[发明专利]一种注塑成型制品重量无模型控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及注塑成型制品重量控制领域，特别地，涉及一种注塑成型制品重量无模型控制方法。

背景技术

注塑成型是一种常用的、重要的塑料加工成型方法。而成型制品的重量是注塑制品的一项重要质量性能指标。注塑成型制品的重量控制对于制品质量控制有重要意义。然而，注塑成型过程是一个复杂的、多阶段、多变量的和非线性的间歇生产过程。影响注塑制品重量的因素众多，同时在实际生产过程中存在噪声等不确定因素，造成注塑成型制品的重量控制实现困难，成本高昂。

从产品质量控制的角度，目前在注塑成型重量控制领域，常用的重量控制方法包括：第一，试凑法，它通过操作人员根据经验反复调节来获得一个较优的控制工作点，这种方法虽然简单易行，但是非常费时、低效，且严重依赖于操作人员的个人经验；第二，试验设计法，该方法通过实验设计来确定试验方案，实施试验并采集各个试验点重量信息，再对数据进行分析或拟合，通过近似的拟合模型来预测最优工作点实现制品重量控制；该方法的优点在于通过精心设计的试验可以减少试验次数，并且可以给出一个近似的质量模型；其缺陷在于，试验设计法仍然需要较多的经验辅助、在线实施困难，也只能找到近似的局部最优工作点，因此该方法的控制精度不高；第三，基于模型的重量控制方法；该方法需要有一个先验模型作为基础，根据其依赖的模型不同可以分为机理模型和基于试验数据的辨识回归模型两大类。该方法在已有模型的基础上虽然具备实施简单，可以离线进行等优点；但是由于注塑成型过程的复杂性，塑料制品的重量表征难以实现，制品重量与各工艺参数之间的机理模型无法准确建立。而基于数据的回归模型一般都需要通过大量的实验获得，往往工作量大，并且模型的外推性也不理想；因此模型是该方法的一大瓶颈。与此同时，注塑成型过程具有工作点变化频繁的特点，在工业生产过程中经常需要改变材料、模具和一些工作条件。在这些要素发生改变的情况下，原模型精度根本无法适用于新的生产过程。因此，基于模型的注塑制品重量控制方法往往需要耗费大量的时间、精力和试验来建立过程模型且其控制精度也必然受限于相应的模型精度，这导致该方法在实际控制过程中效率低下、控制精度不能有效保证。

综上所述，目前常用的重量控制方法往往要求操作人员有很充足的经验并且需要大量的试验和时间投入，重量控制实现成本很高，效率低下，也不利于节能减排和环境保护。

考虑到注塑过程具有单位生产成本低、快速、易重复的特点，即使在最初的几个甚至于几十个批次生产的制品质量不满足要求，只要重量能够不断逼近设定控制指标并且在一定批次后达到要求，其消耗的资金成本和时间成本相对于目前传统的重量控制方法可忽略不计。因此，我们根据注塑成型生产过程的低成本和批次可重复性，提出了一种基于单纯形方法的无模型重量控制方法。

单纯形方法是一种直接搜索优化方法，由Nelder和Mead在1965年提出。（Nelder, J. A.； Mead, R., A Simplex-Method for Function Minimization. Computer Journal 1965, 7, （4）, 308-313.）该方法优点在于搜索过程不依赖于迭代点的梯度信息，而只需要函数值信息；因此实施方便，同时效率也较高；但是该方法对噪声和干扰敏感，在噪声和干扰存在的条件下，效率较低甚至于出现算法停滞等现象；无法直接在无模型控制过程中实施。本发明利用单纯形方法来迭代产生控制工作点序列，充分利用了单纯形方法的优势，同时对单纯形方法进行修改使其适合于在无模型情况下应用，从而提出了一种注塑成型制品重量无模型控制方法。该方法既继承了单纯形方法的优势，又克服了干扰，具备较好的鲁棒性和抗噪声性。

总体而言，本发明利用注塑成型生产过程的低成本和批次可重复的特性实现快速产品无模型重量控制，减少重量控制的试验开销、缩短控制时间；这对于提高注塑成型过程的重量控制效率和在工业生产过程中具体落实节能减排有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有注塑成型制品重量控制方法的不足，供一种与传统的控制方法不同类型的、更高效的重量无模型控制方法。本发明利用单纯形方法来迭代产生控制工作点序列，并通过无模型方式在线实施，从而对每个控制工作点进行有效的、抗干扰的重量估计，最终实现在少量试验批次下快速达到满意的控制目标。

本发明为实现上述发明目的采用了如下的技术方案：一种注塑成型制品无模型重量控制方法，该方法由以下步骤组成：