注塑成型生產(chǎn)過程優(yōu)化控制方法研究.pdf

1、注塑成型是將受熱融化的塑料原料高速注入封閉模腔，經(jīng)冷卻固化，得到成型制品的方法。該方法可以適用于形狀復雜塑料制品的批量生產(chǎn)，是重要的塑料加工方法之一，具有生產(chǎn)產(chǎn)量大、廢料少、重復精度以及自動化程度高的特點。如何設(shè)定注塑過程參數(shù)使用戶關(guān)心的制品質(zhì)量指標達到最優(yōu)，是實際生產(chǎn)中最為關(guān)注的問題。而這些質(zhì)量指標，往往受到注塑成型過程中各階段的生產(chǎn)過程參數(shù)綜合作用的影響。在目前注塑成型生產(chǎn)中，往往通過人工試模的方法來確定滿足要求的生產(chǎn)過程參數(shù)，而且

2、這些參數(shù)多半都處于開環(huán)控制狀態(tài)，即便是采用閉環(huán)控制的參數(shù)，其控制的響應(yīng)時間和穩(wěn)態(tài)精度，也很難滿足高質(zhì)量注塑制品的生產(chǎn)需求。因此，本文將針對注塑成型生產(chǎn)過程參數(shù)的優(yōu)化和控制，兩個方面展開研究，旨在為實現(xiàn)高質(zhì)量和高重復精度的注塑制品生產(chǎn)，建立有效且實用的過程參數(shù)控制方法及優(yōu)化策略。下面分別介紹本文在這兩個方面的主要研究內(nèi)容。
　　注塑成型過程參數(shù)控制方面:
　　(1)根據(jù)料筒溫度特性和控制要求，采用了在料筒加熱啟動階段使用基于時

3、間最優(yōu)控制(TOC)的開環(huán)控制，而在溫度穩(wěn)定階段使用自適應(yīng)多變量廣義預(yù)測控制(MGPC)的策略對料筒多段溫度進行控制。TOC可以使溫度以最快的時間，很小超調(diào)的上升到預(yù)先的設(shè)定值;而MGPC可以提高料筒溫度控制的穩(wěn)態(tài)精度，兩者相互配合實現(xiàn)了較好的控制效果。
　　(2)根據(jù)注射速度特性和控制要求，采用了迭代學習控制(ILC)作為前饋，比例控制作為反饋的組合控制策略對注射速度進行控制。針對應(yīng)用ILC控制在批次方向上出現(xiàn)的壞的學習瞬態(tài)，這

4、里采用了零相位濾波技術(shù)來對ILC前饋信號進行處理，從而得到了單調(diào)遞減的學習瞬態(tài)，最終實現(xiàn)了注射速度的精確跟蹤。
　　(3)針對注射保壓(V/P)切換點設(shè)定問題，提出了基于小波分析奇異點檢測原理的V/P切換點檢測方法，該方法抓住了模腔壓力在切換點陡然上升的特征，可以實時準確的對切換點進行在線判斷，具有受注塑工況變化和信號噪聲影響小、自動化程度高的特點。
　　注塑成型過程參數(shù)優(yōu)化方而:
　　(1)針對注射速度設(shè)定曲線優(yōu)化問

5、題，首先提出將模腔入口壓力隨時間線性上升作為注射速度曲線的優(yōu)化依據(jù)。隨后建立了模腔壓力與注射速度之間的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）模型，為注射速度曲線的離線優(yōu)化打下基礎(chǔ)。之后提出了注射速度自動分級和速度參數(shù)分步迭代尋優(yōu)的優(yōu)化策略，實現(xiàn)了注射速度的離線優(yōu)化。最后針對RNN模型失配導致離線優(yōu)化結(jié)果失效的問題，采用對注射速度曲線進行在線校正的方法，來使模腔壓力輸出批到批的逐次靠近壓力設(shè)定曲線。
　　(2)針對保壓壓力設(shè)定曲線優(yōu)化問題，以及實際

6、中可能出現(xiàn)的單目標和多目標優(yōu)化情況，采用基于統(tǒng)計提升準則的迭代優(yōu)化方法來實施優(yōu)化，該準則是通過kriging替代模型得到的。在單目標優(yōu)化中，提出了一種基于期望提升函數(shù)的多加入點提升準則，它在適當增加試驗次數(shù)前提下，同時提高優(yōu)化方法的尋優(yōu)精度和獲得全局最優(yōu)解的可能性，隨后將該準則應(yīng)用于以制品收縮均勻度為指標的保壓曲線優(yōu)化;在多目標優(yōu)化中，將Pareto期望提升準則應(yīng)用于尋找使制品收縮均值和均勻度都達到最優(yōu)的過程參數(shù)設(shè)定，同時針對應(yīng)用中存在