注塑机合模液压伺服系统的建模与控制研究

作     者：陈冲 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李国龙

授予年度：2015年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：注塑机 合模系统 电液伺服 模糊PID控制 联合仿真 

摘      要：目前,全液压驱动型注塑机在注塑行业占据市场的主流,其在注塑过程中,提供主要动力的三相异步电机一直以恒定转速带动定量泵旋转,各工艺动作依靠阀控系统的控制完成,因各注塑工艺阶段所需的流量和压力均为不断变化的,直接导致了大部分的液压油通过节流和溢流浪费掉,这正是导致全液压驱动型注塑机能量损耗较大的主因。本课题为全液压型注塑机设计出一套合模系统的电液伺服控制方案,使得全液压注塑机既能避免合模过程中的高压节流和溢流损耗,同时在一定程度上提高注塑开合模效率和注塑精度。本文主要研究内容如下:首先,分析了注塑机的发展和研究现状以及市场上注塑机的驱动方式,并通过比较全液压式注塑机、全电动注塑机和电液混合式注塑机的各自特点,提出了电液混合式注塑机研究的必要性,初步介绍了对全液压式注塑机进行电液伺服改造的技术原理。其次,介绍了全液压型注塑机的基本结构和工作原理,通过分析电液比例阀控注塑机的工艺流程,阐述了全液压型注塑机的节能和技术提升的潜能较大。分析了双曲肘合模机构的结构和工作特点,设计了合模液压伺服系统的详细方案。然后,根据注塑合模系统的动作流程和控制需求,利用液压建模仿真软件AMESim建立了电液混合注塑机合模系统的液压模型,同时,利用控制系统建模软件MATLAB/simulink建立了合模系统的伺服控制模型;针对不同注塑工艺对工作流量和压力需求不同,设计了合模液压伺服控制策略,进行了流量和压力的解耦控制;采用参数自整定的模糊PID控制算法对压力控制状态进行控制,并在MATLAB/simulink中建立了模糊PID控制器;利用AMESim和MATLAB/simulink软件各自的优点,进行了联合仿真,并分析了合模液压系统的压力仿真结果。最后,以TMS320F2812型DSP为芯片设计了注塑机合模液压伺服控制器的硬件电路和软件系统。将开发的液压伺服控制系统应用于某型号注塑机的技术改造实验,其注塑制品具有较好的制造精度和件重重复精度,表明注塑机合模液压伺服改造技术能够应用于实践中。