CN110154303A - 一种基于热压成型机的控温系统及控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于热压成型机的控温系统，包括热压板、温度采集子系统、加热棒、降温子系统、控制器以及触摸显示屏。基于上述控温系统本发明还提供了一种基于热压成型机的控温方法。本发明利用最小二乘法、PID模糊算法、加热棒以及冷却液流道对热压成型的升降温进行精准控制。本发明解决了现有材料热压成型的升降温速率和升降温过程不可控的问题，优化了通过对温度的控制从而改变材料性质变化的可控性，提高了材料的利用率和可设计性，减少因升降温速率和升降温过程不可控的问题，而导致成型过程中材料因不确定的性质变化得到的劣质或不符合预期的成型产品。

Description

一种基于热压成型机的控温系统及控温方法

技术领域

本发明属于塑料成型加工领域，尤其涉及一种基于热压成型机的控温系统及控温方法。

背景技术

控温热压成型机主要针对热压成型的问题，通过控制需成型材料的所需温度，控制温度在一定条件下进行成型实验，现有的控温成型机大多数只可以控制设备达到颗粒材料熔点温度，颗粒材料经过融化、加压成型、降温达到模具已设定形状或性能的成型产品，在颗粒材料成型过程中，可控制变量为设备实际可达温度、压力大小等简单的变量，且升降温方式简单、粗暴，温度变化不可控，效果较差，不能得到优质的或符合设置预期的成型产品。

如何通过稳定的升降温速率和通过程序控温，减少因升降温速率和升降温过程不可控的问题，而导致成型过程中材料因不确定的性质变化得到的劣质或不符合预期的成型产品，是本发明的重点。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于热压成型机的控温系统及控温方法解决了现在热压成型机在热压过程中升降温速率和升降温过程不可控的问题。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种基于热压成型机的控温系统，包括上下排布的两个热压板、分别与所述热压板连接的温度采集子系统、加热棒和降温子系统、与所述温度采集子系统连接的控制器以及与所述控制器连接的触摸显示屏，其中，所述控制器还分别与所述加热棒以及降温子系统连接。

进一步地，所述加热棒位于所述热压板内，且每个热压板内均设置有5个加热棒。

再进一步地，所述温度采集子系统包括温度传感器、与所述温度传感器连接的半桥单臂测量电桥以及与所述半桥单臂测量电桥连接的放大器，其中，

所述温度传感器的数量为4个，且每个热压板上均设置有2个温度传感器，所述温度传感器的型号为Pt100铂电阻温度传感器；

所述温度传感器通过三线制与所述半桥单臂测量电桥连接；

所述放大器与所述控制器连接，所述放大器的型号为LM358运算放大器。

再进一步地，所述降温子系统包括流量阀，以及与所述流量阀连接的冷却液流道，其中，

所述流量阀与所述控制器连接；

所述冷却液流道呈直通式的位于所述热压板内，每个热压板内均设置有5个冷却液流道，且与位于热压板内的加热棒上下交叉分布。

再进一步地，所述控制器的型号采用型号为STM32F407ZGT6的单片机。

基于上述控温系统，本发明还提供了一种基于热压成型机的控温方法，包括如下步骤：

S1、利用最小二乘法将热压板的边缘温度T₁与热压板的中间温度进行拟合，得到热压板的当前温度T；

S2、通过触摸显示屏设置热压板的升温速率v₁以及升温后的目标温度T₂；

S3、根据所述热压板的升温速率v₁以及升温后的目标温度T₂，控制热压板升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值在预设的温漂范围内漂移，进入保温状态；

S4、通过触摸显示屏设置热压板的降温速率v₂以及降温后的目标温度T₄；

S5、根据热压板的降温速率v₂以及降温后的目标温度T₄，控制热压板降温后的实时温度T₆与所述降温后的目标温度T₄的差值在预设的温漂范围内漂移，从而实现对热压成型机的控温。

再进一步地，所述步骤S1包括如下步骤：

S101、将温度传感器实时采集的热压板的温度，经半桥单臂测量电桥以及放大器处理得到热压板的模拟电压值；

S102、将所述模拟电压值经控制器转换得到热压板的边缘温度T₁，所述热压板的边缘温度T₁的表达式如下：

其中，U表示放大器输出的电压，U_min表示半桥单臂测量电桥以及放大器输出的电压下限，U_max表示半桥单臂测量电桥以及放大器输出的电压上限，T_max表示半桥单臂测量电桥以及放大器的量程上限，T_min表示半桥单臂测量电桥以及放大器的量程下限；

S103、利用最小二乘法将热压板的边缘温度T₁与热压板的中间参考温度进行拟合，得到热压板的当前温度T，所述热压板的当前温度T的表达式如下：

T＝T₇＝k×T₁+b

其中，T₇表示热压板的中间参考温度，k表示热压板的中间参考温度与边缘温度的斜率，T₁表示热压板的边缘温度，b表示热压板的中间参考温度的y轴的截距。

再进一步地，所述步骤S3中包括如下步骤：

S301、根据热压板升温后的目标温度T₂，判断所述升温后的目标温度T₂与热压板的当前温度T的差值是否小于10℃，若是，则进入步骤S303，反之，则进入步骤S302；

S302、根据判断结果利用PID模糊算法加大加热棒的功率，关闭流量阀，并进入步骤S303；

S303、根据所述热压板的升温速率v₁利用PID模糊算法调整加热棒的功率以及流量阀的大小，将热压板的当前温度T升温至所述升温后的目标温度T₂；

S304、判断所述热压板升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值是否小于等于1℃，若是，则进入步骤S305，反之，则进入步骤S306；

S305、根据步骤S303中加热棒的功率以及流量阀的大小对加热棒的功率以及流量阀的大小进行调整，控制所述热压板升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值在预设的温漂范围内漂移，进入保温状态，并进入步骤S4，所述预设的温漂范围为：

-1℃≤T₂-T₃≤+1℃

S306、通过PID模糊算法加大加热棒的功率，并通过流量阀降低冷却液流道中冷却液的流速，将热压板升温后的实时温度T₃升温至所述升温后的目标温度T₂，并返回步骤S304。

再进一步地，所述步骤S5中包括如下步骤：

S501、根据所述热压板降温后的目标温度T₄，判断所述热压板的当前温度T₅与降温后的目标温度T₄的差值是否小于10℃，若是，则进入步骤S503，反之，则进入步骤S502；

S502、根据判断结果利用PID模糊算法加大流量阀的流量，关闭加热棒的加热功率，并进入步骤S503；

S503、根据所述热压板的降温速率v₂利用PID模糊算法调整加热棒的加热功率以及流量阀的大小，将热压板的当前温度T₅降温至所述降温后的目标温度T₄；

S504、判断所述热压板降温后的实时温度T₆与所述降温后的目标温度T₄的差值是否小于等于1℃，若是，则进入步骤S505，反之，则进入步骤S506；

S505、根据步骤S503中加热棒的功率以及流量阀的大小对加热棒的功率以及流量阀的大小进行调整，控制热压板降温后的实时温度T₆与所述降温后的目标温度T₄的差值在预设的温漂范围内漂移，所述预设的温漂范围为：

-1℃≤T₆-T₄≤+1℃

其中，T₆表示热压板降温后的实时温度T₆，T₄表示热压板降温后的目标温度；

S506、通过PID模糊算法降低加热棒的加热功率，并通过流量阀加大冷却液流道中冷却液的流速，将热压板降温后的实时温度T₆降温至所述降温后的目标温度T₄，并返回步骤S504，从而实现对热压成型机的热压控温。

再进一步地，所述步骤S2中的升温速率v₁包括5个档位，其分别为：10℃/min、15℃/min、20℃/min、30℃/min和35℃/min；

所述步骤S4中的降温速率v₂包括5个档位，其分别为：50℃/min、40℃/min、30℃/min、20℃/min和5℃/min。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过控温系统的设计，以及利用最小二乘法、PID模糊算法、加热棒以及冷却液流道对热压成型的升降温进行精准控制，实现聚合物热压成型过程中微观结构和宏观性能的调控，解决了现有材料热压成型的升降温速率和升降温过程不可控的问题，优化了通过对温度的控制改变材料性质变化的可控性，提高了材料的利用率和可设置性，减少因升降温速率和升降温过程不可控的问题，而导致成型过程中材料因不确定的性质变化得到的劣质或不符合预期的成型产品；

(2)本发明中升温选用可控功率变化的加热棒作为升温设备，其发热均匀，且加热功率可以根据温度变化速率进行调节，降温时采用流量阀，可以根据降温速率调节流量阀的流量大小；

(3)本发明中加热棒和冷却液流道采用交叉上下分布，升温时，加热棒离上热压板表面最近，有效地提高了热量的传递迅速，降温时，冷却液流道将加热棒先冷却，有效地防止了加热棒的余热对热压板表面温度产生影响；

(4)本发明利用模糊PID算法通过热压板温度的可调速率实现线性升降温，从而能对成型材料升降温过程进行可控操作，实现了聚合物材料的可设计性，以及对其质量的精准控制。

附图说明

图1为本发明的系统结构控制示意图。

图2为本发明的方法流程图。

图3为本发明中热压板、温度传感器、加热棒以及冷却液流道的位置关系的正视图。

图4为本发明中热压板、温度传感器、加热棒以及冷却液流道的位置关系的俯视图。

图5为本发明中热压板、温度传感器、加热棒以及冷却液流道的位置关系的侧视图。

图6为本实施例中温度传感器与半桥单臂测量电桥的电路连接图。

图7为本实施例中放大器的电路图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例

本发明通过控温系统的设计，以及利用最小二乘法、PID模糊算法、加热棒以及冷却液流道对热压成型的升降温进行精准控制，实现聚合物热压成型过程中微观结构和宏观性能的调控，解决了现有材料热压成型的升降温速率和升降温过程不可控的问题，优化了通过对温度的控制改变材料性质变化的可控性，提高了材料的利用率和可设置性，减少了因升降温速率和升降温过程不可控的问题，而导致成型过程中材料因不确定的性质变化得到的劣质或不符合预期的成型产品。

如图1所示，本发明公开了一种基于热压成型机的控温系统，包括上下排布的两个热压板、分别与所述热压板连接的温度采集子系统、加热棒和降温子系统、与所述温度采集子系统连接的控制器以及与所述控制器连接的触摸显示屏，其中，所述控制器还分别与所述加热棒以及降温子系统连接，如图3所示，所述加热棒位于所述热压板内，且每个热压板内均设置有5个加热棒，所述温度采集子系统包括温度传感器、与所述温度传感器连接的半桥单臂测量电桥以及与所述半桥单臂测量电桥连接的放大器，其中，如图4所示，所述温度传感器的数量为4个，且每个热压板上均设置有2个温度传感器，所述温度传感器通过三线制与所述半桥单臂测量电桥连接，所述放大器与所述控制器连接，所述降温子系统包括流量阀，以及与所述流量阀连接的冷却液流道，其中，所述流量阀与所述控制器连接，如图5所示，所述冷却液流道呈直通式的位于所述热压板内，每个热压板内均设置有5个冷却液流道，且与位于热压板内的加热棒上下交叉分布。

在具体实施例中，利用加热棒对热压板提供热源，冷却液流道与加热棒分为两层，均分别位于2个热压板内，加热棒靠近热压板的工作表面，有利于升温时快速传热，使工作表面温度迅速升高，冷却液流道在加热棒下方一层，其与加热棒的方向呈正交排布，且单个热压板有5组冷却液流道，冷却水左进右出直通式，相比单个口左进右出，5组进出水口直通式降温速率快，且降温过程中传递热量先带走加热棒的余温，防止在降温过程中，上层加热棒对降温效果产生影响，并且易于加工。本实施例中，采用基于ARM Core-M4内核的STM32F407ZGT6作为主控芯片，采用PT100铂电阻温度传感器，通过半桥单臂测量电桥和放大器组合获取热压板温度的模拟电压值，并将其模拟电压值传送给控制器的ADC引脚输入端，由控制器内置12位ADC读取出模拟电压均值，控制器ADC引脚中3组分压电路获取3组不同模拟电压值，并利用PID模糊算法及最小二乘法Smith控制加热棒的电阻功率大小及输出PWM波控制流量阀的大小，以此实现对热压板温度的控制。

本实施例中，所述放大器的型号为LM358运算放大器，所述温度传感器的型号为Pt100铂电阻温度传感器，所述控制器的型号采用型号为STM32F407ZGT6的单片机，所述半桥单臂测量电桥为惠斯通电桥，其电路结构均属于现有技术，本领域技术人员基本电子电路的基本常识和本实施例所阐述的内容可自行配置，此处不再赘述。

本实施例中，如图7所示，使用LM358运算放大器，优点是将Pt100铂电阻温度传感器相等的导线长度分别加在两侧的桥壁上，可以消除引线自身电阻导致的误差，具体地，如图6所示，PT100铂电阻温度传感器的第1引脚与所述半桥单臂测量电桥中电阻R2的一端连接，PT100铂电阻温度传感器的第2引脚与与所述半桥单臂测量电桥中滑动变阻器的第二固定端连接，T100铂电阻温度传感器的第3引脚接地，将Pt100铂电阻温度传感器搭载在一个半桥单臂测量电桥的电桥中，当热压板的温度变化时，Pt100铂电阻温度传感器的电阻值就会随着温度的变化而变化，半桥单臂测量电桥输出一个mV级的压差信号，这个压差信号经过运算放大器LM358放大后输出0～3.3V的电压信号，放大倍数为R6/R4＝10倍，并且半桥单臂测量电桥中使用TL431并联稳压集成电路，其主要作用是使得电路获得更稳定的电压，具体地，如图6-图7所示，半桥单臂测量电桥中电阻R2的一端与运算放大器LM358中电阻R6的一端连接，运算放大器LM358中电阻R7的一端分别与所述半桥单臂测量电桥中滑动变阻器R5的滑动端以及第一固定端连接，从而提高了对热压板实时温度采集的精准度。

本实施例中，Pt100铂电阻温度传感器不仅具有测温精度高、准确度高、灵敏度高、测温性能好、耐氧化、耐腐蚀等优点，而且在高温的环境下性能稳定。当Pt100铂电阻温度传感器被放置的环境温度在-200～800℃之间变化时，其所置环境温度变化与电阻阻值接近线性的关系，实际应用中Pt100铂电阻温度传感器的连接方式可以为两线制、三线制或四线制，本实施例中Pt100铂电阻温度传感器选用三线制接法，由于二线制连接引线自身具有阻值，与感温电阻串联，增大了电阻，影响测量精度，三线制中的第三条引线对引线自身电阻导致的精度误差进行了补偿。

如图2所示，基于上述控温系统，本发明还公开一种基于热压成型机的控温方法，其实现方法如下：

S1、利用最小二乘法将热压板的边缘温度T₁与热压板的中间温度进行拟合，得到热压板的当前温度T，其实现方法如下：

S101、将温度传感器实时采集的热压板的温度，经半桥单臂测量电桥以及放大器处理得到热压板的模拟电压值；

S102、将所述模拟电压值经控制器转换得到热压板的边缘温度T₁，所述热压板的边缘温度T₁的表达式如下：

其中，U表示放大器输出的电压，U_min表示半桥单臂测量电桥以及放大器输出的电压下限，U_max表示半桥单臂测量电桥以及放大器输出的电压上限，T_max表示半桥单臂测量电桥以及放大器的量程上限，T_min表示半桥单臂测量电桥以及放大器的量程下限；

S103、利用最小二乘法将热压板的边缘温度T₁与热压板的中间参考温度进行拟合，得到热压板的当前温度T，所述热压板的当前温度T的表达式如下：

T＝T₇＝k×T₁+b

其中，T₇表示热压板的中间参考温度，k表示热压板的中间参考温度与边缘温度的斜率，T₁表示热压板的边缘温度，b表示热压板的中间参考温度的y轴的截距；

S2、通过触摸显示屏设置热压板的升温速率v₁以及升温后的目标温度T₂，其中，所述升温速率v₁包括5个档位，其分别为：10℃/min、15℃/min、20℃/min、30℃/min和35℃/min；

S3、根据所述热压板的升温速率v₁以及升温后的目标温度T₂，控制热压板升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值在预设的温漂范围内漂移，进入保温状态，其实现方法如下：

S301、根据热压板升温后的目标温度T₂，判断所述升温后的目标温度T₂与热压板的当前温度T的差值是否小于10℃，若是，则进入步骤S303，反之，则进入步骤S302；

S302、根据判断结果利用PID模糊算法加大加热棒的功率，关闭流量阀，并进入步骤S303；

S303、根据所述热压板的升温速率v₁利用PID模糊算法调整加热棒的功率以及流量阀的大小，将热压板的当前温度T升温至所述升温后的目标温度T₂；

S304、判断所述热压板升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值是否小于等于1℃，若是，则进入步骤S305，反之，则进入步骤S306；

S305、根据步骤S303中加热棒的功率以及流量阀的大小对加热棒的功率以及流量阀的大小进行调整，控制所述热压板升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值在预设的温漂范围内漂移，进入保温状态，并进入步骤S4，所述预设的温漂范围为：

-1℃≤T₂-T₃≤+1℃

S306、通过PID模糊算法加大加热棒的功率，并通过流量阀降低冷却液流道中冷却液的流速，将热压板升温后的实时温度T₃升温至所述升温后的目标温度T₂，并返回步骤S304；

S4、通过触摸显示屏设置热压板的降温速率v₂以及降温后的目标温度T₄，其中，所述降温速率v₂包括5个档位，其分别为：50℃/min、40℃/min、30℃/min、20℃/min和5℃/min；

S5、根据热压板的降温速率以及降温后的目标温度，控制热压板的当前温度与所述降温后的目标温度的差值在预设的温漂范围内漂移，从而实现对热压成型机的控温，其实现方法如下：

S501、根据所述热压板降温后的目标温度T₄，判断所述热压板的当前温度T₅与降温后的目标温度T₄的差值是否小于10℃，若是，则进入步骤S503，反之，则进入步骤S502；

S502、根据判断结果利用PID模糊算法加大流量阀的流量，关闭加热棒的加热功率，并进入步骤S503；

S503、根据所述热压板的降温速率v₂利用PID模糊算法调整加热棒的加热功率以及流量阀的大小，将热压板的当前温度T₅降温至所述降温后的目标温度T₄；

S504、判断所述热压板降温后的实时温度T₆与所述降温后的目标温度T₄的差值是否小于等于1℃，若是，则进入步骤S505，反之，则进入步骤S506；

S505、根据步骤S503中加热棒的功率以及流量阀的大小对加热棒的功率以及流量阀的大小进行调整，控制热压板降温后的实时温度T₆与所述降温后的目标温度T₄的差值在预设的温漂范围内漂移，其中，所述预设的温漂范围为：

-1℃≤T₆-T₄≤+1℃

其中，T₆表示热压板降温后的实时温度T₆，T₄表示热压板降温后的目标温度；

S506、通过PID模糊算法降低加热棒的加热功率，并通过流量阀加大冷却液流道中冷却液的流速，将热压板降温后的实时温度T₆降温至所述降温后的目标温度T₄，并返回步骤S504，从而实现对热压成型机的热压控温。

在具体实施例中，利用PT100铂电阻温度传感器实时采集热压板的温度，PT100铂电阻随着热压板温度的升高或降低，其电阻对应增大或减小，变化的电阻值经过半桥单臂测量电路及LM358运算放大器转换为电压，并使放大器电压在控制器内嵌的ADC采集模块的可测量范围内，采集电压值，经数据处理即经过电压-温度转换公式得到热压板的实时温度，采用最小二乘法，将测量得到的热压板边缘温度T₁，同热压板中间参考温度拟合，在MATLAB软件中得到趋于线性的温度变化曲线，拟合函数T＝k×T₁+b，求得k、b的值，将实时温度T进行补偿，得到温度作为热压板当前温度，电容型触摸显示屏可操作设置升降温后的目标温度、升温速率、降温速率、压力值和保温时间，触摸显示屏上能显示但不可设置热压板的当前实际温度。经控制器处理得到热压板的当前温度，同时触摸显示屏及控制器间实现双向传输，程序中采用PID模糊算法控制升降温的速率变化，其预判升降温加速度，根据热压板当前温度与升降温后的目标温度的差值大小提前或滞后控制加热电阻功率和流量阀的流量大小，确保热压板的当前温度在最短时间内趋近升降温后的目标温度，且保证热压板的当前温度在保温情况下与升降温后的目标温度之差在±1℃精度允许范围内漂移。

在具体实施例中，根据触摸屏窗口设定热压板的升温速率v₁、升温后的目标温度T₂，控制器收到信号后，从而控制加热棒的电阻功率以及流量阀的大小，使热压板的当前温度T逐渐趋近于升温后的目标温度T₂，即满足所述升温后的目标温度T₂与热压板的当前温度T的差值小于10℃。若触摸显示屏显示所述热压板升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值小于等于1℃，则控制所述热压板升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值在预设的温漂范围内漂移，保温一段时间，若触摸显示屏显示所述升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值大于1℃，则通过PID模糊算法加大加热棒的功率，以及通过流量阀降低冷却液流道中冷却液的流速，将热压板升温后的实时温度T₃升温至所述升温后的目标温度T₂，并继续判断所述热压板升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值是否小于等于1℃，直至所述热压板升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值小于等于1℃。进入保温阶段，控制所述热压板升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值在-1℃≤T₂-T₃≤+1℃的范围内漂移。热压成型机的驱动液压缸控制上下热压板合模，加压到预设的压力值，并通过控制加热棒的加热电阻功率大小以及流量阀流量大小配合维持压力，保温到达一定的时间，从而完成模型压制，保压降温，待完全冷却后开模。

在具体实施例中，整个压制过程均通过程序实现，其保温时间、压力值任意设置，放置成型聚合物材料并加压、合模，聚合物材料融化固型后，完成升温保温后，通过触摸显示屏重新设定降温后的目标温度T₄以及降温速率v₂，控制器收到信号后，从而控制加热棒的电阻功率以及流量阀的大小对热压板进行线性降温，使所述热压板的当前温度T₅逐渐趋近于降温后的目标温度T₄，即满足所述热压板的当前温度T₅与降温后的目标温度T₄的差值小于10℃。若触摸显示屏显示所述热压板降温后的实时温度T₆与所述降温后的目标温度T₄的差值小于等于1℃，则控制热压板降温后的实时温度T₆与所述降温后的目标温度T₄的差值在预设的温漂范围内漂移，若所述热压板降温后的实时温度T₆与所述降温后的目标温度T₄的差值大于1℃，则通过PID模糊算法降低加热棒的加热功率，以及通过流量阀加大冷却液流道中冷却液的流速，将热压板降温后的实时温度T₆降温至所述降温后的目标温度T₄，并继续判断所述热压板降温后的实时温度T₆与所述降温后的目标温度T₄的差值是否小于等于1℃。当热压板降温后的实时温度T₆降温至所述降温后的目标温度T₄后，控制热压板降温后的实时温度T₆与所述降温后的目标温度T₄的差值在±1℃精度允许范围内漂移，即满足-1℃≤T₆-T₄≤+1℃，根据设定保温时间保温，防止因空冷使热压板的当前温度降低，或者外界热源使热压板当前温度升高，而超出预设的温漂范围，保温时间到后开模，取出成型产品。

Claims (10)

1.一种基于热压成型机的控温系统，其特征在于，包括上下排布的两个热压板、分别与所述热压板连接的温度采集子系统、加热棒和降温子系统、与所述温度采集子系统连接的控制器以及与所述控制器连接的触摸显示屏，其中，所述控制器还分别与所述加热棒以及降温子系统连接。

2.根据权利要求1所述的基于热压成型机的控温系统，其特征在于，所述加热棒位于所述热压板内，且每个热压板内均设置有5个加热棒。

3.根据权利要求1所述的基于热压成型机的控温系统，其特征在于，所述温度采集子系统包括温度传感器、与所述温度传感器连接的半桥单臂测量电桥以及与所述半桥单臂测量电桥连接的放大器，其中，

所述温度传感器的数量为4个，且每个热压板上均设置有2个温度传感器，所述温度传感器的型号为Pt100铂电阻温度传感器；

所述温度传感器通过三线制与所述半桥单臂测量电桥连接；

所述放大器与所述控制器连接，所述放大器的型号为LM358运算放大器。

4.根据权利要求1所述的基于热压成型机的控温系统，其特征在于，所述降温子系统包括流量阀，以及与所述流量阀连接的冷却液流道，其中，

所述流量阀与所述控制器连接；

所述冷却液流道呈直通式的位于所述热压板内，每个热压板内均设置有5个冷却液流道，且与位于热压板内的加热棒上下交叉分布。

5.根据权利要求1所述的基于热压成型机的控温系统，其特征在于，所述控制器的型号采用型号为STM32F407ZGT6的单片机。

6.一种基于热压成型机的控温方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、利用最小二乘法将热压板的边缘温度T₁与热压板的中间温度进行拟合，得到热压板的当前温度T；

S2、通过触摸显示屏设置热压板的升温速率v₁以及升温后的目标温度T₂；

S3、根据所述热压板的升温速率v₁以及升温后的目标温度T₂，控制热压板升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值在预设的温漂范围内漂移，进入保温状态；

S4、通过触摸显示屏设置热压板的降温速率v₂以及降温后的目标温度T₄；

S5、根据热压板的降温速率v₂以及降温后的目标温度T₄，控制热压板降温后的实时温度T₆与所述降温后的目标温度T₄的差值在预设的温漂范围内漂移，从而实现对热压成型机的控温。

7.根据权利要求6所述的基于热压成型机的控温方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下步骤：

S101、将温度传感器实时采集的热压板的温度，经半桥单臂测量电桥以及放大器处理得到热压板的模拟电压值；

S102、将所述模拟电压值经控制器转换得到热压板的边缘温度T₁，所述热压板的边缘温度T₁的表达式如下：

其中，U表示放大器输出的电压，U_min表示半桥单臂测量电桥以及放大器输出的电压下限，U_max表示半桥单臂测量电桥以及放大器输出的电压上限，T_max表示半桥单臂测量电桥以及放大器的量程上限，T_min表示半桥单臂测量电桥以及放大器的量程下限；

S103、利用最小二乘法将热压板的边缘温度T₁与热压板的中间参考温度进行拟合，得到热压板的当前温度T，所述热压板的当前温度T的表达式如下：

T＝T₇＝k×T₁+b

其中，T₇表示热压板的中间参考温度，k表示热压板的中间参考温度与边缘温度的斜率，T₁表示热压板的边缘温度，b表示热压板的中间参考温度的y轴的截距。

8.根据权利要求6所述的基于热压成型的控温方法，其特征在于，所述步骤S3中包括如下步骤：

S301、根据热压板升温后的目标温度T₂，判断所述升温后的目标温度T₂与热压板的当前温度T的差值是否小于10℃，若是，则进入步骤S303，反之，则进入步骤S302；

S302、根据判断结果利用PID模糊算法加大加热棒的功率，关闭流量阀，并进入步骤S303；

S303、根据所述热压板的升温速率v₁利用PID模糊算法调整加热棒的功率以及流量阀的大小，将热压板的当前温度T升温至所述升温后的目标温度T₂；

S304、判断所述热压板升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值是否小于等于1℃，若是，则进入步骤S305，反之，则进入步骤S306；

S305、根据步骤S303中加热棒的功率以及流量阀的大小对加热棒的功率以及流量阀的大小进行调整，控制所述热压板升温后的目标温度T₂与热压板升温后的实时温度T₃的差值在预设的温漂范围内漂移，进入保温状态，并进入步骤S4，所述预设的温漂范围为：

-1℃≤T₂-T₃≤+1℃

S306、通过PID模糊算法加大加热棒的功率，并通过流量阀降低冷却液流道中冷却液的流速，将热压板升温后的实时温度T₃升温至所述升温后的目标温度T₂，并返回步骤S304。

9.根据权利要求6所述的基于热压成型的控温方法，其特征在于，所述步骤S5中包括如下步骤：

S501、根据所述热压板降温后的目标温度T₄，判断所述热压板的当前温度T₅与降温后的目标温度T₄的差值是否小于10℃，若是，则进入步骤S503，反之，则进入步骤S502；

S502、根据判断结果利用PID模糊算法加大流量阀的流量，关闭加热棒的加热功率，并进入步骤S503；

S503、根据所述热压板的降温速率v₂利用PID模糊算法调整加热棒的加热功率以及流量阀的大小，将热压板的当前温度T₅降温至所述降温后的目标温度T₄；

S504、判断所述热压板降温后的实时温度T₆与所述降温后的目标温度T₄的差值是否小于等于1℃，若是，则进入步骤S505，反之，则进入步骤S506；

S505、根据步骤S503中加热棒的功率以及流量阀的大小对加热棒的功率以及流量阀的大小进行调整，控制热压板降温后的实时温度T₆与所述降温后的目标温度T₄的差值在预设的温漂范围内漂移，所述预设的温漂范围为：

-1℃≤T₆-T₄≤+1℃

其中，T₆表示热压板降温后的实时温度T₆，T₄表示热压板降温后的目标温度；

S506、通过PID模糊算法降低加热棒的加热功率，并通过流量阀加大冷却液流道中冷却液的流速，将热压板降温后的实时温度T₆降温至所述降温后的目标温度T₄，并返回步骤S504，从而实现对热压成型机的热压控温。

10.根据权利要求6所述的基于热压成型的控温方法，其特征在于，所述步骤S2中的升温速率v₁包括5个档位，其分别为：10℃/min、15℃/min、20℃/min、30℃/min和35℃/min；

所述步骤S4中的降温速率v₂包括5个档位，其分别为：50℃/min、40℃/min、30℃/min、20℃/min和5℃/min。