基于伺服电机的排线控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于伺服电机的排线控制方法，首先以排线电机自带的绝对值编码器原点为坐标系原点，以电机相对原点的偏转角度为自变量，建立排线电机的位置坐标系；根据收线工字轮的内缘两端的位置，给定排线滑轮位置移动区间，并将排线电机的速度和位置信息实时向运动控制器反馈，运动控制器再根据排线电机反馈的速度和位置信息和收线电机反馈的角速度，计算下一个采样周期排线电机的指令速度。本发明专利技术用绝对值编码器和伺服电机来代替接近开关和变频电机极大地提高了控制精度；且能任意设定限位位置，运行可靠；速度跟踪控制采用的是先进的无轴传动技术，速度控制精度高，排线均匀平整。

Line arrangement control method based on servo motor

The invention discloses a cable servo motor control method based on the first to traverse motor comes with absolute origin as the origin of the coordinate system, the deflection angle of the motor relative to the origin as independent variables, establish the position of the motor cable coordinate system; according to the inner ends of the take-up spool position, given the cable pulley position of mobile interval and, the traversing motor speed and position information real-time feedback to the motion controller, motion controller according to the feedback of the traversing motor speed and position information and feedback of the take-up motor angular velocity calculation instruction speed sampling period of a motor winding. The invention uses absolute encoder and servo motor to replace the proximity switch and variable frequency motor greatly improves the control accuracy; and can arbitrarily set the limit position, reliable operation; speed tracking control adopts advanced shaftless transmission technology, speed control of high precision, uniform flat cable.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多线切割机、纺织机等绕巻系统的均匀排线控制方法，具体是 一种。
技术介绍
在绕巻系统运行过程中，放线轮上的线会逐渐过渡到收线轮，因此需要设 计一个排线滑轮，将来自放线轮的线均匀地绕到收线轮上。排线滑轮的作用是 保证收线轮收线均匀，其示意图如图l所示，排线电机通过滚珠丝杆驱动排线 滑轮在放线轮上方往复运动，将线均匀地排到收线轮上。排线器要满足以下要 求(1) 放线轮最高转速1000r/min;(2) 张力要求5N《F《50N;(3) 记米精度0.2%;(4) 排线匝距控制收线电机每转一圈，排线滑轮的将运行一个匝距的路程；(5) 排线电机的运动方向控制当排线滑轮运动到收线轮的两端位置时，滑 轮运动速度大小不变，方向折返；(6) 排线电机的断电重起时的运动方向控制；停机或关电重新启动时，运行 方向按上一次运行的方向运行；有时会出现象图2所示的情况，导致排 线不均匀，引起切割线径向跳动。所以每次启动时必须计住上一次运行 时的排向方向。(7) 排线区间设置方便。采用接近传感器作为限位开关来控制排线过程，会因为接近传感器精度的 限制会导致收线轮的两端位置排线不均，且一旦安装了传感器，当由于热涨冷 縮等因素导致滚珠丝杆、放线轮及两者间的相对位置等机械参数发生变化时， 排线器将不能正常工作。本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提出基于伺服电 机的排线控制方法，能够不使用接近传感器，并且提高控制精度，运行可靠，速 度控制精度高，排线均匀平整。为达到上述专利技术目的，本专利技术的技术解决方案是所述基于伺服电机的排 线控制方法，首先以排线电机自带的绝对值编码器原点为坐标系原点，以电机 相对原点的偏转角度(由绝对值编码器测量)为自变量，建立排线电机的位置 坐标系，根据收线工字轮的内缘两端的位置，设定排线滑轮位置移动区间，并 将排线电机的速度和位置信息实时向运动控制器反馈，运动控制器再根据排线 电机反馈的速度和位置信息和收线电机反馈的角速度，计算下一个采样周期排 线电机的指令速度。其中排线电机的指令速度的计算方法为v = * x f ; 其中上式中《=^为比例常数，Wg为运动方向系数，满足6卜l 排线负向运动 义为排线匝距，表示当收线电机每转一圈时，排线滑轮运行一个匝距的路 程；v表示排线滑轮的线速度大小；^表示为放线电机的角速度。所述分别连接在收线工字轮、排线滑轮上的收线，排线电机均采用交流伺 服电机，用绝对值光电编码器测量排线电机的速度和位置信息；用增量型光电
技术实现思路
编码器测量收线电机的速度。本专利技术的工作原理为为了保证绕巻系统的排线均匀，当收线电机每转一 圈时，排线滑轮的必须运行一个匝距的路程，设排线匝距为义，则排线滑轮的 线速度v大小与放线电机的角速度w之比为(1)|叫 2tt即v =鄉x《x 0 (2)上式中K-^为比例常数，Wg为运动方向系数，满足+ 1 排线正向运动 -1 排线负向运动(2)式表明排线电机的速度大小跟随收线电机的角速度。运动方向的控制实质就是确定Wg的取值，Wg的取值由收线工字轮的内缘 两端在坐标轴上的对应的位置来触发，当排线电机的位置第一次接触到临界位 置时，Wg在+1与-1间切换，即执行下列命令S('g = -S!'g (4)当排线电机到达临界位置时，排线运动速度大小不变，方向折返。为了防止切割线不均匀情况，切割机每次断电重起时，需按照原运动方向 连续的方式运行。在绕巻系统运行过程中判决排线电机的运动方向，并将方向标志位写入运动控制器中的FLASH储存器，保证掉电吋记录的信息不丢失，下 次重起时以此标志位来决定Wg的值。为了提高机械系统设计的灵活性，对收线工字轮的内缘宽度不做限制；因 此，排线滑轮的左右两侧临界点位置可变，即移动位置区间可变。利用排线电 机的绝对值编码器测量两侧临界点对应的坐标位置，通过人机界面输入确认两 侧临界值，并将结果保存到控制器的FLASH储存器里，系统将此临界值与排线 电机的当前位置进行比较，判决比较结果来控制^g的值。由以上可知，本专利技术所述与传统的用接近开 关和变频电机实现的排线控制方式相比，运用伺服电机实现排线器功能具有以下特点① 用伺服电机自带的绝对值编码器记录排线器位置信息，在控制器中建立坐标 系，实现了工字轮内缘两侧的限位功能，从而取代了接近开关，降低了系统成本；② 极大地提高了控制精度，接近开关的误差一般是毫米级，而本专利技术中排线伺 服系统的误差微米级，所以后者在工字轮内缘两侧的排线性能远远优于前 者；③ 接近开关在固定后位置变更很不方便，且一旦出现故障就会损坏机械装置； 而基于软件实现的排线器限位控制则能任意设定限位位置，且运行可靠；④ 速度跟踪控制采用的是先进的无轴传动技术，速度控制精度高，排线均匀平 整。附图说明图1为绕巻系统中排线器控制工作原理示意图；图2为现有技术中运动方向不连续时的排线示意图；图3为采用本专利技术方法的排线系统机械部分结构示意图；图4为实现本专利技术方法的控制系统结构框图；图5为本专利技术所述排线电机控制方法原理图；图6为排线滑轮与放线电机关系示意图；图7为排线伺服系统仿真其中a图为收线电机角速度；其中b图为排线滑轮的线速度；其中C图为排线电机的位置曲线图。图8为本专利技术中运动方向连续时的排线示意图；图9为本专利技术中切割机断电重起时的方向判决示意图;在图中1-收线电机2-排线电机3-增量型光电编码器4-绝对值光电编码器 5-收线工字轮 6-排线滑轮7-滚珠丝杆 8-收线工字轮内侧位置9-收线工字轮外侧位置10-安装板 11-排线电机驱动器 12-现场总线13-运动控制器具体实施方式14 一收线电机驱动器15—现场总线接口为了保证排线精度，本实施例中实现本专利技术所述基于伺服电机的排线控制 方法的控制装置中运动控制器13选用YASKAWA公司的MP2300运动控制器， 收线电机1和排线电机2选用YASKAWA公司的EIII型伺服驱动器和i: II型伺服 电机。本实施例如图3所示的机械结构，收线电机l，排线电机2均采用交流 伺服电机，收线电机1测速传感器选用17位增量型光电编码器3测量收线电机 的速度。排线电机2的测速传感器选用17位的绝对值光电编码器4实时反馈排 线电机的速度和位置信息。控制系统的结构如图4所示，伺服驱动器中的排线 电机驱动器11和收线电机驱动器14与运动控制器13之间通过现场总线12进 行数字通信，传输控制信号并反馈速度、位置信息和故障信息。其中排线器的 伺服控制原理图如图5所示。首先建立排线电机2的坐标系，确定收线工字轮5的内缘两端的位置(即 排线区间)，排线电机驱动器11实时向运动控制器13反馈排线电机2的速度和位置信息，运动控制器13再根据收线电机1的反馈角速度，计算下一个采样周 期出排线电机2的指令速度。为了保证排线均匀，当收线电机2每转一圈时，排线滑轮6的必须运行一 个匝距的路程，如图6所示，设排线匝距为义，则排线滑轮6的线速度v大小与收线电机l的角速度w之比为抖=丄 (1)即V = * x if x w (2)上式中《=#为比例常数，Wg为运动方向系数，满足.+ 1 排线正向运动 观=1-1 排线负向运动 (J(2)式表明排线电机2的速度的大小跟随收线电机1的角速度。运动方向的控制实质就本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于伺服电机的排线控制方法，其特征在于，首先以排线电机自带的绝对值编码器原点为坐标系原点，以电机相对原点的偏转角度为自变量，建立排线电机的位置坐标系，根据收线工字轮的内缘两端的位置，设定排线滑轮位置移动区间，并将排线电机的速度和位置信息实时向运动控制器反馈，运动控制器再根据排线电机反馈的速度和位置信息和收线电机反馈的角速度，计算下一个采样周期排线电机的指令速度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴瑜兴，张义兵，汤睿，蒋近，杨宇红，
申请(专利权)人：湖南宇晶机器实业有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]