摘要

近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对注塑机的应用也越来越广泛。本文针对注塑机速度控制系统进行分析，阐述了合模回路液压原理，分析了仿真分析及实验测试系统，最后对仿真运动设计进行了阐述。

随着国民经济的快速发展，塑料制品也逐渐在航天、电子、家居等领域得到广泛应用。目前各行业对塑料制品的精度、性能都提出了更高的要求，注塑机作为塑料加工成型的主要设备也需适应发展需求，不断改进完善。合模机构是注塑机的重要组成部分，是保证成型模具可靠闭合和实现模具启动动作及制品顶出的部件，合模机构的优劣直接影响制品的尺寸精度和品质，对合模机构提出了很高的技术要求，如开合模精度高，合模时受力均匀，开模力大，容易调节，开合模量大等。众多学者对合模机构开展了一系列的研究。

1：注塑机速度控制系统

全电动注塑机主要结构包括模具开合机构、注射机构、加热机构、顶出机构、模具机构，通过上述机构完成塑化、注射、闭模、开模等过程。注塑机速度控制系统全电动注塑机主要结构包括模具开合机构、注射机构、加热机构、顶出机构、模具机构，通过上述机构完成塑化、注射、闭模、开模等过程。速度控制对象为伺服电机。

速度控制系统采用双闭环控制方法，分别为电流控制环及速度控制环。当控制器发出脉冲频率后，伺服电机按照一定的速度运动，通过伺服电机末端编码器检测电机目前转速，将该转速与参考转速进行比较，经过比例积分（PI）控制器得到对应的电流信号，再将电流信号与电机的实际电流信号进行对比，通过二者误差，利用比例积分微分（PID）控制产生适应的脉冲宽度调制信号，通过脉冲宽度调制信号改变电机定子绕组电流，实现对伺服电机转速的精确控制。

2：合模回路液压原理

1.快速合模。压力油从泵出来经过三位四通电磁换向阀左位到达合模油缸无杆腔，合模油缸有杆腔的液压油回流经过三位四通电磁换向阀，再从两位四通阀左位合并流向合模油缸无杆腔，同时一部分液压油经过节流阀回油箱，实现差动快速，调节节流阀可以调节速度的大小。

2.快速合模。合模油缸无杆腔油路同上，合模油缸有杆腔的液压油回流经过三位四通电磁换向阀，再从两位四通换向阀右位绕过节流阀流回油箱。

3.低压模保。油路同快速合模2，电机低速低转矩运行，活塞杆推动注塑机动模板慢速和定模板合拢并保持模板的位置，其中，压力传感器反馈压力信号以控制伺服电机的转速，实现低压模保油压。

4.高压锁模。油路同快速合模2，电机高转矩运行，活塞杆以很大的力推动动模板和定模板锁紧，用来抵抗射胶时巨大的冲击力。

3：仿真分析

为验证所述算法的可行性和有效性，采用Matlab仿真软件对非线性注射速度分别采用传统PID控制和模型预测控制两种方法进行了仿真分析。传统PID控制器初始阶段响应较快，但该控制方法稳定性较差，总体响应速度较慢，且对目标注射速度跟踪性能差；模型预测方法具有良好的稳定性，能够快速地对注射速度进行跟踪，超调量为2%，调节周期为0.1s。

全电动注塑机在实际工作过程中受到多种外部干扰，为了模拟外部扰动，采用脉冲信号模拟系统中的外部干扰，以检测模型预测控制方法的性能。假设系统在1.4s时出现脉冲扰动信号，该脉冲信号会影响传统PID控制输出值以及模型预测控制输出值，当注塑机注射系统出现干扰时，传统PID控制方法需要较长时间才能恢复正常的速度跟踪控制，且误差较大；模型预测控制在很短的时间内便可恢复速度的精确跟踪控制，且误差较小，模型预测控制超调量控制在2%以内，调节周期为0.1s，说明该控制方法拥有更好的跟踪精度和抗干扰能力。

4：实验测试系统

测试方案为：实际工作状态下测试动模板的位移、合模油缸及泵出口对应的压力值、流量以及合模机构动模板的运行速度和模板的振动加速度等参数。采用位移传感器测量动模板的位移变化，位移传感器用注塑机自带的杰弗伦位移行程电子尺，实时测量动模板运动位移，测量范围为0～mm，输出信号为0～10V的电压值；采用压力传感器（3个）测试

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