专利名称：型胚壁厚控制系统的制作方法
技术领域：
本申请涉及中空吹塑成型技术领域，特别是涉及型胚壁厚控制系统。
背景技术：
中空吹塑成型技术是通过气压使塑化的型胚紧贴模具内壁成型，型胚的生产方式为挤出式，即将加热塑化熔体从各种形状的模芯缝隙中挤出，形成各种形状的桶状型胚，挤出的型胚受万有引力的作用垂直悬挂。中空容器制品一起強度要求规定了最小壁厚，但是早期的中空吹塑成型设备缺少型胚壁厚控制系统，为使中空容器制品的最薄处的壁厚达到最小壁厚要求，所述中空容器制品的其他部位就要相应加厚，造成材料的浪费，导致成本增カロ，同时中空容器制品的冷却时间长、生产周期长，为节省成本、缩短冷却时间、加快生产周期，因此需要控制型胚的壁厚。壁厚控制系统是控制器根据用户设定的型胚壁厚轴向变化曲线输出相应的电信号至电液伺服阀，由电液伺服阀驱动模芯的上下移动，从而控制模型缝隙的变化的系统，在中空容器的生产过程中，为保证产品质量，要求被控量能够准确地跟踪设置值，同时要求响应过程快速。传统的壁厚控制系统采用线性插值算法得到型胚壁厚轴向变化曲线，此种方法对于两点之间的拟合非常容易，但是对于两端点的过渡没有考虑，端点间没有圆滑过渡，要求操作者将各端点的调整到圆滑过渡，这样基本上每点都要调整，操作复杂。壁厚控制器采用线性PID控制器，由于型胚壁厚控制系统的执行结构是电液伺服系统，电液伺服系统的典型特征是低阻尼、时变性、非线性，有较大惯性和滞后性。传统的线性PID算法在较大惯性和滞后性积分项会导致较大的超调和较长时间的波动。
实用新型内容为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种型胚壁厚控制系统，以解决现有的型胚壁厚控制方法及系统操作复杂、超调大波动时间长的问题，技术方案如下一种型胚壁厚控制系统，包括非线性控制器、线性位移传感器和执行机构，其中，所述线性位移传感器，用于测量所述模芯间隙值，并作为型胚壁厚反馈值反馈给所述非线性控制器；所述非线性控制器查询由贝塞尔曲线分割插值法得到的型胚壁厚轴向分布曲线，得到此时型胚壁厚设定值，且比较该型胚壁厚设定值及所述型胚壁厚反馈值，输出相应的控制信号；所述执行机构与所述非线性控制器相连，用于根据接收到的所述控制信号，控制所述型胚壁厚反馈值与所述型胚壁厚设定值间的差值在预设范围内。优选的，所述非线性控制器为非线性比例-微分控制器，包括壁厚轴向分布曲线単元、比例控制器、第一滤波器、微分控制器及限幅输出单元，其中所述壁厚轴向分布曲线单元，用于存储所述型胚的壁厚设定值；、[0012]所述比例控制器对所述型胚的壁厚设定值与所述型胚壁厚反馈值之间的差值进行比例运算，得到所述型胚壁厚误差；所述第一滤波器，用于将接收到的所述型胚壁厚反馈值进行高通滤波，得到高通滤波后的型胚壁厚反馈值，并提供给所述微分控制器；所述微分控制器，用于 将所述高通滤波后的型胚壁厚反馈值进行微分运算，得到第一型胚壁厚反馈值，并与所述型胚壁厚误差进行叠加，得到控制信息，并提供给所述限幅输出单兀；所述限幅输出单元，用于根据接收到的所述控制信息，产生幅值在预设范围内的控制信号。优选的，所述非线性控制器还包括第二滤波器，用于滤除所述型胚壁厚反馈值中的干扰信号。优选的，所述非线性控制器还包括与所述型胚壁厚分布曲线单元相连的模式选择单元，用于选择所述型胚壁厚控制系统的工作模式，该工作模式包括连续式壁厚控制模式和储料式壁厚控制模式。优选的，所述执行机构为电液伺服系统，所述电液伺服系统包括比例伺服阀及液压油缸，其中所述比例伺服阀接收所述非线性控制器输出的控制信号，控制所述液压油缸中的活塞的位置，以使模芯间隙值与所述型胚壁厚设定值间的差值在预设范围内。优选的，所述非线性控制器为可编程逻辑控制器。由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例提供的所述型胚壁厚控制系统，采用贝塞尔曲线分割差值法得到型胚壁厚轴向分布曲线，它既满足了端点圆滑过渡的要求，又能克服现有的自然样条差值法的某点拉伸幅度过大将导致远处曲线变形的缺点，因此，采用贝塞尔曲线分割差值法得到的型胚壁厚轴向分布曲线的局部可控性好。而且，所述型胚壁厚控制系统的控制器采用非线性控制器，提高了控制系统的响应速度和抗干扰性能，降低了控制系统的超调量和波动时间。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的ー些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本申请实施例一种型胚壁厚控制系统的结构示意图；图2为本申请实施例另ー种型胚壁厚控制系统的结构示意图。
具体实施方式
在中空吹塑成型过程中，壁厚分布曲线的很小陡变都会引起中空塑料制品较大的变化，因此，要求型胚壁厚轴向分布曲线上的各个设定点间要连续可导，本实用新型实施例在考虑到端点圆滑过渡和局部控制特性互不影响的情况下，采用了贝塞尔曲线分割插值法得到型胚壁厚轴向分布曲线，进而得到型胚壁厚设定值，该方法既能满足曲线端点圆滑过渡的要求，又能克服自然样条插值法的局部控制特性不好的缺点。型胚壁厚控制系统时对模芯缝隙的开合度进行控制的系统，在中空塑料容器制品的生产过程中，为保证产品质量，要求被控量能够准确地跟踪壁厚设定值，同时，还要求控制系统的响应速度快，以简单的10点壁厚控制系统为例，在连续挤出的模式下，从模头举出一个型胚的最短时间是5s，在5s时间内要实现一条有限长度的函数曲线，需要将其分成10个段落，每个段落只有大约0. 5s的时间，按照跟踪理论，型胚壁厚控制系统的单位脉冲过渡时间应为每个段落时间的1/5 1/10，即0. 05s 0. ls，这就要求型胚壁厚控制系统响应速度非常快。而在响应如此迅速的同时，还要保证被控量能够准确跟踪所述型胚壁厚设置值，否则，壁厚控制将失去意义。因此，本实用新型实施例提供一种非线性控制器，提高了控制器的响应速度，对液压系统參数变化不敏感、鲁棒性强，且有一定的适应性，能够有效克服电液伺服系统的大惯性和滞后性。为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。请參见图1，示出了本申请实施例一种型胚壁厚控制系统的结构示意图，该系统包括非线性控制器I、线性位移传感器2和执行机构3，其中非线性控制器I的输入端与线性位移传感器2相连，输出端与执行机构3相连。所述线性位移传感器2，用于所述模芯间隙值，作为型胚壁厚反馈值提供给所述非线性控制器I。非线性控制器I根据由贝塞尔曲线分割差值法得到的型胚壁厚轴向分布曲线，获得此时刻对应的壁厚设定值，并对壁厚设定值与型胚壁厚反馈值进行比较，得到型胚壁厚误差，进行非线性控制得到控制信号，控制所述模芯间隙值与所述壁厚设定值的差值在预设范围内。具体的。撕破手机非线性控制器可以通过可编程逻辑控制器实现。当然，也可以采用其他的控制器实现，本申请对此并不限制。具体的，所述型胚壁厚轴向分布曲线通过贝塞尔曲线分割插值法得到，该方法既满足了无限端点圆滑过渡的要求，同时，还克服了自然样条插值法的某点拉伸幅度过大导致的远处曲线变形的缺点，具有局部可控性好的特点。非线性控制器I将所述型胚壁厚反馈值与所述壁厚设定值进行比例运算得到型胚壁厚误差，同吋，对型胚壁厚反馈值进行微分运算后与所述型胚壁厚误差进行叠加，得到控制信息，对所述控制信息进行限幅输出得到幅值在预设范围内的控制信号，用于控制所述模芯间隙，从而使模芯间隙值与所述壁厚设定值间的差值在预设范围内，该预设范围可以根据实际需要进行预设设定，本申请在此不再赘述。本实施例提供的型胚壁厚控制系统，采用贝塞尔曲线分割插值法得到所述型胚壁厚轴向分布曲线，并利用非线性控制器根据所述型胚壁厚设定值与型胚壁厚反馈值，调节模芯间隙值，从而快速调整模芯间隙值使其与型胚壁厚设定值之间的差值在预设范围内，提高了型胚壁厚控制系统的响应速度，降低了控制系统的超调量和波动时间，进而很好地控制所述型胚的壁厚。下面将介绍采用贝塞尔曲线分割插值法得到型胚壁厚轴向分布曲线的过程。由于挤出型胚的速度是一定的，因此，吹塑机挤出的型胚的轴向长度与挤出时间成正比，而型胚的轴向长度与型胚的壁厚之间存在一定的对应关系，故挤出时间与型胚壁厚之间存在一定的对应关系。采用贝塞尔曲线分割插值法得到的型胚壁厚轴向分布曲线是挤出时间与型胚壁厚对应的曲线图。具体的，在对型胚的各个区域的过渡点进行考虑时，引入贝塞尔曲线分割差值法，型胚壁厚分布曲线主要由壁厚分布曲线簇来实现。将型胚壁厚轴向分布曲线分成若干个三阶贝塞尔曲线
权利要求1.一种型胚壁厚控制系统，其特征在于，包括非线性控制器、线性位移传感器和执行机构，其中， 所述线性位移传感器，用于测量所述模芯间隙值，并作为型胚壁厚反馈值反馈给所述非线性控制器； 所述非线性控制器查询由贝塞尔曲线分割插值法得到的型胚壁厚轴向分布曲线，得到此时型胚壁厚设定值，且比较该型胚壁厚设定值及所述型胚壁厚反馈值，输出相应的控制信号; 所述执行机构与所述非线性控制器相连，用于根据接收到的所述控制信号，控制所述型胚壁厚反馈值与所述型胚壁厚设定值间的差值在预设范围内。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述非线性控制器为非线性比例-微分控制器，包括壁厚轴向分布曲线单元、比例控制器、第一滤波器、微分控制器及限幅输出单元，其中 所述壁厚轴向分布曲线单元，用于存储所述型胚的壁厚设定值； 所述比例控制器对所述型胚的壁厚设定值与所述型胚壁厚反馈值之间的差值进行比例运算，得到所述型胚壁厚误差； 所述第一滤波器，用于将接收到的所述型胚壁厚反馈值进行高通滤波，得到高通滤波后的型胚壁厚反馈值，并提供给所述微分控制器； 所述微分控制器，用于将所述高通滤波后的型胚壁厚反馈值进行微分运算，得到第一型胚壁厚反馈值，并与所述型胚壁厚误差进行叠加，得到控制信息，并提供给所述限幅输出单元； 所述限幅输出单元，用于根据接收到的所述控制信息，产生幅值在预设范围内的控制信号。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述非线性控制器还包括第二滤波器，用于滤除所述型胚壁厚反馈值中的干扰信号。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述非线性控制器还包括 与所述型胚壁厚分布曲线单元相连的模式选择单元，用于选择所述型胚壁厚控制系统的工作模式，该工作模式包括连续式壁厚控制模式和储料式壁厚控制模式。
5.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述执行机构为电液伺服系统，所述电液伺服系统包括比例伺服阀及液压油缸，其中 所述比例伺服阀接收所述非线性控制器输出的控制信号，控制所述液压油缸中的活塞的位置，以使模芯间隙值与所述型胚壁厚设定值间的差值在预设范围内。
6.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述非线性控制器为可编程逻辑控制器。
专利摘要本实用新型公开了一种型胚壁厚控制系统，该控制系统包括非线性控制器、线性位移传感器和执行机构。线性位移传感器，用于测量模芯间隙值并反馈给非线性控制器；非线性控制器查询由贝塞尔曲线分割插值法得到的型胚壁厚轴向分布曲线，得到此时型胚壁厚设定值，且比较该型胚壁厚设定值及型胚壁厚反馈值，输出相应的控制信号；执行机构根据接收到的控制信号，控制型胚壁厚反馈值与型胚壁厚设定值间的差值在预设范围内。本实用新型采用贝塞尔曲线分割差值法得到的型胚壁厚轴向分布曲线的局部可控性好，且采用非线性控制器，提高了控制系统的响应速度和抗干扰性能，降低了控制系统的超调量和波动时间。
文档编号B29C49/78GK202399510SQ20112055222
公开日2012年8月29日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者周筱龙 申请人:宁波弘讯科技股份有限公司