一种电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法技术方案

技术编号:20878217 阅读:16 留言:0更新日期:2019-04-17 12:08
本发明专利技术公开了一种电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法,上述方法不仅包含卷绕电机和横动电机转速闭环控制,还包含卷绕电机和横动电机转速的同步闭环控制,使卷绕电机转速和横动电机转速具有良好动态跟随性的同时还具有优良的整体同步性能。相对于现有技术,解决了在卷绕电机和/或横动电机受到干扰或者出现速度波动时,卷绕比会产生突变的问题,使精密卷绕或分级精密卷绕的某一级卷绕比在交叉卷装筒子卷绕过程中保持恒定,增大交叉卷装筒子的卷装密度,明显改善筒子密度均匀性,提高交叉卷装筒子质量和高速退绕性能,提升卷绕设备的运行稳定性,具有重要实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法
本专利技术涉及纺织领域的导纱控制技术,特别是一种电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法。
技术介绍
交叉卷绕包括随机卷绕、精密卷绕和分级精密卷绕三种形式。随机卷绕过程中纱线往复速度和交叉卷绕筒子圆周速度比例保持不变,即卷绕角保持不变,卷绕比(每分钟交叉卷绕筒子转速和横动导纱器往复次数的比值)随着筒子直径增大而减小,卷绕过程中会出现纱线重叠,影响筒子退绕;精密卷绕过程中卷绕比保持不变,而卷绕角随着交叉卷绕筒子直径增大而减小;分级精密卷绕是随机卷绕和精密卷绕的组合形式,在某一级精密卷绕过程中,在保持卷绕比不变的前提下,卷绕角在允许的范围内逐渐减小,当卷绕角减小到一个允许的最小值时,卷绕角跳回允许的最大值,且卷绕比突变到一个较小值,进入下一级精密卷绕,由此获得卷绕角近似恒定、卷绕比随筒子直径增大而逐级减小的交叉卷绕筒子。精密卷绕和分级精密卷绕避免了纱线重叠,在相同筒子体积的条件下可以获得比随机卷绕高的络纱速度、高的卷绕密度以及更大的绕行长度。因此,近年来精密卷绕和分级精密卷绕被广泛应用于交叉卷绕筒子的生产。目前,纺织工程领域高档络筒设备,如松式络筒机、并纱机、加弹机等卷绕设备均采用电子往复式精密卷绕或分级精密卷绕技术,纱线的轴向往复运动由横动电机控制,可实现高速、高效、高容量和高质量的交叉卷绕筒子,满足后道工序高速退绕以及染色等的要求。通过上述介绍可知,三种卷绕形式均与交叉卷绕筒子速度和纱线往复速度/导纱器往复运动频次直接相关。在电子往复式络筒设备中,交叉卷绕筒子的速度取决于卷绕电机的速度,纱线往复速度或导纱器往复运动频次由横动电机控制(为了表述方便,纱线往复速度或导纱器往复运动频次下文中统一表述为:横动电机转速)。目前交叉卷绕筒子的实现方法是通过对卷绕电机转速和横动电机转速两个独立通道的闭环控制来实现精密卷绕或分级精密卷绕的某一级卷绕比恒定。这种方法控制结构简单,但是当其中一个电机或两个电机同时受到干扰或者出现速度波动时,另一个电机无法适时做出相应调整,导致卷绕比产生突变,影响交叉卷装筒子的卷装密度和密度均匀性,降低交叉卷装筒子质量,甚至影响退绕性能。
技术实现思路
为了解决上述问题,本专利技术提供一种电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法,当卷绕电机或/和横动电机转速受到干扰或者出现速度波动时,另一个电机可以同步完成相应调整,使精密卷绕或分级精密卷绕的某一级卷绕比保持恒定,改善交叉卷装筒子的卷装密度和均匀性、改善筒子成型、提高交叉卷装筒子质量和退绕性能,提高卷绕设备的运行稳定性。本专利技术实现上述目的的技术方案为:1.提供一种电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法,该方法的特征在于:A.电子往复式交叉卷绕系统至少包括带位置编码器的卷绕电机、卷绕电机控制器、卷绕电机驱动器和带位置编码器的横动电机、横动电机控制器、横动电机驱动器以及上位机、通信模块、电源模块、掉电存储模块、直径传感器、信号输入输出模块;进一步,所述卷绕电机的类型可以是交流异步电机、无刷直流电机和永磁同步电机中的任一种;进一步,所述横动电机可以是小惯量步进电机或者超小惯量步进电机中的任一种类型。B.所述控制方法包括卷绕电机转速闭环控制和横动电机转速闭环控制,实现卷绕电机和横动电机的良好动态跟随性;进一步,所述卷绕电机转速闭环控制由卷绕电机目标转速、自适应PID控制器1、矢量控制算法、卷绕电机驱动器、卷绕电机和卷绕电机位置编码器构成,使卷绕电机当前转速能够实时跟随目标转速变化,使卷绕电机具备良好的动态跟随性。进一步,所述横动电机转速闭环控制由横动电机目标转速、自适应PID控制器2、高性能多细分矢量控制算法、横动电机驱动器、横动电机和横动电机位置编码器构成,使横动电机当前转速能够实时跟随目标转速变化,使横动电机具备良好的动态跟随性。C.所述控制方法还包括卷绕电机转速和横动电机转速的同步闭环控制,实现卷绕电机和横动电机的整体协同控制;进一步,所述卷绕电机和横动电机转速的同步闭环控制环节,将卷绕电机与横动电机的同步误差乘以适当的比例因子后作为速度补偿信号,分别与卷绕电机的跟踪误差和横动电机的跟踪误差求和后作为自适应PID控制器的输入,卷绕电机自适应PID控制器1的输出通过卷绕电机控制器中嵌入的矢量控制算法获得相应的PWM脉冲信号,PWM脉冲信号再通过卷绕电机驱动器控制卷绕电机运行;同时,横动电机自适应PID控制器2的输出通过横动电机控制器中嵌入的高性能多细分矢量控制算法获得相应的PWM脉冲信号,PWM脉冲信号再通过横动电机驱动器控制横动电机运行,最终实现对卷绕电机和横动电机的整体协同控制。2.本专利技术提供的一种电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法,还包括以下步骤:S1.上位机工艺参数设定;S2.卷绕电机控制器通过通信模块接收上位机工艺参数或者从交叉卷绕系统掉电存储模块读入卷绕工艺参数;S3.卷绕电机控制器利用嵌入其内的分级精密卷绕工艺算法,根据接收到的卷绕工艺参数完成各级精密卷绕比Ji和跳跃卷装直径di(其中,i是精密卷绕的级数i=[1,N],i为整数,若i=1则为精密卷绕)的计算;S4.获得直径传感器信息,通过信号输入输出模块送至卷绕电机控制器;S5.卷绕电机控制器确定当前直径下的卷绕比Ji并根据设定工艺参数计算卷绕电机目标转速n*Ji;S6.根据卷绕电机的目标转速n*Ji和相应卷绕比Ji,计算该级精密卷绕阶段横动电机目标转速n*Hi和卷绕电机与横动电机目标转速差e*JHi,并将计算结果通过通信模块发送至横动电机控制器;S7.卷绕电机控制器通过信号输入输出模块获得卷绕电机位置编码信息,计算卷绕电机当前转速nJi和卷绕电机转速跟踪误差,横动电机控制器通过信号输入输出模块获得横动电机位置编码信息,计算横动电机转速nHi和横动电机转速跟踪误差,并将横动电机转速nHi通过通信模块发送给卷绕电机控制器;S8.卷绕电机控制器计算同步误差εJHi,并将同步误差εJHi通过通信模块传送给横动电机控制器;S9.将卷绕电机转速的跟踪误差和同步误差εJHi作为卷绕电机自适应PID控制器1的输入,卷绕电机自适应PID控制器的输出通过卷绕电机控制器中嵌入的控制算法获得相应PWM脉冲信号,由卷绕电机驱动器根据PWM脉冲信号驱动卷绕电机运行;同时将横动电机转速的跟踪误差和同步误差作为横动电机自适应PID控制器2的输入,横动电机自适应PID控制器的输出通过横动电机控制器中嵌入的控制算法获得相应PWM脉冲信号,由横动电机驱动器根据PWM脉冲信号驱动横动电机运行,实现卷绕电机和横动电机转速的协同控制;S10.获得直径传感器信息,通过信号输入输出模块送至卷绕电机控制器,并判断当前卷装筒子直径是否达到di+1,若是,返回S5;若否,返回S11;S11.判断卷装筒子是否达到设定卷装直径或者设定长度,若是,执行S12;若否,执行S7;S12.卷绕电机和横动电机制动,停止运行,卷装完成。本专利技术的有益效果是:本专利技术采用的一种电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法除了包含卷绕电机转速和横动电机转速两个闭环通道外,还包含卷绕电机转速和横动电机转速的同步闭环控制,不仅使卷绕电机转速和横动电机转速具有良好的动态跟随性,而且使卷绕电机和横动电机转速具有优良的整体同本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法,其特征在于,所述的电子往复式交叉卷绕系统至少包括带位置编码器的卷绕电机、卷绕电机控制器、卷绕电机驱动器和带位置编码器的横动电机、横动电机控制器、横动电机驱动器以及上位机、通信模块、电源模块、掉电存储模块、直径传感器、信号输入输出模块;所述卷绕电机的类型可以是交流异步电机、无刷直流电机和永磁同步电机中的任一种;所述横动电机可以是小惯量步进电机或者超小惯量步进电机中的任一种类型。

【技术特征摘要】
1.电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法,其特征在于,所述的电子往复式交叉卷绕系统至少包括带位置编码器的卷绕电机、卷绕电机控制器、卷绕电机驱动器和带位置编码器的横动电机、横动电机控制器、横动电机驱动器以及上位机、通信模块、电源模块、掉电存储模块、直径传感器、信号输入输出模块;所述卷绕电机的类型可以是交流异步电机、无刷直流电机和永磁同步电机中的任一种;所述横动电机可以是小惯量步进电机或者超小惯量步进电机中的任一种类型。2.基于权利要求1所述电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法,其特征在于,所述控制方法包括卷绕电机转速闭环控制和横动电机转速闭环控制,实现卷绕电机和横动电机的良好动态跟随性;所述卷绕电机转速闭环控制由卷绕电机目标转速、自适应PID控制器1、矢量控制算法、卷绕电机驱动器、卷绕电机和卷绕电机位置编码器构成,使卷绕电机当前转速能够实时跟随目标转速变化;所述横动电机转速闭环控制由横动电机目标转速、自适应PID控制器2、高性能多细分矢量控制算法、横动电机驱动器、横动电机和横动电机位置编码器构成,使横动电机当前转速能够实时跟随目标转速变化。3.基于权利要求2所述电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法,其特征在于,所述控制方法还包括卷绕电机转速和横动电机转速的同步闭环控制,实现卷绕电机和横动电机的整体协同控制;所述卷绕电机和横动电机转速的同步闭环控制环节,将卷绕电机与横动电机的同步误差乘以适当的比例因子后作为速度补偿信号,分别与卷绕电机的跟踪误差和横动电机的跟踪误差求和后作为自适应PID控制器的输入,卷绕电机自适应PID控制器1的输出通过卷绕电机控制器中嵌入的控制算法获得相应的PWM脉冲信号,PWM脉冲信号再通过卷绕电机驱动器控制卷绕电机运行;同时,横动电机自适应PID控制器2的输出通过横动电机控制器中嵌入的控制算法获得相应的PWM脉冲信号,PWM脉冲信号再通过横动电机驱动器控制横动电机运行,最终实现对卷绕电机和横动电机的整体协同控制。4.基于权利要求2和权利要求3所述电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法,其特征还在于,所述控制方法包括以下步骤:S1.上位机工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员:张淑艳姚晓东
申请(专利权)人:华东理工大学上海电机学院
类型:发明
国别省市:上海,31

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