專利名稱：注塑過程中能夠使模具快速精確定位的方法
技術領域：
本發明涉及一種在注塑過程開模階段中能夠使模具快速精確定位的方法。該方 法在閉環控制的條件下，利用ILC (迭代學習控制，Iteratvie Learning Control)內層控制速 度，結合外層ILE (迭代學習估計器，IteratvieLeaming^timator)評估偏差，對模具進行快速精確的定位。
背景技術：
注塑過程主要包含5個階段關模，注射，保壓，冷卻和塑化以及開模，其中 開模對整個注塑過程的影響有兩方面，一方面是精確的模具定位才能確保生產過程的連 續性。例如，當利用機械手從模具中取出塑料制品時，動模必須停止在一個精確的位 置，以確保機械手能夠快速順利地拿出制品。另一方面在生產工藝不變的條件下，開模 過程流暢，能縮短開模過程所需要的時間，從而縮短整個生產周期；同時能把由于開模 不順暢而對機械產生的震動損傷降到最低。
典型的肘桿式注塑機開模過程簡單來說分為三個階段松模，快速開模和慢速 開模。一開始鎖模裝置用高壓低速松開肘桿，防止注塑制品停留在母模上。接著模具快 速打開，以縮短注塑周期使用的時間。開模過程的后期，速度應該降下來，防止機械震 動，影響控制的精確度，減少模具慣性、液壓和控制系統的遲滯等。由于開模結束時， 模具仍具有一定的動力而繼續往前一段位移，該位移稱之為偏差。模具停止的位置和設 定值之間的距離是由偏差決定的。但是在不同的循環里，偏差會由于模具停止時的速度 的不同而不同。由此可見快速開模階段結束時為接下來慢速開模的提供的初始速度，以 及偏差，對于模具定位的控制至關重要。
然而典型的肘桿式注塑機，鎖模裝置通過十字頭和肘桿連接動模，而該裝置由 電液比例閥控制，屬于開環控制，沒有反饋環節，系統的穩定性不高，響應時間相對來 說很長，精確度不高。鎖模裝置的運動是非線性，非線性主要來自于兩方面，一是由于 電液壓比例閥的特性決定的，包括死區、飽和度、滯后作用等；另一方面是由于機械結 構，即十字頭的位置和動模之間的關系是非線性的。這種非線性導致傳統的控制方法不 能很好的使用。因此目前在注塑行業中，快速精確的模具定位難以實現。
另外ILC通常運用于線性模型，而非線性的系統僅能產生很小的行跡誤差而無 法使用該方法。
目前注塑過程中的模具定位方法，要不不會采用ILC控制，要不只是通過外層 ILE控制模具偏差，都不能達到快速精確定位的目的。
本發明在閉環控制的條件下，內層利用ILC控制速度，結合外層ILE評估偏差實 現模具的精確快速定位。發明內容
本發明要解決的技術問題是，在開模過程中，使模具快、準地定位，以縮短生產周期，提高生產效率，確保生產過程的連續性，減少機器由于震動而造成的損害。
為解決上述問題，本發明在閉環控制的條件下，結合ILC和ILE，使模具按照預 先設定的理想的開模過程來實現模具的快速精確定位。
注塑過程是一個典型的間歇過程，開模階段則是一個具有高度重復性的過程， 因此采用ILC作為模具定位的控制方法。典型的的ILC裝置分為P型、D型和PID型三 種。本發明的開模定位控制基于P型ILC，結合ILE。P型迭代學習速度控制器(ILC) 如下
Uk (t) = Uh (t) +Kp X [Vsp (t+d) -Vh (t+d)]
其中K代表循環次數；t是時間系數；d是過程中的滯后時間；uk(t)和義⑴分 別代表在第κ個循環時t時間閥打開的速度和開模速度；vSpω代表在t時間速度的參考 值；Kp控制器的學習率，由過程增益和幾次的行跡誤差來決定。當Kp增大時，每個學 習過程的收斂變快，而且行跡誤差變小。
為了在開模過程的后期取得一個穩定的和較小的開模速度，，就利用該P型ILC 來控制速度。
一般來說，開模的過程中，開模速度越快，所用的時間越短。然而在開模階段 的后期模具過高的速度會導致兩個問題一是給出停止命令時模具速度越快，模具最終 停止位置的不確定性越大；二是速度越快，模具停止時對機械的沖擊越也越大，這也是 開模過程的最后階段時慢速開模的原因。因此在縮短開模時間的同時不能導致開模速度 過大。
根據這些特點，本發明對速度的減慢過程進行了設計，目的是在快速開模向慢 速開模過切換的過程中，使得機械震動最小化。首先確定閥門打開程度與模具速度之間 的關系，以及閥門打開程度與響應遲滯時間的關系，確定閥門的飽和區、線性區和緩和 區。根據上述關系，確定快速開模時的速度和慢速開模時的速度所對應的閥門打開的程 度，在該區間內設計一條平緩的指數型衰減曲線，作為速度減慢的趨勢，表達式如下
U = U0+ Δ u*exp (_k*n)
U0 = Uslow Au = Ufast-Uslow
其中
Ufast 在快速開模過程中閥門打開的程度；
Uslow 在慢速開模過程中閥門打開的程度；
η速度由快變慢的次數；
k削減系數，可根據實際需要調整。
而P型迭代學習偏差評估器(ILE)設計如下
權利要求
1.一種在注塑過程中能夠使模具快速精確定位的方法，其特征是基于閉環控制的 基礎，內層通過ILC控制速度的穩定，外層通過ILE評估位移偏差，實現模具的快速精度 定位，明顯地降低機械的震動損傷，縮短開模過程的時間，從而縮短整個注塑周期的時 間的控制方法。
2.根據權利要求1所述的能夠使模具快速精確定位的方法，其特征是采用閉環控 制，利用信號反饋，對過程進行控制。
3.根據權利要求1所述的夠使模具快速精確定位的方法，其特征是控制結構由內 外兩層組成，內層使用ILC方法，外層使用ILE方法。
4.根據權利要求3所述的夠使模具快速精確定位的方法，其特征是內層ILC控制速 度穩定，能夠確保模具停止前具有足夠低的速度，以避免由于高速運動的模具由于突然 停止而造成的機械震動損傷。
5.根據權利要求3所述的能夠使模具快速精確定位的方法，其特征是內層ILC控制 速度，確保快速開模和慢速開模的切換點適當，節省開模時間。
6.根據權利要求3所述的能夠使模具快速精確定位的方法，其特征是外層利用ILE 評估位移偏差，確保模具精確定位。
全文摘要
本發明涉及一種注塑過程中，模具精確快速定位的方法。本發明采用閉環控制，內層利用ILC(迭代學習控制，Iteratvie Learning Control)控制速度，外層結合ILE(迭代學習估計器，Iteratvie Learning Estimator)評估偏差，確保開模過程流暢，實現對模具快速精確的定位，從而達到縮短生產周期，減少機械震動損傷的目的。
文檔編號B29C45/80GK102019677SQ20091019244
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月18日 優先權日2009年9月18日
發明者楊毅, 高福榮 申請人:廣州市香港科大霍英東研究院