[發明專利]一種控制織機送經卷取過程中經紗張力穩定的方法

無效

• 申請號: 200910070768.5
• 申請日: 2009-10-12
• 公開（公告）號: CN101673119A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 楊建成;王磊;韓曉琴
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G05D15/01
• 分類號: G05D15/01;G05B19/05;D03D49/04;D03D51/00
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技術領域

本發明涉及用于紡織機械張力控制機構，特別適用于是劍桿織機經紗張力控制機構，國際專利分類號擬為Int.Cl.D03D?49/06。

背景技術

目前，國內織機的送經卷取控制系統大部分為機械式的。它通過一系列的機械結構來控制送經量和卷取量。實踐表明，機械送經卷取控制系統使得織機的結構復雜，滯后嚴重，柔性差，精度不高。此外，隨著織機高強度的工作，將造成機械磨損，從而使得精度明顯下降。因此，機械送經卷取控制系統只能用于中低檔織機。

在紡織行業中，電子送經卷取控制系統的應用也越來越廣泛，正逐步取代機械式送經卷取機構。目前，國內電子送經卷取控制系統一般采用工控機或單片機作為主控制器，也有采用數字信號處理器(DSP)作為核心控制器。工控機功能強大，控制效果好，但其體積大而且價格昂貴；目前檢索到的相關文章和相關專利有：1.吳冬鳳發表的《基于ADuC824的織機電子送經卷取的控制系統設計》(天津工業大學學報，2007，26(6)：51-53)，該文章采用單片機作為核心控制器，其優點是控制精確，而且成本很低，但存在的缺陷是單片機的穩定性和抗干擾能力較差；2.中國專利03116881.7公開了一種電子送經控制系統和方法，它采用高速數字信號處理器(DSP)控制伺服系統驅動送經機構，其控制算法復雜，是在每個織造周期通過一定數量的中斷來控制送經量，織造設備調整或處理壞布時靈活性較差；3.中國專利200320106177.7公開了一種簾子布劍桿織機機外電子送經機構，采用變頻控制，響應速度慢，控制精度低，難以適應中、高速織造設備的要求。而國外電子送經卷取控制系統集成在織機控制器中，專用于織造特定布匹的織機上，柔性差，且對于用戶來講成本也很高。

在控制算法方面，傳統的PID控制在紡織行業仍處于主導地位，但其缺點主要是PID參數一般由人工整定，且一次性整定得到的PID參數很難保證其控制效果始終處于最佳狀態。近年來模糊PID控制也成為了人們研究和應用的對象，但是模糊PID控制需要很豐富的經驗，而且參數整定也有一定的局限。

發明內容

鑒于當前的送經卷取控制系統存在的上述缺陷，本發明的目的在于提供一種用于織造設備的電子送經卷取控制系統，來實時控制織機在織造過程中經紗張力波動，以確保織機經紗張力相對恒定。本發明主要包括主控制器，觸摸屏，張力傳感器，編碼器，伺服驅動器，減速器，交流伺服電機。其中，所述主控制器采用了具有穩定性高、抗擾能力強、易于編制程序算法的可編程控制器PLC。通過RS422與觸摸屏進行通信，通過RS485與交流伺服驅動器進行通信。主控制器與觸摸屏、張力傳感器、編碼器、交流伺服驅動器、開車信號端和停車保護信號端等外圍部件相連，它接收張力信號和編碼器反饋信號，經分析比較輸出一定的電壓控制信號給伺服驅動器，再通過伺服驅動器將控制信號放大來驅動交流伺服電機的轉速，最后經蝸輪蝸桿減速器輸出端的齒輪帶動經軸上的大齒輪轉動，并送出合適的經紗量。而卷取端伺服電機的速度在同一緯密條件下固定不變，改變卷取端伺服電機轉速可以改變緯密高低；所述人機界面采用觸摸屏，用來設定初始參數以及在線修改緯紗密度；所述張力傳感器安裝于后梁和調節彈簧之間，用來把與經紗張力成比例的模擬電壓信號輸出至所述的主控制器；所述編碼器安裝于與織機主軸同步的導布輥上，用來實時檢測織機的轉速和織機角度。采用旋轉編碼器作為角位移傳感器、以及與之相匹配的結構構成織機經紗張力的控制機構，旋轉編碼器是集光、機、電技術于一體的先進的位移傳感器，可將轉動位移量直接轉變為數字信號輸出，不需要經過模擬信號轉變為數字信號這一過程，所以其輸出的數字信號精確、分辨能力強、不易受外界干擾、性能穩定可靠、反應靈敏。

在控制算法方面，大多數采用經典PID算法和模糊PID算法，其主要缺點是參數整定復雜。然而，本發明采用了一種新的控制算法，即單神經元自適應PID算法，該算法相對于前兩種算法，它具有響應時間短，超調量小，魯棒性強，對抑制張力峰值非常有效，同時也改善了張力的特征值。

本發明一種控制織機送經卷取過程中經紗張力穩定的方法，運用了可編程控制技術，不僅很好的改善了經紗張力波動，而且也使織機的運行性能更穩定、可靠，有效地提高了織造質量，也降低了工人師傅的操作難度，并且能在織機出現織造故障時，及時果斷地進行定位停車，有效的保護了織機的安全運行。