立式注塑机是典型的机、电、液一体化自动控制系统，由于注射成型能一次成型形状复杂的塑料制品，因此具有适应性强、效率高、后处理少等优点，被广泛应用于机械、工业、电子等领域。注射成型是利用柱塞螺杆或螺旋螺杆将料筒内预均匀塑化的热塑性或热固性塑料在程序控制下高速推入封闭的模具型腔，然后经过保压、冷却等工序成型后注塑制品。其控制系统的性能直接影响注塑产品的质量，要求控制器具有良好的控制性能和高度的自动化程度。

一、料筒温度特性

研究料筒温度特性有助于建立合适、准确、实用的控制系统数学模型，采用阶跃响应法分别对三级机筒进行加热。系统的时间常数很大，且各段不同，分段和不同的加热功率表现出不同的非线性特性。因此，筒体温度特性是一个非线性、大惯性、相邻段间强耦合的多变量系统。

二、料筒温度控制策略

1、PID控制

采用数字控制时，PID控制律具有较好的控制性能，算法比较简单，内存需求较小，适合单片机控制系统的应用。微处理器的控制信号的输出时间较短，当输出较大时，如果短时间内不能达到所需的开度，输出就会失真。此时可以采用不完全微分PID控制策略，使微分环节仍然长期工作，可以获得较好的控制效果。

2、Bang-Bang控制开关控制（Bang-Bang控制）是时域上的控制器，其状态转换的过渡时间短，可以实现时间控制，但开关控制很难给予足够的控制精度。

3、立式注塑机料筒温度的控制要求精度高、速度快，控制策略应采用Bang-Bang控制和线性控制（如PID控制）组合时间优化控制方法。即当偏差或偏差的变化量大于某一设定值时，采用Bang-Bang控制来提高控制系统的响应速度，使系统能在短时间内克服较大的扰动；当误差小于或等于设定值时，采用PID控制消除残余误差，提高控制精度。

三、控制策略软件设计

1、动态特性仿真当加热温度设定为阶跃信号输入时，在MATLAB中对两种控制策略进行仿真，得到Bang-Bang控制结合PID控制策略具有更快的响应速度。

2、系统采样周期为6s，当温度误差小于8℃时，积分环节投入运行。当温度分别设定为180℃和150℃时，对立式注塑机料筒三段温度控制进行测试，对于一定的设定值，在其相应PID参数的控制下，系统可以获得较好的动态和稳态性能；当设定值变化较大时，其PID参数也应随之变化，否则控制效果较差。对于非线性较强的料筒加热系统，其控制性能存在很大的不一致性，其PID参数会随着工作点的变化而变化。从测试结果可以看出，当控制器的PID参数固定时，当设定值在溶胶温度范围内变化时，控制效果会发生变化，但总体控制性能可靠。

以上是料筒温度系统的控制，控制系统的关键和难点在于多段料筒温度监测的准确性和速度，能直接反映了立式注塑机控制系统的性能。料筒温度常采用PID控制和模糊变参数PID控制，模糊变参数PID控制控制精度高、速度快，但软硬件成本高。