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预应力塑料波纹管生产中的温度控制

来源:预应力塑料波纹管生产厂 作者:葡京娱乐场官网塑料波纹管 发布日期:2018-07-29

  预应力塑料波纹管有广泛的应用,其生产过程对温度控制性能要求很高,在整个控制系统中,挤出机的机身各段加热料筒温度控制是其中重要的一环。挤出机的挤出过程不仅仅是物料的状态变化、传送过程,而且也是一个加热、散热和产生热量的过程。在稳定的工作情况下,所有这些热量达到平衡,从而使挤出物料的温度达到某一动态平衡.这也正是挤出机温度控制要达到的目的。

  预应力塑料波纹管生产中的温度控制

预应力塑料波纹管生产中温度控制模型的理论依据

  从挤出机的挤出过程可以看出,物料的温度主要由机筒外加热、物料剪切热、环境温度和散热确定。在实际操作中,当挤出过程达到平衡状态时,螺杆的转速是一定的,物料由此产生的剪切热也是一定的;系统的升温和散热与挤出工艺要求和环境温度有关,对某一具体的挤出过程要求是确定的,而环境温度没法控制。因此,对挤出机的温度控制实际就是对机筒外加热的控制。料筒温度特性测试的目的在于全面认识、把握料筒对象,并深入了解该系统的性能,以便能设计一个合理的控制方案,并确定系统的控制参数。

  因此,建立一个合理、准确、适用的模型是比较重要的。

  这里,采用阶跃响应法建立料筒各加热段的数学模型.即通过对加热料筒各段施加控制信号。测出料筒各加热段温度的阶跃响应,料筒加热系统可表示为一阶响应特性(带纯滞后),忽略相邻段耦合得到各加热段料筒温度数学模型。

  不同的加热功率,加热段表现出非线性特性,原因有以下三点:

  1)加热圈与料筒之间的传热效率与热阻有关,并随着温度梯度的形成而变化等原因所至;

  2)料筒加热和冷却过程的机制不一样,前者为导热,金属的导热系数受温度影响很小,后者为对流传热和热辐射,随着温度而变化。

  3)由于功率与电压是平方关系,那么电压的波动将引起较大的功率波动。因此,料筒特性是一个非线性、大惯性、有滞后、相邻段有较强耦合的多变量系统。

  因此,为了实现挤出机温度的高精度控制。葡京娱乐场官网就不能把挤出机温度控制对象当成简单的、结构和参数不变的单输入一单输出系统。它们是参数或结构时刻在变化的控制对象,所以葡京娱乐场官网在设计控制系统时,必须选择能消除这些干扰因索的控制方案。因此,针对一台具体的挤出机,建立一个在任何情况下都适用的精确的温度控制模型是不可能的

  

预应力塑料波纹管温度控制系统设计的基本思想

  在葡京娱乐场官网预应力塑料波纹管厂实施的系统是采用引入一种分段引入积分环节的模糊控制方法,该方法能有效克服普通PID控制器和简单的模糊控制器在甥料挤出机温度控制上的缺点,具有更优良的性能。

  系统控制原理是由系统预先设定的期望温度值r与测点采样得到的实际温度值Y经计算得到偏差e和偏差变化率Ae。选择模糊控制器的输入变量为e和Ae,输出变量C为控制量(占空比)的变化量;相应的模糊集为E、EC和C,这是一个两输入、单输出的二维模糊控制器。为了使系统输出尽快跟踪输入且使系统误差在期望的精度范围内。采用了分段引入积分环节的方法。积分环节的设计思想为:在系统响应曲线偏离平衡点即系统误差趋势增大时,引入积分作用;而在系统响应曲线从偏离点趋向平衡点即系统误差趋势变小时,取消积分作用。

  

总结

  将算法应用于预应力塑料波纹管生产中的温度控制系统,设计目标是在同样的控制精度条件下,使系统的过渡时间尽可能短,改善控制效果。采用复合控制,使系统能有效抑止纯滞后的影响,而且鲁棒性强,当参数变化较大及有干扰时,仍能取得较好的控制效果。

  针对预应力塑料波纹管生产工艺的特殊性要求,分析影响料筒温度变化的各种变量,测试了挤出机料筒温度特性,提出用带分段积分环节的模糊控制方法来控制预应力塑料波纹管生产的温度值,采用控制方式(分段引入积分环节)完成模糊控制器的设计,实现了对预应力塑料波纹管生产的多点温度控制。

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