CN111107972B - 用于自动调谐注塑机的pid控制的***和方法 - Google Patents
用于自动调谐注塑机的pid控制的***和方法 Download PDFInfo
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Abstract
利用可变增益比例‑积分‑微分(PID)控制器来控制过程变量中的一个或多个。注塑***包括调谐控制器,以自动调谐在模具循环内的比例增益、积分增益或微分增益中的至少一个。所述调谐控制器获得传感器数据,所述传感器数据监控注塑机的操作,以确定对所述比例增益、所述积分增益或所述微分增益中的至少一个的调整。所述调谐控制器根据对所述比例增益、所述积分增益或所述微分增益中的所述至少一个的所述确定的调整来调整所述可变增益PID控制器的增益。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年9月7日提交的题为“自动调谐注塑的PID控制的***和方法”的美国临时申请第62/555,317号和2017年11月9日提交的题为“规范化注塑机上的PID控制的***和方法”的美国临时申请第62/583,858号的优先权;其中的两个申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本申请总体上涉及控制注塑过程,并且更具体地,涉及通过使用可变增益比例-积分-微分(PID)控制器来控制注塑过程。
背景技术
注塑机通常用于模制塑料物体。注塑机通过重复执行模具循环来模制塑料物体。在每个模具循环中,机器将熔化的塑料注射到模具中,冷却塑料,打开模具,排出模制物体,关闭模具,并且然后为下一个循环进行恢复。如本领域中已知的,各种注塑机包括这一模具循环的变体。被编程成执行模具循环的控制***根据模具循环控制机器。
在一些常规注塑***中,控制***包括比例-积分-微分(PID)控制器。PID控制器将注塑机的当前操作与模具循环中定义的设定点进行比较。设定点和当前操作之间的误差用于调整过程变量。由PID控制器计算出的调整包括三个分量:通常指示当前误差的比例分量;通常指示过去误差的积分分量;以及通常指示未来预测误差的微分分量。这些分量中的每一个均与增益相关联,所述增益调整分量对PID控制器生成的控制值的影响。
在一些另外的常规的模制***中,比例分量、积分分量和微分分量的增益在整个模具循环中为固定的。然而,由于PID控制器调整过程变量以努力达到设定点值,因此过程变量的固定增益PID控制与相对较大的振荡相关联。在注塑过程中,这意指模制产品在模具循环之间不太一致,致使模制产品含有不可接受的缺陷的可能性更大。
在又另外的常规模制***中,将包括PID控制器初始增益值的模具循环从一台注塑机简单地复制到另一台注塑机。然而,不同的注塑机可对相同的控制信号做出不同的响应。因此,尽管执行相同的模具循环,但是不同的注塑机可生产不同的模制产品。换句话说,在不同的注塑机上执行相同的模具循环可增加与PID控制器相关联的振荡。结果,当在不同的注塑机上执行模具循环时,这些另外的常规模制***产生不太一致的结果。
发明内容
然而,本公开的实施例可用于通过将固定增益PID控制器改变成可变增益PID控制器而改进注塑机的操作。在可变增益PID控制器中,与比例分量、积分分量或微分分量中的至少一个相关联的增益在模具循环内进行调谐。为了控制如何调谐可变增益PID控制器,注塑控制***还可包括调谐控制器。调谐控制器可分析注塑机的一个或多个操作条件,以便自动调谐可变增益PID控制器。在各种实施例中,注塑机的控制器用作调谐控制器。在其它实施例中,调谐控制器为与注塑机互连的独立控制器,用于自动调谐和/或规范化PID控制器的增益。
与使用固定增益PID控制器控制注塑过程相比,可变增益PID控制器可减少发生的振荡的次数和/或减小确实发生的振荡的幅度。减少振荡提高注塑机的性能与模具循环所定义的设定点的匹配程度。减少振荡还提高注塑机生产模制零件的一致性。提高注塑机的一致性减少缺陷产品所造成的浪费。
参考图3,示出设定点压力102、使用固定增益PID控制器105施加的压力和使用可变增益PID控制器110施加的压力之间的注射压力对时间的比较图。设定点压力曲线102可由模具循环定义为目标压力曲线。如比较图上所示,与可变增益PID控制器110的压力曲线相比,固定增益PID控制器105的压力曲线表现出更大的振荡,并且实现稳态所需的时间更长。
在各种实施例中,调谐控制器可可操作地连接到一个或多个传感器,所述一个或多个传感器监控注塑机的相应操作条件。举例来说,一个传感器可监控螺杆位置;另一个传感器可监控螺杆旋转的速度;又一个传感器可监控模腔压力;并且又另一个传感器可监控热塑性材料或加热桶的温度。调谐控制器可获得由一个或多个传感器生成的传感器数据,以自动确定对PID控制器的增益中的一个或多个的调谐调整。
此外,当遵循相同的模具循环时,不同的注塑机可表现出不同的性能特性。举例来说,一些注塑机可比其它注塑机更频繁地使用。因此,取决于由磨损引起的特定影响,注塑机中的移动零件可表现出更高或更低的电阻率。作为另一个实例,不同的注塑机可由不同的公司使用不同的工艺来制造。这些差异可通过注塑机的模型进行量化和表示。
为了量化这些差异,可定期对注塑机进行一系列规范化的性能测量。这些测量结果可包括在注塑器材的模型中。一种这类测量称为“静头”测量,并且测量由注塑机对没有腔的模具(即,对平坦表面)产生的压力。另一种这类测量称为“吹扫罐”,并且测量当没有模具装入注塑机中时生成的压力。
在一些实施例中,模具也可被建模。模具的模型可包括与由注塑机执行的历史模具循环相关联的数据。举例来说,数据可包括执行模具循环的注塑机的标识符、在模具循环的过程中感测的多个注射压力或注射速度值,或者挡执行模具循环时注塑机的其它特性。
在各种实施例中,调谐控制器还可操作地连接到模型数据库,所述模型数据库存储代表注塑机和模具的模型。调谐控制器可获得对应于调谐控制器可操作地连接到的注塑机的模型。除了从一个或多个传感器获得的传感器数据之外,当自动确定对PID控制器的一个或多个增益的调谐调整时,调谐控制器还可分析注塑机的模型。
分析注塑机的模型进一步减少发生的振荡,从而进一步提高注塑机的一致性。
在一些实施例中,调谐控制器基于模具模型中的历史模具循环数据来规范化注塑机的模具循环。为此,调谐控制器可将模具循环的过去操作与执行模具循环的注塑机模型中包括的参数进行比较。结果,调谐控制器可确定注塑机参数与模具的模具循环性能之间的相关性。基于这种相关性,调谐控制器可在对应的注塑机处规范化模具循环的执行。
规范化模具循环的执行可包括调整PID控制器的初始增益值和/或与模具循环相关联的其它值。举例来说,调谐控制器可调整熔融温度、模具温度、螺杆转速或切换位置。通过规范化模具循环的执行,PID控制器能够减少设定点值和过程值之间的误差,从而减少发生的振荡并提高模制产品的一致性。应理解,前述振荡减小的改进与通过使用可变增益PID控制器实现的改进无关。因此,即使在包括固定增益PID控制器的***中,模具循环的规范化也可减少发生的振荡。
在一些实施例中,可变增益PID控制器可控制注塑机将热塑性材料注射到模具中的压力。在这些实施例中,可变增益PID控制器可确定在感测的注射压力和由模具循环指示的设定点注射压力之间的误差。
在一些其它实施例中,可变增益PID控制器可控制注塑机将热塑性材料注射到模具中的速度。在这些实施例中,可变增益PID控制器可确定在感测的注射速度和由模具循环指示的设定注射速度之间的误差。
在一些附加实施例中,两个不同的可变增益PID控制器可分别控制注塑机的注射压力和注射速度。另选地,相同的可变增益PID控制器可控制注塑机的注射压力和注射速度。
附图说明
尽管本说明书通过特别指出并明确要求保护被视为本发明的主题的权利要求书做出结论,但相信通过以下结合附图的描述将更全面地理解本发明。为了更清楚地显示其它元件的目的,可通过省略所选元件来简化附图中的一些。除了可在对应的书面描述中明确描述之外,一些附图中元件的这类省略不一定指示任何示例性实施例中特定元件的存在或不存在。附图中的所有均不一定按比例绘制。
图1示出根据本公开构造的注塑机的示意图;
图2示出结合根据本公开构造的多个注塑机的注塑设备的示意图;
图3为设定点压力、使用固定增益PID控制器施加的压力和使用可变增益PID控制器施加的压力之间的注射压力对时间的比较图;
图4示出自动调谐注塑机的可变增益PID控制的示例性方法;以及
图5示出规范化注塑机的可变增益PID控制的示例性方法。
具体实施方式
详细地参考附图,图1示出大批量生产热塑性零件(例如,101级或30级注射模具,或“超高生产率模具”)的示例性注塑机10,特别是L/T比为100或更大的薄壁零件。注塑机10通常包括注射***12和夹紧***14。热塑性材料可以热塑性粒料16的形式引入注射***12。可将热塑性粒料16放入料斗18中,料斗18将热塑性粒料16送入注射***12的加热筒20中。热塑性粒料16在被送入加热筒20中之后,可由压头(如往复式螺杆22)被驱动到加热筒20的端部。加热筒20的加热和往复式螺杆22对热塑性粒料16的压缩致使热塑性粒料16熔化,以形成熔化的热塑性材料24。熔化的热塑性材料通常在约130℃至约410℃的温度下被加工。
往复式螺杆22迫使熔化的热塑性材料24朝向喷嘴26,以形成热塑性材料的射入,所述热塑性材料的射入将经由一个或多个浇口注射到模具28的模腔32中。熔化的热塑性材料24可通过浇口30注射,所述浇口30将熔化的热塑性材料24的流动引导到模腔32。在其它实施例中,喷嘴26可通过进料***(未示出)与一个或多个浇口30分离。模腔32形成在模具28的第一模具侧25和第二模具侧27之间,并且第一模具侧25和第二模具侧27在压力下通过压紧或夹紧单元34保持在一起。压紧或夹紧单元34在模制过程期间施加夹紧力,所述夹紧力大于用于分离两个半模25、半模27的注射压力施用的力,从而在将熔化的热塑性材料24注射到模腔32中的同时将第一模具侧25和第二模具侧27保持在一起。在典型的高可变压力注塑机中,压力机通常施用30,000psi或更高的压力,因为夹紧力与注射压力直接相关。为了支撑这些夹紧力,夹紧***14可包括模框和模座。
一旦将射入的熔化的热塑性材料24注射到模腔32中,往复螺杆22就停止向前行进。熔化的热塑性材料24采用模腔32的形式,并且熔化的热塑性材料24在模具28内冷却,直到热塑性材料24凝固。一旦热塑性材料24已凝固,压力机34就释放第一模具侧25和第二模具侧27,第一模具侧25和第二模具侧27彼此分离,并且成品零件可从模具28排出。模具28可包括多个模腔32,以提高总生产率。多个模腔的腔的形状可彼此相同、相似或不同。(后者可被认为是模腔家族)。
可变增益控制***70通信地连接到注塑机10。可变增益控制***70可包括传感器52,所述传感器52被配置成监控由比例-积分-微分(PID)控制器62控制的过程参数。经由加法器或比较器55将由传感器52监控的过程参数的过程值与设定点值58进行比较。设定点值58代表由模具循环定义的过程参数的目标值。在PID控制器62控制注射压力的实施例中,传感器52可为压力传感器,所述压力传感器(直接或间接)测量喷嘴26附近的熔化的热塑性材料24的熔融压力。类似地,在PID控制器62控制注射速度的实施例中,传感器52可为速度传感器,所述速度传感器(直接或间接)测量喷嘴26附近的熔化的热塑性材料24的流速。加法器或比较器55的输出为过程参数的目标过程值与实际感测过程值之间的误差。这一误差用作PID控制器62的输入。
如本领域中已知的,PID控制器62将误差转换成比例分量、积分分量和微分分量。这些分量分别对应于各自的增益。PID控制器62将分量中的每一个乘以它们各自的增益,并且将所得乘积相加,以生成过程参数的控制值。基于控制值,PID控制器62调整阀68的位置,以影响注塑***12中的控制值。尽管PID控制器62调整阀68的位置以影响控制值,但是也可构想替代的控制装置(如孔或驱动器)。
PID控制器62的增益由调谐控制器60调谐。调谐控制器60可操作地连接到一个或多个传感器56。一个或多个传感器56可直接或间接监控注塑***12或熔化的热塑性材料24的特性,如熔融压力、温度、粘度、流速等。一个或多个传感器56中的一些可位于喷嘴26中,而一个或多个传感器56中的另一些可位于注射***12或模具28内的其它位置处。举例来说,一个或多个传感器56中的传感器可监控螺杆22的位置或模腔32中的压力。基于由一个或多个传感器56生成的传感器数据,调谐控制器60可调整PID控制器62的比例增益、积分增益或微分增益中的一个或多个。
在一些实施例中,调谐控制器60可操作地连接到模型数据库66。模型数据库66可存储详细描述注塑机10和/或模具28的特定特性的模型。举例来说,模型可包括与材料相关的信息,所述材料与注塑机10或模具28、注塑机10的一个或多个部件的电阻率、由注塑机10引入的一个或多个过程变量的已知误差、注塑机10的吹扫罐压力和/或注塑机10的静头压力相关联。因此,当自动调谐PID控制器62的增益时,调谐控制器60可获得并分析注塑机10和/或模具28的模型。
在一些实施例中,调谐控制器60可利用分析注塑机10的模型以确定调整的机器学习模型。在这些实施例中,机器学习模型可在先前注射循环的历史数据上进行训练,如通过使用强化学习技术,以确定由模型表示的特性与预期注塑机性能之间的关系。
图2示出结合多个注塑机10a和10b的注塑设备5的示意图。注塑机10a和10b中的每一个可由对应的可变增益控制***70a和70b控制。可变增益控制***70a和70b中的每一个可可操作地连接到模型数据库66。因此,可变增益控制***70a可从模型数据库66获得对应于注塑机10a的模型,并且可变增益控制***70b可从模型数据库66获得对应于注塑机10b的模型。在一些替代实施例中,可变增益控制***70a和70b可操作地连接到不同的模型数据库66,每个模型数据库维护任何模型数据的副本。
在一些实施例中,模具28可用于在第一时间点在注塑机10a处执行模具循环。在稍后的时间点,可将模具28移动到注塑机10b,以执行模具循环的一次或多次运行。在这种情况下,在注塑机10a上运行期间观察到的关于模具28和/或对应模具循环的信息可改进在注塑机10b上执行模具循环的性能。举例来说,可基于注塑机10a的模型与执行模具循环的注塑机10a的测量性能之间的比较来得出模具28的一个或多个特性。在一些实施例中,可变增益控制***70a以模具28的模型的形式将模具28的特性和/或测量的性能存储在模型数据库66中。
在注塑机10b执行模具28的模具循环之前,可变增益控制***70b可访问模型数据库66以获得模具28的存储模型。可变增益控制***70b然后确定存储在注塑机10a的模型中的参数与存储在模具28的模型中的过去模具循环的测量性能之间的相关性。基于这些差异,可变增益控制***70b将相关性应用于注塑机10b的模型,以预测执行模具循环的注塑机10b的预期性能。可变增益控制***70b然后可调整模具循环的一个或多个参数,包括可变增益控制***70b的可变增益PID控制器的初始增益值,以提高所得模制产品匹配预期输出的一致性和/或准确性。
可变增益控制***70b的调谐控制器还可在模具循环的执行期间分析模具28的模型。更具体地,当调谐可变增益控制***70的可变增益PID控制器的增益时,可变增益控制***70b的调谐控制器可分析模具28的模型。
图4示出自动调谐注塑机10的可变增益PID控制的示例性方法200。方法200可由可变增益控制***70的调谐控制器60执行,以自动调谐可变增益控制***70的PID控制器62的一个或多个增益。更具体地,调谐控制器60可在为过程变量定义多个设定点值的模具循环内自动调谐PID控制器62的增益。在一些实施例中,过程变量为注塑机10的注射压力。在其它实施例中,过程变量为注塑机10的注射速度。应理解,调谐控制器60可在整个模具循环中重复执行示例性方法200。
示例性方法200开始于调谐控制器60从一个或多个传感器56获得指示注塑机10的操作的传感器数据(框202)。传感器数据可指示螺杆22的位置、模腔32内感测的压力、螺杆22旋转的速度、热塑性材料的温度、热塑性材料的粘度和/或指示注塑机10的操作的其它传感器数据。在一些实施例中,对于每种类型的传感器数据,调谐控制器60维持一个或多个历史值。举例来说,调谐控制器60不仅可获得由一个或多个传感器56生成的电流值,而且还可获得由一个或多个传感器56生成的值的变化率的指示。
基于获得的传感器数据,调谐控制器可确定与PID控制器62的比例分量相关联的第一增益、与PID控制器62的积分分量相关联的第二增益或与PID控制器62的微分分量相关联的第三增益中的至少一个的调整(框204)。举例来说,螺杆位置传感器可指示螺杆22正在接近完全竖起的位置。因此,调谐控制器60可确定应减小与PID控制器62的积分分量相关联的第二增益。
在一些实施例中,调谐控制器60可查询模型数据库以获得注塑机10的模型。调谐控制器60可在确定第一增益、第二增益或第三增益的调整中利用注塑机10的模型。举例来说,模型可提供注塑机10对第一增益、第二增益或第三增益的变化有多敏感的指示。返回到螺杆位置实例,在所述螺杆位置实例中,来自螺杆位置传感器的传感器数据可指示应减小与PID控制器62的积分分量相关联的第二增益,调谐控制器60可分析注塑机10的模型,以确定应减小与PID控制器62的积分分量相关联的第二增益的量。作为另一个实例,调谐控制器60可利用分析注塑机10的模型以确定调整的机器学习模型。
使用确定的调整,调谐控制器60可调整PID控制器62的第一增益、第二增益或第三增益(框206)。为此,PID控制器62可包括一个或多个接口,以接收配置第一增益、第二增益或第三增益的命令。接口可包括应用层接口(如应用程序编程接口(API))和通信接口(如有线或无线通信链路)。调谐控制器60可生成命令,以调整以由PID控制器62的API定义的格式的第一增益、第二增益或第三增益中的一个,并且经由有线或无线通信链路将命令发送到PID控制器62。
图5示出规范化注塑机10的控制的示例性方法。方法300可由可变增益控制***70b的调谐控制器60执行,以设定可变增益控制***70b的PID控制器62的一个或多个初始增益值。更具体地,调谐控制器60可在执行模具循环之前为PID控制器62设定初始增益值。在一些实施例中,PID控制器62控制注塑机10b的注射压力。在其它实施例中,PID控制器62控制注塑机10的注射速度。应理解,调谐控制器60可在生产运行中每次执行模具循环之后重复执行示例性方法300。
示例性方法300开始于从模型数据库66获得注塑机10a的模型、注塑机10b的模型和模具28的模型(框302)。注塑机10a和10b的模型可指示吹扫罐或静头注射压力、过程值的已知误差、注塑机10a或10b的部件的电阻率和/或描述注塑机10a和10b的特性的其它数据。模具28的模型可指示执行模具循环的注塑机10a的测量的性能特性、使用模具28执行的模具循环的次数和/或模具28的其它特性。
然后,当使用模具28执行模具循环时,调谐控制器60可分析注塑机10a的模型和模具28的模型,以确定注塑机参数和模具循环性能之间的相关性(框304)。作为一个实例,模具28的模型可指示在模具循环的封装阶段期间,模腔压力倾向于超过优选的峰值压力。基于历史性能特性,调谐控制器60可识别在夹紧***14中具有较高电阻率的注塑机中更频繁地发生过冲。在一些实施例中,这些相关性可被存储为模具28的模型的一部分。
作为另一个实例,在模具28用于执行多个模具循环时,模具28会经历磨损。因此,随着时间的流逝,注射到模具28中的热塑性材料经历不同程度的摩擦。为了解决这些差异,调谐控制器60将指示每个模具循环之后的腔摩擦的数据记录到模具28的模型中。在这一实例中,调谐控制器60分析模具28的模型,以调整模具循环,从而考虑模具摩擦的变化。
在确定注塑机参数与模具循环性能之间的任何相关性之后,调谐控制器60可然后将这些相关性应用于注塑机10b的模型,以当执行模具循环时预测注塑机10b的预期性能(框306)。更具体地,调谐控制器60可识别预测的性能特性和模具循环的性能特性的特定要求或最优值之间的偏差。返回到先前的实例,注塑机10b的模型可指示与倾向于超过峰值腔压力的那些注塑机相似的夹紧电阻率。
类似地,液压注塑机和电动注塑机可对相同模具循环做出不同的响应。在一些实施例中,调谐控制器60分析注塑机10b的模型,以识别注塑机10b是液压注塑机还是电动注塑机。因此,在这一实例中,当调谐控制器60将相关性应用于模型10b时,调谐控制器60结合液压注塑机或电动注塑机如何响应受控输入的所学知识。作为另一个实例,调谐控制器60可利用分析注塑机10和/或模具28的模型以预测注塑机10b的预期性能的机器学习模型。
为了校正偏差,调谐控制器60可确定PID控制器62的一个或多个初始增益值(框308)。举例来说,调谐控制器60可增加PID控制器62的微分分量上的增益,以帮助防止注塑机10b超过峰值压力。在一些实施例中,调整增益的量基于包括在注塑机10b的模型中的属性。附加地或另选地,调谐控制器60可确定对模具循环的特性的调整。举例来说,调谐控制器60可调整注塑机10b的熔融温度、模具温度、螺杆转速或切换位置中的至少一个。作为另一个实例,调谐控制器60可为由PID控制器62控制的过程值调整一个或多个设定点值。
使用确定的初始增益值,调谐控制器60可为PID控制器62的第一增益、第二增益或第三增益设定初始增益值(框310)。如关于方法200所述,PID控制器62可包括一个或多个接口,以接收配置第一增益、第二增益或第三增益的命令。因此,调谐控制器60可生成命令,以调整以由PID控制器62的API定义的格式的第一增益、第二增益或第三增益中的一个,并且经由有线或无线通信链路将命令发送到PID控制器62。类似地,调谐控制器60可使用确定的调整来调整模具循环。
在设定PID控制器62的初始值之后,调谐控制器60可如通过执行实例方法200来执行模具循环。在一些实施例中,在执行模具循环之后,调谐控制器62更新模具28的模型,以包括描述刚执行的模具循环的特性。
本文公开的尺寸和值不应理解为严格限于所叙述的精确数值。相反,除非另有说明,否则每个这类尺寸旨在意指所叙述的值和围绕所述值的功能等效范围。举例来说,公开为“40mm”的尺寸旨在意指“约40mm”。
虽然已示出和描述本发明的特定实施例,但是对于本领域技术人员来说显而易见的是,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可进行各种其它改变和修改。因此,旨在于所附权利要求中覆盖在本发明范围内的所有这类改变和修改。
Claims (20)
1.一种注塑***,包括:
注塑机;
压力传感器,其被配置成感测注射压力;
比例-积分-微分(PID)控制器,其可操作地连接到所述压力传感器,并被配置成基于所述感测的注射压力和由控制模型所指示的压力设定点之间的误差来控制所述注塑机的所述注射压力,所述PID控制器具有(i)与比例分量相关联的第一增益;(ii)与积分分量相关联的第二增益;以及(iii)与微分分量相关联的第三增益;
至少一个其它传感器,其被配置成生成指示所述注塑机的其它操作参数的传感器数据;以及
调谐控制器,其可操作地连接到所述至少一个其它传感器和所述PID控制器,其中在限定多个设定点注射压力值的模具循环内,所述调谐控制器被配置成:
从所述至少一个其它传感器获得所述生成的传感器数据;
基于所述传感器数据,确定所述第一增益、所述第二增益和所述第三增益中的至少一个的增益调整;以及
使用所述确定的增益调整来调整所述第一增益、所述第二增益和所述第三增益中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的注塑***,其中所述至少一个其它传感器包括螺杆位置传感器。
3.根据权利要求1所述的注塑***,其中所述至少一个其它传感器包括腔压力传感器。
4.根据权利要求1所述的注塑***,其中所述至少一个其它传感器包括螺杆速度传感器。
5.根据权利要求1所述的注塑***,其中所述至少一个其它传感器包括温度传感器。
6.根据权利要求1所述的***,其中为了控制所述注塑机的所述注射压力,所述PID控制器被配置成:
调整压力阀的位置。
7.根据权利要求1所述的***,还包括:
机器模型数据库,其被配置成存储所述注塑机的模型。
8.根据权利要求7所述的***,其中为了确定所述第一增益、所述第二增益和所述第三增益中的至少一个的所述增益调整,所述调谐控制器被配置成:
从所述机器模型数据库获得对应于所述注塑机的所述模型;以及
基于所述获得的模型和所述传感器数据,确定所述第一增益、所述第二增益和所述第三增益中的至少一个的所述增益调整。
9.一种注塑***,包括:
注塑机;
速度传感器,其被配置成感测注射速度;
比例-积分-微分(PID)控制器,其可操作地连接到所述速度传感器,并被配置成基于所述感测的注射速度和由控制模型指示的速度设定点之间的误差来控制所述注塑机的所述注射速度,所述PID控制器具有(i)与比例分量相关联的第一增益;(ii)与积分分量相关联的第二增益;以及(iii)与微分分量相关联的第三增益;
至少一个其它传感器,其被配置成生成指示所述注塑机的其它操作参数的传感器数据;以及
调谐控制器,其可操作地连接到所述至少一个其它传感器和所述PID控制器,其中在限定多个设定点注射压力值的模具循环内,所述调谐控制器被配置成:
从所述至少一个其它传感器获得所述生成的传感器数据;
基于所述传感器数据,确定所述第一增益、所述第二增益和所述第三增益中的至少一个的增益调整;以及
使用所述确定的增益调整来调整所述第一增益、所述第二增益和所述第三增益中的至少一个。
10.根据权利要求9所述的注塑***,其中所述至少一个其它传感器包括螺杆位置传感器。
11.根据权利要求9所述的注塑***,其中所述至少一个其它传感器包括腔压力传感器。
12.根据权利要求9所述的注塑***,其中所述至少一个其它传感器包括螺杆压力传感器。
13.根据权利要求9所述的注塑***,其中所述至少一个其它传感器包括温度传感器。
14.根据权利要求9所述的***,还包括:
机器模型数据库,其被配置成存储所述注塑机的模型。
15.根据权利要求14所述的***,其中为了确定所述第一增益、所述第二增益和所述第三增益中的至少一个的所述增益调整,所述调谐控制器被配置成:
从所述机器模型数据库获得对应于所述注塑机的配置文件;以及
基于所述获得的模型和所述传感器数据,确定所述第一增益、所述第二增益和所述第三增益中的至少一个的所述增益调整。
16.一种用于控制注塑机的方法,所述方法包括:
执行限定多个设定点值的模具循环;
在所述模具循环内:
从监控所述注塑机的一个或多个传感器获得指示所述注塑机的操作参数的传感器数据;
基于所述传感器数据,确定驱动所述注塑机的螺杆的操作的比例-积分-微分(PID)控制器的增益调整,所述PID控制器具有(i)与比例分量相关联的第一增益;(ii)与积分分量相关联的第二增益;以及(iii)与微分分量相关联的第三增益;以及
使用所述确定的增益调整来调整所述PID控制器的所述第一增益、所述第二增益和所述第三增益中的至少一个。
17.根据权利要求16所述的方法,还包括:
从机器模型数据库获得代表所述注塑机的模型。
18.根据权利要求17所述的方法,其中确定所述PID控制器的所述增益调整包括:
基于所述获得的模型和所述传感器数据,确定所述增益调整。
19.根据权利要求17所述的方法,其中调整所述PID控制器所述PID控制器的所述第一增益、所述第二增益或所述第三增益中的至少一个的所述增益调整,以改变所述注塑机的注射压力。
20.根据权利要求17所述的方法,其中调整所述PID控制器所述PID控制器的所述第一增益、所述第二增益或所述第三增益中的至少一个的所述增益调整,以改变所述注塑机的注射速度。
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AT16425U1 (de) * | 2017-12-14 | 2019-08-15 | Wittmann Kunststoffgeraete | Verfahren zur Validierung von programmierten Ablaufsequenzen oder |
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EP4056348A4 (en) * | 2019-11-08 | 2023-12-13 | LS Mtron Ltd. | ARTIFICIAL INTELLIGENCE-BASED INJECTION MOLDING SYSTEM AND METHOD FOR CREATING MOLDING CONDITIONS |
US20210206041A1 (en) * | 2020-01-06 | 2021-07-08 | iMFLUX Inc. | Melt Pressure Control of Injection Molding |
JP6908144B1 (ja) * | 2020-02-06 | 2021-07-21 | 株式会社明電舎 | 自動操縦ロボットの制御装置及び制御方法 |
EP3932647A1 (en) * | 2020-07-01 | 2022-01-05 | Actega Artística, S.A.U. | Control method and high-speed fluid injection system |
CN112406058B (zh) * | 2020-11-13 | 2021-08-03 | 广东工业大学 | 一种注塑机pid控制器的参数调控方法及pid控制器 |
US11712804B2 (en) | 2021-03-29 | 2023-08-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Systems and methods for adaptive robotic motion control |
US11724390B2 (en) | 2021-03-29 | 2023-08-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Systems and methods for automated preloading of actuators |
US11731279B2 (en) | 2021-04-13 | 2023-08-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Systems and methods for automated tuning of robotics systems |
CN116787698A (zh) * | 2023-07-27 | 2023-09-22 | 九河精微塑胶工业(深圳)有限公司 | 一种用于实现双流道注塑的模具及注塑设备配合的工艺 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5997778A (en) * | 1998-04-23 | 1999-12-07 | Van Dorn Demag Corporation | Auto-tuned, adaptive process controlled, injection molding machine |
US6108587A (en) * | 1996-12-11 | 2000-08-22 | Rockwell Technologies, Llc | Injection molding controller with machine modeling |
CN102470596A (zh) * | 2009-07-31 | 2012-05-23 | 赫斯基注塑***有限公司 | 一种控制多个注塑室的方法 |
CN103158239A (zh) * | 2011-12-12 | 2013-06-19 | 东芝机械株式会社 | 成型机的控制装置及成型机的控制方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4202247A (en) * | 1976-10-29 | 1980-05-13 | Hunkar Laboratories, Inc. | Closed loop electro-fluidic control system |
JPS62198429A (ja) | 1986-02-25 | 1987-09-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 圧力補償付射出速度制御装置 |
JP2913233B2 (ja) | 1992-08-10 | 1999-06-28 | 住友重機械工業株式会社 | 電動式射出成形機の圧力制御装置 |
DE4307347C2 (de) * | 1993-03-09 | 1996-09-26 | Werner Kotzab | Verfahren zum Temperieren einer Spritzgießform |
JP3466772B2 (ja) * | 1995-05-15 | 2003-11-17 | ファナック株式会社 | 射出成形機の射出圧力制御方法 |
US6081751A (en) | 1997-12-19 | 2000-06-27 | National Instruments Corporation | System and method for closed loop autotuning of PID controllers |
CN2892446Y (zh) | 2006-01-20 | 2007-04-25 | 宁波华普工业控制技术有限公司 | 橡胶注射成型机节能控制装置 |
KR100661219B1 (ko) | 2006-02-02 | 2006-12-22 | 엘에스전선 주식회사 | 전동 사출 성형기의 제어장치 |
JP4410816B2 (ja) | 2007-10-02 | 2010-02-03 | 日精樹脂工業株式会社 | 射出成形機の制御装置 |
JP5215489B2 (ja) * | 2011-10-21 | 2013-06-19 | ファナック株式会社 | 射出成形機の管理システム |
CA3035739A1 (en) * | 2016-09-01 | 2018-03-08 | iMFLUX Inc. | Injection molding system with user-adjustable variables |
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2018
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6108587A (en) * | 1996-12-11 | 2000-08-22 | Rockwell Technologies, Llc | Injection molding controller with machine modeling |
US5997778A (en) * | 1998-04-23 | 1999-12-07 | Van Dorn Demag Corporation | Auto-tuned, adaptive process controlled, injection molding machine |
CN102470596A (zh) * | 2009-07-31 | 2012-05-23 | 赫斯基注塑***有限公司 | 一种控制多个注塑室的方法 |
CN103158239A (zh) * | 2011-12-12 | 2013-06-19 | 东芝机械株式会社 | 成型机的控制装置及成型机的控制方法 |
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