一种注塑机用永磁同步电机液压系统抗饱和控制方法

摘要

本发明公开了一种注塑机用永磁同步电机液压系统抗饱和控制方法。该控制方法具体包括设置PI控制单元、抗饱和单元，然后通过调节抗饱和系数来调整抗饱和输出，实现系统的抗饱和控制。在控制过程中，将压力环控制器设计为抗饱和PI控制形式，将抗饱和系数设计为可变参数，以适应不同的液压特性和液压动作，可以预防压力超调对生产工艺、产品质量造成的不良影响。

权利要求

1.一种注塑机用永磁同步电机液压系统抗饱和控制方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：

步骤1、设置PI控制单元PI控制单元的比例项输出up(k)为：up(k)＝kp·e(k)其中，e(k)为输入偏差，kp为比例系数；

PI控制单元的积分项输出ui(k)为：ui(k)＝kp/τi∑e(k)其中τi为积分时间常数；

步骤2、设置抗饱和单元抗饱和项输出uc(k)为：uc(k)＝kc·[u(k)‑upr(k)]其中，u(k)为控制器输出，upr(k)为预输出项，kc为抗饱和系数；

根据预输出项upr(k)的变化，控制抗饱和项输出uc(k)：其中，Umax为控制器输出上限幅值，Umin为控制器输出下限幅值；

步骤3、调节抗饱和系数检测超调量σ，调整抗饱和系数kc：其中，kcmax为抗饱和系数上限幅值、kcmin为抗饱和系数下限幅值。

说明书

一种注塑机用永磁同步电机液压系统抗饱和控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于交流电机传动技术领域，涉及一种永磁同步电机液压系统控制方法，特别涉及一种注塑机用永磁同步电机液压系统抗饱和控制方法。

背景技术

[0002] 注塑机又名注射成型机，是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。目前在塑料加工制品中，80％以上采用注射成型，随着
中国塑料加工业的发展，注塑机的产量在逐年增加。注塑机的工艺过程一般分为合模、锁
模、射胶、保压、熔胶、冷却、松模、开模、取出等几个阶段，各个阶段需要不同的压力和流量。
传统注塑机液压系统采用异步电机+定量泵结构，电机以恒定转速提供恒定流量，注塑过程
的负载总是处于变化状态，多余的液压油通过溢流阀回流，由此造成的能量损失高达30％‑
70％。

[0003] 将永磁同步电机应用于注塑机液压系统，解决了上述高能耗问题。在不同的注塑机工艺阶段，电脑控制系统设定不同的压力和流量指令，由伺服驱动器控制永磁同步电机
转速，驱动液压油泵(如齿轮泵、螺杆泵、柱塞泵)完成压力和流量的解耦控制。尤其在保压
阶段节能效果显著，综合节能效果可达40％‑80％。

[0004] 为保证生产效率，注塑机工艺过程要求动作转换快，如压力上升限定在0.5秒以内，由于液压系统是以油为传动介质，存在较大惯性，采用常规的永磁同步电机压力环PI算
法，在起压阶段往往会产生压力超调，而较大的压力超调会对生产工艺和产品质量造成影
响。

发明内容

[0005] 针对现有技术的不足，本发明提出了一种注塑机用永磁同步电机液压系统抗饱和控制方法，将压力环控制器设计为抗饱和PI控制，将抗饱和系数设计为变参数，以适应不同
的液压特性和液压动作，预防压力超调对生产工艺、产品质量造成的不良影响。

[0006] 一种注塑机用永磁同步电机液压系统抗饱和控制方法，具体包括以下步骤：

[0007] 步骤1、设置PI控制单元

[0008] PI控制单元的比例项输出up(k)为：

[0009] up(k)＝kp·e(k)

[0010] 其中，e(k)为输入偏差，kp为比例系数。

[0011] PI控制单元的积分项输出ui(k)为：

[0012] ui(k)＝kp/τi∑e(k)

[0013] 其中τi为积分时间常数。

[0014] 步骤2、设置抗饱和单元

[0015] 抗饱和项输出uc(k)为：

[0016] uc(k)＝kc·[u(k)‑upr(k)]

[0017] 其中，u(k)为控制器输出，upr(k)为预输出项，kc为抗饱和系数。

[0018] 根据预输出项upr(k)的变化，控制抗饱和项输出uc(k)：

[0019]

[0020] 其中，Umax为控制器输出上限幅值，Umin为控制器输出下限幅值。

[0021] 步骤3、调节抗饱和系数

[0022] 检测超调量σ，调整抗饱和系数kc：

[0023]

[0024] 其中，kcmax为抗饱和系数上限幅值、kcmin为抗饱和系数下限幅值。

[0025] 本发明具有以下有益效果：

[0026] 1、使用抗饱和PI算法设计压力环控制器，可以有效预防压力超调对生产工艺、产品质量造成的不良影响。

[0027] 2、将抗饱和系数作为可变参数，根据超调大小对其进行调整，以适用于不同的液压特性和不同的液压动作。

附图说明

[0028] 图1是实施例中液压系统矢量控制系统图。

[0029] 图2是实施例中抗饱和算法压力环控制器结构。

具体实施方式

[0030] 以下结合附图对本发明作进一步的解释说明；

[0031] 本实施例的无传感器永磁同步电机液压系统矢量控制系统如图1所示，包括永磁同步电机、三相电压源型逆变器、空间矢量PWM调制单元、电流检测与变换单元、直轴电流调
节器、交轴电流调节器、转速调节器、以及位置和转速计算单元。抗饱和控制方法作用于由
PI控制单元和抗饱和单元组成的抗饱和控制器，其中抗饱和系数设计为使液压超调趋小的
调节率。压力环的输出为图1所示矢量控制系统转速环给定nr。

[0032] 一种注塑机用永磁同步电机液压系统抗饱和控制方法，具体包括以下步骤：

[0033] 步骤1、设置PI控制单元

[0034] PI控制单元的比例项输出up(k)为：

[0035] up(k)＝kp·e(k)

[0036] 其中，e(k)为输入偏差，kp为比例系数。

[0037] PI控制单元的积分项输出ui(k)为：

[0038] ui(k)＝kp/τi∑e(k)

[0039] 其中τi为积分时间常数。

[0040] 步骤2、设置抗饱和单元

[0041] 抗饱和项输出uc(k)为：

[0042] uc(k)＝kc·[u(k)‑upr(k)]

[0043] 其中，u(k)为控制器输出，upr(k)为预输出项，kc为抗饱和系数。

[0044] 根据预输出项upr(k)的变化，控制抗饱和项输出uc(k)：

[0045]

[0046] 其中，Umax为控制器输出上限幅值，Umin为控制器输出下限幅值。

[0047] 步骤3、调节抗饱和系数

[0048] 检测超调量σ，调整抗饱和系数kc：

[0049]

[0050] 其中，kcmax为抗饱和系数上限幅值、kcmin为抗饱和系数下限幅值。