一种基于udf和数值模拟的注塑机料筒计量段温度控制方法技术

本发明专利技术涉及温度控制方法领域，更具体地，涉及一种基于udf和数值模拟的注塑机料筒计量段温度控制方法。一种基于udf和数值模拟的注塑机料筒计量段温度控制方法，包括以下：S1：构建注塑机料筒计量段结构模型；S2：对S1中的结构模型建立传热数学模型，并根据加热圈的体积热源与注塑机料筒计量段温度的关系，求出料筒计量段的仿真温度；S3：基于udf函数设定温度值以及阈值，计算S2中的仿真温度与设定温度之间的偏差值，并判断偏差值是否超过阈值，若是，利用改进的遗传算法获取PID参数，进而对加热圈的体积热源进行整定，并将整定后的加热圈的体积热源传送给S2，若否，输出仿真温度；S4：基于S3不同时间输出的仿真温度，获取基于时间的温度控制线。

【技术实现步骤摘要】
一种基于udf和数值模拟的注塑机料筒计量段温度控制方法
本专利技术涉及温度控制方法领域，更具体地，涉及一种基于udf和数值模拟的注塑机料筒计量段温度控制方法。
技术介绍
注塑机料筒温度是注塑加工过程中的重要参数，对料简的加热温度进行有效的控制是保证塑料制品成型质量的重要环节。在本行业中，注塑机料筒温度的控制一般采用传统的温度开关控制式温控仪作为控制器或者采用PID优化控制方式。其中PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，作用是把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个误差用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。当采用传统的温度开关控制式温控仪作为控制器时，容易导致温度波动范围大，稳态性低，难以获得稳定的料筒加热温度，致使塑料制品质量很不稳定；采用PID优化控制方式时容易存在控制参数整定、系统鲁棒性以及功率控制问题。中国专利申请，公开号为：CN101491935A，公开了一种注塑机料筒温度同步控制系统及方法，其包括位于料桶各段位置处的若干电加热器和具有对应安装位置的温度传感器，各温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于udf和数值模拟的注塑机料筒计量段温度控制方法，其特征在于，包括以下：/nS1：构建注塑机料筒计量段的结构模型，所述注塑机料筒计量段包括计量段本体(1)、加热圈(2)以及喷嘴(3)，所述加热圈(2)套接在所述计量段本体(1)上，所述喷嘴(3)安装在所述计量段本体(1)的一端部上；/nS2：对步骤S1中所述的结构模型建立传热数学模型，并根据所述加热圈(2)的体积热源与注塑机料筒计量段温度的关系，求出注塑机料筒计量段的仿真温度；/nS3：基于udf函数设定温度值以及阈值，计算步骤S2中的仿真温度与设定温度之间的偏差值，并判断偏差值是否超过阈值，若是，利用改进的遗传算法获取改进后的PID...

【技术特征摘要】
1.一种基于udf和数值模拟的注塑机料筒计量段温度控制方法，其特征在于，包括以下：
S1：构建注塑机料筒计量段的结构模型，所述注塑机料筒计量段包括计量段本体(1)、加热圈(2)以及喷嘴(3)，所述加热圈(2)套接在所述计量段本体(1)上，所述喷嘴(3)安装在所述计量段本体(1)的一端部上；
S2：对步骤S1中所述的结构模型建立传热数学模型，并根据所述加热圈(2)的体积热源与注塑机料筒计量段温度的关系，求出注塑机料筒计量段的仿真温度；
S3：基于udf函数设定温度值以及阈值，计算步骤S2中的仿真温度与设定温度之间的偏差值，并判断偏差值是否超过阈值，若是，利用改进的遗传算法获取改进后的PID参数，进而对加热圈(2)的体积热源进行整定，并将整定后的加热圈(2)的体积热源传送给步骤S2，若否，输出仿真温度；
S4：基于步骤S3不同时间输出的所述仿真温度，获取基于时间序列的温度控制线。


2.根据权利要求1所述的基于udf和数值模拟的注塑机料筒计量段温度控制方法，其特征在于，所述步骤S3中的体积热源的整定通过调整加热圈(2)的加热功率实现：
P＝ΔP(k)1+P0；



式中，P表示为加热圈(2)调整功率；ΔP(k)1表示加热圈(2)功率增量；Kp、TI、TD为PID的三个参数，Kp表示为比例系数；TI表示为积分系数；TD表示为微分系数；e(t)表示温度关于时间的偏差函数；P0表示加热圈(2)初始功率。


3.根据权利要求2所述的基于udf和数值模拟的注塑机料筒计量段温度控制方法，其特征在于，所述步骤S3中的体积热源的整定通过调整加热圈(2)的加热功率实现：
P＝ΔP(k)2+P0；
ΔP(k)2＝q0ek+ｑ1ek-1+q2ek-2；
其中



式中，ΔP(k)2表示加热圈(2)功率增量；ek表示为此刻温度偏差；ek-1表示为上一时刻温度偏差；ek-2表示为上上时刻温度偏差；T表示控制时间；Kp、TI、TD为PID的参数，Kp表示为比例系数；TI表示为比例系数；TD表示为微分系数；q0无实际意义。


4.根据权利要求3所述的基于udf和数值模拟的注塑机料筒计量段温度控制方法，其特征在于，所述步骤S3中改进的遗传算法包括：采取浮点数编码的方式对整定所述体积热源的三个参数进行编码：



式中，A表示为群体，即KPTITD所有组合的集；G表示为个体；AG表示为G组PID参数的数值；Kp表示为比例系数；TI表示为积分系数；TD表示为微分系数；0<KP<8，0<TI<20，0<TD<150；表示为0-8区间中的具体G个KP值，表示为0-20区间中的具体G个TI值，表示为0-150区间中的具体G个TD值。


5.根据权利要求4所述的基于udf和数值模拟的注塑机料筒计量段温度控制方法，其特征在于，所述步骤S3中改进的遗传算法还包括：创建用于获得较优的PID参数的目标函数，并根据所述目标函数计算出用于获得较优的PID参数的适应度函数以及具体每组参数的适应度概率：
令u(t)＝ΔP(k)1或u(t)＝ΔP(k)2






PCX＝FCX/F∑；
式中，J表示为目标函数；u(t)表示为加热圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海东，余炳圳，徐康康，朱成就，印四华，金熹，王弦楷，匡先云，王中琰，黄梓伟，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44