專利名稱：型胚壁厚控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本申請涉及中空吹塑成型技術領域，特別是涉及型胚壁厚控制系統(tǒng)。
背景技術：
中空吹塑成型技術是通過氣壓使塑化的型胚緊貼模具內壁成型，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度要求規(guī)定了最小壁厚，但是早期的中空吹塑成型設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到最小壁厚要求，所述中空容器制品的其他部位就要相應加厚，造成材料的浪費，導致成本增カロ，同時中空容器制品的冷卻時間長、生產(chǎn)周期長，為節(jié)省成本、縮短冷卻時間、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)用戶設定的型胚壁厚軸向變化曲線輸出相應的電信號至電液伺服閥，由電液伺服閥驅動模芯的上下移動，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)品質量，要求被控量能夠準確地跟蹤設置值，同時要求響應過程快速。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，此種方法對于兩點之間的擬合非常容易，但是對于兩端點的過渡沒有考慮，端點間沒有圓滑過渡，要求操作者將各端點的調整到圓滑過渡，這樣基本上每點都要調整，操作復雜。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)行結構是電液伺服系統(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會導致較大的超調和較長時間的波動。

實用新型內容為解決上述技術問題，本申請實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)操作復雜、超調大波動時間長的問題，技術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)行機構，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，得到此時型胚壁厚設定值，且比較該型胚壁厚設定值及所述型胚壁厚反饋值，輸出相應的控制信號；所述執(zhí)行機構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，控制所述型胚壁厚反饋值與所述型胚壁厚設定值間的差值在預設范圍內。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，用于存儲所述型胚的壁厚設定值；、[0012]所述比例控制器對所述型胚的壁厚設定值與所述型胚壁厚反饋值之間的差值進行比例運算，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行微分運算，得到第一型胚壁厚反饋值，并與所述型胚壁厚誤差進行疊加，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)生幅值在預設范圍內的控制信號。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。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料式壁厚控制模式。優(yōu)選的，所述執(zhí)行機構為電液伺服系統(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，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定值間的差值在預設范圍內。優(yōu)選的，所述非線性控制器為可編程邏輯控制器。由以上本申請實施例提供的技術方案可見，本申請實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拉伸幅度過大將導致遠處曲線變形的缺點，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)的響應速度和抗干擾性能，降低了控制系統(tǒng)的超調量和波動時間。

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術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中記載的ー些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本申請實施例一種型胚壁厚控制系統(tǒng)的結構示意圖；圖2為本申請實施例另ー種型胚壁厚控制系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施方式
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設定點間要連續(xù)可導，本實用新型實施例在考慮到端點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，進而得到型胚壁厚設定值，該方法既能滿足曲線端點圓滑過渡的要求，又能克服自然樣條插值法的局部控制特性不好的缺點。型胚壁厚控制系統(tǒng)時對模芯縫隙的開合度進行控制的系統(tǒng)，在中空塑料容器制品的生產(chǎn)過程中，為保證產(chǎn)品質量，要求被控量能夠準確地跟蹤壁厚設定值，同時，還要求控制系統(tǒng)的響應速度快，以簡單的10點壁厚控制系統(tǒng)為例，在連續(xù)擠出的模式下，從模頭舉出一個型胚的最短時間是5s，在5s時間內要實現(xiàn)一條有限長度的函數(shù)曲線，需要將其分成10個段落，每個段落只有大約0. 5s的時間，按照跟蹤理論，型胚壁厚控制系統(tǒng)的單位脈沖過渡時間應為每個段落時間的1/5 1/10，即0. 05s 0. ls，這就要求型胚壁厚控制系統(tǒng)響應速度非?？臁６陧憫绱搜杆俚耐瑫r，還要保證被控量能夠準確跟蹤所述型胚壁厚設置值，否則，壁厚控制將失去意義。因此，本實用新型實施例提供一種非線性控制器，提高了控制器的響應速度，對液壓系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感、魯棒性強，且有一定的適應性，能夠有效克服電液伺服系統(tǒng)的大慣性和滯后性。為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。請參見圖1，示出了本申請實施例一種型胚壁厚控制系統(tǒng)的結構示意圖，該系統(tǒng)包括非線性控制器I、線性位移傳感器2和執(zhí)行機構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)行機構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，獲得此時刻對應的壁厚設定值，并對壁厚設定值與型胚壁厚反饋值進行比較，得到型胚壁厚誤差，進行非線性控制得到控制信號，控制所述模芯間隙值與所述壁厚設定值的差值在預設范圍內。具體的。撕破手機非線性控制器可以通過可編程邏輯控制器實現(xiàn)。當然，也可以采用其他的控制器實現(xiàn)，本申請對此并不限制。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圓滑過渡的要求，同時，還克服了自然樣條插值法的某點拉伸幅度過大導致的遠處曲線變形的缺點，具有局部可控性好的特點。非線性控制器I將所述型胚壁厚反饋值與所述壁厚設定值進行比例運算得到型胚壁厚誤差，同吋，對型胚壁厚反饋值進行微分運算后與所述型胚壁厚誤差進行疊加，得到控制信息，對所述控制信息進行限幅輸出得到幅值在預設范圍內的控制信號，用于控制所述模芯間隙，從而使模芯間隙值與所述壁厚設定值間的差值在預設范圍內，該預設范圍可以根據(jù)實際需要進行預設設定，本申請在此不再贅述。本實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)所述型胚壁厚設定值與型胚壁厚反饋值，調節(jié)模芯間隙值，從而快速調整模芯間隙值使其與型胚壁厚設定值之間的差值在預設范圍內，提高了型胚壁厚控制系統(tǒng)的響應速度，降低了控制系統(tǒng)的超調量和波動時間，進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，吹塑機擠出的型胚的軸向長度與擠出時間成正比，而型胚的軸向長度與型胚的壁厚之間存在一定的對應關系，故擠出時間與型胚壁厚之間存在一定的對應關系。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間與型胚壁厚對應的曲線圖。具體的，在對型胚的各個區(qū)域的過渡點進行考慮時，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現(xiàn)。將型胚壁厚軸向分布曲線分成若干個三階貝塞爾曲線
權利要求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)行機構，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，得到此時型胚壁厚設定值，且比較該型胚壁厚設定值及所述型胚壁厚反饋值，輸出相應的控制信號; 所述執(zhí)行機構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，控制所述型胚壁厚反饋值與所述型胚壁厚設定值間的差值在預設范圍內。
2.根據(jù)權利要求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，用于存儲所述型胚的壁厚設定值； 所述比例控制器對所述型胚的壁厚設定值與所述型胚壁厚反饋值之間的差值進行比例運算，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行微分運算，得到第一型胚壁厚反饋值，并與所述型胚壁厚誤差進行疊加，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)生幅值在預設范圍內的控制信號。
3.根據(jù)權利要求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。
4.根據(jù)權利要求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料式壁厚控制模式。
5.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機構為電液伺服系統(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，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定值間的差值在預設范圍內。
6.根據(jù)權利要求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)行機構。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，得到此時型胚壁厚設定值，且比較該型胚壁厚設定值及型胚壁厚反饋值，輸出相應的控制信號；執(zhí)行機構根據(jù)接收到的控制信號，控制型胚壁厚反饋值與型胚壁厚設定值間的差值在預設范圍內。本實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)的響應速度和抗干擾性能，降低了控制系統(tǒng)的超調量和波動時間。
文檔編號B29C49/78GK202399510SQ20112055222
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權日2011年12月26日
發(fā)明者周筱龍 申請人:寧波弘訊科技股份有限公司