CN103112139A - 一种开模定位控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开模定位控制方法，包括：获取当前实际速度；判断当前实际速度与规划速度的速度偏差是否满足预设范围，若不满足，则对所述速度偏差进行PID调节；获取PID调节过程中的所需补偿的力；根据所需补偿的力、实际速度和规划速度对速度偏差进行PID调节，使速度偏差满足预设范围。本发明还公开了一种开模定位控制系统。本发明能够通过压力闭环以及速度闭环来实时调节开模定位的实际速度与规划速度之间的偏差，从而使得开模定位的精度大大提高。

Description

一种开模定位控制方法及系统

技术领域

本发明涉及机械定位技术领域，更具体地说，涉及一种用于液压机的开模定位控制方法及系统。

背景技术

众所周知，注塑机生产一个产品需要以下几个动作过程配合完成：合模—射出—保压—储料—射退—开模—托模。在以上整个工艺流程中，开模定位的精度是一个比较重要的数据，尤其是在注塑机配合机械手抓取产品时，若是开模定位控制不稳定，就会导致机械手无法抓住产品或与注塑机发生碰撞。除此之外，如果开模定位的精度偏差太大，比如开模位置到达不了我们预设的位置，此时脱模会无法进行，注塑机一直在开模动作，这时会对产品的生产周期造成很大的影响。

目前，现有普遍厂家对注塑机的开模定位控制所采取的方法都是开环控制，即在整个开模定位控制系统中，注塑机对速度和压力的控制采取了开环控制。但是开环控制的抗干扰能力较弱，当系统受到干扰时，会使系统的给定值与实际值之间产生偏差，这时该控制系统对此偏差不会再次修正、进行调节，从而导致开模定位的精度低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种开模定位控制方法及系统，能够通过压力闭环以及速度闭环来实时调节开模定位的实际速度与规划速度之间的偏差，从而使得开模定位的精度大大提高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种开模定位控制方法，包括：

获取当前实际速度；

判断当前实际速度与规划速度的速度偏差是否满足预设范围，若不满足，则对所述速度偏差进行PID调节；

获取PID调节过程中的所需补偿的力；

根据所需补偿的力、实际速度和规划速度对速度偏差进行PID调节，使速度偏差满足预设范围。

优选地，所述获取当前实际速度具体为：

通过电子尺读取模板的位置，并将读取的模板的位置数据发送至控制器；

控制器对接收到的模板的位置数据进行微分后，得出当前实际速度，对模板的位置进行二次微分后，得出加速度。

优选地，所述获取PID调节过程中的所需补偿的力具体为：

获取电子尺读取的位置的摩擦力；

获取PID调节过程中的扭力；

总和所述摩擦力和扭力。

优选地，所述获取电子尺读取的位置的摩擦力具体为：

通过压力传感器获取泵输出的压力；

根据泵输出的压力和电子尺读取的位置计算出作用到模板上的力；

根据作用到模板上的力和加速度计算出摩擦力。

一种开模定位控制系统，包括：控制器、驱动器和编码器；其中：

所述控制器与所述驱动器连接，获取当前实际速度，并将所述当前实际速度发送至驱动器；

所述驱动器与编码器连接，判断接收到的所述当前实际速度与规划速度的速度偏差是否满足预设范围，若不满足，则对所述速度偏差进行PID调节，所述编码器反馈PID调节过程中的实际速度；

所述控制器还获取PID调节过程中的所需补偿的力，并将所需补偿的力发送至所述驱动器；

所述驱动器根据接收到的所需补偿的力、编码器反馈的实际速度和规划速度对速度偏差进行PID调节，使速度偏差满足预设范围。

优选地，还包括与所述控制器连接的电子尺；

所述电子尺读取模板的位置，并将读取的模板的位置数据发送至控制器；

所述控制器对接收到的模板的位置数据进行微分后，得出当前实际速度，对模板的位置数据进行二次微分后，得出加速度。

优选地，还包括与所述控制器连接的压力传感器；

所述压力传感器获取泵输出的压力，并将获取的泵输出的压力发送至所述控制器；

所述控制器根据接收到的泵输出的压力、电子尺读取的模板的位置数据和PID调节过程中的扭力计算出PID调节过程中所需补偿的力，并将所需补偿的力发送至所述驱动器。

从上述的技术方案可以看出，本发明公开的一种开模定位控制方法，通过获取当前实际速度，并判断当前实际速度与规划速度的速度偏差是否满足预设范围，若不满足，则对速度偏差进行PID调节，在PID调节的过程中，同时通过获取PID调节过程中所需的补偿力，结合所需补偿的力、实际速度和规划速度对速度偏差进行PID调节，使得速度偏差满足预设范围，即通过将速度闭环和压力闭环相结合对开模定位进行控制，提高了开模定位的精度、稳定性和抗干扰能力，且优化了响应时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种开模定位控制方法的流程图；

图2为本发明实施例公开的一种开模定位控制系统的结构示意图；

图3为本发明另一实施例公开的一种开模定位控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种开模定位控制方法及系统，能够通过压力闭环以及速度闭环来实时调节开模定位的实际速度与规划速度之间的偏差，从而使得开模定位的精度大大提高。

如图1所示，一种开模定位控制方法，包括：

S101、获取当前实际速度；

S102、判断当前实际速度与规划速度的速度偏差是否满足预设范围，若不满足，则对所述速度偏差进行PID调节；

S103、获取PID调节过程中的所需补偿的力；

S104、根据所需补偿的力、实际速度和规划速度对速度偏差进行PID调节，使速度偏差满足预设范围。

通过获取当前实际速度，并判断当前实际速度与规划速度的速度偏差是否满足预设范围，若对速度偏差进行PID调节，在PID调节的过程中，同时通过获取PID调节过程中所需的补偿力，结合所需补偿的力、实际速度和规划速度对速度偏差进行PID调节，使得速度偏差满足预设范围，即通过将速度闭环和压力闭环相结合对开模定位进行控制，提高了开模定位的精度、稳定性和抗干扰能力，且优化了响应时间。

具体的，获取当前实际速度具体为：

通过电子尺读取模板的位置，并将读取的模板的位置数据发送至控制器；

控制器对接收到的模板的位置数据进行微分后，得出当前实际速度，对模板的位置数据进行二次微分后，得出加速度。

具体的，获取PID调节过程中的所需补偿的力具体为：

获取电子尺读取的位置的摩擦力；

获取PID调节过程中的扭力；

总和所述摩擦力和扭力。

具体的，获取电子尺读取的位置的摩擦力具体为：

通过压力传感器获取泵输出的压力；

根据泵输出的压力和电子尺读取的位置计算出作用到模板上的力；

根据作用到模板上的力和加速度计算出摩擦力。

在上述实施例中，开模定位的具体工作过程为：在控制过程中，首先根据开模的规律：慢—快—慢得到一条v-s的规划曲线，并将这规划曲线上的速度作为规划速度，然后通过对电子尺实时读取的模板的位置通过控制器进行微分，得出当前实际速度，将当前实际速度与规划速度进行对比，当前实际速度与规划速度的速度偏差不满足预设范围时，则对速度偏差进行PID调节，同时，一方面通过压力传感器获取泵输出的压力，根据泵输出的压力和电子尺读取的位置计算出作用到模板上的力，根据作用到模板上的力获取电子尺读取的位置的摩擦力，及开模过程中损耗的能量，另一方面获取PID调节过程中的当前扭力，综合摩擦力和扭力得出所需补偿的力，根据所需补偿的力、实际速度和规划速度对速度偏差进行PID调节，实现实际速度与规划速度之间的偏差调节，让其能够更高精度的达到开模的规划位置。在上述过程中，很明显闭环控制系统的抗干扰性比较强，稳定性比较好，它可以自动对偏差进行调整，从而提高开模定位的精度，相应时间。

如图2所示，为本发明公开的一种开模定位控制系统，包括：控制器201、驱动器202和编码器203；其中：

控制器201与驱动器202连接，获取当前实际速度，并将所述当前实际速度发送至驱动器202；

驱动器202与编码器203连接，判断接收到的所述当前实际速度与规划速度的速度偏差是否满足预设范围，若不满足，则对所述速度偏差进行PID调节，编码器203反馈PID调节过程中的实际速度；

控制器201还获取PID调节过程中的所需补偿的力，并将所需补偿的力发送至驱动器202；

驱动器202根据接收到的所需补偿的力、编码器203反馈的实际速度和规划速度对速度偏差进行PID调节，使速度偏差满足预设范围。

如图3所示，为本发明公开的另一种开模定位控制系统，包括控制器、驱动器、编码器、压力传感器和电子尺；其中：

电子尺与控制器连接，电子尺读取模板的位置，并将读取的模板的位置数据发送至控制器；

控制器对接收到的模板的位置数据进行微分后，得出当前实际速度，并将当前实际速度发送至与其连接的驱动器；

所述驱动器判断接收到的当前实际速度与规划速度的速度偏差是否满足预设范围，若不满足，则对速度偏差进行PID调节；

在进行PID调节的过程中，压力传感器获取泵输出的压力，并将获取的泵输出的压力发送至与其连接的控制器；

控制器根据接收到的泵输出的压力、电子尺读取的模板的位置数据和PID调节过程中的扭力计算出PID调节过程中所需补偿的力，并将所需补偿的力发送至驱动器；

驱动器根据接收到的所需补偿的力、编码器反馈的实际速度和规划速度对速度偏差进行PID调节，是速度偏差满足预设范围。

具体的，结合图3对本发明公开的开模定位控制系统的工作原理作详细介绍。

如图3所示，在开模定位控制系统中，主要由控制器、驱动器、马达、泵、油缸、编码器、压力传感器和电子尺组成。系统工作时，首先将电子尺读到的位置传递给控制器，让控制器发出指定的命令，即通过压力传感器检测此时泵输出的压力，然后计算出动模板上的压力。通过已知的位置以及压力计算出当前的实际速度、加速度和摩擦力并传递给控制器。这时控制器会将数据传递给驱动器，当实际速度与规划速度出现偏差时驱动器就会进行PID运算，实现自动调节。在该调节过程中，压力传感器会实时检测调节过程中的压力，并传递给控制器，这时控制器会发出相应的指令并下达给驱动器，通过驱动器驱动马达，让马达实时根据泵的情况来调节好最佳的速度。在此过程中，若实际速度和规划速度之间的偏差没有在允许范围内，这时继续调节，通过编码器将所采集的数据反馈给驱动器，让驱动器继续执行PID运算，调节偏差，直至该点的实际速度与规划速速的偏差在允许范围内，该点调节完成，进入下一点的调节。通过此闭环调试的方法，将实际开模的运行曲线和规划曲线的偏差控制在允许的范围内，提高了开模位置定位的精度。

例如，当电子尺检测的位置为S1时，控制器就会下达相应的指令，让压力传感器检测泵的压强P，此时：

泵输出的压力为：

F=P*S_油缸截面；

作用到模板上的力为：

$F_1=F*\frac{\mathrm{ds}}{d{s}_1};$

其中，S_油缸截面是油缸的截面积，s是开关模十字头的运行位移，s1是动模板运行的距离。

由此得出实际速度为:

$V_{n1}=\frac{d{s}_1}{d{t}_1};$

实际加速度为:

$a_1=\frac{d^2{s}_1}{d{t_1}^2};$

摩擦力为:

f=F₁-ma₁；

速度偏差为：

Δv=v₁-v_n1；

其中，v₁为规划速度，此时对Δv进行PID调节。由于整个开模运行的过程中始终存在“死区”，因此输出功有一部分作用于无用功损耗。这时在进行PID运算过程中要对其进行补偿的，结果如下：

通过PID调节过程中得出扭力N，而此时对速度偏差进行补偿时所需的力则为：

M=N+f；

根据M=ma，将M=N+f全部转换为加速度，对实际速度为v_n1与规划速度v₁之间的偏差进行调整，直至两者之间的偏差在允许范围之内，这时表明该点调整结束，进入第2点的调整。根据此方法，对剩下点进行对应的调整，当最后一点的实际速度与规划速度的偏差在允许范围内时，则整个开模定位的调整过程结束。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种开模定位控制方法，其特征在于，包括：

获取当前实际速度；

判断当前实际速度与规划速度的速度偏差是否满足预设范围，若不满足，则对所述速度偏差进行PID调节；

获取PID调节过程中的所需补偿的力；

根据所需补偿的力、实际速度和规划速度对速度偏差进行PID调节，使速度偏差满足预设范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取当前实际速度具体为：

通过电子尺读取模板的位置，并将读取的模板的位置数据发送至控制器；

控制器对接收到的模板的位置数据进行微分后，得出当前实际速度，对模板的位置进行二次微分后，得出加速度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取PID调节过程中的所需补偿的力具体为：

获取电子尺读取的位置的摩擦力；

获取PID调节过程中的扭力；

总和所述摩擦力和扭力。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取电子尺读取的位置的摩擦力具体为：

通过压力传感器获取泵输出的压力；

根据泵输出的压力和电子尺读取的位置计算出作用到模板上的力；

根据作用到模板上的力和加速度计算出摩擦力。

5.一种开模定位控制系统，其特征在于，包括：控制器、驱动器和编码器；其中：

所述控制器与所述驱动器连接，获取当前实际速度，并将所述当前实际速度发送至驱动器；

所述驱动器与编码器连接，判断接收到的所述当前实际速度与规划速度的速度偏差是否满足预设范围，若不满足，则对所述速度偏差进行PID调节，所述编码器反馈PID调节过程中的实际速度；

所述控制器还获取PID调节过程中的所需补偿的力，并将所需补偿的力发送至所述驱动器；

所述驱动器根据接收到的所需补偿的力、编码器反馈的实际速度和规划速度对速度偏差进行PID调节，使速度偏差满足预设范围。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括与所述控制器连接的电子尺；

所述电子尺读取模板的位置，并将读取的模板的位置数据发送至控制器；

所述控制器对接收到的模板的位置数据进行微分后，得出当前实际速度，对模板的位置数据进行二次微分后，得出加速度。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括与所述控制器连接的压力传感器；

所述压力传感器获取泵输出的压力，并将获取的泵输出的压力发送至所述控制器；

所述控制器根据接收到的泵输出的压力、电子尺读取的模板的位置数据和PID调节过程中的扭力计算出PID调节过程中所需补偿的力，并将所需补偿的力发送至所述驱动器。

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