本发明一种气路式热切机切粒推力控制系统的控制方法，所述控制系统包括主控模块、比例调节阀、气缸、刀头和测力仪，所述比例调节阀、气缸、刀头、测力仪分别与所述主控模块连接，所述比例调节阀与所述气缸连接；本发明控制系统设计新颖、简单高效，在现有热切机的基础上进行了很好地改进，采用气路式代替液压式，在切粒推力时对热切机的刀头施加推力，完成刀头与模头的贴合，实现切粒；该控制方法控制精度高，采用一阶闭合反馈调节，能够精确的调节和控制刀片与模头的接触力，保证刀片既能切粒，又与模头的摩擦力最小，对刀片的损伤最小，还可以使得该控制系统更加稳定。
1.一种气路式热切机切粒推力控制系统的控制方法，所述控制系统包括主控模块（1）、比例调节阀（2）、气缸（3）、刀头（4）和测力仪，所述比例调节阀（2）、气缸（3）、刀头（4）、测力仪分别与所述主控模块（1）连接，所述比例调节阀（2）与所述气缸（3）连接；
所述气缸（3）的一侧连通有气路箱体（5），所述气缸（3）的另一侧连接推力轴（6），所述推力轴（6）连接有与所述推力轴（6）垂直的刀体（7），所述刀体（7）的前端设置所述刀头（4），所述刀头（4）的外圆周面上均匀分布若干刀片（8），所述刀片（8）的边缘均处于同一水平面上并与模头（9）贴合设置；
步骤一：开启该控制系统，所述气路箱体（5）为气缸（3）供气，进入正常工作状态；
步骤二：定义所述刀片（8）的数目为n、所述模头（9）对于单个所述刀片（8）的反作用力为F1，则所述刀头（4）受到的作用力为nF1，所述刀头（4）经过推力轴（6）反馈到所述气缸（3）上的反作用力为nF1；
步骤三：定义气缸（3）输出力值为x（k）、气缸（3）的气体压强为u（k）、控制增益为K、比例调节阀（2）的比例调节参数为R、方程系数为a，则该控制系统的一阶方程式表示为：x（k+1）=ax（k）+Ku（k），该控制系统的反馈控制方程式表示为：u（k）=x（k）-x（k-1）+Ru（k），其中控制增益K＞0；理论上，刀头（4）所受的力为：x (k)-nF1，x (k)-nF1＞0；
步骤四：根据根轨迹法求解步骤三的方程式，可知：通过所述主控模块（1）调节K和R，使得刀头（4）所受的力x (k)-nF1在一个小的范围内波动，使得该控制系统趋于稳定，进而使得所述气缸（3）对于所述刀头（4）提供稳定的推力；
步骤五：所述测力仪将采集到的压力信号传送给主控模块（1）并进行处理，所述主控模块（1）将处理后的执行信号传送给所述比例调节阀（2），进而所述比例调节阀（2）调节到达所述气缸（3）的气体压强，所述气缸（3）根据气体压强输出一定的推力，并通过推力轴（6）作用于所述刀头（4）上，进而刀头（4）上的刀片（8）将一定的压力作用于模头（9）上，进而刀片（8）与模头（9）进行接触摩擦并对熔融的物料进行切割，得到颗粒状切粒。
2.根据权利要求1所述的一种气路式热切机切粒推力控制系统的控制方法，其特征在于：所述主控模块（1）为DCS或PLC。
3.根据权利要求1所述的一种气路式热切机切粒推力控制系统的控制方法，其特征在于：所述比例调节阀（2）为VPPM型。
4.根据权利要求1所述的一种气路式热切机切粒推力控制系统的控制方法，其特征在于：所述主控模块（1）通过二位五通阀分别与所述比例调节阀（2）、气缸（3）连接。
5.根据权利要求1所述的一种气路式热切机切粒推力控制系统的控制方法，其特征在于：所述主控模块（1）通过PID控制器与所述刀头（4）连接。
6.根据权利要求1所述的一种气路式热切机切粒推力控制系统的控制方法，其特征在于：所述刀头（4）、单个刀片（8）、气缸（3）上分别设置所述测力仪。
一种气路式热切机切粒推力控制系统的控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及热切机控制技术领域，更具体地说，涉及一种气路式热切机切粒推力控制系统的控制方法。
背景技术
[0002] 众所周知，水下切粒机，是一种新型的高分子聚合物半成品加工机械，由于它的切削过程是在水中进行，由此得名。由于切粒过程中不需要对带条冷却，为了与水下拉条式切粒机区分，我们又称其为热切机或磨面切。目前此种设备主要应用于聚丙烯（PP）、尼龙6（PA6）、弹性体等产品的生产。其主要特点是设备及其附属设备占地小，产品生产过程中粒子不需要过度冷却，可实现90度高温切粒，为后续升温工序节省了能量消耗。现今世界上主要的热切机生产厂家有：CAMA、BKG、MAAG（马格）、南京翰易等。
[0003] 但是现有的热切机还存在需要改进的地方：
[0004] 其一，现有的热切机切粒推力主要采用液压系统来提供推力支持，效果不是很好，成本比较高；而且现有的热切机还没有尝试使用气路系统对液压系统的替代，因此具有一定的局限性；
[0005] 其二，现有的热切机切粒推力的控制系统不完善，控制方法不够优良，控制精度不高，使得切割出来的物料颗粒达不到更高的要求，并且浪费资源和成本，智能化和自动化程度低，不适合大范围普及。
发明内容
[0006] 有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种气路式热切机切粒推力控制系统的控制方法，控制系统设计新颖、简单高效，在现有热切机的基础上进行了很好地改进，采用气路式代替液压式，在切粒推力时对热切机的刀头施加推力，完成刀头与模头的贴合，实现切粒；该控制方法控制精度高，采用一阶闭合反馈调节，能够精确的调节和控制刀片与模头的接触力，保证刀片既能切粒，又与模头的摩擦力最小，对刀片的损伤最小，还可以使得该控制系统更加稳定，可以实时监测和调节热切机切粒推力，更好地达到了切粒要求，大大降低了设备运行功耗和维护成本，更适合推广。
[0007] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0008] 一种气路式热切机切粒推力控制系统的控制方法，所述控制系统包括主控模块、比例调节阀、气缸、刀头和测力仪，所述比例调节阀、气缸、刀头、测力仪分别与所述主控模块连接，所述比例调节阀与所述气缸连接；
[0009] 所述气缸的一侧连通有气路箱体，所述气缸的另一侧连接推力轴，所述推力轴连接有与所述推力轴垂直的刀体，所述刀体的前端设置所述刀头，所述刀头的外圆周面上均匀分布若干刀片，所述刀片的边缘均处于同一水平面上并与模头贴合设置；
[0010] 包括以下步骤：
[0011] 步骤一：开启该控制系统，所述气路箱体为气缸供气，进入正常工作状态；
[0012] 步骤二：定义所述刀片的数目为n、所述模头对于单个所述刀片的反作用力为F1，则所述刀头受到的作用力为nF1，所述刀头经过推力轴反馈到所述气缸上的反作用力为nF1；
[0013] 步骤三：定义气缸输出力值为x（k）、气缸的气体压强为u（k）、控制增益为K、比例调节阀的比例调节参数为R、方程系数为a，则该控制系统的一阶方程式表示为：x（k+1）=ax（k）+Ku（k），该控制系统的反馈控制方程式表示为：u（k）=x（k）-x（k-1）+Ru（k），其中控制增益K＞0；理论上，刀头所受的力为：x (k)-nF1，x (k)-nF1＞0；
[0014] 步骤四：根据根轨迹法求解步骤三的方程式，可知：通过所述主控模块调节K和R，使得刀头所受的力x (k)-nF1在一个小的范围内波动，使得该控制系统渐进稳定，进而使得所述气缸对于所述刀头提供稳定的推力；
[0015] 步骤五：所述测力仪将采集到的压力信号传送给主控模块并进行处理，所述主控模块将处理后的执行信号传送给所述比例调节阀，进而所述比例调节阀调节到达所述气缸的气体压强，所述气缸根据气体压强输出一定的推力，并通过推力轴作用于所述刀头上，进而刀头上的刀片将一定的压力作用于模头上，进而刀片与模头进行接触摩擦并对熔融的物料进行切割，得到颗粒状切粒。
[0016] 进一步的，所述主控模块为DCS或PLC。
[0017] 进一步的，所述比例调节阀为VPPM型。
[0018] 进一步的，所述主控模块通过二位五通阀分别与所述比例调节阀、气缸连接。
[0019] 进一步的，所述主控模块通过PID控制器与所述刀头连接。
[0020] 进一步的，所述刀头、单个刀片、气缸上分别设置所述测力仪。
[0021] 本发明的有益效果是：
[0022] 本发明中，热切机切粒推力控制系统包括主控模块、比例调节阀、气缸、刀头和测力仪，设计新颖、简单高效，在现有热切机的基础上进行了很好地改进，采用气路式代替液压式，通过比例调节阀调节气缸的气体压强，进而调节切粒推力时对热切机的刀头施加的推力，完成刀片与模头的贴合，实现切粒；另外，刀片与模头贴合，刀片受到模头的反作用力，进而刀头通过推力轴将反作用力反馈到气缸，大大降低了设备运行功耗，同时还能保证推力的稳定性，保证刀头的切粒功能；
[0023] 本发明中，该控制方法控制精度高，采用一阶闭合反馈调节，能够精确的调节和控制刀片与模头的接触力，保证刀片既能切粒，又与模头的摩擦力最小，对刀片的损伤最小，还可以使得该控制系统更加稳定，可以实时监测和调节热切机切粒推力，更好地达到了切粒要求，大大降低了设备运行功耗和维护成本，更适合推广。
附图说明
[0024] 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。
[0025] 图1为本发明的结构示意图；
[0026] 图2为刀头与模头的结构示意图；
[0027] 图3为本发明的控制框图；
[0028] 图中标记：1、主控模块，2、比例调节阀，3、气缸，4、刀头，5、气路箱体，6、推力轴，7、刀体，8、刀片，9、模头。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图给出具体实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0030] 如图1-3所示，一种气路式热切机切粒推力控制系统的控制方法，所述控制系统包括主控模块1、比例调节阀2、气缸3、刀头4和测力仪，所述比例调节阀2、气缸3、刀头4、测力仪分别与所述主控模块1连接，所述比例调节阀2与所述气缸3连接；
[0031] 所述气缸3的一侧连通有气路箱体5，所述气缸3的另一侧连接推力轴6，所述推力轴6连接有与所述推力轴6垂直的刀体7，所述刀体7的前端设置所述刀头4，所述刀头4的外圆周面上均匀分布若干刀片8，所述刀片8的边缘均处于同一水平面上并与模头9贴合设置；
[0032] 其特征在于：包括以下步骤：
[0033] 步骤一：开启该控制系统，所述气路箱体5为气缸3供气，进入正常工作状态；
[0034] 步骤二：定义所述刀片8的数目为n、所述模头9对于单个所述刀片8的反作用力为F1，则所述刀头4受到的作用力为nF1，所述刀头4经过推力轴6反馈到所述气缸3上的反作用力为nF1；
[0035] 步骤三：定义气缸3输出力值为x（k）、气缸3的气体压强为u（k）、控制增益为K、比例调节阀2的比例调节参数为R、方程系数为a，则该控制系统的一阶方程式表示为：x（k+1）=ax（k）+Ku（k），该控制系统的反馈控制方程式表示为：u（k）=x（k）-x（k-1）+Ru（k），其中控制增益K＞0；理论上，刀头4所受的力为：x (k)-nF1，x (k)-nF1＞0；
[0036] 步骤四：根据根轨迹法求解步骤三的方程式，可知：通过所述主控模块1调节K和R，使得刀头4所受的力x (k)-nF1在一个小的范围内波动，使得该控制系统渐进稳定，进而使得气缸3对于刀头4提供稳定的推力；
[0037] 步骤五：所述测力仪将采集到的压力信号传送给主控模块1并进行处理，所述主控模块1将处理后的执行信号传送给所述比例调节阀2，进而所述比例调节阀2调节到达所述气缸3的气体压强，所述气缸3根据气体压强输出一定的推力，并通过推力轴6作用于所述刀头4上，进而刀头4上的刀片8将一定的压力作用于模头9上，进而刀片8与模头9进行接触摩擦并对熔融的物料进行切割，得到颗粒状切粒。
[0038] 进一步的，主控模块1为DCS或PLC。
[0039] 进一步的，比例调节阀2为VPPM型。
[0040] 进一步的，主控模块1通过二位五通阀分别与所述比例调节阀2、气缸3连接。
[0041] 进一步的，主控模块1通过PID控制器与刀头4连接，主控模块1控制刀头4的执行动作。
[0042] 进一步的，刀头4、单个刀片8、气缸3上分别设置测力仪，测力仪对各个地方的作用力进行实时监测，并及时反馈给主控模块1。
[0043] 综上所述，本发明中，热切机切粒推力控制系统包括主控模块1、比例调节阀2、气缸3、刀头4和测力仪，设计新颖、简单高效，在现有热切机的基础上进行了很好地改进，采用气路式代替液压式，通过比例调节阀2调节气缸3的气体压强，进而调节切粒推力时对热切机的刀头4施加的推力，完成刀片8与模头9的贴合，实现切粒；另外，刀片8与模头9贴合，刀片8受到模头9的反作用力，进而刀头4通过推力轴6将反作用力反馈到气缸3，大大降低了设备运行功耗，同时还能保证推力的稳定性，保证刀头的切粒功能；
[0044] 本发明中，该控制方法控制精度高，采用一阶闭合反馈调节，能够精确的调节和控制刀片8与模头9的接触力，保证刀片8既能切粒，又与模头9的摩擦力最小，对刀片8的损伤最小，还可以使得该控制系统更加稳定，可以实时监测和调节热切机切粒推力，更好地达到了切粒要求，大大降低了设备运行功耗和维护成本，更适合推广。
[0045] 以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
