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注塑件機(jī)器壓力、速度、溫度之PID參數(shù)原理
在注塑件機(jī)中，應(yīng)用最為廣泛的控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制。當(dāng)注塑件機(jī)壓力，速度及溫度實(shí)際參數(shù)不能完全可靠掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解注塑件時(shí)實(shí)際的壓力，速度，溫度﹐或不能通過有效的測量手段來獲得上述參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。 積分（I）控制 在積分控制中，控制系統(tǒng)的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。對一個(gè)注塑件機(jī)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在注塑件機(jī)壓力，速度，溫度控制中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)注塑件機(jī)電腦的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制，可以使注塑件機(jī)系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 微分（D）控制 在微分控制中，注塑件機(jī)電腦中壓力，速度，溫度的信號輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 注塑件機(jī)電腦在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的注塑件機(jī)電腦，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。 PID的參數(shù)整定是注塑件機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)注塑件過程的特性確定壓力，速度，溫度PID控制的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID控制參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。它主要是依據(jù)注塑件機(jī)動(dòng)作系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計(jì)算確定控制參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過注塑件機(jī)實(shí)際動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整和修改。二是注塑件機(jī)動(dòng)作過程整定方法，它主要依賴注塑件機(jī)動(dòng)作控制經(jīng)驗(yàn)，直接在注塑件機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行壓力，速度及溫度調(diào)整，且方法簡單、易于掌握，在注塑件機(jī)調(diào)試中被廣泛采用。PID控制參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過試驗(yàn)，然后按照注塑件機(jī)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)對PID參數(shù)進(jìn)行整定。但無論采用哪一種方法所得到的PID參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。在注塑件現(xiàn)場整定過程中，我們要保持PID參數(shù)按先比例，后積分，最后微分的順序進(jìn)行，在觀察現(xiàn)場過程值PV的趨勢曲線的同時(shí)，慢慢的改變PID參數(shù)，進(jìn)行反復(fù)湊試，直到控制質(zhì)量符合要求為止。在對注塑件機(jī)壓力，速度及溫度的具體整定中，我們通常先關(guān)閉積分項(xiàng)和微分項(xiàng)，即將TI設(shè)置為無窮大、TD設(shè)置為零，使其成為純比例調(diào)節(jié)。初期比例度按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)定，根據(jù)PV曲線，再慢慢的整定比例控制比例度，使系統(tǒng)達(dá)到4：1衰減振蕩的PV曲線，然后，再加積分作用。在加積分作用之前，應(yīng)將比例度加大為原來的1.2倍左右。將積分時(shí)間TI由大到小的調(diào)整，真到系統(tǒng)再次得到4：1的衰減振蕩的PV曲線為止。若需引入微分作用，微分時(shí)間按TD=(1/3～1/4) TI計(jì)算，這時(shí)可將比例度調(diào)到原來數(shù)值或更小一些，再將微分時(shí)間由小到大調(diào)整，直到PV曲線達(dá)到滿意為止。有一點(diǎn)需要注意的是：在湊試過程中，若要改變TI、TD時(shí)，應(yīng)保持 的比值不變。 在找到最佳整定參數(shù)之前，要對PV值曲線進(jìn)行走勢分析，判斷擾動(dòng)存在的變化大小，再慢慢的進(jìn)行湊試。如果經(jīng)過多次乃找不到最佳整定參數(shù)或參數(shù)無法達(dá)到理想狀態(tài)，而注塑件生產(chǎn)工藝又必須要求較為準(zhǔn)確，那就得考慮單回路PID控制的有效性，是否應(yīng)該選用更復(fù)雜的PID控制。 值得注意的是：PID最佳整定參數(shù)確定后，并不能說明它永遠(yuǎn)都是最佳的，當(dāng)由外界擾動(dòng)的發(fā)生根本性的改變時(shí)，比如說壓力比例閥調(diào)整清洗了，加熱圈更換了，其實(shí)若溫度要精密調(diào)節(jié)，不同是產(chǎn)品，不同的背壓，熱慣性都不同，都要進(jìn)行調(diào)整！我們就必須重新根據(jù)需要再進(jìn)行最佳參數(shù)的整定，它也是保證PID控制有效的重要環(huán)節(jié)。 當(dāng)然實(shí)際注塑件生產(chǎn)中只要一段時(shí)間進(jìn)行一次檢定即可！ 上海瑞雪塑膠科技有限公司
