專利名稱：型胚壁厚控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及中空吹塑成型技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及型胚壁厚控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
中空吹塑成型技術(shù)是通過氣壓使塑化的型胚緊貼模具內(nèi)壁成型，型胚的生產(chǎn)方式為擠出式，即將加熱塑化熔體從各種形狀的模芯縫隙中擠出，形成各種形狀的桶狀型胚，擠出的型胚受萬有引力的作用垂直懸掛。中空容器制品一起強(qiáng)度要求規(guī)定了最小壁厚，但是早期的中空吹塑成型設(shè)備缺少型胚壁厚控制系統(tǒng)，為使中空容器制品的最薄處的壁厚達(dá)到最小壁厚要求，所述中空容器制品的其他部位就要相應(yīng)加厚，造成材料的浪費(fèi)，導(dǎo)致成本增カロ，同時(shí)中空容器制品的冷卻時(shí)間長、生產(chǎn)周期長，為節(jié)省成本、縮短冷卻時(shí)間、加快生產(chǎn)周期，因此需要控制型胚的壁厚。壁厚控制系統(tǒng)是控制器根據(jù)用戶設(shè)定的型胚壁厚軸向變化曲線輸出相應(yīng)的電信號(hào)至電液伺服閥，由電液伺服閥驅(qū)動(dòng)模芯的上下移動(dòng)，從而控制模型縫隙的變化的系統(tǒng)，在中空容器的生產(chǎn)過程中，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，要求被控量能夠準(zhǔn)確地跟蹤設(shè)置值，同時(shí)要求響應(yīng)過程快速。傳統(tǒng)的壁厚控制系統(tǒng)采用線性插值算法得到型胚壁厚軸向變化曲線，此種方法對(duì)于兩點(diǎn)之間的擬合非常容易，但是對(duì)于兩端點(diǎn)的過渡沒有考慮，端點(diǎn)間沒有圓滑過渡，要求操作者將各端點(diǎn)的調(diào)整到圓滑過渡，這樣基本上每點(diǎn)都要調(diào)整，操作復(fù)雜。壁厚控制器采用線性PID控制器，由于型胚壁厚控制系統(tǒng)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)是電液伺服系統(tǒng)，電液伺服系統(tǒng)的典型特征是低阻尼、時(shí)變性、非線性，有較大慣性和滯后性。傳統(tǒng)的線性PID算法在較大慣性和滯后性積分項(xiàng)會(huì)導(dǎo)致較大的超調(diào)和較長時(shí)間的波動(dòng)。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種型胚壁厚控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的型胚壁厚控制方法及系統(tǒng)操作復(fù)雜、超調(diào)大波動(dòng)時(shí)間長的問題，技術(shù)方案如下一種型胚壁厚控制系統(tǒng)，包括非線性控制器、線性位移傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其中，所述線性位移傳感器，用于測量所述模芯間隙值，并作為型胚壁厚反饋值反饋給所述非線性控制器；所述非線性控制器查詢由貝塞爾曲線分割插值法得到的型胚壁厚軸向分布曲線，得到此時(shí)型胚壁厚設(shè)定值，且比較該型胚壁厚設(shè)定值及所述型胚壁厚反饋值，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)與所述非線性控制器相連，用于根據(jù)接收到的所述控制信號(hào)，控制所述型胚壁厚反饋值與所述型胚壁厚設(shè)定值間的差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。優(yōu)選的，所述非線性控制器為非線性比例-微分控制器，包括壁厚軸向分布曲線単元、比例控制器、第一濾波器、微分控制器及限幅輸出單元，其中所述壁厚軸向分布曲線單元，用于存儲(chǔ)所述型胚的壁厚設(shè)定值；、[0012]所述比例控制器對(duì)所述型胚的壁厚設(shè)定值與所述型胚壁厚反饋值之間的差值進(jìn)行比例運(yùn)算，得到所述型胚壁厚誤差；所述第一濾波器，用于將接收到的所述型胚壁厚反饋值進(jìn)行高通濾波，得到高通濾波后的型胚壁厚反饋值，并提供給所述微分控制器；所述微分控制器，用于 將所述高通濾波后的型胚壁厚反饋值進(jìn)行微分運(yùn)算，得到第一型胚壁厚反饋值，并與所述型胚壁厚誤差進(jìn)行疊加，得到控制信息，并提供給所述限幅輸出單兀；所述限幅輸出單元，用于根據(jù)接收到的所述控制信息，產(chǎn)生幅值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的控制信號(hào)。優(yōu)選的，所述非線性控制器還包括第二濾波器，用于濾除所述型胚壁厚反饋值中的干擾信號(hào)。優(yōu)選的，所述非線性控制器還包括與所述型胚壁厚分布曲線單元相連的模式選擇單元，用于選擇所述型胚壁厚控制系統(tǒng)的工作模式，該工作模式包括連續(xù)式壁厚控制模式和儲(chǔ)料式壁厚控制模式。優(yōu)選的，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電液伺服系統(tǒng)，所述電液伺服系統(tǒng)包括比例伺服閥及液壓油缸，其中所述比例伺服閥接收所述非線性控制器輸出的控制信號(hào)，控制所述液壓油缸中的活塞的位置，以使模芯間隙值與所述型胚壁厚設(shè)定值間的差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。優(yōu)選的，所述非線性控制器為可編程邏輯控制器。由以上本申請(qǐng)實(shí)施例提供的技術(shù)方案可見，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的所述型胚壁厚控制系統(tǒng)，采用貝塞爾曲線分割差值法得到型胚壁厚軸向分布曲線，它既滿足了端點(diǎn)圓滑過渡的要求，又能克服現(xiàn)有的自然樣條差值法的某點(diǎn)拉伸幅度過大將導(dǎo)致遠(yuǎn)處曲線變形的缺點(diǎn)，因此，采用貝塞爾曲線分割差值法得到的型胚壁厚軸向分布曲線的局部可控性好。而且，所述型胚壁厚控制系統(tǒng)的控制器采用非線性控制器，提高了控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度和抗干擾性能，降低了控制系統(tǒng)的超調(diào)量和波動(dòng)時(shí)間。

為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的ー些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本申請(qǐng)實(shí)施例一種型胚壁厚控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例另ー種型胚壁厚控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
在中空吹塑成型過程中，壁厚分布曲線的很小陡變都會(huì)引起中空塑料制品較大的變化，因此，要求型胚壁厚軸向分布曲線上的各個(gè)設(shè)定點(diǎn)間要連續(xù)可導(dǎo)，本實(shí)用新型實(shí)施例在考慮到端點(diǎn)圓滑過渡和局部控制特性互不影響的情況下，采用了貝塞爾曲線分割插值法得到型胚壁厚軸向分布曲線，進(jìn)而得到型胚壁厚設(shè)定值，該方法既能滿足曲線端點(diǎn)圓滑過渡的要求，又能克服自然樣條插值法的局部控制特性不好的缺點(diǎn)。型胚壁厚控制系統(tǒng)時(shí)對(duì)模芯縫隙的開合度進(jìn)行控制的系統(tǒng)，在中空塑料容器制品的生產(chǎn)過程中，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，要求被控量能夠準(zhǔn)確地跟蹤壁厚設(shè)定值，同時(shí)，還要求控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度快，以簡單的10點(diǎn)壁厚控制系統(tǒng)為例，在連續(xù)擠出的模式下，從模頭舉出一個(gè)型胚的最短時(shí)間是5s，在5s時(shí)間內(nèi)要實(shí)現(xiàn)一條有限長度的函數(shù)曲線，需要將其分成10個(gè)段落，每個(gè)段落只有大約0. 5s的時(shí)間，按照跟蹤理論，型胚壁厚控制系統(tǒng)的單位脈沖過渡時(shí)間應(yīng)為每個(gè)段落時(shí)間的1/5 1/10，即0. 05s 0. ls，這就要求型胚壁厚控制系統(tǒng)響應(yīng)速度非常快。而在響應(yīng)如此迅速的同時(shí)，還要保證被控量能夠準(zhǔn)確跟蹤所述型胚壁厚設(shè)置值，否則，壁厚控制將失去意義。因此，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種非線性控制器，提高了控制器的響應(yīng)速度，對(duì)液壓系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感、魯棒性強(qiáng)，且有一定的適應(yīng)性，能夠有效克服電液伺服系統(tǒng)的大慣性和滯后性。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。請(qǐng)參見圖1，示出了本申請(qǐng)實(shí)施例一種型胚壁厚控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括非線性控制器I、線性位移傳感器2和執(zhí)行機(jī)構(gòu)3，其中非線性控制器I的輸入端與線性位移傳感器2相連，輸出端與執(zhí)行機(jī)構(gòu)3相連。所述線性位移傳感器2，用于所述模芯間隙值，作為型胚壁厚反饋值提供給所述非線性控制器I。非線性控制器I根據(jù)由貝塞爾曲線分割差值法得到的型胚壁厚軸向分布曲線，獲得此時(shí)刻對(duì)應(yīng)的壁厚設(shè)定值，并對(duì)壁厚設(shè)定值與型胚壁厚反饋值進(jìn)行比較，得到型胚壁厚誤差，進(jìn)行非線性控制得到控制信號(hào)，控制所述模芯間隙值與所述壁厚設(shè)定值的差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。具體的。撕破手機(jī)非線性控制器可以通過可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，也可以采用其他的控制器實(shí)現(xiàn)，本申請(qǐng)對(duì)此并不限制。具體的，所述型胚壁厚軸向分布曲線通過貝塞爾曲線分割插值法得到，該方法既滿足了無限端點(diǎn)圓滑過渡的要求，同時(shí)，還克服了自然樣條插值法的某點(diǎn)拉伸幅度過大導(dǎo)致的遠(yuǎn)處曲線變形的缺點(diǎn)，具有局部可控性好的特點(diǎn)。非線性控制器I將所述型胚壁厚反饋值與所述壁厚設(shè)定值進(jìn)行比例運(yùn)算得到型胚壁厚誤差，同吋，對(duì)型胚壁厚反饋值進(jìn)行微分運(yùn)算后與所述型胚壁厚誤差進(jìn)行疊加，得到控制信息，對(duì)所述控制信息進(jìn)行限幅輸出得到幅值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的控制信號(hào)，用于控制所述模芯間隙，從而使模芯間隙值與所述壁厚設(shè)定值間的差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，該預(yù)設(shè)范圍可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行預(yù)設(shè)設(shè)定，本申請(qǐng)?jiān)诖瞬辉儋樖?。本?shí)施例提供的型胚壁厚控制系統(tǒng)，采用貝塞爾曲線分割插值法得到所述型胚壁厚軸向分布曲線，并利用非線性控制器根據(jù)所述型胚壁厚設(shè)定值與型胚壁厚反饋值，調(diào)節(jié)模芯間隙值，從而快速調(diào)整模芯間隙值使其與型胚壁厚設(shè)定值之間的差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，提高了型胚壁厚控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，降低了控制系統(tǒng)的超調(diào)量和波動(dòng)時(shí)間，進(jìn)而很好地控制所述型胚的壁厚。下面將介紹采用貝塞爾曲線分割插值法得到型胚壁厚軸向分布曲線的過程。由于擠出型胚的速度是一定的，因此，吹塑機(jī)擠出的型胚的軸向長度與擠出時(shí)間成正比，而型胚的軸向長度與型胚的壁厚之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，故擠出時(shí)間與型胚壁厚之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。采用貝塞爾曲線分割插值法得到的型胚壁厚軸向分布曲線是擠出時(shí)間與型胚壁厚對(duì)應(yīng)的曲線圖。具體的，在對(duì)型胚的各個(gè)區(qū)域的過渡點(diǎn)進(jìn)行考慮時(shí)，引入貝塞爾曲線分割差值法，型胚壁厚分布曲線主要由壁厚分布曲線簇來實(shí)現(xiàn)。將型胚壁厚軸向分布曲線分成若干個(gè)三階貝塞爾曲線
權(quán)利要求1.一種型胚壁厚控制系統(tǒng)，其特征在于，包括非線性控制器、線性位移傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其中， 所述線性位移傳感器，用于測量所述模芯間隙值，并作為型胚壁厚反饋值反饋給所述非線性控制器； 所述非線性控制器查詢由貝塞爾曲線分割插值法得到的型胚壁厚軸向分布曲線，得到此時(shí)型胚壁厚設(shè)定值，且比較該型胚壁厚設(shè)定值及所述型胚壁厚反饋值，輸出相應(yīng)的控制信號(hào); 所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)與所述非線性控制器相連，用于根據(jù)接收到的所述控制信號(hào)，控制所述型胚壁厚反饋值與所述型胚壁厚設(shè)定值間的差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非線性控制器為非線性比例-微分控制器，包括壁厚軸向分布曲線單元、比例控制器、第一濾波器、微分控制器及限幅輸出單元，其中 所述壁厚軸向分布曲線單元，用于存儲(chǔ)所述型胚的壁厚設(shè)定值； 所述比例控制器對(duì)所述型胚的壁厚設(shè)定值與所述型胚壁厚反饋值之間的差值進(jìn)行比例運(yùn)算，得到所述型胚壁厚誤差； 所述第一濾波器，用于將接收到的所述型胚壁厚反饋值進(jìn)行高通濾波，得到高通濾波后的型胚壁厚反饋值，并提供給所述微分控制器； 所述微分控制器，用于將所述高通濾波后的型胚壁厚反饋值進(jìn)行微分運(yùn)算，得到第一型胚壁厚反饋值，并與所述型胚壁厚誤差進(jìn)行疊加，得到控制信息，并提供給所述限幅輸出單元； 所述限幅輸出單元，用于根據(jù)接收到的所述控制信息，產(chǎn)生幅值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非線性控制器還包括第二濾波器，用于濾除所述型胚壁厚反饋值中的干擾信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非線性控制器還包括 與所述型胚壁厚分布曲線單元相連的模式選擇單元，用于選擇所述型胚壁厚控制系統(tǒng)的工作模式，該工作模式包括連續(xù)式壁厚控制模式和儲(chǔ)料式壁厚控制模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電液伺服系統(tǒng)，所述電液伺服系統(tǒng)包括比例伺服閥及液壓油缸，其中 所述比例伺服閥接收所述非線性控制器輸出的控制信號(hào)，控制所述液壓油缸中的活塞的位置，以使模芯間隙值與所述型胚壁厚設(shè)定值間的差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非線性控制器為可編程邏輯控制器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種型胚壁厚控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括非線性控制器、線性位移傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。線性位移傳感器，用于測量模芯間隙值并反饋給非線性控制器；非線性控制器查詢由貝塞爾曲線分割插值法得到的型胚壁厚軸向分布曲線，得到此時(shí)型胚壁厚設(shè)定值，且比較該型胚壁厚設(shè)定值及型胚壁厚反饋值，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)接收到的控制信號(hào)，控制型胚壁厚反饋值與型胚壁厚設(shè)定值間的差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。本實(shí)用新型采用貝塞爾曲線分割差值法得到的型胚壁厚軸向分布曲線的局部可控性好，且采用非線性控制器，提高了控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度和抗干擾性能，降低了控制系統(tǒng)的超調(diào)量和波動(dòng)時(shí)間。
文檔編號(hào)B29C49/78GK202399510SQ20112055222
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者周筱龍 申請(qǐng)人:寧波弘訊科技股份有限公司