1、傳統(tǒng)注塑機加熱采用電阻加熱方式，但是電阻加熱方式的熱效率低，僅僅為加熱功率的30％-40%。電磁感應加熱以其升溫速度快、熱效率高、壽命長、工作環(huán)境優(yōu)良等優(yōu)點，自上世紀90年代以來在注塑機行業(yè)得到廣泛應用。但是注塑機電磁感應加熱在帶來上述優(yōu)點的同時，也存在著降溫速度慢、溫度控制精度低和調(diào)節(jié)時間長等問題，針對此問題，2013年北京三博中自科技有限公司研制出了水冷式電磁感應加熱裝置，它具有降溫迅速、控溫精確和調(diào)節(jié)時間短等特點。本課題組也于同期

2、開始了水冷式電磁感應加熱裝置的研究工作，完成了水冷式注塑機電磁感應加熱裝置的機理研究并成功研制了加熱裝置，對電磁加熱的料筒的溫度場進行了仿真分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化。但是基于水冷式電磁加熱的注塑機溫度控制系統(tǒng)尚未實現(xiàn)，將研制的水冷式電磁加熱裝置應用于注塑機并實現(xiàn)溫度的精確控制正是本課題需要解決的問題。
　　本文在對注塑機工藝原理進行分析的基礎上，同時考慮注塑機的溫控技術要求，提出了水冷式注塑機料筒溫度控制系統(tǒng)的總體方案，并利用參數(shù)辨識的方

3、法建立水冷式注塑機電磁感應加熱裝置的數(shù)學模型，并對建立的數(shù)學模型進行驗證，驗證了建立的數(shù)學模型的正確性。
　　由于注塑機的料筒溫度是一個強耦合、大時滯、非線性的時變系統(tǒng)，而且注塑機加熱的熱慣量較大，這將導致很難對加熱的溫度達到比較精準的控制，基于此提出了 Smith預估控制與線性二次最優(yōu)P ID參數(shù)優(yōu)化相結(jié)合的控制策略，從而對水冷式注塑機電磁感應加熱溫度進行控制。通過仿真結(jié)果表明，此控制算法應用于水冷式注塑機溫控系統(tǒng)后，相對于獨立

4、的Smith控制來說，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間縮短了42.1%，超調(diào)量增加了40.0%，穩(wěn)態(tài)誤差減少了20.0%，而相對于傳統(tǒng)的P ID控制算法而言，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間縮短了54.2%，超調(diào)量減少了44.7%,穩(wěn)態(tài)誤差減少了50.0%，從而驗證了提出的控制算法的優(yōu)異性。
　　完成了水冷式注塑機電磁加熱溫度控制裝置設計以及實驗驗證。根據(jù)水冷式注塑機溫度控制系統(tǒng)的功能需求，完成了水冷式電磁加熱注塑機溫度控制系統(tǒng)的軟、硬件設計。通過實驗表明，在無散熱

5、片的情況下，提出的帶Smith預估控制的線性二次最優(yōu)控制算法，與 S m i t h預估控制算法相比，系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間縮減了18.7%，超調(diào)量增加了4.7%，穩(wěn)態(tài)誤差減少了16.0%；與傳統(tǒng)的P I D控制算法相比，系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間縮減了19.7%，超調(diào)量減少了35.9%，穩(wěn)態(tài)誤差減少了45.6%，從而通過實驗驗證了所提出的控制策略的優(yōu)異性；并且在有/無散熱片的情況下，將提出的控制算法應用于溫控系統(tǒng)中，與無散熱片時相比，加熱散熱片后系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間