講解塑料吹塑機(jī)械模糊控制結(jié)構(gòu)原理及實(shí)施

塑料吹塑機(jī)械吹膜過(guò)程中的注意事項(xiàng)在吹塑機(jī)薄膜生產(chǎn)過(guò)程中，薄膜厚薄均勻度是一個(gè)很關(guān)鍵的指標(biāo)，其中縱向厚薄均勻度可以通過(guò)擠出和牽引速度穩(wěn)定性加以控制，而薄膜橫向厚薄均勻度一般依耐于模頭精密制造，且隨著生產(chǎn)工藝參數(shù)變化而變化，為了提高薄膜橫向厚薄均勻度，須引進(jìn)自動(dòng)橫向厚薄控制系統(tǒng)，常用控制方法有自動(dòng)模頭（熱膨脹螺絲控制）和自動(dòng)風(fēng)環(huán)，這里主要介紹自動(dòng)風(fēng)環(huán)原理與應(yīng)用。

1、模糊控制結(jié)構(gòu)原理及實(shí)施

模糊控制工作原理：

糊控制過(guò)程中，根據(jù)厚度設(shè)定值s與反饋值y的偏差量e以及偏差量的變化率e’，按模糊控制算法運(yùn)算，得出輸出控制量u，再轉(zhuǎn)換為電機(jī)控制脈沖，驅(qū)動(dòng)閥門(mén)開(kāi)口量，調(diào)整風(fēng)量，控制薄膜厚薄度。

實(shí)際控制過(guò)程中，偏差量e及偏差量的變化率e’分別乘以量化因子Ke，Ke’得出模糊量E，E’再調(diào)用查表程序，從控制表中查出對(duì)應(yīng)模糊控制量的輸出值u，再乘以量化因子Ku得出實(shí)際控制量。

模糊控制量表是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的控制規(guī)律，利用輸入輸出各量的隸屬函數(shù)表，計(jì)算出不同的E、E’和U對(duì)應(yīng)的模糊關(guān)系，并將它們關(guān)系合并，再經(jīng)過(guò)合并運(yùn)算，求出各種輸入狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的控制決策的隸屬函數(shù)向量，然后由隸屬函數(shù)最大原則進(jìn)行判斷，得出相應(yīng)控制量模糊值U，當(dāng)求出各種輸入狀態(tài)所對(duì)應(yīng)模糊控制量輸出值時(shí)，就可以得出模糊控制量表。

為了使薄膜不同工藝參數(shù)下能得到較好控制效果，量化因子Ke、Ke′、Ku根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)改變而自動(dòng)調(diào)節(jié)，在調(diào)試過(guò)程中，量化因子Ke、Ke′、Ku對(duì)控制系統(tǒng)性能指標(biāo)影響規(guī)律如下：

a）Ke越大，穩(wěn)態(tài)情況下誤差較小，系統(tǒng)響應(yīng)越快，但超調(diào)量會(huì)增加，甚至產(chǎn)生厚薄振動(dòng)現(xiàn)象，Ke越小則反之；

b）Ke’越大，系統(tǒng)快速性能減低，反映較慢，超調(diào)量會(huì)減小，對(duì)偏差量的變化率靈敏度增加，Ke`越小則反之；

c）Ku越大，系統(tǒng)響應(yīng)越快，超調(diào)量會(huì)增加，對(duì)輸出的反映最為明顯。

根據(jù)以上規(guī)律，為了顧及系統(tǒng)快速動(dòng)態(tài)性能和靜態(tài)精度，運(yùn)行過(guò)程中依據(jù)對(duì)被控制對(duì)象偏差值大小，對(duì)量化因子Ke、Ke’、Ku進(jìn)行動(dòng)態(tài)修改，修改方法是預(yù)先對(duì)于不同偏差值的各個(gè)量化因子Ke、Ke’、Ku設(shè)置相應(yīng)分段曲線(xiàn)，控制過(guò)程中通過(guò)偏差值對(duì)應(yīng)找出Ke、Ke’、Ku，各條曲線(xiàn)是在生產(chǎn)過(guò)程中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整后得出。

控制過(guò)程中另一個(gè)難點(diǎn)是自動(dòng)找點(diǎn)，厚度檢測(cè)反饋信號(hào)與風(fēng)環(huán)上風(fēng)道是否對(duì)應(yīng)將影響整個(gè)控制，每一次投入自動(dòng)前都必須做一次自動(dòng)找點(diǎn)，控制上是選擇檢測(cè)到曲線(xiàn)中變化比較平緩，且較能反映控制效果的那一段區(qū)域做為檢測(cè)對(duì)象，將相鄰3個(gè)風(fēng)道風(fēng)量調(diào)小，其中中間風(fēng)道為全關(guān)閉狀態(tài)，左右開(kāi)口度為50％，經(jīng)過(guò)幾周掃描測(cè)量穩(wěn)定后，檢測(cè)出區(qū)域內(nèi)最薄點(diǎn)，該點(diǎn)就是對(duì)應(yīng)全關(guān)閉狀態(tài)的風(fēng)道，控制軟件再根據(jù)檢測(cè)出來(lái)的偏移量進(jìn)行補(bǔ)償，另外，自動(dòng)找點(diǎn)還與旋轉(zhuǎn)牽引旋轉(zhuǎn)速度，旋轉(zhuǎn)方向，以及測(cè)厚傳感器旋轉(zhuǎn)速度，旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)，軟件對(duì)這些都要進(jìn)行補(bǔ)償。

2、塑料吹塑機(jī)械基本原理：

自動(dòng)風(fēng)環(huán)結(jié)構(gòu)上采用雙風(fēng)口方式，其中下風(fēng)口風(fēng)量保持恒定，上風(fēng)口圓周上分為若干個(gè)風(fēng)道，每個(gè)風(fēng)道由風(fēng)室、閥門(mén)、電機(jī)等組成，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)調(diào)整風(fēng)道開(kāi)口度，控制每個(gè)風(fēng)道風(fēng)量大小。

控制過(guò)程中，由測(cè)厚探頭檢測(cè)到薄膜厚薄信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)把厚薄信號(hào)與當(dāng)前設(shè)定平均厚度進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)厚薄偏差量以及曲線(xiàn)變化趨勢(shì)進(jìn)行運(yùn)算，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)移動(dòng)，當(dāng)薄膜偏厚時(shí)，電機(jī)正向移動(dòng)，風(fēng)口關(guān)小；相反，電機(jī)反向移動(dòng)，風(fēng)口增大，通過(guò)改變風(fēng)環(huán)圓周上各點(diǎn)風(fēng)量大小，調(diào)整各點(diǎn)冷卻速度，使薄膜橫向厚薄偏差控制在目標(biāo)的范圍。

3、控制方案設(shè)計(jì)

自動(dòng)風(fēng)環(huán)是一種在線(xiàn)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)被控對(duì)象為分布在風(fēng)環(huán)上的若干個(gè)電機(jī)。由風(fēng)機(jī)送來(lái)的冷卻氣流經(jīng)風(fēng)環(huán)風(fēng)室恒壓后分配到每個(gè)風(fēng)道上，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)作開(kāi)合運(yùn)動(dòng)以調(diào)整風(fēng)口及風(fēng)量的大小，改變模頭出料處膜坯的冷卻效果，從而控制薄膜厚度，從控制過(guò)程看，薄膜厚度變化與電機(jī)控制量之間找不到明確關(guān)系，不同厚度薄膜以及閥門(mén)不同位置厚薄變化與控制量之間程非線(xiàn)性無(wú)規(guī)律變化，每調(diào)整一個(gè)閥門(mén)時(shí)對(duì)相鄰點(diǎn)影響都很大，且調(diào)整有滯后性，使不同時(shí)刻之間又互相關(guān)聯(lián)，對(duì)于這種高度非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合、時(shí)變性和控制不確定性系統(tǒng)，其精確數(shù)學(xué)模型幾乎無(wú)法建立，即使能建立數(shù)學(xué)模型，也非常復(fù)雜，難以求解，以致沒(méi)實(shí)用價(jià)值，而傳統(tǒng)控制對(duì)較確定控制模型控制效果較好，而對(duì)于高度非線(xiàn)性，不確定性，復(fù)雜反饋信息控制效果很差甚至無(wú)能為力。鑒于此我們選擇了模糊控制算法。同時(shí)采用改變模糊量化因子方式更好適應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)的改變。

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