編者按
在長期主義的河流中，每一次技術進步和新品研發的突破都凝聚著持續的努力和勇氣，每一項創新成果都是智慧與汗水的結晶。拓斯達將推出「研發力量」特輯，作為智能制造領域中“自主研發”的探索者，我們將與各產品線技術負責人深入對話，共同探討技術革新如何與行業趨勢緊密結合，來切實滿足市場應用端的需求。
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模溫機作為注塑機周邊輔機設備中的核心產品，其控溫精度會直接影響注塑產品質量。而在工業自動化控制中，尤其是溫度控制等過程控制領域，存在一個常見的問題，即系統響應存在時間延遲，導致控制過程中的困難，這種現象稱為滯后效應。
為了更好地解決這個問題，保證控溫的精準與穩定，拓斯達提出“模具負載自適應的溫度智能控制”的控制方法，對模溫機傳統PID控制算法進行升級，使得設備可像無人駕駛一樣，自動適應負載變化并進行智能調整。
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01、什么是PID
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“PID是一種比例（P）、積分（I）、微分（D）控制算法，能夠根據系統誤差，即期望輸出與實際輸出之間的差異來動態調整控制輸入。通過調整PID控制器中的三個參數——比例、積分和微分，可以減少系統的滯后效應，增強系統的穩定性，避免強烈的振蕩，提高控制精度。”產品研發中心總經理王志成博士解釋道。
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如果把過程控制比作汽車駕駛，那么PID控制算法就是無人駕駛系統：
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比例（P）是根據當前誤差的大小進行調節，使系統更快地接近目標值。駕駛時，如果離目標位置很遠又有需要快速到達，此時汽車往往會加大油門。
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積分（I）是根據過去誤差的積累進行調節，消除系統持續積累的偏差。在駕駛過程中，如果之前由于油門踩得不夠而導致未到達目標位置，汽車會自動進行油門補償。
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微分（D）是根據誤差的變化率進行調節，提高系統的穩定性，防止系統震蕩。駕駛時如果遇到障礙，會輕踩剎車進行車速調整，避免過度加速造成顛簸。
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02、市場規模與技術挑戰
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據《2023-2029年全球與中國注塑機輔機設備行業發展深度調研與未來趨勢分析報告》顯示，2023年全球模溫機銷售額達到5.2億美元，占輔助設備市場的32%。
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盡管模溫機市場規模占據輔助機市場的三分之一，但技術迭代仍有待加速。王志成博士指出：“模溫機核心的控制能力，尤其是控溫能力，直接關系到注塑產品質量。我們通過對15000家客戶的實際應用場景進行深度調研發現，模溫機的控制技術雖然經過數次迭代，能夠達到‘半自動化’的階段，但外部負載一旦發生變化，如模具尺寸調整、季節溫度變化等，模溫機控制器參數如未能及時調整，那么控溫精度將無法保持，生產出的產品質量便難以得到保障。對于那些需要生產高精密產品的客戶而言，這無疑是一個亟待解決的問題。”
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由于PID控制器的卓越性能在很大程度上依賴于控制參數的設置。在以往的實踐中，通常需要技術嫻熟的操作人員進行專業的調整才能實現。如果有一種能夠適應外界變化，無需人工調整參數，即一種能夠自動適應負載變化的控制系統，這將極大提升設備的生產效率和產品質量。這正是產品研發中心致力于解決的挑戰。
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03、新控制方案與應用價值
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快速響應和穩定準確，即“速度和精度”是衡量控制器優劣的兩個關鍵指標，PID控制算法中比例、積分、微分三個參數的調整是實現這些指標的關鍵。針對如何使模溫機控溫達到快速響應和穩定準確的目標？研發團隊提出“模具負載自適應的溫度智能控制”的控制方法，在核心算法上進行深入研究和精心打造。
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王志成博士表示：“我們希望設備在客戶現場，只需要一鍵開啟即可自動運行。所以在傳統的PID控制基礎上，通過評價函數和數學模型對控制算法的參數進行實時整定，并在仿真模擬和實際測試中取得令人滿意的應用表現。”他比喻說：“就像狙擊手射擊千米之外的目標，需要先通過精準的瞄準鏡鎖定遠處的目標，繼而依靠精準的槍械確保子彈按預期軌跡發射。在這里，評價函數相當于瞄準鏡，而模型設計則相當于槍械的精確結構。只有兩者的完美結合，才能使算法高效精準地達成目標。”
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開機運行溫度曲線對比
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采用“模具負載自適應溫度智能控制”方式后的模溫機，其溫升收斂速度較傳統控制方式提升20%，這表明設備能夠快速且穩定地達到目標狀態，顯著減少準備時間，可提升生產的效率；控溫精度達到±0.1℃，模溫的波動降低，這種高精度控制使得模溫機可滿足于航空航天、電子、電器、新能源汽車等高端領域的精密產品生產需求。
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04、數字化與智能化的更迭趨勢
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“未來我們在技術投入方面主要聚焦數字化和智能化兩大發展趨勢。”王志成博士說道。
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數字化層面，模溫機與注塑機互聯并支持主機調用信號，并通過數字化MES系統實現與互聯網的無縫連接。這意味著設備數據將能夠在客戶的電腦、平板、手機等終端實時訪問，讓管理更便捷。
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數字化拓星脈MES系統
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智能化層面，產品研發中心未來將利用人工智能技術，規劃和實施設備健康評估與預測，通過云端模型，提前識別設備潛在的問題，并通知客戶有計劃的進行設備維護與保養，最大限度地減少設備意外停機的風險，確保生產過程的連續性和效率。
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