Page 29 - 《橡塑技术与装备》2020年16期（8月下半月）

综述与专论 陈昭楷·浅谈吹膜机膜泡折径控制系统

浅谈吹膜机膜泡折径控制系统

陈昭楷
( 广东精明精机股份有限公司，广东 汕头 5150981)

摘要 ： 膜泡折径控制是吹膜机控制系统中的关键控制点，随着整个吹膜工艺的不断提升进步，客户对膜泡成型时间规格转换
时间以及控制精度的要求越来越高，对这个过程控制的算法提出了更高的要求。在整个膜泡的成型过程中，影响膜泡成型时间及
规格转换时间的因素有，外风环风量，进风系统与排风系统的平衡关系，熔体强度，传感器精度等。整个成型的算法必须对以上
因素进行克服和平衡，才能确保整个成型过程的快速性以及成型后的控制精度，抑制进排风变化过程中膜泡内压变化对整个膜泡
所产生的影响，是这个系统算法的重点和难点。
关键词 ： 膜泡折径控制，成型时间，规格转换时间，控制精度，PID 算法
中图分类号 ： TQ330.66 文章编号 ： 1009-797X(2020)16-0011-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2020.16.003

1 系统控制方案的设计 传递函数为 ：
1.1 控制对象原理框图 y = K Q in
s
当前吹膜机内冷控制大多采用 PID 算法对风机进 其中，过程的增益为 ：
行控制，由于系统控制对象存在一定的滞后性，易振 1
K=
荡性，传统的 pid 算法在成型及规格转换过程中存在 2hR
:
以下缺点，①在 PID 标准的 4 1 衰减过程中，PID 首 说明在出风量一定的情况下，进风风机的风量变
化到吹膜机膜泡的折径变化是一个积分过程。如果需
次出现超调时易引起膜泡出现振荡情况，导致在成型
要膜泡折径增大，需要进风风机风量先提高，然后再
或是规格转换时时间变得很长，超调过大时甚至会引
降至和出风机风量相等的情况。反之如果需要膜泡折
起断膜现象。②由于膜泡在成型和规格转换过程存在
径变小，则需要进风风机风量减小，然后再升至和出
一定的振荡现象，系统在积分作用下，往往会加剧膜
风量相等的情况。
泡振荡的现象，从而对成型时间或转换时间造成影响，
1.3 控制对象参数仿真
使得进入稳态时间过长。综合以上特性，本系统采用
（1）按照以上的控制方框图及模型分析，以膜泡
的控制原理如图 1。
折径 1 700 mm 为控制对象，通过 MATLAB 建立模型
1.2 控制对象建模分析
进行参数仿真，由于膜泡是带积分特性，首先我们尝
依据上面的控制原理，假定吹膜机稳泡架高度为
试纯 P 控制进行仿真，设定 P 值为 12.5 时，由图 2(a)
h，膜泡半径为 R, 进风机的风量为 Q in ，出风风量为
控制系统的阶跃响应曲线，由图上可以看出 P 值过大
Q out ，稳定时，根据风量平衡 Q in =Q out
时，膜泡出现振荡，将 P 值改为 5，得到的控制系统
如果进风机风量变动 ΔQ in ，出风机风量保持不变，
阶跃曲线如图 2(b)，曲线在出现振荡后能趋于稳定，
则会引起膜泡半径变化 ΔR，他们间关系为 ：
2
2
hpi[(R+ΔR) -R ]=∫(Q in +ΔQ in -Q out )dt 但是偏离了我们的设定目标值，从这两个仿真可以看
出，纯 P 系统能得到一个稳定的折径，但是折径偏离
也就是 ：
了我们的目标值，必须加入 I 控制，以消除系统的固
2
hpi(2×R×ΔR+ΔR ) ∫ΔQ in dt
有误差。
忽略掉高次项，进行拉普拉斯变换，可以得到该
过程的传递函数为 ：
1 作者简介 ：陈昭楷 (1982-), 男，工程师，本科，主要从事
S
2hRpi∆R=2hRy= Q in 电气工程及其自动化方面研究工作。
其中，折径用 y 来表示，则进风机风量到折径的 收稿日期 ：2020-07-07
2020 第 46 卷 ·11·
年