一种基于模糊PID算法的电动注塑压力控制方法与流程

一种基于模糊pid算法的电动注塑压力控制方法
技术领域
1.本发明属于电动注塑控制技术领域，尤其涉及一种基于模糊pid算法的电动注塑压力控制方法。


背景技术：

2.在塑料注塑加工过程中，聚合物熔体各部分的冷却速率不一致以及聚合物分子取向等原因会造成塑料制品发生翘曲变形，不仅影响制品的美观，而且会极大降低其使用性能，甚至会造成塑料制品的报废。结合材料的流变性能，选用合适的料筒温度、注射压力、注射时间、模具温度、保压压力和时间等工艺参数，可以有效减小制品的翘曲变形量。
3.注塑机的注射压力、保压压力、背压压力控制具有控制模型复杂且扰动量多的特点，无法通过确切的数学模型进行确切的计算控制。目前市场主流控制器主要通过pid控制进行控制。
4.中国专利申请文件公开号为“cn108181802a”公开了一种性能可控pid控制器参数优化整定方法，该方法对经过理论计算整定法后所得的参数进行优化计算，调参完成后参数始终保持不变，不能随着系统参数的变化而做出适当的动态调整；同时中国专利申请文件公开号为“cn112406058b”公开了一种注塑机pid控制器的参数调控方法，该方法将pid控制器的参数整定问题转化成一个最优控制问题的表述形式，给定优化目标、系统动态模型和约束条件，基于梯度优化思想，求解最优目标函数对待调优参数的梯度信息，基于梯度信息迭代优化自动寻找pid控制器参数的最优解，实现了pid控制器参数的动态调整。
5.但是上述pid控制器在进行这些变量控制时容易由于干扰量的变动和不同的工艺产生压力超调和甚至波动，不能很好的满足对注塑压力的控制。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于：为了解决变量控制时容易由于干扰量的变动和不同的工艺产生压力超调和甚至波动的问题，而提出的一种基于模糊pid算法的电动注塑压力控制方法。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于模糊pid算法的电动注塑压力控制方法，以误差和误差变化率作为输入的控制器来动态调整pid控制器的参数，具体包括以下步骤：s1、确定注塑机控制系统的输入量，将注塑机的工艺参数通过传感器传送到检测器上，然后控制系统再针对所获得的工艺信息反馈至注塑机，获得相应的注塑机控制系统输入量；s2、根据输入量进行模糊化处理，根据控制系统传输的相应输入量划分相应的数值区间，并通过模糊规则进行模糊化处理；s3、对模糊化处理后的输入量进行解模糊处理，得出实时工况结果，并根据结果实时调整pid参数。
8.作为上述技术方案的进一步描述：
所述s2中输入量模糊化包括将输入量数值将输入量划分到某个数值区间，将输入偏差e和偏差变化率ec划分为7个等级并建立模糊子集；将模糊子集和具体数值对应引入模糊论域（-3，-2，-1，0，1，2，3），因为被测量压力的最大数值是pvmax，最小数值是pvmin，所以e和ec在模糊论域的映射函数为：f（e）=3*e/(pvmax-pvmin)；f（ec）=3*ec/(2*(pvmax-pvmin))。
9.作为上述技术方案的进一步描述：所述划分等级分别为：负大（nb）、负中（nm）、负小（ns）、零（zo）、正小（ps）、正中（pm）、正大（pb），将模糊子集定义为｛nb,nm,ns,zo,ps,pm,pb}。
10.作为上述技术方案的进一步描述：还包括使用三角隶属度函数减少计算量，所述计量化结果为1.5那么隶属于pm的隶属度为0.5，隶属于ps的隶属度也为0.5。
11.作为上述技术方案的进一步描述：所述s3中解模糊处理函数：。
12.作为上述技术方案的进一步描述：所述注塑机控制系统包括模拟量和开关量控制部分、操作界面、输入输出设备和操作系统。
13.作为上述技术方案的进一步描述：所述操作系统还包括模型数据库，被配置成存储所述注塑机的模糊数据。
14.作为上述技术方案的进一步描述：所述输入输出设备包括一个或多个位置传感器和压力传感器，且位置传感器和压力传感器分别安装于挤出螺杆和料腔内，且料腔内还设有温度传感器，所述输入量包括注射压力、保压压力和背压压力。
15.作为上述技术方案的进一步描述：还包括使用控制方法的注塑机模糊pid控制器。
16.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明中，通过对注塑机控制系统通过模糊规则进行模糊化处理后，能够通过模糊处理数值区间的模糊子集以及三角隶属度函数的应用显著降低计算难度，并且通过解模糊算出来的数值能够实时的反应当前工况，将计算结果用来实时调整pid参数，可变增益对热塑性材料注塑到模具中压力的控制，从而能够通过设计的模糊pid控制器实现快速跟随减少超调的效果，实现对pid参数的动态调整。
附图说明
17.图1为本发明提出的一种基于模糊pid算法的电动注塑压力控制方法的三角隶属函数示意图；图2为经典pid控制器效果图；
图3为本发明提出的一种基于模糊pid算法的电动注塑压力控制方法的模糊pid控制器效果图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
19.实施例1请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于模糊pid算法的电动注塑压力控制方法，以误差和误差变化率作为输入的控制器来动态调整pid控制器的参数，所述注塑机控制系统包括模拟量和开关量控制部分、操作界面、输入输出设备和操作系统；所述操作系统还包括模型数据库，被配置成存储所述注塑机的模糊数据；所述输入输出设备包括一个或多个位置传感器和压力传感器，且位置传感器和压力传感器分别安装于挤出螺杆和料腔内，且料腔内还设有温度传感器，所述输入量包括注射压力、保压压力和背压压力，具体包括以下步骤：s1、确定注塑机控制系统的输入量，将注塑机的工艺参数通过传感器传送到检测器上，然后控制系统再针对所获得的工艺信息反馈至注塑机，获得相应的注塑机控制系统输入量；其中，所述s2中输入量模糊化包括将输入量数值将输入量划分到某个数值区间，将输入偏差e和偏差变化率ec划分为7个等级并建立模糊子集；将模糊子集和具体数值对应引入模糊论域（-3，-2，-1，0，1，2，3），因为被测量压力的最大数值是pvmax，最小数值是pvmin，所以e和ec在模糊论域的映射函数为：f（e）=3*e/(pvmax-pvmin)；f（ec）=3*ec/(2*(pvmax-pvmin))；所述划分等级分别为：负大（nb）、负中（nm）、负小（ns）、零（zo）、正小（ps）、正中（pm）、正大（pb），将模糊子集定义为｛nb,nm,ns,zo,ps,pm,pb}；s2、根据输入量进行模糊化处理，根据控制系统传输的相应输入量划分相应的数值区间，并通过模糊规则进行模糊化处理；其中，处理模糊规则中，kp的模糊规则定义如下：
其中，ki的模糊规则定义如下：其中，kd的模糊规则定义如下：
s3、对模糊化处理后的输入量进行解模糊处理，得出实时工况结果，并根据结果实时调整pid参数，其中，解模糊处理函数式1：
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（1）；还包括使用三角隶属度函数减少计算量，所述计量化结果为1.5那么隶属于pm的隶属度为0.5，隶属于ps的隶属度也为0.5；其中，如图2-3所示，将解模糊处理后的工况结果与传统未模糊化的pid控制器对比可知，本实施例中模糊化控制的pid控制器波动明显优于传统控制器。
20.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。