【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动控制领域，尤其涉及一种注塑机多段料筒加热过程温度控制方法、系统及装置。
技术介绍
1、塑料制品具有价格低、质量轻、绝缘效果良好等优势，在化工、军事和医疗等领域具有极高的使用价值。在生产过程中，塑料制品由注塑机将塑料米等生产原料熔化成液体后压入模具中并在成型后开模获得，因此，塑料制品的质量会受到加热温度的影响，当料筒的加热温度不足时，生产原料熔化不透彻，会造成其流动性差、成型困难、所需注塑压力提高等问题，同时当注塑机温度过高时，生产原材料易发生碳化，注塑机螺杆易打滑，导致生产过程出现问题。
2、因此，在现有技术中，需要对注塑机的料筒温度进行精确控制，才能保障塑料制品的品质。但是在控制注塑机的料筒温度过程中，由于料筒在不同段的目标温度不同，料筒会与相邻料筒之间进行热量交换，将此处的热量交换看作影响料筒温度控制的加性扰动项，且加性扰动项未知且有界。目前大都是通过pid控制器进行料筒温度控制，但是此类方法存在超调量大、收敛速度较慢、无法显式处理约束及抗干扰能力弱的缺点，难以满足快速精准抗干扰能力强的要求。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中的缺点，提供了一种注塑机多段料筒加热过程温度控制方法、系统及装置。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：
3、一种注塑机多段料筒加热过程温度控制方法，包括以下步骤：
4、获取注塑机料筒加热过程的历史料筒温度数据、固态继电器脉宽调制波的历史占空比数据、环境扰
5、基于历史料筒温度数据建立料筒温度预测模型，基于历史料筒温度数据及历史占空比数据，构建温度平衡目标函数模型，其中，历史料筒温度数据以时间序列形式呈现；
6、基于料筒温度预测模型，结合历史时间序列预测得到某时刻的料筒温度数据，基于历史占空比数据，得到某时刻占空比；
7、基于环境扰动数据及温度扰动数据得到料筒温度扰动值及波动范围，并得到料筒温度最大扰动值；
8、基于某时刻占空比、料筒温度数据及最大扰动值，使得所述温度平衡目标函数模型达到最小值，进而使得达到料筒温度预设阈值。
9、作为一种可实施方式，所述料筒温度预测模型，表示如下：
10、
11、其中，t(k)表示k时刻的料筒温度输出值，{a1,a2,...,an}表示料筒温度的单位响应序列，t(k-n)表示k-n时刻的历史料筒温度输出值，δu(k-i)表示k-i时刻的历史占空比变化量，ai表示i时刻的料筒温度响应值，n表示料筒温度的单位响应序列长度。
12、作为一种可实施方式，所述基于料筒温度预测模型，结合历史时间序列预测得到某时刻的料筒温度数据，包括以下步骤：
13、基于料筒温度预测模型，结合历史时间序列，得到料筒温度输出值；
14、对料筒温度输出值采用矩阵形式表示，结合料筒温度预测模型，通过矩阵计算得到参数矩阵；
15、结合料筒温度输出值及料筒温度预测模型，得到不存在占空比变化量时料筒温度初始值；
16、料筒温度输出值，表示如下：
17、
18、所述占空比变化量表示为：
19、δu(k)＝[δu(k) … δu(k+n-1)]t；
20、料筒温度初始值，表示如下：
21、y(k+1)＝[t(k+1) ... t(k+n)]t
22、其中，表示k时刻料筒温度输出值，δu(k)表示占空比变化量，y(k+1)表示料筒温度初始值，上标t表示向量的转置，n表示预测时域，u(k-1)表示k-1时刻的占空比。
23、作为一种可实施方式，所述基于环境扰动数据及温度扰动数据得到料筒温度扰动值及波动范围，包括以下步骤：
24、所述环境扰动数据包括空气的质量流量及传播介质的等压比热容，所述温度扰动数据包括当前时刻料筒的实际温度值及其他料筒的当前温度，得到料筒温度扰动值，表示如下：
25、w＝wc(tk-tothers)
26、基于料筒的实际温度值的最大约束、料筒的实际温度值的最小约束、其他料筒的当前温度的最大约束及其他料筒的当前温度的最小约束，得到料筒温度扰动值的最大值和最小值；
27、其中，w表示料筒温度扰动值，w表示空气的质量流量，c表示传播介质的等压比热容，tk表示当前时刻料筒的实际温度值，tothers表示当前时刻其他料筒的实际温度值。
28、作为一种可实施方式，所述温度平衡目标函数模型，表示如下：
29、
30、其中，q表示状态惩罚权重矩阵，r表示控制增量权重矩阵，j(k)表示温度平衡目标函数，t表示料筒温度数据，δu(k)表示占空比变化量，ts表示料筒温度预设阈值。
31、作为一种可实施方式，所述基于某时刻占空比、料筒温度数据及最大扰动值，使得所述温度平衡目标函数模型达到最小值，表示如下：
32、
33、基于当前时刻温度控制序列，获得当前时刻料筒占空比，表示如下：
34、u(k)＝u(k-1)+δu*(k)
35、在下一个采样控制周期时刻，重新获取注塑机料筒温度值，通过输入至料筒温度预测模型中，使料筒温度值达到料筒温度预设值；
36、其中，(u*(k),w*(k))表示k时刻占空比控制序列及扰动序列，f1(x)、f2(x)及f3(x)表示拟合温度曲线的仿射函数，x表示预定义的料筒温度波动范围，u表示预定义的占空比变化范围，w为预定义的料筒温度扰动值范围，ω表示终端约束集，x表示料筒温度值，δu*(k)表示变化量。
37、一种注塑机多段料筒加热过程温度控制系统，包括数据获取模块、模型建立模块、数据预测模块、扰动计算模块及温度平衡模块；
38、所述数据获取模块，用于获取注塑机料筒加热过程的历史料筒温度数据、固态继电器脉宽调制波的历史占空比数据、环境扰动数据及温度扰动数据；
39、所述模型建立模块，基于历史料筒温度数据建立料筒温度预测模型，基于历史料筒温度数据及历史占空比数据，构建温度平衡目标函数模型，其中，历史料筒温度数据以时间序列形式呈现；
40、所述数据预测模块，基于料筒温度预测模型，结合历史时间序列预测得到某时刻的料筒温度数据，基于历史占空比数据，得到某时刻占空比；
41、所述扰动计算模块，基于环境扰动数据及温度扰动数据得到料筒温度扰动值及波动范围，并得到料筒温度最大扰动值；
42、所述温度平衡模块，基于某时刻占空比、料筒温度数据及最大扰动值，使得所述温度平衡目标函数模型达到最小值，进而使得达到料筒温度预设阈值。
43、作为一种可实施方式，所述温度平衡目标函数模型，表示如下：
44、
45、其中，q表示状态惩罚权重矩阵，r表示控制增量权重矩阵，j(k)表示温度平衡目标函数，t表示料筒温度数据，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种注塑机多段料筒加热过程温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的注塑机多段料筒加热过程温度控制方法，其特征在于，所述料筒温度预测模型，表示如下：
3.根据权利要求1所述的注塑机多段料筒加热过程温度控制方法，其特征在于，所述基于料筒温度预测模型，结合历史时间序列预测得到某时刻的料筒温度数据，包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的注塑机多段料筒加热过程温度控制方法，其特征在于，所述基于环境扰动数据及温度扰动数据得到料筒温度扰动值及波动范围，包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的注塑机多段料筒加热过程温度控制方法，其特征在于，所述温度平衡目标函数模型，表示如下：
6.根据权利要求1所述的注塑机多段料筒加热过程温度控制方法，其特征在于，所述基于某时刻占空比、料筒温度数据及最大扰动值，使得所述温度平衡目标函数模型达到最小值，表示如下：
7.一种注塑机多段料筒加热过程温度控制系统，其特征在于，包括数据获取模块、模型建立模块、数据预测模块、扰动计算模块及温度平衡模块；
8.根
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任意一项所述的方法。
10.一种注塑机多段料筒加热过程温度控制装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任意一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种注塑机多段料筒加热过程温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的注塑机多段料筒加热过程温度控制方法，其特征在于，所述料筒温度预测模型，表示如下：
3.根据权利要求1所述的注塑机多段料筒加热过程温度控制方法，其特征在于，所述基于料筒温度预测模型，结合历史时间序列预测得到某时刻的料筒温度数据，包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的注塑机多段料筒加热过程温度控制方法，其特征在于，所述基于环境扰动数据及温度扰动数据得到料筒温度扰动值及波动范围，包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的注塑机多段料筒加热过程温度控制方法，其特征在于，所述温度平衡目标函数模型，表示如下：
6.根据权利要求1所述的注塑机多段料筒加热过程温度控制方法，其特征在于，所述基...
【专利技术属性】
技术研发人员：周雅斌，李能卓，林武，胡溢丰，郑剑锋，童欣，高铖浩，
申请(专利权)人：浙江泰瑞重型机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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