隨著信息技術(shù)及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，目前各個領(lǐng)域的生產(chǎn)過程都已經(jīng)初步實現(xiàn)了自動化進(jìn)程，自動化技術(shù)的應(yīng)用也可以極大地改善生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。目前，而且自動化控制可以很好地解決機(jī)械生產(chǎn)加工過程中的原料浪費(fèi)及損耗問題，同時生產(chǎn)效率也得到了提升，因此極大地提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

在注塑機(jī)料筒溫度控制中的應(yīng)用

注塑機(jī)料筒溫度是注塑工藝的重要參數(shù)，對料筒溫度進(jìn)行有效地控制是保證塑料制品成型質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。然而，注塑機(jī)料筒溫度系統(tǒng)是一個多變量、離散、間歇工作、大滯后、非線性、強(qiáng)耦合且需要人工參與的復(fù)雜系統(tǒng)，由于其加溫過程中的復(fù)雜性，使得該控制系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型很難以建立，也就使得料筒的溫度控制成為注塑機(jī)控制器設(shè)計中的難點。另外，在注塑機(jī)料筒溫度控制器的設(shè)計過程中，控制器的工作性能，如良好的魯棒性和較低的算法復(fù)雜度是不可忽視的參數(shù)指標(biāo)。目前，采用較多的是PID控制方法，這主要是因為PID控制應(yīng)用范圍廣，廣泛應(yīng)用于非線性或時變控制過程中，而起PID控制器中的3個參數(shù)Kd、Kp、Ki比較容易整定，是的有時卻又是控制器。本文基于料筒溫度PID控制器的發(fā)展過程，從線性PID控制器到非線性PID控制器，再到基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器三個方面，分別闡述了各自的優(yōu)缺點。

1: 料筒溫度線性 PID 控制器

PID控制器不用被控對象的精確模型，只用控制目標(biāo)與對象實際行為之間的誤差來產(chǎn)生消除此誤差的控制策略。由于PID 控制技術(shù)是立足于誤差來減少誤差的過程控制原理，所以在控制工程實踐中得到廣泛有效的應(yīng)用。本文主要研究保萊塔注塑機(jī)料筒的溫度控制系統(tǒng)，采用線性PID控制器。大量工程實踐表明，將線性PID控制器應(yīng)用于注塑機(jī)料筒的溫度控制系統(tǒng)中，雖然能取得了良好的效果，但是該溫度控制系統(tǒng)為大純滯后系統(tǒng)，被控對象的參數(shù)變化較大、影響因素甚多、未建模動態(tài)因素顯著，非線性嚴(yán)重，很難建立精確的數(shù)學(xué)模型，針對具有更多內(nèi)部和外部不確定因素的控制對象時，該P(yáng)ID控制方法就顯得無能為力了。

2:料筒溫度非線性PID控制器

在注塑機(jī)料筒的溫度控制系統(tǒng)中，線性PID控制僅僅考慮了控制對象（溫度）外部信息，決定了所控制的對象的有限性。對于帶有更多內(nèi)部和外部太多不確定因素的對象，線性PID就無能為力了。對于這種情況，有必要去獲得并考慮系統(tǒng)的內(nèi)部信息和外部不確定性，并讓這些信息參與系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。因此，非線性PID控制器應(yīng)運(yùn)而生，它是在線性PID控制器基礎(chǔ)上進(jìn)行了如下改進(jìn)：根據(jù)系統(tǒng)所能承受的能力，被控量變化的合理性和系統(tǒng)提供控制的能力，由設(shè)定值先安排合適的過渡過程。該過渡過程由TD實現(xiàn)，TD不但給出所安排的過渡過程信號，還給出過渡過程的微分信號。誤差的微分信號是可以用噪聲放大效應(yīng)很低的TD、狀態(tài)觀測器或ESO來提取。

不同于線性PID控制，采用合適的非線性函數(shù)對誤差進(jìn)行組合，形成新的非線性誤差反饋控制規(guī)律。將非線性PID控制器應(yīng)用于注塑機(jī)料筒溫度控制系統(tǒng)中，由多個單回路非線性PID控制器分別調(diào)節(jié)各個電熱環(huán)的供電電壓，從而控制料筒各個段的溫度。由于該控制系統(tǒng)不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型，而且能夠把作用于被控制對象的所有不確定因素都?xì)w結(jié)為“未知擾動”，所以采用實時監(jiān)測的溫度數(shù)據(jù)對它進(jìn)行估計并予以補(bǔ)償，就可以達(dá)到自動抗擾的目的，進(jìn)而實現(xiàn)溫度的自動實時控制。然而，在溫度控制策略實現(xiàn)上，該溫度控制系統(tǒng)依然存在一個顯著的問題，即不清楚未建模動態(tài)因素，不具有預(yù)測性。

3:基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的料筒溫度 PID 控制器

針對注塑機(jī)料筒溫度控制的要求和線性PID控制器、非線性PID控制器的不足，尤其是針對非線性PID控制器的不可預(yù)測性，提出了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器。該控制器將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和PID控制技術(shù)相結(jié)合，能無限地逼近非線性系統(tǒng)，具有收斂快、可預(yù)測的優(yōu)點。而且，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的料筒溫度PID控制器能有效地縮短過渡過程，具有較好的穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性，可以滿足保萊塔注塑機(jī)料筒的溫度控制要求。該控制器由常規(guī)PID控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器兩部分組成，考慮到鄰近加熱器的影響，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的輸入除本段加熱器的輸入信號、反饋信號外，還將鄰近加熱器的反饋信號引入。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的輸出即為PID 控制器的 Kd、Kp、Ki3個參數(shù)，根據(jù)控制系統(tǒng)的 輸入/輸出情況，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實時調(diào)整PID控制器的3個參數(shù)，從而實現(xiàn)料筒溫度的高性能控制。

與線性PID 控制和非線性 PID控制相比，基于BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制具有較好的穩(wěn)定性和快速動態(tài)響應(yīng)的特性，溫度調(diào)節(jié)過程短。由于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，能夠不斷地從訓(xùn)練樣本中提取出所蘊(yùn)含的基本信息，用于溫度預(yù)測。另外，在溫度參數(shù)變化、數(shù)學(xué)模型不精確和控制環(huán)境變化的情況下，該控制器能保持較好的工作性能，系統(tǒng)魯棒性強(qiáng)，使得該控制方法具有很大的應(yīng)用前景。

綜上所述，在注塑機(jī)控制系統(tǒng)中，加熱料筒溫度控制是其中非常重要的一環(huán)，為了實現(xiàn)高性能的溫度控制功能，文章總結(jié)了三種PID控制方法，即線性PID控制、非線性PID控制和基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制。其中性能是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制方法，該方法兼具了非線性PID控制方法的性能，在帶有更多內(nèi)部和外部不確定因素的情況下，能實現(xiàn)較好的溫度控制作用，具有良好的抗干擾性能。