基于比例积分观测器的注塑机冷凝控制系统故障监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于比例积分观测器的注塑机冷凝控制系统故障监测方法，包括：基于水冷式电磁感应装置的温度测量值，通过进一步引入相应的积分环节，提出一种针对于注塑机冷凝过程的广义比例积分观测器结构；基于矩阵方程求解，获得该比例积分观测器的有效解，进而得到温度及其下一状态的估计值；依据有效的估计值，构建一种冷凝过程故障检测残差规则实现对于注塑机冷凝控制系统中传感器运行情况的监测。应用本发明专利技术技术方案，直接对注塑机冷凝控制传感器进行软监测，及时反映其运行情况，避免因故障产生而导致的经济损失，并且引入了积分环节，从而提高了故障检测的鲁棒性和精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
基于比例积分观测器的注塑机冷凝控制系统故障监测方法


[0001]本专利技术涉及故障检测
，特别是一种基于比例积分观测器的注塑机冷凝控制系统 故障监测方法。

技术介绍

[0002]众所周知，塑料是包装行业中主要的材料之一，凭借耐腐蚀、易加工等优点，在食品、 医疗、化工等行业得到了广泛应用。塑料包装加工过程机械数量众多，其中利用塑料的热塑 性原理的注塑机是塑料加工行业的主要成型机电设备。由料筒壁上加热设备将塑料颗粒加热 至融化后注射到模具内，经冷却、脱模等流程制成各种形状的塑料制品，满足其他领域的生 活生产需求。在注塑机冷却过程中，冷凝效果的优劣会直接影响产品的尺寸精度、收缩效果、 产品外观以及物理性能。为了提高冷凝过程的稳定性和可靠性，比较传统的方法则是采用质 量更高，鲁棒性更强的传感器、执行器或处理器，然而，这并不能保证系统始终处于安全的 运行状态。因此，注塑机冷凝过程的故障监测具有十分重要的意义。
[0003]故障检测研究可以大致分为数据驱动和基于模型的方法。数据驱动技术旨在通过直接利 用分析模型的历史记录和在线数据来解决故障检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于比例积分观测器的注塑机冷凝控制系统故障监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立注塑机水冷式电磁感应温度控制系统动力学模型；步骤2、依据步骤1中的模型，构建广义比例积分观测器结构并求解，以获得当前时刻及下一时刻温度的有效估计值；步骤3、依据步骤2中获得当前时刻温度及其下一时刻的估计值，构建故障检测规则，对注塑机冷凝控制系统实现故障检测目标。2.根据权利要求1所述的基于比例积分观测器的注塑机冷凝控制系统故障监测方法，其特征在于，所述力学模型包括一阶传递函数数学模型、冷凝动态过程的连续状态空间模型、冷凝过程温度值的增广的离散控制模型。3.根据权利要求1所述的基于比例积分观测器的注塑机冷凝控制系统故障监测方法，其特征在于，所述力学模型包括：温度T随冷却水流量U变化的一阶传递函数数学模型H(s)：其中γ为一阶惯性环节系数，τ为时间系数，s为复变量；基于Laplace逆变换，获得如下冷凝动态过程的连续状态空间模型：其中T(t)为温度随时间变化的状态值，U(t)为冷却水流量随时间变化的状态值；基于前向差分其中k为采样时刻，T
s
为采样时间，将上述关于T(t)的连续时间模型，进一步离散化处理：引入温度的二阶导数信息T(k+2)，假定系统状态利用传感器测量冷凝过程的温度值，即y(k)＝T(k)，则冷凝过程温度值的增广的离散控制模型表示如下：其中x(k)为k时刻温度及k+1时刻的增广状态值，u(k)冷凝水k时刻的输入流量值，y(k)为k时刻的传感器测量值。4.根据权利要求1所述的基于比例积分观测器的注塑机冷凝控制系统故障监测方法，其特征在于，所述广义比例积分观测器为：
其中为估计的状态矢量，θ(k)为加权输出估计误差积分的矢量，u(k)冷凝水k时刻的输入流量值，y(k)为k时刻的传感器测量值，T
s
为采样时间，γ为一阶惯性环节系数，τ为时间系数，L、F、K和H为该观测器的系数矩阵，系数矩阵L和F为比例增益和积分增益，系数矩阵K为输出估计误差加权增益，系数矩阵H为积分加权增益。5.根据权利要求4所述的基于比例积分观测器的注塑机冷凝控制系统故障监测方法，其特征在于，所述广义比例积分观测器的约束条件包括：充分条件：针对于冷凝控制增广系统和动态系统，如果存在任意Schur矩阵Λ，参数矩阵V1、V2和观测器系数矩阵满足：V1F+V2H＝ΛV2(7)rank[V1V2]＝4；构建状态估计误差：构建状态估计误差：依据式(6)和式(7)，则有：
进一步对式(9)和式(10)进行组合：在秩条件rank[V1V2]＝n+p下，式(11)被重新表述为：式(12)表明矩阵Λ和是相似的，则由Λ为Schur矩阵可知，其相似矩阵同样为Schur，即矩阵的谱半径小于1，即：基于式(8)和式...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢巍，魏金湖，刘龙文，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：