外文翻译-热动态建模与控制注塑成型工艺

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1、黄河科技学院毕业设计(文献翻译)第12页毕业设计(论文)文献翻译院（系）名称工学院机械系专业名称机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师2012年03月3日黄河科技学院毕业设计(文献翻译)第12页热动态建模与控制注塑成型工艺摘要热控制是注塑模具高速发展的关键。对于一个有效的热管理系统，本研究提供了一个方法，以确定热动态模型的控制器的设计。采用神经网络和有限元分析，系统辨识对模具成型工艺各周期动态进行了处理。基于系统识别，控制器采用径向基函数（RBF）的目的是调整控制器的参数。根据不同成型工艺的精度对控制器的性能进行研究跟踪。关键词：塑料注塑成型;热动态建模周期时间;

2、神经网络;有限元分析;基于RBF自适应PID控制黄河科技学院毕业设计(文献翻译)第12页1引言注射成型是主要的生产工艺，生产注射零件到溶化的塑料模具材料。热控制是这个过程中的关键问题,由于模具温度均匀有助于减少生产质量的问题，如收缩孔隙率，不良的填充和部分周期延长时间凝固[1，2]。已经提出了许多方法来处理模具的热控制（或模具）系统。PI[3]和PID算法[1]被分别应用到对塑料注塑成型和高压压铸模腔温度的管理。为了提高PID控制在不确定非线性动力学的限制，大林控制器[4]和模型预测控制（MPC）已利用各种模具系统热控制[5，6，7，8]。尽管表现与PID控制相比

3、有所改善，但处理控制器却不够给力，特别是在更复杂的非线性动态，因为这些控制器是基于一个线性的“最适合”模型（如ARX的ARMAX模型），控制器的性能很大程度上受到建模时由于不稳定状态出现的错误的影响。虽然模具的热动力学的精确建模是热控成功的先决条件，但由于模具的不确定性导致它在实践中成为一个艰巨的任务。例如，模具是一个复杂的连续冷却和加热系统，热动力学建模和103渠道注塑成型工艺的控制使建模和控制变的相当复杂。对未建模模具的热动力学（如对流和辐射）也提供进一步的挑战。然而，对于如何处理模具系统在建模时遇到的固有挑战，本文认为可以采用神经网络（NN）方法。运用神经网

4、络技术，以注塑模具中的不确定性动力学为蓝本。此外，我们建模涉及塑料成型过程中一直未研究的各种周期（即为模具系统的热管理只考虑一个固定的周期的最佳记录方法）。在这项研究中，系统识别通过有限元得到的温度分布进行分析（FEA）。基于此系统识别和RBF自适应PID控制设计出一个控制器。第2部分介绍了模具的系统。第3节提出了一个使用有限元模拟和神经网络技术的热动力学建模的方法。在第4节，对控制器的设计和它的性能进行了讨论。最后，在第5节总结发言。2注塑模具和各种周期时间黄河科技学院毕业设计(文献翻译)第12页图1显示了用于在这项研究中分析的注塑模具。热聚合物注入模腔通过靠近

5、冷却通道冷却到脱模温度。由于注塑过程中的主导热量传递手段[3，9]，将冷却液的流速和温度的选择作为控制参数。模具的热有限元动态分析基于这种投入产出模型来开展。在注塑过程中，周期时间分配为主体注射阶段，包装，保温，冷却和弹射。由于在这些阶段，冷却阶段需要一个周期的很大一部分时间来将聚合物冷却到[10]凝固温度，冷却时间在周期中起着重要的作用。以往的研究在注塑成型过程中在处理系统识别和热控时使用了预定的冷却时间（即周期）。然而广泛的热动力学变化周期时间是不固定的。“基于这有限的认知，控制策略不能充分利用通过减少冷却时间（周期时间）在成本效益中制造的优势。在这项研究中，

6、不同的成型周期时间过程被认为是热动力学建模的过程。3热动力学建模3.1有限元分析有限元分析的目的是确定在注塑模具的成型工艺中的热动力学（即温度分布），并获得系统识别所需的输入输出数据集。104J.SEO，A.Khajepour，和J.P.Huissoon图1注塑模具冷却通道注塑模具的过程可以简述如下：聚合物在注塑成型周期开始前205℃注入模腔。在循环过程中，通过冷却液与空气自然对流来实现熔体和磨具间的热传导。冷却阶段后，聚合物的一部分是从开模腔喷出。为有限元分析时，ANSYSCFX的11软件包使用SolidWorks的三维CAD文件。对于聚合物和模具，材料性能的S

7、antoprene8211-45[11]和铸铁GG-15[12]分别应用。水由于其特性被用于冷却剂。在冷却通道中的流动很快。模具的初始温度假定为室温（25℃），与静止的空气自然对流，6W/m2℃为对流换热系数。暂态分析中的有限元分析注射周期时间的温度分布进行了观察成型工艺腔附近的一些节点。四个节点（MO1，MO2，MO3MO4）位于模具图内。1被选为监测温度分布。为有限元网格划分，网格细化的收敛性进行研究，直到达到了温度分布的收敛。3.2系统辨识NARX模型及有限元分析利用有限元分析抓住黄河科技学院毕业设计(文献翻译)第12页动力学模型来描述在模具中的温度分布，N

8、ARX（非