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枕式包裝機是一種能夠自動完成送料、供膜、制袋、縱封、橫封橫切、成品傳送等任務的自動包裝設備，該設備包裝的物品廣泛，如方便面、小型餅干、紙巾等[1—3]。枕式包裝機因其擁有智能自動化、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，在諸多領域中被廣泛使用，因此國內外在枕式包裝機方面的研究逐漸普遍[4—6]。

枕式包裝機通常采用薄膜材料實現(xiàn)物品的包裝，包裝材料的供送是實現(xiàn)物品連續(xù)自動化包裝的必要條件，在供送包裝材料時，必須要保證供送速度的快速性、穩(wěn)定性以及可控性。枕式包裝機長期存在包裝材料供送速度難以穩(wěn)定控制的問題，速度的波動直接對包裝袋體精度以及袋形外觀造成嚴重影響。包裝材料的供送系統(tǒng)通常是一個復雜多變的非線性系統(tǒng)，因此很難建立準確可靠的數(shù)學模型。在包裝材料供送速度控制上，通常采用 PID 進行閉環(huán)控制，通過色標傳感器檢測薄膜上的色標然后進行速度計算，并將該速度與初始速度進行比對，通過該差值大小實現(xiàn)包裝材料速度的調整。傳統(tǒng) PID 控制算法結構簡單、適用性強，在工業(yè)控制領域中被廣泛使用[7—10]，但傳統(tǒng) PID 控制由于其控制參數(shù)固定不變，參數(shù)不能隨時根據(jù)外部因素變化而自動變化，從而導致該算法穩(wěn)定性差，控制精度不高。神經(jīng)網(wǎng)絡控制具有較強的自我學習能力，在控制過程中不依賴于被控對象能否建立精確的數(shù)學模型[11—13]。文章將傳統(tǒng) PID 控制與神經(jīng)網(wǎng)絡相結合，設計一款基于神經(jīng)網(wǎng)絡 PID 的包裝機材料供送速度控制算法，以實現(xiàn)包裝材料速度的自適應控制。

1. 枕式包裝機送膜系統(tǒng)

包裝材料的穩(wěn)定供送是實現(xiàn)產(chǎn)品自動化包裝的必要條件，在包裝材料供送過程中必須要保證材料供送速度快、穩(wěn)定性高、可控性強，因此在送膜裝置的設計過程中就必須滿足以下幾個基本要求：能夠實現(xiàn)包裝工藝，實現(xiàn)包裝材料的連續(xù)平滑供送；能夠根據(jù)包裝效率，對送膜速度進行調整；滿足包裝材料供送的定長、定位、定向控制要求；供膜裝置的設計要利于包裝機總體布局，能夠實現(xiàn)連續(xù)傳動、色標檢測、傳感器安裝、后期維修等工作。

輥進行張緊，再通過牽引輸出軸進行牽引，從而使薄膜向前運動，薄膜在運動過程中可能出現(xiàn)偏移，此時通過擺臂調節(jié)輥進行跑偏調整，同時通過色標傳感器對材料上的色標進行位置檢測，便可得到薄膜輸送速度，通過控制器可以保證送膜與送料的速度同步控制，最后將薄膜經(jīng)過成型器制作成所需的形狀。

1. 供膜速度 PID 控制

在供膜速度控制過程中，只有對包裝材料速度進行精確控制，才能保證包裝產(chǎn)品的質量。PID 由于結構簡單、穩(wěn)定性強等特點，被廣泛應用于閉環(huán)控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng) PID 控制結構見圖 2。

枕式包裝機是工業(yè)包裝領域中非常重要的一種自動包裝機械設備，其送膜速度的穩(wěn)定控制是保證包裝精度的前提。包裝機由于摩擦、機械裝配誤差的存在，導致包裝材料速度控制具有很強的非線性特點， 很難建立精確的數(shù)學模型。為了保證包裝材料供送速度恒定，基于神經(jīng)網(wǎng)絡 PID 設計了一種包裝機包裝材料速度控制系統(tǒng)。仿真實驗結果表明，該控制方法能夠有效提高系統(tǒng)的響應速度，保證包裝袋體誤差穩(wěn)定在±1 mm 以內。

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