用于调整热熔液体分配系统的闭环控制器的系统和方法与流程

用于调整热熔液体分配系统的闭环控制器的系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年9月16日提交的美国临时申请第62/901,119号的优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
3.本公开总体上涉及液体分配，更特别是涉及调整热熔液体分配系统的闭环控制器。


背景技术：

4.热熔液体分配系统可用于多种应用。例如，这样的系统可以在一次性卫生产品的制造过程中施用热熔粘合剂。作为另一个示例，热熔液体分配系统可以施用热熔粘合剂来组装各种类型的包装，例如用于食品和饮料的纸基包装。在此类应用中使用的热熔粘合剂可以包括湿固化热熔聚氨酯粘合剂(“热熔pur”)，其通常用于必须形成稳定的表面对表面粘合的地方。其它常规热熔粘合剂可用于将各种相似和不同的材料以配合关系固定在一起，例如木材、塑料、瓦楞薄膜、纸、纸箱原料、金属、硬质聚氯乙烯(pvc)、织物、皮革和其它材料。热熔粘合剂在希望粘合剂在熔化和分配后迅速固化的应用中可能特别有用。
5.在热熔液体分配系统的示例构造中，将固态形式的热熔粘合剂供应到包括加热罐和/或加热格栅的熔化器以产生熔融的热熔粘合剂。加热后，将熔融的粘合剂通过加热软管泵送到涂布器，有时称为分配“枪”或枪模块，所述涂布器包括阀门和喷嘴。然后所述涂布器将所提供的熔融粘合剂分配到所需的表面或基材上，通常分配成一系列点或线。以精确的位置、时间和体积施用粘合剂始终是至关重要的。例如，分配的粘合剂量不足可能导致粘合无效，而粘合剂量过多不仅会导致材料浪费，而且一旦粘合剂施加到表面上，还会导致不希望的流动。除了直接控制涂布器的参数外，分配系统中的其它过程变量也会影响粘合剂在表面上的施用效果。例如，所分配的粘合剂的体积和位置可能会受到熔融粘合剂的粘度的影响，而粘度又是熔融粘合剂的温度的函数。
6.为了调节热熔粘合剂分配系统的各种参数并实现期望的粘合剂施加结果，已经开发了各种控制方法。控制分配系统的一种常见机制是通过使用控制回路系统，例如比例-积分-微分(pid)控制器。然而，实施有效的控制回路系统存在许多挑战。例如，控制回路系统使用的常数值必须仔细设定(例如，调整)以获得最佳结果。例如，关于温度，未调整的控制回路可能会振荡，从而导致粘合剂温度以类似于正弦波的方式变化。虽然这些常数可以预设为默认值，但在分配系统的特定设施下它们通常是次优的。例如，可以根据多种可能构造中的任何一种来安装分配系统，每一构造都包括同样种类繁多的设备。例如，各种类型和数量的软管和喷枪可能会潜在地连接到熔化器上。然而，一旦熔化器投入使用，制造商或供应商可能会在不预先知道熔化器将与哪些其它设备一起使用的情况下销售熔化器(或其它设备)。此外，与所述熔化器一起使用的初始设备可以重新配置，或完全更换为不同的设备。即使可以调节控制回路的常数值，这通常也需要专业知识，任何试错尝试都非常耗时。
7.这些和其它缺点在本公开中得到解决。


技术实现要素：

8.本文公开了用于调整热熔液体分配系统的闭环控制器的系统和方法。在一个示例方法中，所述热熔液体分配系统包括被构造成分配热熔液体的涂布器和与所述涂布器相关联的热熔液体加热器。所述闭环控制器被配置成接收热熔液体温度设定点和测量的热熔液体温度过程变量，并且输出用于控制所述热熔液体加热器的占空比控制变量。所述方法还包括设定温度设定点，并且基于所述温度设定点，将所述热熔液体分配系统相对于所述温度过程变量和所述占空比控制变量维持在稳定状态。所述占空比控制变量通过阶跃值的正号和负号来交替调节，以引起温度过程变量的持续振荡。确定所述持续振荡的振幅和与所述持续振荡相关联的最终周期。所述最终增益是基于阶跃值和持续振荡的振幅来确定的。基于所述最终周期或最终增益中的至少一个来确定比例常数、积分常数或微分常数中的至少一个常数。使用所述比例常数、所述积分常数或所述微分常数中的所述至少一个常数来实施所述闭环控制器。
9.示例性热熔液体分配系统包括涂布器、与所述涂布器相关联的热熔液体加热器、以及被配置成实施闭环控制器的控制系统。所述闭环控制器被配置成接收热熔液体温度设定点和测量的热熔液体温度过程变量，并且输出用于控制所述热熔液体加热器的占空比控制变量。控制系统还被配置成设定温度设定点。基于所述温度设定点，所述热熔液体分配系统相对于所述温度过程变量和所述占空比控制变量维持在稳定状态。通过阶跃值的正号和负号来交替调节所述占空比控制变量，以引起温度过程变量的持续振荡。确定所述持续振荡的振幅和与所述持续振荡相关联的最终周期。所述最终增益是基于阶跃值和持续振荡的振幅来确定的。基于所述最终周期或最终增益中的至少一个来确定比例常数、积分常数或微分常数中的至少一个常数。所述控制系统使用所述比例常数、所述积分常数或所述微分常数中的所述至少一个常数来实施所述闭环控制器。
10.提供了用于调整热熔液体分配系统的闭环控制器的示例控制系统，该热熔液体分配系统具有被配置为分配热熔液体的涂布器和与涂布器相关联的热熔液体加热器。闭环控制器被配置为接收热熔液体温度设定点和测量的热熔液体温度过程变量，并输出用于控制热熔液体加热器的占空比控制变量。控制系统包括一个或多个处理器和存储指令的存储器，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使控制系统实现以下操作。设定温度设定点，并且基于温度设定点，将热熔液体分配系统相对于温度过程变量和占空比控制变量维持在稳定状态。所述占空比控制变量通过阶跃值的正号和负号来交替调节，以引起温度过程变量的持续振荡。确定所述持续振荡的振幅和与所述持续振荡相关联的最终周期。基于所述阶跃值和所述持续振荡的振幅确定最终增益。基于所述最终周期或最终增益中的至少一个来确定比例常数、积分常数或微分常数中的至少一个常数。使用所述比例常数、所述积分常数或所述微分常数中的所述至少一个常数来实施闭环控制器。
附图说明
11.包含在本说明书中并且构成本说明书一部分的附图示出了实施例，并且与说明书一起用于解释方法和系统的原理：
12.图1示出了根据本公开的一个实施例的示例分配系统；
13.图2示出了根据本公开的一个实施例的示例示意图；
14.图3示出了根据本公开的一个实施例的示例示意图；以及
15.图4示出了根据本公开的一个实施例的示例方法流程图。
16.现在将参考附图详细描述本公开的各方面，其中，相同的附图标记始终指代相同的元件，除非另有说明。
具体实施方式
17.本公开的系统和方法涉及调整热熔液体分配系统的闭环控制器，例如pid控制器。闭环控制器可以在热熔粘合剂的分配系统中实施。尽管应主要参考热熔粘合剂，但本文所述的技术可适用于任何种类的热熔液体，包括非粘合剂。类似地，这里描述的技术通常是关于调整用于温度控制回路的热熔液体分配系统闭环控制器来讨论的。然而，这样的技术同样适用于调整热熔液体分配系统的闭环控制器，该控制器用于压力控制回路、流量控制回路、泡沫密度控制回路、以及用于热熔液体分配系统的其他过程变量的控制回路。闭环控制器可以包括pid控制器。因此，调整pid控制器可包括确定控制器的比例(p)、积分(i)和微分(d)项，以及它们各自的常数(例如，增益、积分时间或微分时间)。本文所述的技术也可应用于调整p、pi或pd控制器。
18.图1示出了可以实施本文所述技术的示例热熔粘合剂系统10(例如，热熔粘合剂分配系统或其它类型的热熔液体分配系统)。热熔粘合剂系统10包括分配单元20，分配单元20包括用于接收和熔化固态或半固态热熔粘合剂24a(诸如粒料)的粘合剂供应源22、连接到粘合剂供应源22的歧管26、控制器28和用户界面29。粘合剂供应源22可以是罐式熔化器，或网格和储存器熔化器等。在熔化后，储存在粘合剂供应源22中的固态或半固态热熔粘合剂24a转变为液态热熔粘合剂24。粘合剂供应源22包括侧壁30、可移除的盖31和底座32，底座32包括一个或多个粘合剂供应源加热器34，用于熔化和加热粘合剂供应源22中的热熔粘合剂24a和液态热熔粘合剂24。靠近底座32的粘合剂供应源出口36联接到通道38，该通道38连接到歧管26的入口40。
19.泵58(诸如竖直定向的活塞泵(如图所示)或齿轮泵)连接到歧管26，用于将液态热熔粘合剂24从粘合剂供应源22泵入到歧管26，在歧管26中，它被分成单独的各流。泵马达59驱动泵58。通过泵58的操作(并且因此也作为泵马达59的功能)，热熔粘合剂在压力下被供应到歧管26和涂布器48、50。这种压力可影响到在粘合剂分配模块54的一个涂布器循环(也称为枪循环)中分配的热熔粘合剂的体积，以及通常地热熔粘合剂流入、流过、和/或从歧管26出来的流量和流速。
20.歧管26使用间隔件41安装到粘合剂供应源22的侧壁30上，并且与粘合剂供应源22隔开足以提供粘合剂供应源22与歧管26的热隔离的距离42。歧管26包括多个出口端口44，这些出口端口44可以装配有加热软管46，加热软管46连接到一个或多个粘合剂施加器48、50以将液态粘合剂24供应到涂布器48、50。歧管26可以包括歧管加热器56，其与粘合剂供应源加热器34分开并且可以由控制器28独立控制。在一些实施例中，单个加热器可以用于加热粘合剂供应源22和歧管26。尽管图1示出了在物理上紧邻歧管26的粘合剂供应源22，但其中热熔粘合剂源在物理上远离歧管的其它布置也是可能的。在这样的布置中，可以使用多
于一个的泵将热熔粘合剂从粘合剂供应源22移向最终施用部位。
21.歧管26可以产生多个流动流束，所述多个流动流束由相应的加热软管46输送到涂布器48、50。软管46通过与各软管46相关联的电线组件62电联接到控制器28。涂布器48、50包括一个或多个粘合剂分配模块54，所述一个或多个粘合剂分配模块54构造用以将液态热熔粘合剂24分配/施加到产品，例如纸箱、包装或其它物体。粘合剂分配模块54安装到具有涂布器加热器53的涂布器主体51上并且被支撑在框架52上。热熔粘合剂系统10包括两个涂布器48、50，如图1所示，在分配单元20的每一侧上设置一个涂布器，尽管热熔粘合剂系统10的其它实施方式可以使用不同数量的涂布器、分配模块和其它构造。例如，涂布器48、50可以每个都配置有单个粘合剂分配模块54，或者可以每个配置有一对粘合剂分配模块54。涂布器48、50的粘合剂分配模块54可以被共同监测、控制，并且由共同的空气源致动。替代地，涂布器48、50的粘合剂分配模块54可以由单独的空气源独立监测、控制和致动。涂布器48、50和/或粘合剂分配模块54可以不同地称为涂布器或分配器。
22.泵58位于粘合剂供应源22的外部并且连接到从空气源61接收空气的气压调节器70。在泵58包括齿轮泵的情况下，泵58通常可以在没有来自空气源61的任何空气下操作。更具体地，气压调节器70安装到分配单元20并连接到空气源61。在一些实施方式中，泵58可以附接到歧管26并且由歧管加热器56加热。这种布置允许更大的罐开口60，增加罐容量，并且减少加热泵58所需的时间。此外，可以将流量计80附接到歧管26，以测量通过其中的热熔粘合剂流量。流量计80包括一对传感器，它们通过与每个传感器相关联的相应电线63a、63b电联接到控制器28。至少一个产品检测器90，诸如光传感器，也电联接到控制器28。
23.分配单元20包括控制器28，控制器28可以实施pid控制器(或其它类型的闭环控制器)和本文所述的相关调整技术。控制器28容纳用于热熔粘合剂系统10的电源和电子控制装置。控制器28可以配置有一个或多个处理器和存储器，该存储器配置成存储指令，该指令在由一个或多个处理器执行时，使控制器28实现本文所述的各种操作，包括pid控制器和相关联的调整技术。控制器28可以被配置成监测和存储热熔粘合剂系统10的各种测量的过程变量，例如热熔粘合剂温度、热熔粘合剂压力、热熔粘合剂密度(例如，泡沫密度)和热熔粘合剂流量(例如，流速)。控制器28可以被配置用以设定、调节和存储热熔粘合剂系统10的各种输入操作参数(例如，设定点)，诸如加热器占空比、热熔粘合剂温度设定点、供应到泵58的空气压力、以及泵58的速度。
24.关于热熔粘合剂系统10的加热特征，控制器28电联接到加热器，该加热器包括粘合剂供应源加热器34、歧管加热器56和涂布器器加热器53，以及任何软管加热器。控制器28还可以与热熔粘合剂系统10中的各种温度传感器联接，这些温度传感器可以与粘合剂供应源加热器34、歧管加热器56、涂布器加热器53和任何软管加热器相关联或包括在其中。控制器28独立地监测和调节粘合剂供应源加热器34、歧管加热器56、涂布器加热器53和任何软管加热器，以熔化被接收在粘合剂供应源22中的固态或半固态热熔粘合剂24a并保持(熔化的)热熔粘合剂24的温度，以确保提供给涂布器48、50并且由粘合剂分配模块54分配的热熔粘合剂24的适当粘度。例如，控制器28从温度传感器接收温度信息(测量的温度过程值)并向每个加热器发送加热器控制指令(例如，占空比控制信号或控制变量)以将温度调节到温度值设定点。这样的加热器控制指令可以增加或降低热熔粘合剂系统10中的任何或所有加热器的温度。
25.除上述之外，控制器28因此可以监测、存储和设定与热熔粘合剂系统10内的热熔粘合剂的温度相关联的各种操作参数值。除了用于粘合剂供应源加热器34、歧管加热器56、涂布器加热器53和软管46的当前温度值和设定点温度值之外，控制器28还可以监测、存储和设定任何或所有提到的加热器的占空比控制信息。例如，控制器28可以监测、存储和设置粘合剂供应源加热器34的占空比控制信息。加热器的占空比可以指在一定时间间隔(即控制周期)内，加热器被激活(即，加热相关联的热熔粘合剂)的时间的百分比或比率。
26.图2示出了示意图200，其包括与热熔粘合剂分配系统(例如，图1的热熔粘合剂系统10)内的热熔粘合剂的闭环温度控制相关联的pid控制器。pid控制器可以由热熔粘合剂分配系统的控制器(例如，图1的控制器28)实施。pid控制器可以以与控制器相关联的软件、与控制器相关联的硬件或其组合来实施。控制器可以被配置成接收：温度设定点，将根据该温度设定点来保持系统内的热熔粘合剂；以及热熔粘合剂的当前测量温度。特别地，温度设定点可以是热熔粘合剂要从系统的涂布器分配的温度。控制器还可以被配置用以对该系统的一个或多个加热器(例如，图1的粘合剂供应源加热器34、歧管加热器56、涂布器加热器53和/或软管加热器)确定并产生占空比控制信号。占空比控制信号可以指示加热器将根据其操作的占空比控制变量(例如，占空比过程变量或增益)。应该注意的是，图2例示了具有单通道的系统。一个系统通常可以包括多个这样的通道。例如，系统可以包括多个加热器。在这种情况下，该系统可以实施多个pid控制器，每个pid控制器控制所述多个加热器中的一个单独加热器。对于该系统的其它部件和/或过程，同样如此。
27.起始地，控制器接收系统内的热熔粘合剂的温度设定点210。控制器另外通过温度传感器接收热熔粘合剂的当前或接近当前测量的温度224。根据一些常见的控制回路命名法，温度设定点210可被认为是设定点(sp)或函数r(t)。测量的温度224也可以根据一些常见的控制回路命名法被认为是过程变量(pv)或函数y(t)。控制器随后确定温度设定点210和测量温度224之间的差异，以确定温度误差212。根据一些常见的控制回路命名法，温度误差212可以被认为是误差函数e(t)。控制器将比例(p)项214、积分(i)项216和微分(d)项218中的一项或多项应用于温度误差212，以确定该系统的加热器的校正占空比控制信号220。根据一些常见的控制回路命名法，占空比控制信号220可以被认为是函数u(t)。在严格的pid控制器中，比例项214、积分项216和微分项218中的每一项都应用于温度误差212。在pi控制器中，只有比例项214和积分项216应用于温度误差212。在pd控制器中，只有比例项214和微分项218应用于温度误差212。在p控制器中，只有比例项214应用于温度误差212。
28.比例项214可根据比例常数应用于温度误差212。比例常数可以包括pid控制器的并联(理想)形式的比例增益k
p
。请注意，本文提供的描述和方程式主要涉及pid控制器的并联形式。相同或相似的技术或原理可以以其它形式(诸如标准形式)通过略不同的方程实施。比例项214可以根据下面的等式(1)确定。
29.等式(1)：
30.p＝k
p
e(t)
31.附加地或替代地，积分项216可以根据积分常数应用于温度误差212。在pid控制器的并联形式中，积分常数包括积分增益ki(如图2所示)。积分项216可以根据下面的等式(2)来确定。
32.等式(2)：
[0033][0034]
附加地或替代地，微分项218可以根据微分常数应用于温度误差212。在并联形式中，微分常数包括微分增益kd。微分项218可以根据下面的等式(3)来确定。
[0035]
等式(3)：
[0036][0037]
在pid控制器的并联形式中，比例项214、积分项216和微分项218可以根据下面的等式(4)应用于温度误差212，以确定占空比控制信号220(即,u(t))。
[0038]
等式(4)：
[0039][0040]
换言之，占空比控制信号220(即，u(t))可以等于比例项214加上积分项216和加上微分项218。
[0041]
在pid控制器的标准形式中，比例项214、积分项216和微分项218可以根据下面的等式(5)应用于温度误差212，以确定占空比控制信号220(即,u(t))。
[0042]
等式(5)：
[0043][0044]
在等式(5)中，ti为积分时间，k
p
为比例增益，td为微分时间。在标准形式中，根据一些命名法，k
p
可能被称为kc。标准形式和并联形式的相关之处在于ki＝k
p
/ti和kd＝k
p
td。或者在某些情况下，ki＝1/ti和kd＝td。
[0045]
加热器222(或多个加热器，视情况而定)根据所产生的占空比控制信号220操作。在一些情况下，系统的另一个部件或过程可以根据类似于占空比控制信号220的控制信号操作。占空比控制信号220可以使加热器222增加其占空比、降低其占空比或维持其当前占空比。因此，热熔粘合剂的温度可以相应地升高、降低或保持。新的测量温度224反映加热器222基于占空比控制信号220的操作。由于在调节加热器的占空比和发生最终的温度变化之间通常存在一定的滞后时间，因此测量的温度224可以在从由占空比控制信号220调节占空比起已经过去预定时间段之后被捕获。进一步注意的是，在加热器占空比调节之后，温度变化可以逐渐发生，直到达到最终反映由占空比控制信号220指示的占空比调节的温度。可以使用新测量的温度224等执行控制回路的进一步迭代，以实现对热熔粘合剂分配系统的温度控制。例如，控制回路可以连续运行，重复每个控制周期或间隔。
[0046]
控制器还可以应用于热熔粘合剂分配系统的其它过程变量或方面。例如，控制器可应用于将热熔粘合剂供应到涂布器的压力。在该示例压力控制回路中，压力设定点可以包括控制器的设定点(sp)或r(t)，并且测量的压力可以包括控制器的过程变量(pv)或y(t)。到热熔粘合剂分配系统的泵(和/或泵马达)的控制信号可以包括控制器的操纵变量(mv)或u(t)。例如，到泵的控制信号可以调节泵的速度(例如，每分钟的转数或循环数)。作
为另一个示例，控制器可以应用于将热熔粘合剂供应到涂布器的流量。在该示例流量控制回路中，流量设定点可以包括设定点(sp)或r(t)，并且测量的流量可以包括过程变量(pv)或y(t)。到泵(和/或泵马达)的控制信号可以包括操纵变量(mv)或u(t)，诸如用以调节泵的速度。作为另一个示例，控制器可应用到供应给涂布器的热熔粘合剂的泡沫密度。泡沫密度可以指液态热熔体(相对于质量或体积)与泡沫中的气体之间的关系。可以以多种方式测量和/或调节泡沫密度。例如，可以通过将更多气体混入液体流中来降低泡沫密度。
[0047]
图3示出了控制系统的示意图300，该控制系统包括自动调整功能330和pid控制器332(或其它闭环控制器，包括p控制器、pi控制器或pd控制器)。该控制系统通常可以用于自动调整pid控制器332。控制系统可以在操作模式(使用pid控制器332)和自动调整模式(使用自动调整功能330)之间切换。操作员可以选择性地使控制系统在操作模式和自动调整模式之间切换。附加地或替代地，控制系统可以在确定热熔粘合剂分配系统在所需容差(例如，关于所分配体积、布置、时间等)之外操作时，在操作模式和自动调整模式之间自动切换。当热熔粘合剂分配系统将热熔粘合剂施加到实际产品时(即，在线)，或者优选地，当热熔粘合剂分配系统没有将热熔粘合剂分配到实际产品时(即，离线)，可以激活自动调整模式。在操作模式中，热熔粘合剂分配系统优选地根据所需容差将热熔粘合剂施加到实际产品上。
[0048]
在操作模式中，控制过程通常以关于图2描述的方式进行。因此，输入热熔粘合剂温度设定点310并且与测量的[热熔粘合剂]温度324比较，以确定温度误差312。例如，温度设定点310可以由操作员输入。温度误差312被输入到pid控制器332。pid控制器332可以与关于图2描述的pid控制器相同或相似。pid控制器332可以包括比例项、积分项和微分项(例如，分别为图2的比例项214、积分项216和微分项218)和相应的常数中的一项或多项(例如，增益、积分时间和/或微分时间)。基于温度误差312和pid控制器332的比例、积分和/或微分项(和相应的常数)，pid控制器332确定用于热熔粘合剂加热器322(或系统的其它部件或过程)的操作的占空比控制信号320。获取新的测量温度324并且可以以类似方式执行控制过程的进一步迭代，以实现温度控制。
[0049]
在自动调整模式中，温度设定点310被类似地输入并且与测量的温度324比较，以确定温度误差312。例如，温度设定点310可以由操作员输入。温度误差312被输入到自动调整功能330。自动调整功能330可以包括继电器自动调整功能，因此将继电器引入到控制系统的反馈控制回路中。通常，自动调整功能330在临界点(即，振荡点)附近提取阶跃值和频率(即，周期)。自动调整功能330使用所确定的阶跃值和频率来确定pid控制器332的比例、积分和微分项的相应常数(例如，并联形式的k
p
、ki和kd)中的一个或多个常数。更具体地，阶跃值(相对于占空比控制信号320)被选择为实现(例如，增量增加)持续振荡(相对于测量温度324)。确定持续振荡的最终周期和振幅。最终增益又取决于振荡振幅。比例项、积分项、微分项各自的常数是根据最终周期和最终收益中的一项或多项确定的。将结合图4的数据流程图更详细地描述自动调整过程。在操作模式下，pid控制器332应用这些常数来实施对热熔粘合剂分配系统的温度控制。
[0050]
图4示出了用于调整(例如，自动调整)用于热熔粘合剂分配系统(例如，图1的热熔粘合剂系统10)的闭环控制器的方法400的数据流程图。闭环控制器可以包括pid控制器、p控制器、pi控制器或pd控制器(例如，关于图2讨论的pid控制器或图3的pid控制器332)。闭
环控制器可以由图1的控制器28实施。热熔粘合剂分配系统可以包括构造用以分配热熔粘合剂的涂布器和与涂布器相关联的热熔粘合剂加热器。涂布器可以根据图1的涂布器48、50和粘合剂分配模块54中的一个或多个来实现。热熔粘合剂加热器可以根据图1的粘合剂供应源加热器34、歧管加热器56、涂布器加热器53和软管加热器中的一个或多个加热器来实现。
[0051]
闭环控制器可以被配置为接收粘合剂温度设定点(例如，分别为图2和3的温度设定点210、310)和所测量的粘合剂温度过程变量(例如，分别为图2的测量的温度224和图3的测量的温度324)。闭环控制器还可以被配置成输出占空比控制变量(例如，分别为图2的占空比控制信号220和图3的占空比控制信号320)，以控制热熔粘合剂加热器。尽管关于热熔粘合剂和热熔粘合剂分配系统描述了方法400，但是本文描述的技术同样适用于其它类型的热熔液体和热熔液体分配系统。
[0052]
方法400可以由操作者发起。附加地或替代地，方法400可以由热熔粘合剂分配系统或闭环控制器启动。例如，热熔粘合剂分配系统可以确定热熔粘合剂被施加在可接受容差之外(例如，关于所分配的体积、布置、时间等)。启动该方法可以包括将热熔粘合剂分配系统从操作模式(参见关于图3中的pid控制器332的讨论)切换到自动调整模式(参见关于图3的自动调整功能330的讨论)。
[0053]
在步骤402，设定粘合剂温度设定点，并且使热熔粘合剂分配系统达到并维持在稳定状态。该稳定状态可以是关于热熔粘合剂的温度(例如，测量的粘合剂温度过程变量)和占空比过程控制变量。在稳定状态下，所测量的粘合剂温度过程变量可以围绕粘合剂温度设定点摆动(例如，振荡)。这种摆动或振荡可能是由于闭环控制器的未调整状态引起。可以确定在稳定状态中的下一时间段(例如，预定时间段)的占空比控制变量的平均值。可以基于粘合剂温度设定点的占空比控制变量的平均值来调整闭环控制器。此外，可以确定在稳定状态的时间段上测量的粘合剂温度过程变量的平均值。该时间段可以从测量的粘合剂温度过程变量达到粘合剂温度设定点的时间开始测量。可以确定该时间段，以便最小化由于测量的粘合剂温度过程变量高于或低于粘合剂温度设定点引起的不完全摆动而导致的偏移。确定占空比控制变量和/或测量的粘合剂温度过程变量的平均值可以是在一定数量(例如，预定数量)的数据点(例如，200个数据点)上进行，而不是在一定时间段上进行。在一些情况下，在开始确定占空比控制变量和/或测量的粘合剂温度过程变量的平均值之前，初始等待时间可能是有益的。例如，方法400可以在热熔粘合剂分配系统较冷或远低于粘合剂温度设定点时开始。在这种情况下，初始预热期可能是有益的。当测量的粘合剂温度过程变量达到粘合剂温度设定点时，初始等待时间或预热期可以结束。
[0054]
在步骤404，占空比控制变量通过阶跃值的正号和负号被交替调节，以引起粘合剂温度过程变量的持续振荡。可以基于所确定的占空比控制变量的平均值交替调节占空比控制变量。附加地或替代地，占空比控制变量可以基于所测量的粘合剂温度过程变量的确定平均值被交替调节。初始调节的占空比控制变量可以是占空比控制变量的确定平均值。阶跃值可以包括引起粘合剂温度过程变量振荡的驱动函数的振幅。振荡可以持续预定的时间段。可以基于当前占空比控制变量(例如，当前占空比设定点)来确定阶跃值。例如，基于当前占空比控制变量，可以确定阶跃值，使得通过阶跃值的正号或负号来调节当前占空比控制变量不会导致占空比控制变量低于0％或高于100％。引起粘合剂温度过程变量的持续振
荡可以包括通过阶跃值的正号来调节占空比控制变量。响应于确定出粘合剂温度过程变量高于粘合剂温度设定点(例如，从低于或在粘合剂温度设定点处穿过粘合剂温度设定点，到高于粘合剂温度设定点)，通过负号来调节占空比控制变量的阶跃值。响应于确定出粘合剂温度过程变量低于粘合剂温度设定点(例如，从高于或在粘合剂温度设定点处穿过粘合剂温度设定点，到低于粘合剂温度设定点)，通过正号来调节占空比控制变量的阶跃值。执行通过阶跃值的正号和负号来交替调节占空比控制变量的进一步类似迭代，直到振荡持续进行，诸如持续预定时间段。
[0055]
在一方面，当产生粘合剂温度过程变量的持续振荡时，可以将滞后应用于粘合剂温度设定点。例如，可以使用交叉阈值范围来代替单个粘合剂温度设定点。交叉阈值范围可以包括下粘合剂温度阈值和上粘合剂温度阈值。在产生持续振荡并且通过阶跃值的正号调节了占空比控制变量之后，仅在粘合剂温度过程变量穿过(即,上升高于)上粘合剂温度阈值时，才可通过阶跃值的负号来再调节占空比控制变量。反之，在占空比控制变量通过阶跃值的负号调节了之后，仅在粘合剂温度过程变量穿过(即，下降低于)下粘合剂温度阈值后，才可通过阶跃值的正号再调节占空比控制变量。例如，在存在a/d转换器量化或环境电噪声的情况下，少量滞后可有助于提高自动调整过程的可靠性。
[0056]
在步骤406，确定持续振荡的振幅和与持续振荡相关联的最终周期。根据一些命名法，最终周期可称为pu。可以基于观察到的持续振荡的周期(p)来确定最终周期，使得最终周期(pu)等于周期(p)。持续振荡的振幅可以称为振幅a。在步骤408，基于阶跃值和持续振荡的振幅确定最终增益ku。最终增益ku可以根据等式(6)确定，其中，阶跃值用d表示，持续振荡的振幅用a表示。
[0057]
等式(6)：
[0058][0059]
在一方面，振幅a和最终周期pu可以基于持续振荡的振荡(例如，循环)的样本子集来确定。最终周期pu可以基于振荡样本子集的平均观察周期(p)来确定。振幅a可以基于样本振荡子集的平均振幅来确定。
[0060]
在步骤410，基于最终周期或最终增益中的至少一个来确定比例常数、积分常数或微分常数中的至少一个常数。对于pid控制器，分别确定比例常数、积分常数和微分常数。可以至少基于最终增益来确定比例常数。积分常数和微分常数可以至少基于最终周期来确定。比例常数、积分常数和/或微分常数可以基于例如应用于最终增益和最终周期的齐格勒-尼科尔斯规则来确定。其它规则或方法可用于基于最终周期或最终增益中的至少一个来确定比例常数、积分常数和/或微分常数。比例常数(例如，比例增益)可以根据等式(7)确定，其中，k
p
表示比例增益，ku表示最终增益。
[0061]
等式(7)：
[0062]kp
＝0.6
×ku
[0063]
积分常数包括积分增益ki。积分增益ki可以根据等式(8)确定，其中ti指积分时间。
[0064]
等式(8)：
[0065]
[0066]
在pid控制器的标准形式中，微分常数包括微分时间td。在pid控制器的并联形式中，微分常数包括微分增益kd，它可以根据下面的等式(9)确定。微分增益kd可以等于标准形式中使用的微分时间td。
[0067]
等式(9)：
[0068][0069]
在步骤412，使用比例常数、积分常数或微分常数中的至少一个常数实施闭环控制器。即，比例常数应用于比例项，积分常数应用于积分项，和/或微分常数应用于微分项。在闭环控制器是pid控制器的情况下，使用比例常数、积分常数和微分常数中的每一个常数实施pid控制器。在pid控制器的并联形式中，比例常数包括比例增益k
p
，积分常数包括积分增益ki，微分常数包括微分增益kd。在并联形式中，pid控制器可以根据等式(4)来实施。
[0070]
在步骤412中实施闭环控制器(例如pid控制器)之后，可以将热熔粘合剂分配系统切换到操作模式。在操作模式下，热熔粘合剂加热器根据占空比控制变量来加热热熔粘合剂，而占空比控制变量又经由使用比例常数、积分常数或微分常数中的至少一个常数的已实施(调整)的闭环控制器进行控制。
[0071]
在调整闭环控制器之后，可以评估所述调整的质量。在一个示例中，可以基于测量的粘合剂温度过程变量来确定调整质量指标。确定调整质量指标的值可以基于测量的粘合剂温度过程变量的平均值与粘合剂温度设定点之间的差，以及测量的粘合剂温度过程变量的变化或标准偏差。当测量的粘合剂温度过程变量的平均值以粘合剂温度设定点为中心并且测量的粘合剂温度过程变量的值都接近粘合剂温度设定点时，可能已经发生了最佳调整。还设想评估调整质量的其它方法。
[0072]
如上所述，不是相对于热熔粘合剂温度，方法400可以相对于供应给涂布器的热熔粘合剂的压力、供应给涂布器和/或歧管的热熔粘合剂的流量或供应给涂布器的泡沫密度来进行。
[0073]
在应用于热熔粘合剂分配系统或其它类型的热熔液体分配系统时，本文描述的控制系统和控制器(例如，pid控制器)调整技术实现了许多好处。例如，本文描述的闭环控制技术避免了与未优化的反馈控制回路或者甚至开环控制系统相关的许多缺点，例如导致过程在反馈回路上缓慢(“漂移”)或快速(“失控”)远离设定点。作为另一示例，即使在相关联的热熔粘合剂分配系统正在运行时，也可以实施本文所述的调整技术。作为另一个示例，本文描述的控制系统和调整技术特别适用于热熔液体分配系统，由于在调节占空比控制变量的时刻与观察到粘合剂温度的相应变化的时刻之间存在时间延迟，因此热熔液体分配系统通常会经历相对较长的时间常数或死区时间。作为又一示例，在更换、改变或交换热熔粘合剂分配系统的一个或多个部分或部件之后，或者如果改变了热熔粘合剂分配系统的各种其它操作参数，本文描述的技术可用于快速且容易地对控制器(例如，pid控制器)进行再调整。
[0074]
本领域技术人员将理解，本文公开的系统和方法可以通过计算设备来实施，该计算设备可以包括但不限于一个或多个处理器、系统存储器以及将各种系统组件(包括处理器)联接到系统存储器的系统总线。在多个处理器的情况下，系统可以利用并行计算。
[0075]
为了说明的目的，应用程序和其它可执行程序组件(例如操作系统)在本文中被示
为离散块，尽管应认识到此类程序和组件在不同时间驻留在计算设备的不同存储组件中，并且由计算机的数据处理器执行。服务软件的实施可以存储在某种形式的计算机可读介质上或通过特定形式的计算机可读介质传输。所公开的任何方法都可以通过体现在计算机可读介质上的计算机可读指令来执行。计算机可读介质可以是计算机可以访问的任何可用介质。作为示例而非意在限制，计算机可读介质可以包括“计算机存储介质”和“通信介质”。“计算机存储介质”包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实施的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。示例性计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储技术、cd-rom、数字多功能磁盘(dvd)或其它光学存储、磁带、磁带、磁盘存储或其它磁存储设备，或任何其它可以用于存储所需信息并可由计算机访问的介质。应用程序等和/或存储介质可以至少部分地在远程系统处实施。
[0076]
如在说明书和所附权利要求中使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指示物，除非上下文另有明确规定。范围在本文中可以表示为从“约”一个特定值和/或到“约”另一个特定值。当表达这样的范围时，另一个实施例包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当值表示为近似值时，通过使用先行词“约”，将理解该特定值形成另一实施例。将进一步理解，每个范围的端点在相对于另一端点和独立于另一端点这两方面都是重要的。
[0077]
除非另有明确说明，否则本文阐述的任何方法决不旨在解释为要求其步骤以特定顺序执行。因此，如果方法权利要求实际上并未叙述其步骤所遵循的顺序，或者在权利要求或描述中没有另外具体说明这些步骤将被限制为特定顺序，则在任何方面都绝不意味着推断该顺序。这适用于任何可能的非明确的解释基础，包括：与步骤或操作流程安排有关的逻辑问题；源自语法组织或标点符号的简单含义；说明书中描述的实施例的数量或类型。
[0078]
对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离范围或精神的情况下可以进行各种修改和变化。通过考虑本文公开的说明书和实践，其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。旨在将说明书和示例仅视为示例性的，真实范围和精神由所附权利要求书指示。