来源：网络转载更新时间：2020-05-25 14:00:09点击次数：2317次
1.引言
包装机的封口温度是影响产品包装质量的主要因素，当热封装置的加热板温度处于包装材料封口最佳温度时，产品包装的封口质量最好[1]。由于热封装置的温度升/降温速率大和热量传递惯性大的特性，加之外界干扰因素和执行器电压波动影响，很难建立多功能包装机热封温度控制系统的精确数学模型[2]。所以，采用传统PID控制器对系统复杂的包装机热封装置的温度进行控制很难得到良好的应用效果。
PID控制器是通过对控制系统检测误差量进行比例、积分、微分逻辑运算后叠加输出控制信号，其因结构简单、动态响应速度快被广泛应用于工业控制过程，但因控制参数不能自整定，很难适应具有时变性、非线性和滞后性的复杂控制系统，所以PID控制器的性能优劣关键在于PID三个参数的整定[3]。RBF（Radial Basis Function，径向基）具有自适应和自学习能力、非线性映射能力和无限逼近任意函数的能力。通过RBF 神经网络和PID控制器进的优势互补，构建RBF的三层神经网络模型，利用其自学习和无限逼近任意函数的能力对PID控制器的三个参数进行实时在线调节，改变P（比例）、I（积分）、D（微分）三个参数的作用的强弱，使PID控制能具有调节复杂控制系统的能力。本文设计基于RBF-PID控制器的多功能包装机热封装置温度控制，提高温度控制系统的稳定性和精确性。并运用MATLAB软件验证基于RBF-PID的多功能包装机热封装置温度控制系统的鲁棒性、抗干扰能力。
2.包装机工作流程及热封原理
多功能包装机是在一台包装设备上能够完成多个以上的包装工序的设备，其能够同时实现制袋、称量、充填、封口和切断的功能[4]。多功能包装机结构图如图1 所示，主要包括横封装置、包材送料装置、纵封装置、翻领成型器、包装薄膜、称重装置及定位装置等。包装材料的热封是利用加热封头将包装材料加热熔化成熔融状态，在热封装置的外在压力作用下粘结为一体，冷却后具有一定粘合强度。
包装材料被包材供送装置经自动纠偏装置调整后送达成型器，包装材料被翻领成型器成型卷成筒状后，包装机纵封装置以设定的温度对包装材料进行烫边封口，在此之前横封装置已经完成上一个包装袋的顶封和下一个包装袋的底封，于此同时，称重机构已完成产品称重并将物料填充至包装材料内。包装材料在牵引装置的作用下继续向下运动到达横封装置位置，横封装置完成包装袋顶封和切断工作，然后进行产品包装的质量检测，剔除次品，输送出合格产品。其中，产品的填充及包装袋横封、切断包装机现场运行过程中，工程技术人员需要根据现场运行状态不断调试PID控制器的KP、KI、KD参数值以获得最优控制[6]。多功能包装机热封温度控制系统受到多种因素和温度传递的滞后性影响，仅是人为的调整PID参数值，很难获得良好的控制效果，况且人工在线调整容易造成系统震荡引起生产事故，所以多功能包装机PID热封温度控制系统的控制效果，关键在于如何使PID三个参数进行自整定。
2.2 RBF神经网络
RBF神经网络其是包含输入层、隐含层、输出层的3层前馈网络结构[7,8]。由于RBF隐含层函数是高斯函数，其值在输入空间有限范围内非零，所以具有局部逼近功能，又因为输入层到隐含层为非线性映射，隐含层到输出层是映射函数，从而具有较快的学习速率和避免陷入局部极小的能力,由此可见，包装机热封装置的温度控制精度决定值产品的包装质量。
针对多功能包装机热封温度控制系统具有非线性和时滞性，导致包装材料烧穿或热封强度过低，引起包装质量不合格的问题，提出一种基于RBF-PID的包装机热封温度系统。文中利用FBR的自我学习能力对PID控制器的三个参数进行在线实时调整，避免了因固定参数不能适应于复杂的控制环境，提高了温度控制精度。现场运行显示，温度波动幅度较小，能够控制在±1.8℃， 温度控制精度在1.5%以内，将该系统应用于包装机热封温度控制系统中，能够提高温度控制精度和产品质量， 具有一定的应用价值。
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