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注塑机压力及速度之PID参数原理分析

更新时间:2021-02-27 14:50:39 星期四
摘要:

在注塑机(ji)中,应用最为(wei)广(guang)泛的控(kong)制规(gui)律为(wei)比(bi)例、积分、微(wei)分控(kong)制,简称(cheng)pid控(kong)制。当注塑机(ji)压(ya)力,速度及温度实际(ji)参数不能 […]

注(zhu)塑(su)机中,应用最为广泛的控制规律为比例、积分、微分控制,简称pid控制。当注塑机压力,速度及温度实际参数不能完全可靠掌握,或得不到精确的数学模型,控制理论的其它技术难以采用时,参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用pid控制技术最为方便。即当J9九游会AG 不完全了解注塑时实际的压力,速度,温度,或不能通过有效的测量手段来获得上述参数时,最适合用pid控制技术。pid控制,实际中也有pi和pd控制。pid控制就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

比例(p)控制比例控制是一种最简单的控制方式。其控制的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(steady-state error)。

 

积分(i)控制

 

在积(ji)分(fen)(fen)控(kong)制(zhi)中,控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)(xi)统的(de)输出与(yu)输入误(wu)(wu)差(cha)信号的(de)积(ji)分(fen)(fen)成正比(bi)关(guan)系(xi)(xi)(xi)。对一个注(zhu)塑(su)机(ji)控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)(xi)统,如果(guo)在进入稳(wen)(wen)(wen)态(tai)(tai)后存在稳(wen)(wen)(wen)态(tai)(tai)误(wu)(wu)差(cha),则(ze)称(cheng)这个控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)(xi)统是有稳(wen)(wen)(wen)态(tai)(tai)误(wu)(wu)差(cha)的(de)或简称(cheng)有差(cha)系(xi)(xi)(xi)统(system with steady-state error)。为了消除稳(wen)(wen)(wen)态(tai)(tai)误(wu)(wu)差(cha),在注(zhu)塑(su)机(ji)压力,速度,温度控(kong)制(zhi)中必须引入“积(ji)分(fen)(fen)项(xiang)(xiang)(xiang)”。积(ji)分(fen)(fen)项(xiang)(xiang)(xiang)对误(wu)(wu)差(cha)取决(jue)于时(shi)间(jian)(jian)的(de)积(ji)分(fen)(fen),随着(zhe)时(shi)间(jian)(jian)的(de)增加,积(ji)分(fen)(fen)项(xiang)(xiang)(xiang)会增大。这样,即便误(wu)(wu)差(cha)很小(xiao)(xiao),积(ji)分(fen)(fen)项(xiang)(xiang)(xiang)也(ye)会随着(zhe)时(shi)间(jian)(jian)的(de)增加而加大,它(ta)推动注(zhu)塑(su)机(ji)电脑的(de)输出增大使稳(wen)(wen)(wen)态(tai)(tai)误(wu)(wu)差(cha)进一步(bu)减小(xiao)(xiao),直到(dao)等于零(ling)。因此,比(bi)例+积(ji)分(fen)(fen)(pi)控(kong)制(zhi),可以使注(zhu)塑(su)机(ji)系(xi)(xi)(xi)统在进入稳(wen)(wen)(wen)态(tai)(tai)后无稳(wen)(wen)(wen)态(tai)(tai)误(wu)(wu)差(cha)。

 

微分(d)控制

 

在(zai)(zai)微分控制(zhi)中(zhong),注塑机电(dian)脑中(zhong)压力,速度,温度的(de)(de)信号输出与(yu)输入误差(cha)(cha)信号的(de)(de)微分(即误差(cha)(cha)的(de)(de)变(bian)(bian)化率(lv))成(cheng)正比关系。 注塑机电(dian)脑在(zai)(zai)克(ke)服(fu)误差(cha)(cha)的(de)(de)调(diao)节过程中(zhong)可(ke)能(neng)会(hui)出现(xian)振荡甚至失(shi)稳。其原因是(shi)由(you)于(yu)(yu)存在(zai)(zai)有(you)较大惯性组件(环节)或有(you)滞(zhi)后(delay)组件,具(ju)有(you)抑制(zhi)误差(cha)(cha)的(de)(de)作(zuo)用,其变(bian)(bian)化总(zong)是(shi)落后于(yu)(yu)误差(cha)(cha)的(de)(de)变(bian)(bian)化。解决的(de)(de)办法是(shi)使抑制(zhi)误差(cha)(cha)的(de)(de)作(zuo)用的(de)(de)变(bian)(bian)化“超前(qian)”,即在(zai)(zai)误差(cha)(cha)接近(jin)零(ling)时,抑制(zhi)误差(cha)(cha)的(de)(de)作(zuo)用就(jiu)应(ying)该是(shi)零(ling)。

 

这就是(shi)说,在(zai)控制(zhi)(zhi)器(qi)中仅引(yin)入“比例(li)”项往往是(shi)不够的(de)(de)(de)(de),比例(li)项的(de)(de)(de)(de)作用仅是(shi)放大误(wu)差(cha)的(de)(de)(de)(de)幅值,而(er)目前(qian)需要增(zeng)加的(de)(de)(de)(de)是(shi)“微分项”,它能(neng)预测误(wu)差(cha)变化(hua)的(de)(de)(de)(de)趋势,这样,具有比例(li)+微分的(de)(de)(de)(de)注塑(su)机电脑,就能(neng)够提前(qian)使抑制(zhi)(zhi)误(wu)差(cha)的(de)(de)(de)(de)控制(zhi)(zhi)作用等于零,甚至为负值,从而(er)避免(mian)了(le)被(bei)控量的(de)(de)(de)(de)严重(zhong)超调。所以对有较大惯性(xing)或滞后的(de)(de)(de)(de)被(bei)控对象,比例(li)+微分(pd)控制(zhi)(zhi)器(qi)能(neng)改善系统在(zai)调节过程中的(de)(de)(de)(de)动态特性(xing)。

 

pid的(de)(de)参(can)(can)数(shu)(shu)(shu)整定(ding)是注(zhu)塑(su)(su)机(ji)控(kong)制(zhi)(zhi)系统设计(ji)的(de)(de)核(he)心内容(rong)。它(ta)是根据注(zhu)塑(su)(su)过程的(de)(de)特性确定(ding)压力,速度,温度pid控(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)比例系数(shu)(shu)(shu)、积分(fen)时间(jian)和微分(fen)时间(jian)的(de)(de)大小。pid控(kong)制(zhi)(zhi)参(can)(can)数(shu)(shu)(shu)整定(ding)的(de)(de)方(fang)法(fa)很(hen)多(duo),概括起来有两大类:一是理(li)(li)论(lun)计(ji)算(suan)整定(ding)法(fa)。它(ta)主要(yao)是依据注(zhu)塑(su)(su)机(ji)动(dong)作系统的(de)(de)数(shu)(shu)(shu)学模型,经过理(li)(li)论(lun)计(ji)算(suan)确定(ding)控(kong)制(zhi)(zhi)参(can)(can)数(shu)(shu)(shu)。这种方(fang)法(fa)所得到的(de)(de)计(ji)算(suan)数(shu)(shu)(shu)据未必可以直接用,还(hai)必须(xu)通(tong)过注(zhu)塑(su)(su)机(ji)实(shi)际(ji)动(dong)作进行调整和修改。

 

二(er)是(shi)注(zhu)塑(su)(su)(su)机(ji)动作过程整定(ding)(ding)方法(fa)(fa)(fa),它主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)依赖注(zhu)塑(su)(su)(su)机(ji)动作控(kong)制经验,直接(jie)在注(zhu)塑(su)(su)(su)机(ji)运(yun)转时进(jin)行(xing)(xing)压力(li),速(su)度(du)及温度(du)调整,且方法(fa)(fa)(fa)简单、易于掌(zhang)握(wo),在注(zhu)塑(su)(su)(su)机(ji)调试(shi)(shi)(shi)中(zhong)被广(guang)泛采(cai)用。pid控(kong)制参数的(de)工(gong)程整定(ding)(ding)方法(fa)(fa)(fa),主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)有临界比例法(fa)(fa)(fa)、反(fan)应曲线(xian)法(fa)(fa)(fa)和(he)衰减法(fa)(fa)(fa)。三种方法(fa)(fa)(fa)各有其特点,其共同点都(dou)是(shi)通(tong)过试(shi)(shi)(shi)验,然后按照注(zhu)塑(su)(su)(su)机(ji)调试(shi)(shi)(shi)经验对pid参数进(jin)行(xing)(xing)整定(ding)(ding)。但无论采(cai)用哪一种方法(fa)(fa)(fa)所得到(dao)的(de)pid参数,都(dou)需(xu)要(yao)(yao)在实(shi)际运(yun)行(xing)(xing)中(zhong)进(jin)行(xing)(xing)最后调整与完善。

 

在注塑现(xian)场(chang)(chang)整(zheng)定(ding)过(guo)程中,J9九游会AG 要保持pid参(can)数(shu)按先比例(li),后积(ji)分(fen),最(zui)后微分(fen)的(de)顺序进(jin)行(xing),在观察现(xian)场(chang)(chang)过(guo)程值pv的(de)趋势曲线的(de)同(tong)时,慢(man)慢(man)的(de)改变(bian)pid参(can)数(shu),进(jin)行(xing)反复凑试,直到(dao)控制质(zhi)量(liang)符合(he)要求为止。在对注塑机(ji)压力,速度(du)(du)及(ji)温(wen)度(du)(du)的(de)具体(ti)整(zheng)定(ding)中,J9九游会AG 通常先关闭积(ji)分(fen)项和微分(fen)项,即将ti设(she)(she)置为无穷大、td设(she)(she)置为零(ling),使(shi)其成(cheng)为纯比例(li)调节(jie)。

 

初(chu)期比(bi)(bi)例度(du)按经验数(shu)据设定,根据pv曲线(xian),再慢慢的(de)(de)整(zheng)定比(bi)(bi)例控制比(bi)(bi)例度(du),使系统达(da)到(dao)4:1衰减振(zhen)荡(dang)的(de)(de)pv曲线(xian),然后,再加积分(fen)作用。在(zai)(zai)加积分(fen)作用之前,应(ying)(ying)将(jiang)比(bi)(bi)例度(du)加大(da)为(wei)原来的(de)(de)1.2倍(bei)左(zuo)右(you)。将(jiang)积分(fen)时(shi)间(jian)(jian)ti由大(da)到(dao)小(xiao)的(de)(de)调整(zheng),真(zhen)到(dao)系统再次得(de)到(dao)4:1的(de)(de)衰减振(zhen)荡(dang)的(de)(de)pv曲线(xian)为(wei)止(zhi)。若需引(yin)入微分(fen)作用,微分(fen)时(shi)间(jian)(jian)按td=(1/3~1/4) ti计算,这时(shi)可将(jiang)比(bi)(bi)例度(du)调到(dao)原来数(shu)值(zhi)或更小(xiao)一些(xie),再将(jiang)微分(fen)时(shi)间(jian)(jian)由小(xiao)到(dao)大(da)调整(zheng),直(zhi)到(dao)pv曲线(xian)达(da)到(dao)满(man)意(yi)为(wei)止(zhi)。有一点需要注意(yi)的(de)(de)是(shi):在(zai)(zai)凑(cou)试过程中,若要改变ti、td时(shi),应(ying)(ying)保持(chi) 的(de)(de)比(bi)(bi)值(zhi)不(bu)变。

 

在找(zhao)到最佳(jia)整(zheng)定(ding)参(can)数(shu)之前,要(yao)(yao)对(dui)pv值曲线进行走(zou)势分析,判断扰动存在的变化大(da)小,再慢慢的进行凑试。如(ru)果经过多(duo)次乃找(zhao)不(bu)到最佳(jia)整(zheng)定(ding)参(can)数(shu)或(huo)参(can)数(shu)无法达到理想状态,而(er)注塑生产工艺又必须要(yao)(yao)求较(jiao)为准确(que),那(nei)就得考虑单(dan)回路(lu)pid控制的有(you)效(xiao)性(xing),是(shi)否应该选用更复杂(za)的pid控制。

 

值得注意的(de)(de)是(shi)(shi):pid最(zui)佳(jia)整定参数确定后,并不(bu)(bu)能(neng)说明它(ta)永(yong)远都(dou)是(shi)(shi)最(zui)佳(jia)的(de)(de),当由外界扰动的(de)(de)发生(sheng)根本性的(de)(de)改变时(shi),比如说压力比例阀调整清洗了(le),加热圈(quan)更换(huan)了(le),其实若(ruo)温度要(yao)(yao)精密调节,不(bu)(bu)同是(shi)(shi)产品,不(bu)(bu)同的(de)(de)背压,热惯性都(dou)不(bu)(bu)同,都(dou)要(yao)(yao)进行(xing)调整!J9九游会AG 就(jiu)必(bi)须重(zhong)新(xin)根据需要(yao)(yao)再进行(xing)最(zui)佳(jia)参数的(de)(de)整定,它(ta)也是(shi)(shi)保证pid控(kong)制有效的(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)环节。 当然实际注塑生(sheng)产中只要(yao)(yao)一段时(shi)间(jian)进行(xing)一次检定即可!

 

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