一种智能手套机滚筒选针的离散速度控制方法技术

一种智能手套机滚筒选针的离散速度控制方法，所述方法包括以下步骤：1)根据手套机滚筒的机械结构、步进电机的型号属性以及现场测试，确定滚筒在进行选针动作时，步进电机能允许运行的最大突变速度Δvmax与最小突变速度Δvmin；2)在加速度值低于最大突变速度Δvmax的条件下，根据加减速控制算法，得出加速度表(a1,a2,···,an)；3)设定电机的起步速度Vmin、规划周期Δt，结合加速度表(a1,a2,···,an)依次建立离散速度表(v1,v2,···,vn+1)和脉冲步长表(p1,p2,···,pn+1)；4)将滚筒运动的目标距离l、目标速度Vp与离散速度表、脉冲步长表中的值进行比对，调整电机实际能达到的最大速度，规划出步进电机加减速曲线。本发明专利技术能有效解决智能手套机滚筒步进电机选针速度慢、在高速运动且加减速频繁的情况下易过载失步的问题。

A discrete speed control method for needle selection of intelligent glove machine cylinder

Discrete speed control method for needle selection of intelligent glove machine drum includes the following steps: 1) According to the mechanical structure of the glove machine drum, the type attributes of the stepping motor and the field test, the maximum mutation speed Vmax and the minimum mutation speed that the stepping motor can allow to run during needle selection are determined. Vmin; 2) under the condition that the acceleration value is lower than the maximum abrupt change speed vmax, according to the acceleration and deceleration control algorithm, the acceleration meter (a1, a2,..., an); 3) the starting speed Vmin and the planning period T of the motor are set up, and the discrete speed table (v1, v2,..., VN + 1) and the pulse step meter (p1, p2, p2) are established in turn with the accelerometer (a1, a2,..., an). 4) Comparing the target distance L and target velocity Vp of the drum movement with the values of discrete speedometer and pulse step meter, adjusting the maximum speed that the motor can actually reach, and planning the acceleration and deceleration curve of the stepping motor. The invention can effectively solve the problems of slow needle selection speed of the roller stepping motor of the intelligent glove machine, easy overload and out of step under the condition of high speed movement and frequent acceleration and deceleration.

【技术实现步骤摘要】
一种智能手套机滚筒选针的离散速度控制方法
本专利技术涉及一种速度控制方法，尤其是一种智能手套机滚筒选针的离散速度控制方法，属于运动控制领域。
技术介绍
近年来，随着国内经济转型压力上升，手套机行业开始采用由步进电机代替传统机械传动方式驱动滚筒进行选针的智能手套机，并且受到广泛的关注。智能手套机的选针系统主要依靠步进电机驱动滚筒转动一定距离，使得滚筒销将选针鸟片顶起，从而选中与选针鸟片间接相连的织针。然而，要顶起选针鸟片就会使得步进电机承受很大负载，容易发生过载现象，而一旦过载就将引起失步，导致手套机机械碰撞损坏机器，尤其是在高速运动且加减速频繁情况下更易发生。同时，滚筒为了配合手套机机头的快速动作，需要进行短距离内的迅速提速，因此迫切需要一种新的速度控制方法来提升滚筒步进电机的转速和稳定性。
技术实现思路
为了提高现有智能手套机滚筒选针的速度以及克服其在高速运动且加减速频繁的情况下存在的步进电机过载、失步缺点，本专利技术提供了一种能实现步进电机迅速提速、有效避免过载、提升稳定性的智能手套机滚筒选针的离散速度控制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种智能手套机滚筒选针的离散速度控制方法，所述方法包括以下步骤：1)首先根据手套机滚筒的机械结构、步进电机的型号属性以及现场测试，确定滚筒在进行选针动作时，步进电机能允许运行的最大突变速度Δvmax与最小突变速度Δvmin；2)在加速度值低于滚筒步进电机的最大突变速度Δvmax的条件下，根据加减速控制算法，得出加速度表(a1,a2,···,an)，下标1到n表示加速度的规划顺序，a表示加速度的值；3)设定滚筒电机的起步速度Vmin、规划周期Δt，结合步骤2)得到的加速度表(a1,a2,···,an)依次建立电机的离散速度表(v1,v2,···,vn+1)和脉冲步长表(p1,p2,···,pn+1)；4)将滚筒运动的目标距离l、设定的目标速度Vp与步骤3)中得到的离散速度表、脉冲步长表中的值进行比对，调整电机实际能达到的最大速度，规划出步进电机加减速曲线。进一步，在步骤1)中，现场测试出的最大突变速度Δvmax需满足当滚筒顶起所有织针时，步进电机在当前阻力下以起步速度Vmin突增Δvmax能够保持稳定运行，测试出的最小突变速度Δvmin需满足步进电机在高速运动时突增Δvmin不会引起过载和丢步。再进一步，在步骤2)中，由于步进电机在低速阶段能承受较大阻力，且为实现手套机滚筒的快速提速，令加速度表中的首个加速度值等于最大突变速度，即a1＝Δvmax，再根据加减速控制算法依次递减得出a1～am的值，m<n；同时为使滚筒步进电机运转速度尽可能达到目标速度Vp，令am＝am+1＝···＝an，即当电机运转到加速度值近似最小突变速度Δvmin时进行匀加速度运动，保持速度的稳定提升。再进一步，在步骤3)中，滚筒步进电机以Vmin为起始速度，即v1＝Vmin，再根据加速度表(a1,a2,···,an)依次递增得出离散速度表(v1,v2,···,vn+1)，其中vi表示在第i个规划周期时，步进电机的转速值；脉冲步长表(p1,p2,···,pn+1)中的pi表示当电机转速值达到vi时，电机已经运转的脉冲数值。所述步骤4)中，步进电机加减速曲线是将速度控制整体分为加速、匀速、减速三段的对称速度曲线，在加速阶段滚筒以Vmin为起始速度，每匀速运行一个规划周期Δt就按照离散速度表(v1,v2,···,vn+1)改变下一周期的速度值，当速度达到目标速度Vp或运动步长达到l/2时，运行状态进入匀速阶段。本专利技术的优点在于：(1)控制系统采用的加速度表(a1,a2,···,an)使得滚筒在低速阶段进行减加速度运动，在高速阶段进行匀加速度运动，大大缩短了步进电机运转达到目标速度Vp的时间；(2)采用在滚筒运行过程中实时调用提前规划好的离散速度表(v1,v2,···,vn+1)的控制方法，减少加减速过程中的系统计算时间，提高了处理效率，使得智能手套机滚筒选针运动的实时性更高；(3)通过目标距离l与脉冲步长表(p1,p2,···,pn+1)的比对，精确得出滚筒理论能达到的最大速度，减小计算误差，提高控制精度；(4)控制方法基于STM32F407实现，资源丰富并且能减小智能手套机控制器的体积。附图说明图1为智能手套机滚筒步进电机速度控制的实现流程图。图2为智能手套机滚筒步进电机的速度规划曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式作进一步描述。参照图1和图2，一种智能手套机滚筒选针的离散速度控制方法，所述方法包括以下步骤：1)首先根据手套机滚筒的机械结构、步进电机的型号属性以及现场测试，确定滚筒在进行选针动作时，步进电机能允许运行的最大突变速度Δvmax与最小突变速度Δvmin；2)在加速度值低于滚筒步进电机的最大突变速度Δvmax的条件下，根据加减速控制算法，得出加速度表(a1,a2,···,an)，下标1到n表示加速度的规划顺序，a表示加速度的值；3)设定滚筒电机的起步速度Vmin、规划周期Δt，结合步骤2)得到的加速度表(a1,a2,···,an)依次建立电机的离散速度表(v1,v2,···,vn+1)和脉冲步长表(p1,p2,···,pn+1)；4)将滚筒运动的目标距离l、设定的目标速度Vp与步骤3)中得到的离散速度表、脉冲步长表中的值进行比对，调整电机实际能达到的最大速度，规划出步进电机加减速曲线。进一步，在步骤1)中，现场测试出的最大突变速度Δvmax需满足当滚筒顶起所有织针时，步进电机在当前阻力下以起步速度Vmin突增Δvmax能够保持稳定运行，测试出的最小突变速度Δvmin需满足步进电机在高速运动时突增Δvmin不会引起过载和丢步。再进一步，在步骤2)中，由于步进电机在低速阶段能承受较大阻力，且为实现手套机滚筒的快速提速，令加速度表中的首个加速度值等于最大突变速度，即a1＝Δvmax，再根据加减速控制算法依次递减得出a1～am的值，m<n；同时为使滚筒步进电机运转速度尽可能达到目标速度Vp，令am＝am+1＝···＝an，即当电机运转到加速度值近似最小突变速度Δvmin时进行匀加速度运动，保持速度的稳定提升；加速度表(a1,a2,···,an)具体计算公式如下：ai＝a1·(1+cosθi)(ai＞Δvmin)(2)其中a1＝Δvmax，即图2中电机的起步加速度设为最大突变速度，i是大于0的整数，ai表示第i个规划周期的加速度值，当i满足ai＜＝Δvmin＜ai-1时，令m＝i，即此时ai＝am，因此可得am～an的计算公式为：am＝am+1＝···＝an(n＞＝90)(3)其中am近似等于最小突变速度，能够满足步进电机在任意速度下进行速度的突变。再进一步，在步骤3)中，滚筒步进电机以Vmin为起始速度，即v1＝Vmin，再根据加速度表(a1,a2,···,an)依次递增得出离散速度表(v1,v2,···,vn+1)，其计算公式如下：vn＝vn-1+an-1(4)其中v1＝Vmin，vn表示第n个规划周期时步进电机达到的速度，单位为电机每秒运行的脉冲长度；再由式(4)结合规划周期Δt可得出脉冲步长表(p1,p2,···,pn+1)的计算公式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能手套机滚筒选针的离散速度控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)首先根据手套机滚筒的机械结构、步进电机的型号属性以及现场测试，确定滚筒在进行选针动作时，步进电机能允许运行的最大突变速度Δvmax与最小突变速度Δvmin；2)在加速度值低于滚筒步进电机的最大突变速度Δvmax的条件下，根据加减速控制算法，得出加速度表(a1,a2,…,an)，下标1到n表示加速度的规划顺序，a表示加速度的值；3)设定滚筒电机的起步速度Vmin、规划周期Δt，结合步骤2)得到的加速度表(a1,a2,…,an)依次建立电机的离散速度表(v1,v2,…,vn+1)和脉冲步长表(p1,p2,…,pn+1)；4)将滚筒运动的目标距离l、设定的目标速度Vp与步骤3)中得到的离散速度表、脉冲步长表中的值进行比对，调整电机实际能达到的最大速度，规划出步进电机加减速曲线。

【技术特征摘要】
1.一种智能手套机滚筒选针的离散速度控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)首先根据手套机滚筒的机械结构、步进电机的型号属性以及现场测试，确定滚筒在进行选针动作时，步进电机能允许运行的最大突变速度Δvmax与最小突变速度Δvmin；2)在加速度值低于滚筒步进电机的最大突变速度Δvmax的条件下，根据加减速控制算法，得出加速度表(a1,a2,…,an)，下标1到n表示加速度的规划顺序，a表示加速度的值；3)设定滚筒电机的起步速度Vmin、规划周期Δt，结合步骤2)得到的加速度表(a1,a2,…,an)依次建立电机的离散速度表(v1,v2,…,vn+1)和脉冲步长表(p1,p2,…,pn+1)；4)将滚筒运动的目标距离l、设定的目标速度Vp与步骤3)中得到的离散速度表、脉冲步长表中的值进行比对，调整电机实际能达到的最大速度，规划出步进电机加减速曲线。2.如权利要求1所述的一种智能手套机滚筒选针的离散速度控制方法，其特征在于：所述步骤2)中，由于步进电机在低速阶段能承受较大阻力，且为实现手套机滚筒的快速提速，令加速度表中的首个加速度值等于最大突变速度，即a1＝Δvmax，再根据加减速控制算法依次递减得出a1～am的值，m<n；同时为使滚筒步进电机运转速度尽可能达到目标速度Vp，令am＝am+1＝…＝an，即当电机运转到加速度值近似最小突变速度Δvmin时进行匀加速度运动，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董辉，童辉，王亚男，陈志璇，康磊，刘白龙，吴祥，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33