吹塑制品壁厚的加工控制策略

工業(yè)生產(chǎn)中采用型坯壁厚程序控制器對(duì)吹塑制品壁厚進(jìn)行控制，其存在依賴操作人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行反復(fù)調(diào)試、調(diào)試過(guò)程中原料消耗量大和制品質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。

隨吹塑制品復(fù)雜程度的提高，采用這種方法難以獲得合適的制品壁厚分布。為此，本文收集了吹塑制品壁厚的控制策略。

1、吹塑制品壁厚迭代優(yōu)化與控制的建模及策略

提出的吹塑制品壁厚迭代優(yōu)化與控制的總體方案，目的是根據(jù)吹塑制品壁厚要求反向推算型坯機(jī)頭?？陂g隙曲線應(yīng)如何設(shè)置，才能使被擠出的型坯可吹塑出給定壁厚的制品，而又盡可能地減少材料的用量。 該方案由兩部分 4 階段組成：

( 1)采用 有限元FE 法，模擬給定?？陂g隙下擠出型坯的外徑和壁厚分布以及型坯吹脹后的吹塑制品壁厚分布，確定初始的?？陂g隙曲線；

( 2) 以該初始間隙曲線為基準(zhǔn)，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行靈敏度分析，反推理論上Z優(yōu)的間隙曲線，并按該曲線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；

( 3) 采用實(shí)驗(yàn)獲得的吹塑制品壁厚分布和對(duì)應(yīng)的?？陂g隙曲線，建立 NN 模型；

( 4) 采用上述 NN模型計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值，并采用帶精英保留策略和嵌入有模擬退火算法的遺傳算法進(jìn)行全局優(yōu)化，推導(dǎo)一條新的模口間隙曲線，根據(jù)制品壁厚要求對(duì)該間隙曲線進(jìn)行迭代優(yōu)化，以使Z終得出的吹塑制品壁厚完全落入目標(biāo)區(qū)間。

2、吹塑制品壁厚的智能化控制策略

在上述研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了一種集數(shù)值模擬、Z優(yōu)化技術(shù)、在線檢測(cè)和在線控制于一體的吹塑制品壁厚智能化控制策略，該智能化控制策略主要包括如下幾點(diǎn)：

( 1) 型坯壁厚優(yōu)化。對(duì)吹塑過(guò)程進(jìn)行 有限元FE 模擬，利用模擬結(jié)果建立型坯壁厚分布與優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)之間的 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) NN 模型，采用該模型實(shí)時(shí)求解優(yōu)化迭代過(guò)程中的目標(biāo)函數(shù)；結(jié)合多種群并行遺傳算法，以獲得所需的吹塑制品壁厚為目標(biāo)，建立型坯壁厚優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型； 求解該模型獲得優(yōu)化的型坯壁厚分布曲線，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得的機(jī)頭?？陂g隙與型坯壁厚之間的關(guān)系確定優(yōu)化的初始機(jī)頭?？陂g隙曲線。

( 2) 制品壁厚在線檢測(cè)。構(gòu)建多通道超聲波檢測(cè)裝置，開發(fā)具有多通道數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理、壁厚識(shí)別和壁厚輸出功能的檢測(cè)軟件，實(shí)現(xiàn)吹塑過(guò)程中吹塑制品壁厚的模內(nèi)在線檢測(cè)。

( 3) 自整定模糊高階 PD 型迭代學(xué)習(xí)控制算法設(shè)計(jì)。結(jié)合模糊算法和迭代學(xué)習(xí)控制算法，提出一種自整定模糊高階 PD 型迭代學(xué)習(xí)控制算法，其在迭代學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)自整定模糊高階 PD 型控制器，充分發(fā)揮迭代學(xué)習(xí)控制和模糊控制的優(yōu)點(diǎn)，既提高魯棒性又保證精度。

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