挤出机是生产塑料制品的主要设备,其温度控制系统具有强关联性、非线性、大滞后等特点。因此,温控系统在生产中往往具有较大的误差值。然而,温控系统的误差对于塑料生产有着严重的影响。首先,温度的差异会影响物料的反应与混合,由于物料颗粒对反应温度非常敏感,故温度波动会增加产品的废品率。再者,温度的差异也会影响挤出机性能。由于温度不均,少量塑料可能会在料筒内凝固,导致挤出机维护时间延长,维护频率增加,影响正常生产作业。最后,检测具有滞后性,由于流水线中的检测环节相对挤出机滞后1小时,因而在问题发现时产生的不合格产品已有数百公斤,严重增加企业运营成本。针对上述问题,需要寻求一种参数自适应的挤出机温度控制器,既能适应挤出机的复杂工况,又能降低诸多影响因素对温控的影响,从而使温度范围达到高的性能指标。本文将设计基于预测函数控制(PFC)的自适应比例积分微分控制(PID)控制器,利用PFC-PID耦合进行控制,得到了良好的控制效果。本篇论文的主要工作内容如下:(1)介绍了挤出机结构和塑料挤出过程,着重介绍了挤出机温度控制系统的控制过程,并分析了现有温度控制系统存在的问题,并指出解决思路和方向。(2)针对温度控制这一大时滞系统,将模型预测控制应用于温度控制,与PID控制耦合,利用模型预测控制为PID整定参数。同时基于挤出机温度控制的实际情况,将挤出机温度控制分为升温与保温两个阶段,分别依据实际情况建立了PFC模型和MPFC(多变量PFC)控制模型。最后,对PFC的相关控制参数按现有的规则进行整定。(3)针对温度场系数较为复杂,传热系数难以测定的问题,采用时间序列分析的方法进行求解。首先统计假设检验与模型拟合度检验相结合的方法确定模型结构,通过递推增广最小二乘估计模型参数,并提取工厂生产数据,在预处理后利用MATLAB进行传热系数计算。(4)利用MATLAB分别对升温阶段进行PFC-PID耦合温度控制仿真和保温阶段进行MPFC-PID耦合温度控制仿真,从而证实该控制方法的有效性。温度控制结果表明基于PFC的PID自适应控制器比固定取值的控制器更适于温度控制。(5)搭建与PFC-PID算法配套的温度控制系统硬件实验平台,使用PLC作为底层控制器完成PID部分的控制,并使用计算机作为上位控制器完成PFC部分的控制。