高精度二板式注塑机电液系统控制机理及性能研究

论文摘要

高精度二板式注塑机作为精密注塑机的一个发展方向,越来越为注塑机制造企业所关注。液压控制系统是注塑机的核心技术之一,直接决定注塑机的性能。开发具有高响应速度、高精度、低超调等性能的液压系统是目前急需解决的问题,具有较大的经济效益。本文在总结国内外注塑机液压系统相关研究的基础上,以宁波海天集团HT1600二板机型为研究对象,结合国家科技支撑计划项目“注塑机高效、节能的高精度液压控制系统研制”,分析了二板式注塑机液压控制系统的设计过程,对开关模、注射保压及顶出等典型工作过程进行数学建模及动态特性仿真分析。针对系统动态性能存在的不足,结合遗传算法,进行了控制策略的优化研究,达到改善系统响应特性的目的。本文具体研究内容如下:1.基于二板注塑机的工作原理,分析了压力流量总液压控制系统及开关模、锁模、注射、顶出等过程模块液压控制系统的设计过程,并给出相应液压元件的选用原则。2.对控制开关模和注射过程的大流量电液比例阀及控制顶出过程的三通比例阀等关键元件进行等效数学模型的建立工作,并分析了液流经过的各管道对系统性能的影响因素。3.利用MATLAB/SIMULINK的仿真平台,对各典型工作过程进行仿真研究,分析了开关模、注射过程保压及顶出过程中系统的动态特性。4.对于开关模及注塑等过程系统响应特性存在的不足,考虑到注射工艺对于注塑机工作过程中速度、压力、位置等参数的控制要求,控制过程中采取了双反馈闭环控制的策略,注塑保压过程采用流量压力切换控制,结合遗传算法,得到了高速、高精度、低超调量的系统响应特性曲线,改善了液压控制系统的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 二板式注塑机组成
• 1.3 二板式注塑机液压系统特点及其研究现状
• 1.3.1 注塑机液压系统概况
• 1.3.2 二板注塑机液压系统特点
• 1.3.3 液压控制系统研究现状
• 1.4 本论文研究意义及研究方法
• 1.4.1 本论文研究背景及意义
• 1.4.2 本课题研究方法
• 第二章 二板机液压系统设计
• 2.1 注塑机压力流量总液压控制系统
• 2.1.1 二板式注塑机工作原理
• 2.1.2 压力流量总液压控制系统
• 2.2 注塑机开关模、锁模过程液压控制子系统
• 2.2.1 二板机开关模及锁模工作原理
• 2.2.2 开关模过程液压控制子系统
• 2.2.3 锁模过程液压控制子系统
• 2.3 注塑机注射、顶出液压控制子系统
• 2.3.1 二板机注射过程工作原理
• 2.3.2 预塑、注射过程液压控制子系统
• 2.3.3 注射座移动、顶出、中子插入过程液压控制子系统
• 2.4 本章小结
• 第三章 液压系统等效建模
• 3.1 液压系统动态特性分析方法
• 3.2 系统动态数学模型建立
• 3.2.1 电液比例方向阀等效数学模型
• 3.2.2 三通比例阀等效数学模型
• 3.2.3 各管道等效数学模型
• 3.3 本章小结
• 第四章 液压系统动态特性仿真分析
• 4.1 开关模及注射过程系统动态特性仿真
• 4.1.1 电液比例阀先导级动态性能仿真
• 4.1.2 开关模过程动态性能仿真
• 4.1.3 注射过程动态特性仿真分析
• 4.2 顶出过程动态特性仿真
• 4.2.1 三通比例阀动态性能仿真
• 4.2.2 顶出过程动态性能结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 开关模及注射过程动态性能优化研究
• 5.1 大流量比例系统双重反馈控制
• 5.2 基于遗传算法的PID整定控制
• 5.2.1 遗传算法的基本原理
• 5.2.2 遗传算法的构成要素及应用步骤
• 5.2.3 基于遗传算法的开关模及注塑过程速度压力及位置控制器设计
• 5.3 二板机开关模及注射过程系统动态性能优化结果
• 5.3.1 先导控制级动态性能优化
• 5.3.2 开关模过程系统动态性能优化结果
• 5.3.3 注射过程系统动态性能优化结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录一
• 附录二
• 攻读硕士学位期间参与科研项目
• 致谢