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注塑件機器壓力、速度、溫度之PID參數原理
在注塑件機中，應用最為廣泛的控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制。當注塑件機壓力，速度及溫度實際參數不能完全可靠掌握，或得不到精確的數學模型，控制理論的其它技術難以采用時，參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解注塑件時實際的壓力，速度，溫度﹐或不能通過有效的測量手段來獲得上述參數時，最適合用PID控制技術。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。 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系。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差（Steady-state error）。 積分（I）控制 在積分控制中，控制系統的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個注塑件機控制系統，如果在進入穩態后存在穩態誤差，則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統（System with Steady-state Error）。為了消除穩態誤差，在注塑件機壓力，速度，溫度控制中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動注塑件機電腦的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制，可以使注塑件機系統在進入穩態后無穩態誤差。 微分（D）控制 在微分控制中，注塑件機電腦中壓力，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）成正比關系。 注塑件機電腦在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩。其原因是由于存在有較大慣性組件（環節）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，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的注塑件機電腦，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。 PID的參數整定是注塑件機控制系統設計的核心內容。它是根據注塑件過程的特性確定壓力，速度，溫度PID控制的比例系數、積分時間和微分時間的大小。PID控制參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據注塑件機動作系統的數學模型，經過理論計算確定控制參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過注塑件機實際動作進行調整和修改。二是注塑件機動作過程整定方法，它主要依賴注塑件機動作控制經驗，直接在注塑件機運轉時進行壓力，速度及溫度調整，且方法簡單、易于掌握，在注塑件機調試中被廣泛采用。PID控制參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照注塑件機調試經驗對PID參數進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的PID參數，都需要在實際運行中進行最后調整與完善。在注塑件現場整定過程中，我們要保持PID參數按先比例，后積分，最后微分的順序進行，在觀察現場過程值PV的趨勢曲線的同時，慢慢的改變PID參數，進行反復湊試，直到控制質量符合要求為止。在對注塑件機壓力，速度及溫度的具體整定中，我們通常先關閉積分項和微分項，即將TI設置為無窮大、TD設置為零，使其成為純比例調節。初期比例度按經驗數據設定，根據PV曲線，再慢慢的整定比例控制比例度，使系統達到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，應將比例度加大為原來的1.2倍左右。將積分時間TI由大到小的調整，真到系統再次得到4：1的衰減振蕩的PV曲線為止。若需引入微分作用，微分時間按TD=(1/3～1/4) TI計算，這時可將比例度調到原來數值或更小一些，再將微分時間由小到大調整，直到PV曲線達到滿意為止。有一點需要注意的是：在湊試過程中，若要改變TI、TD時，應保持 的比值不變。 在找到最佳整定參數之前，要對PV值曲線進行走勢分析，判斷擾動存在的變化大小，再慢慢的進行湊試。如果經過多次乃找不到最佳整定參數或參數無法達到理想狀態，而注塑件生產工藝又必須要求較為準確，那就得考慮單回路PID控制的有效性，是否應該選用更復雜的PID控制。 值得注意的是：PID最佳整定參數確定后，并不能說明它永遠都是最佳的，當由外界擾動的發生根本性的改變時，比如說壓力比例閥調整清洗了，加熱圈更換了，其實若溫度要精密調節，不同是產品，不同的背壓，熱慣性都不同，都要進行調整！我們就必須重新根據需要再進行最佳參數的整定，它也是保證PID控制有效的重要環節。 當然實際注塑件生產中只要一段時間進行一次檢定即可！ 上海瑞雪塑膠科技有限公司
