[發明專利]一種基于udf和數值模擬的注塑機料筒計量段溫度控制方法

有效

• 申請號: 202110449055.0
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113211750B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 楊海東;余炳圳;徐康康;朱成就;印四華;金熹;王弦楷;匡先云;王中琰;黃梓偉
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B29C45/78
• 分類號: B29C45/78;B29C45/74
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 牛念

本發明涉及溫度控制方法領域，更具體地，涉及一種基于udf和數值模擬的注塑機料筒計量段溫度控制方法。一種基于udf和數值模擬的注塑機料筒計量段溫度控制方法，包括以下：S1：構建注塑機料筒計量段結構模型；S2：對S1中的結構模型建立傳熱數學模型，并根據加熱圈的體積熱源與注塑機料筒計量段溫度的關系，求出料筒計量段的仿真溫度；S3：基于udf函數設定溫度值以及閾值，計算S2中的仿真溫度與設定溫度之間的偏差值，并判斷偏差值是否超過閾值，若是，利用改進的遺傳算法獲取PID參數，進而對加熱圈的體積熱源進行整定，并將整定后的加熱圈的體積熱源傳送給S2，若否，輸出仿真溫度；S4：基于S3不同時間輸出的仿真溫度，獲取基于時間的溫度控制線。

技術領域

本發明涉及溫度控制方法領域，更具體地，涉及一種基于udf和數值模擬的注塑機料筒計量段溫度控制方法。

背景技術

注塑機料筒溫度是注塑加工過程中的重要參數，對料簡的加熱溫度進行有效的控制是保證塑料制品成型質量的重要環節。

在本行業中，注塑機料筒溫度的控制一般采用傳統的溫度開關控制式溫控儀作為控制器或者采用PID優化控制方式。其中PID控制器是一個在工業控制應用中常見的反饋回路部件，作用是把收集到的數據和一個參考值進行比較，然后把這個誤差用于計算新的輸入值，這個新的輸入值的目的是可以讓系統的數據達到或者保持在參考值。當采用傳統的溫度開關控制式溫控儀作為控制器時，容易導致溫度波動范圍大，穩態性低，難以獲得穩定的料筒加熱溫度，致使塑料制品質量很不穩定；采用PID優化控制方式時容易存在控制參數整定、系統魯棒性以及功率控制問題。中國專利申請，公開號為：CN101491935A，公開了一種注塑機料筒溫度同步控制系統及方法，其包括位于料桶各段位置處的若干電加熱器和具有對應安裝位置的溫度傳感器，各溫度傳感器通過信號線連接至溫度設定模塊，溫度設定模塊、溫度同步控制模塊和PID控制模塊通過信號線依次連接，PID控制模塊通過信號線連接至前述各電加熱器。該公開的技術方案中，對PID參數進行整定時，需要多次調取PID參數進行計算加熱功率，然后將輸出的加熱功率與設定值一一對比，所需耗時長，進而存在塑料制品質量不穩定的現象。

發明內容

本發明為克服上述現有技術中，在對PID參數整定時存在時長，進而存在塑料制品質量不穩定的現象。提供一種基于機理和數據相結合的回轉窯燒結溫度預測方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于機理和數據相結合的回轉窯燒結溫度預測方法，包括以下：

S1：構建注塑機料筒計量段的結構模型，所述注塑機料筒計量段包括計量段本體、加熱圈以及噴嘴，所述加熱圈套接在所述計量段本體上，所述噴嘴安裝在所述計量段本體的一端部上；

S2：對步驟S1中所述的結構模型建立傳熱數學模型，并根據所述加熱圈的體積熱源與注塑機料筒計量段溫度的關系，求出注塑機料筒計量段的仿真溫度；

S3：基于udf函數設定溫度值以及閾值，計算步驟S2中的仿真溫度與設定溫度之間的偏差值，并判斷偏差值是否超過閾值，若是，利用改進的遺傳算法獲取改進后的PID參數，進而對加熱圈的體積熱源進行整定，并將整定后的加熱圈的體積熱源傳送給步驟S2，若否，輸出仿真溫度；

S4：基于步驟S3不同時間輸出的所述仿真溫度，獲取基于時間序列的溫度控制線。

在本技術方案中，構建塑機料筒計量段結構模型，并基于該模型建立傳熱數學模型，根據數學模型求出注塑機料筒計量段的仿真溫度，當仿真溫度與設定溫度之間的偏差值超過閾值時，利用改進的遺傳算法獲取改進后的PID參數，通過PID參數對加熱圈的體積熱源進行整定，進而輸出偏差值小于閾值的仿真溫度。本技術方案利用改進后的PID參數輸出所需的仿真溫度，避免了在仿真溫度與設定溫度之間的偏差值超過閾值時，因多次調取PID參數進行計算加熱功率導致的塑料制品質量不穩定的問題。

優選地，所述步驟S3中的體積熱源的整定通過調整加熱圈的加熱功率實現：