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预测控制在注射速度控制中的应用研究

作　者: 王喆
导　师: 赵均
学　校: 浙江大学
专　业: 系统工程
关键词: 注塑机螺杆注射速度螺杆位置非线性LPV 预测控制
分类号: TQ320.662
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 42次
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内容摘要

注射速度是注塑成型过程中一个重要的过程变量,对于注塑制品质量控制有重要意义。而在注塑机注射过程中,注射过程存在着复杂非线性与时变特性。将传统的PID控制算法应用于注射速度控制时,控制效果将会变差。目前,已经有很多先进控制算法应用于螺杆注射速度的跟踪控制研究。本文采用一种基于非线性模型的预测控制算法,能够简单而有效的实现对螺杆注射速度的跟踪控制。并对该算法进行了离线仿真,最后在节能型注塑机上实现了该算法。本文的研究工作主要包括以下几个方面：1.建立实验平台,设计开发了实验所需高速实时数据采集系统。并且建立了一个可对模拟量信号进行实时读写的数据采集系统。2.对螺杆注射速度非线性特性进行了分析。通过阶跃实验测试,发现螺杆注射速度非线性区域的划分与注射过程中系统压力变化速率有密切关系。3.由注射过程中系统油压变化速率,确定模型分段点,并由此分段点确定出对应的螺杆注射位移点。设计模型辨识信号,对注射过程进行开环辨识。再根据该位移分段点对应的时刻对注射过程进行分段,得到分段的线性模型。最后,结合全局的输入输出数据以及螺杆位置数据,建立以螺杆位置为调度变量的LPV非线性模型。4.应用LPV非线性模型对螺杆注射速度进行控制,通过线性化的方法,实时计算出每个采样点螺杆位置处所对应的线性模型,并将这些模型作为预测控制器在其对应螺杆位置处的预测模型,对螺杆注射速度实现闭环控制。并且在节能型注塑机上在线实现了该算法。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-11
第一章绪论  11-20
  1.1 引言  11
  1.2 论文课题背景及研究意义  11-14
  1.3 注射速度控制研究现状  14-15
  1.4 非线性预测控制算法研究现状  15-18
  1.5 论文研究的内容  18-20
第二章螺杆注射速度控制实验平台的建立  20-40
  2.1 引言  20
  2.2 注塑机注射速度控制实验平台的建立  20-27
    2.2.1 注塑机注射速度控制回路建立  20-23
    2.2.2 实时控制平台主要硬件参数  23-27
  2.3 RTAI-Linux高速数据采集系统的建立  27-33
    2.3.1 RTAI-Linux实时系统  27-30
    2.3.2 RTAI-Linux实时系统的设备驱动  30-32
    2.3.3 实时数据采集系统配置  32-33
  2.4 控制器代码实现及实验测试  33-39
    2.4.1 LXRT编程环境  33-35
    2.4.2 实时控制代码编写及测试  35-39
  2.5 本章小结  39-40
第三章注射过程的建模  40-53
  3.1 引言  40
  3.2 注射过程非线性特性分析  40-41
  3.3 LPV非线性模型与注射过程分段  41-44
  3.4 注射过程LPV非线性模型建模  44-52
    3.4.1 基于操作轨迹LPV非线性模型辨识算法  44-46
    3.4.2 注射过程LPV非线性模型辨识  46-52
  3.5 本章小结  52-53
第四章预测控制算法仿真及实验实现  53-71
  4.1 引言  53
  4.2 基于LPV非线性模型的预测算法  53-59
    4.2.1 过程模型  53-55
    4.2.2 控制器设计及多步线性化求解  55-59
  4.3 注射速度LPV非线性模型预测控制  59-62
  4.4 螺杆注射速度控制的离线仿真  62-65
  4.5 LPV非线性模型预测算法实验实现  65-70
  4.6 本章总结  70-71
第五章总结与展望  71-73
  5.1 工作总结  71-72
  5.2 后续工作及展望  72-73
参考文献  73-78
作者硕士期间主要科研成果  78

预测控制在注射速度控制中的应用研究

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