挤压造粒机温度控制策略国内外研究现状

2020-06-01

挤压造粒机机筒工作过程中温度存在着大滞后、非线性等特性,仅仅采用先进的温度控制系统还难以达到精确控温的目的,往往需要采用合理的温度控制方法才能实现温度的精确控制,目前国内外挤压造粒机的温度控制方法主要经历过以下几个阶段:
  (1)继电器开关控制
   开关控制的原理简单,高于设定值时加热回路断开,低于设定值时,继电器接通,加热器工作。由于开关的通断有一-定的时间延迟,使系统响应存在延迟、温度超调严重,控温精度无法保证。
  (2)PID控制
   PID控制,即比例、积分、微分控制,PID控制自上世纪30年代末期出现以来,由于其具有结构简单、稳定性好、可靠性高、调整方便等优点,被广泛应用到各种工业控制场合中。

目前,国内外对于PID控制在挤压造粒机温度控制中的应用进行了大量的研究,Pulkkinen等基于热平衡建立了机筒温度的非线性模型,采用鲁棒PID的方法控制挤出机的加热,实现了非线性过程的反馈回路和线性PID控制器在所有工作点附近都是稳定的。Gawthrop Peterl25]等证明了自校正算法可以为PID控制器产生调谐参数和前馈信号,能够削弱多变量控制环境下相邻段的耦合作用,并分别在实验室的水箱液位控制系统和塑料挤出机温度控制系统中进行了验证。Hamane等根据多段机筒工作过程之间的相邻段干扰问题,基于u-synthesis、H∞及解耦控制理论对控制系统提出了合理的改进方案。陈新等采用PID参数整定算法,基于单片机搭建塑料挤出机温度控制系统,取得了较好的控制效果。
  (3)模糊控制
   模糊控制是--种基于控制规则进行模糊推理的控制方法。相对于PID控制,模糊控制对数学模型的精度要求较低,适用于非线性的系统,同时模糊控制还可以与PID控制、内模控制等结合,具有更优的控制效果。
   对于模糊控制在温度控制中的应用,国外学者进行了大量的研究,Abeykoon等提出了一种基于模糊模型的模糊控制方法,仿真结果表明了其在控制熔体温度变化及精度方面取得了很好的控制效果。WenShengping等采用模糊解耦控制算法对电磁动态挤出机的熔体温度和压力进行解耦控制,实验结果表明了具有较好的控制效果。GongChenglong等基于LonWorks系统现场总线,采用模糊控制与积分控制相结合的温度控制方法,设计了可在线调整的挤出机分区温度控制的网络,实际应用效果表明相对于分区独立控制系统,该系统的控制精度较高。Yusuf,Ismail等将遗传算法与模糊控制算法想结合,并将其应用到塑料挤出机的温度控制中,结果表明遗传算法有助于提升模糊控制器的性能。TsaiCh等采用模糊控制作为预测PID控制器的监控器,采取适当的调整控制项加权系数,结果表明该种方法很好的提高了PID控制的跟踪性能。

国内学者对模糊算法在温度控制领域也做了大量的研究,陈作炳等将分段积分环节引入到模糊控制中,实际结果表明该方法能有效的克服常规PID及模糊控制的缺点,具有较优的控制效果。梁毅B5等基于西门子PLC-S7-300将单参数模糊PID与PLC的逻辑指令相结合,取得了较好的效果。郑睿等对于挤出机工作过程中温度非线性、滞后等问题,提出了将PID控制与模糊控制相结合,并利用变论域的思想,设计了一种变论域模糊PID温度控制器,仿真结果表明了该方法相对于常规PID具有较好的控制效果。

 


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