Nachdruckregelung einer elektrisch aktuierten Spritzgießmaschine

Abstract

Die vorliegende Arbeit behandelt die Modellierung, Validierung und Regelung der Nachdruckphase einer elektrisch aktuierten Spritzgießmaschine der Firma Engel. Ziel dieser Arbeit ist es, ein mathematisches Modell für die Nachdruckphase zu entwickeln. Aufbauend darauf soll die aktuelle Regelung der Maschine hinsichtlich dem Folgeverhalten für das Nachdruckprofil verbessert werden. Zu Beginn der Arbeit wird der mechanische Antriebsstrang der Maschine sowie die Nachdruckphase mathematisch modelliert. Anschließend werden Maschinenparameter anhand von Messungen mithilfe der Methode der kleinsten Fehlerquadrate identifiziert und die Simulationsergebnisse durch Messergebnisse von der Maschine verglichen. Ausgehend von der mathematischen Modellierung wird eine Regelungsstrategie mit einem Kompensationsregler und einem iterativ lernenden Regler (ILC) vorgestellt. Der ILC verwendet für den zyklisch ablaufenden Prozess der Spritzgießmaschine den Fehler zwischen Soll- und Istgröße des Drucks und passt die Stellgröße für die nächste Iteration so an, dass der Fehler kleiner wird. Mittels vorgegebenen Testszenarien wird die Regelung anhand von verschiedenen Kunststoffen mit unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeiten und verschiedenen Werkzeugen untersucht. Die Simulationsergebnisse des entwickelten Reglers zeigen ein sehr gutes Folgeverhalten bereits nach wenigen Iterationen.

The present diploma thesis deals with the mathematical modeling, the analysis and the control of the packing phase of an electrically actuated injection molding machine. The aim of this work is to develop a mathematical model for the packing phase. Furthermore, the currently used control should be improved regarding the tracking performance of the packing phase. First, a mathematical model of the actuating system and the packing phase of the machine is developed. The mathematical model is parametrized and validated using measurements of the machine. The control strategy developed in this thesis is based on iterative learning control (ILC) with an additional compensation controller. The injection molding process is cyclic. Therefore, the ILC uses the error between the pressure signal of the desired and the actual value from a previous cycle and adjusts the control input for the next iteration. Finally, the performance of the control strategy is verified using specified plastics with varying rheological properties and for different cooling temperatures as well as multiple cavities. It is proven that the control shows a very good tracking of the desired pressure profile in only a few iterations.