包括新型成型方法的高精度伺服注塑机非线性建模

一、Nonlinear Modeling of a High Precision Servo Injection Molding Machine Including Novel Molding Approach（论文文献综述）

陈涛^[1]（2018）在《飞轮储能用三定子三自由度磁轴承优化设计与数字控制》文中研究说明飞轮储能技术利用高速旋转的飞轮存储机械能,通过换能装置实现电能与机械能的相互转换,是一种研究价值高、应用前景广阔的新型储能技术,在电力调峰、不间断电源、新能源汽车、卫星姿态调控等领域发挥重要作用。为了减小高速运转下轴承的摩擦损耗,飞轮储能系统采用磁轴承作为支承装置,消除机械损耗,降低工作能耗和噪声,延长飞轮储能装置的使用寿命。本文提出采用无轴承电机与三自由度磁轴承集成的飞轮储能支承方案,优化了轴向空间,简化了系统结构,并针对传统飞轮储能用三自由度磁轴承径向承载力不足的缺点设计一种新型三定子三自由度磁轴承（Three-Stator Three-Degree-of-Freedom Magnetic Bearing,TS-3DOF-MB）,围绕其结构方案、数学模型、参数设计与优化、试验设计等方面展开研究,主要研究内容及工作成果如下:首先,介绍飞轮储能系统的研究背景和工作原理,并分析飞轮储能关键技术,详细阐述了飞轮储能支承技术的应用前景与国内外研究概况,指出本课题的研究目的与意义。其次,介绍飞轮储能系统拓扑结构,列举了几种常用的飞轮储能支承系统拓扑结构方案,并对几种方案优缺点进行了对比分析,在此基础上提出了本文飞轮储能用磁悬浮支承结构方案,设计了一种新型结构的TS-3DOF-MB,介绍其结构和工作原理,并利用等效磁路法和径向-轴向悬浮力计算公式推导其数学模型。再次,根据TS-3DOF-MB样机设计要求对其结构参数进行初始设计,并针对传统设计参数多凭经验取值,难以保证设计得到的磁轴承悬浮力性能达到最优,提出结合最小二乘支持向量机与和声混沌搜索的优化算法对参数进行寻优,并将优化前后的参数结果进行对比分析。最后,构建了TS-3DOF-MB的试验平台,介绍了其总体控制结构,硬件电路的设计和软件程序设计流程。利用TS-3DOF-MB试验平台进行转子起浮试验、悬浮试验和扰动试验,并对试验结果作详细分析。

王硕^[2]（2012）在《注塑成型过程模腔内熔体流动速度与压力检测控制方法研究》文中认为注射成型是塑料制品的主要加工方法,在工业中已经得到了广泛的应用。决定制品质量的关键因素在于对注射过程中一些关键变量进行有效的检测与控制,以及在此基础上对工艺参数的优化。充模过程中模腔内熔体的前端流动速度与保压过程中模腔压力是与制品质量相关的两项重要过程变量,然而目前在实际生产中始终缺乏对上述变量进行检测的成熟有效方法。本论文基于国家科技支撑计划项目“精密塑料注射成型装备电伺服液压传动及控制技术的研究”（项目编号：NO.2007BAF13B04）和国家自然科学基金项目“注射成形过程中聚合物分层结晶行为的超声在线测量”（项目编号：NO.51105334）的主要研究内容,并结合模腔内熔体信息无损检测方法的预研规划而提出,旨在通过本课题的研究为精密注射成型过程中模腔内熔体流动速度与压力的无损检测与控制技术产业化应用提供关键技术解决方案。论文对注射成型过程进行了详细的介绍,并对过程中涉及到的多项变量进行分析、归类,进而阐述了本文的研究对象与制品质量间的关系,实现了注射系统的数学建模,建立了过程变量与设备变量之间的联系,讨论了优化工艺参数对注塑制品质量的重要影响,并通过Moldflow仿真进行验证,为实验研究打下了坚实的理论基础。针对充模过程中模腔内熔体前端速度的无损检测,引入了高斯过程软测量方法。该方法基于统计分析理论,将充模过程中的注射单元作为待辨识系统,利用高速摄像机及可视化模腔系统所采集到的模腔内熔体前端流动速度作为训练数据集的主导变量,将注射成型过程变量检测平台所采集到的螺杆推进速度、油缸压力以及模腔截面积作为辅助变量,对辨识模型进行训练与优化,进而将新的辅助变量作为优化后的模型输入,并将模型输出与实际值相比较。不同工况下的多组试验结果表明了此方法的有效性。为了将此方法在线应用到注射成型过程中,本文设计开发了相应的注射过程运动控制器,将完成离线辨识与优化的软测量模型写入徽处理器,实现了熔体前端速度的在线检测与控制。实验结果证明,应用该方法注射成型的制品密度分布更加均匀,机械性能得到明显提高。针对保压过程中模腔压力的检测,提出了基于超声回波信号的模腔压力高斯软测量方法。此方法首先根据塑料的PVT特性建立起熔体密度与压力的定性关系,并基于注射过程中熔体密度变化引起超声回波信号幅值变化这一特性,以模腔压力为主导变量,以超声回波信号幅值、模具温度以及油缸压力为辅助变量建立了高斯软测量模型。通过模具内的嵌入式模腔压力传感器获取压力信号,以及注射过程变量检测平台所采集到的各辅助变量值作为训练数据集对模型进行训练。并最终在不同保压工艺参数、不同检测位置以及不同注射材料等多种工况下进行实验,实验结果证明在材料相同时软测量模型预测输出值可以很好的与实际输出值相吻合。此方法为模腔压力的在线超声检测与工艺参数优化后续研究奠定了坚实的基础,并将对制品质量的提高起到至关重要的作用。实现关键过程变量的检测给注射工艺的直接优化提供了基础,然而由于注射成型是典型的周期过程,批量生产中注塑制品的重复精度是另一项重要的评价要素,因此本论文在对注射过程进行深入理论分析、大量实际操作的基础上针对伺服驱动型注塑机非线性、强干扰以及大滞后的问题,将具有强鲁棒性的模糊控制方法与可以快速消除静差的传统PI控制方法结合,构成了模糊PI控制策略。为了检验新型控制算法在注射过程中的控制性能,本文同时实现了传统的积分分离PID控制。实验结果表明,模糊PI控制算法在注射成型中的保压压力控制过程中可以消除超调,抑制静差,缩短滞后时间,提高制品重量的重复精度,各个方面的试验结果都优于传统的积分分离式PID控制。

宋春华^[3]（2009）在《高性能注塑机关键技术的研究》文中指出二十一世纪是科技的世纪,随着材料技术的发展,伺服电机的性能得到了很大的提高,为注塑机的高速、高精度提供了可能。先进控制技术的进一步发展和完善,为实现电机和泵联接的注塑机驱动系统伺服控制提供了理论依据。微控制器,特别是芯片技术的提高以及专用DSP的出现为算法控制技术的实现提供了可能。节能、高速、高精度、低噪声是高性能注塑机控制系统的发展方向。然而,高速度和高精度、低噪声往往是两个互相矛盾的方向。控制方法的优化对解决节能以及高速、高精度有重要的意义,因此有必要对注塑机的控制方法进行研究。注塑机节能液压系统,正在从过去的流量比例和压力比例的双控制走向负载敏感自适应控制,走向变频调速控制、伺服控制及伺服闭环控制。高端的节能动力驱动系统是高性能注塑机不可缺少的系统。针对上述问题,本论文首先采用模糊预测的方法对注塑机驱动电机—异步电机的转速控制进行了研究；其次,利用内模控制的方法对注塑机驱动电机—永磁同步伺服电机的电流调节器进行了深入的研究；第三,将模糊控制用于电机和变量泵的协调控制；第四,针对高速度、高精度和低噪声之间的矛盾,对不同的电机和变量柱塞泵之间的联接方式进行了研究；最后分析了注塑机伺服电机变量泵驱动系统节能的原理并和阀控系统节能进行了比较。论文主要内容包含以下几个方面：1)异步电机转速控制器的设计。在异步电机的控制中,电阻、电抗等参数对转速控制产生较大的误差影响,从而影响控制精度和动态响应速度。基于感应电机的数学模型,将模糊逻辑系统引入预测控制。针对异步电机的强耦合特性,提出模糊预测控制的方法,并用模糊预测控制的方法设计了高性能的转速控制器。2)基于磁场定向的控制原理,提出了永磁同步电机电流调节器的内模控制（IMC）设计。在永磁同步伺服电机的矢量控制中,电机的调速范围很宽时,电阻、电抗等参数对d,q轴电流的控制产生较大的误差影响,从而影响控制精度和动态响应速度。用矩阵奇异值分析了IMC电流调节器的鲁棒性,并将其应用于永磁同步电机转子磁场定向的矢量控制中。对电流调节器的传递函数进行了仿真并用DSP实现电机矢量控制的运行实验,实验表明,用IMC电流调节器实现的电机调速,能够获得良好的跟踪性能和较高的稳态精度,从而提高了电机的控制能力并验证了IMC电流调节器的在宽调速时对电机参数依赖性小的良好性能。3)从模糊控制的理论出发,提出了将模糊控制方法用于伺服电机和变量泵的协调控制。解决了注塑机变频调速时出现的低速特性差,动态响应慢,调速精度不易保证等问题。用模糊内模协调控制的方法解决了转速波动的问题。4)针对高速度、高精度和低噪声之间的矛盾,对电机和变量柱塞泵之间的联接方式进行了研究。说明联轴器对伺服电机泵系统的响应和噪声有重大的影响。5)分析了伺服电机加变量泵系统节能的原理,通过实验对伺服电机加变量泵系统和比例阀控系统进行了比较。

二、Nonlinear Modeling of a High Precision Servo Injection Molding Machine Including Novel Molding Approach（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、Nonlinear Modeling of a High Precision Servo Injection Molding Machine Including Novel Molding Approach（论文提纲范文）

（1）飞轮储能用三定子三自由度磁轴承优化设计与数字控制（论文提纲范文）

（2）注塑成型过程模腔内熔体流动速度与压力检测控制方法研究（论文提纲范文）

（3）高性能注塑机关键技术的研究（论文提纲范文）

四、Nonlinear Modeling of a High Precision Servo Injection Molding Machine Including Novel Molding Approach（论文参考文献）

• [1]飞轮储能用三定子三自由度磁轴承优化设计与数字控制[D]. 陈涛. 江苏大学, 2018(05)
• [2]注塑成型过程模腔内熔体流动速度与压力检测控制方法研究[D]. 王硕. 浙江大学, 2012(11)
• [3]高性能注塑机关键技术的研究[D]. 宋春华. 西南交通大学, 2009(02)

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