu_(k)＝kp(err_(k)‑err_(k‑1))+k_ierr_(k)+k_d(err_(k)‑2err_(k‑1)+err_(k‑2))，其中，k_p、k_i、k_d即分别为比例、积分、微分参数，PID专家库包括有多组不同的比例、积分、微分参数的合集，即(k_p1、k_i1、k_d1)、(k_p1、k_i1、k_d1)、(k_p2、k_i2、k_d2)…(k_pn、k_in、k_dn)，针对某一个范围的壁厚给定量，根据实际牵引速度选择指定的PID运算所对应的比例、积分、微分参数进行运算。

技术领域

本发明涉及挤出机壁厚控制的技术领域，具体为一种自适应系统模型的挤出机壁厚PID闭环控制方法。

背景技术

在导管挤出机生产线中，存在有多种PID控制量，其中导管壁厚的控制是非常重要的控制量，导管壁厚是产品质量的最重要参数之一。

导管挤出机包括一个挤出机本体、真空冷却水槽、壁厚测量装置、牵引装置。影响导管壁厚的参数有很多个，其中牵引机构的牵引速度是最主要的影响参数，其次，真空冷却水槽的负压也是影响参数。现有技术中将牵引速度作为执行量，在壁厚PID闭环控制里，导管壁厚是被控量也是系统设定量，实际的导管壁厚由壁厚测量装置检测得到，即反馈量。通过建立系统模型，选择合适的PID参数，达到自动控制导管壁厚的目的。

导管挤出机壁厚控制使用的现有PID控制方法存在很大的问题。由于熔融状态的导管成型主要发生在真空冷却水槽的前端，而壁厚测量装置则需要安装在真空冷却水槽后端，即导管离开真空冷却水槽后。这之间存在一定的距离，这个距离至少是真空冷却水槽的长度。由于存在这个距离，导管从成型段运行到壁厚检测装置需要时间，此时间即是壁厚控制系统的主要惯性时间。此惯性时间在不同的牵引速度下是个变量。这就意味着导管壁厚控制系统模型是一个变参数的模型，这就使得固定的PID参数算法无法匹配参数变动的壁厚控制系统模型。实际体现出来就是，现有的导管挤出机只有一个范围很窄的牵引速度，超出这个速度，壁厚控制的质量将恶化。另一方面，现有的控制方法使得整套生产设备的最优生产速度范围较窄，造成生产线资源浪费。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种自适应系统模型的挤出机壁厚PID闭环控制方法，其根据生产牵引速度选择匹配的PID参数，以使壁厚控制在不同的牵引速度下均具有良好的控制精度，提高了生产设备的可用生产速度范围，提高了生产线的利用率。

一种自适应系统模型的挤出机壁厚PID闭环控制方法，其特征在于，壁厚给定量和通过壁厚检测获得实际壁厚的数值在壁厚比较器内进行减法比较，差值输入到PID专家库中，PID专家库内包含了多组PID运算，增量式PID离散表达方式可以表达为：