27)孔、絲杠后支承(3)孔、支架(26)孔與聯軸器(2)連接，所述活 塞連接塊（16)固定在螺母塊(4)上，所述密封環(huán)A(30)套裝在圓柱活塞A(13)的一端上并置 于液壓缸筒A(14)內，所述液壓缸筒A(14)通過兩端的連接板固定在擋板A(29)、支撐板A (28)上，所述圓柱活塞A(13)的另一端通過鎖緊螺母A(15)固定在活塞連接塊（16)的一端 上； 所述密封環(huán)B(31)套裝在圓柱活塞B(18)的一端上并置于液壓缸筒B(19)內，所述液壓 缸筒B(19)通過兩端的連接板固定在擋板B(25)、支撐板B(27)上，所述圓柱活塞B(18)的另 一端通過鎖緊螺母B(17)固定在活塞連接塊(16)的另一端上； 所述液壓缸筒A (14)的進出液口 A (14-1)與三通接頭B (12)的1 口連接，三通接頭B (12) 2 口與單向閥A(10)的一端連接，三通接頭B (12) 3 口與單向閥B(11)的一端連接，液壓缸筒B (19) 的進出液ΠΒ(19-1)與三通接頭C(20)的1 口連接，三通接頭C(20)2 □與單向閥C(21)的 一端連接，三通接頭C (20)的3 口與單向閥D (22)的一端連接，單向閥B (11)的另一端通過三 通接頭D (23)的3 口和2 口與單向閥C (21)的另一端連接，三通接頭D (2 3)的1 口與輸入液槽 (24)的出口（ 24-1)連接，單向閥A(10)的另一端通過三通接頭A(9)的3 口和2 口與單向閥D (22)的另一端連接，三通接頭A( 9)的1 口與噴嘴(8)連接。2. 根據權利要求1所述的可吸收縫合線紡絲成形過程中的線徑控制方法，其特征在于： 采用一種改進的廣義預測控制算法進行數據處理方法如下： 采用一種改進的廣義預測控制算法對檢測的可吸收縫合線線徑與設定值的差值進行 算法處理，保證線徑測量值與線徑設定值一致，采用改進的廣義預測控制算法，引入了系統(tǒng) 的初始化模型，在此基礎上進行系統(tǒng)辨識，然后直接用過程模型參數求解輸出，步驟如下： 步驟一、建立初始化模型， 改進的廣義預測控制算法采用CARIMA模型描述受到隨機干擾的被控對象；其中|u(k)}和y(k)分別表示被控對象的輸入和輸出，是后移算子，即，^是后移算子q 1的多項式，表不差分算子，R(k)}是均值為零的白噪聲系列； 當被控對象參數未知或慢時變時，需先在線估計出 的系數，用參 數預估值代替真實值進行控制律的推導。即根據系統(tǒng)的仿真結果，確定系統(tǒng)的初始化參數A， 由于縫合線的紡絲成型的工藝復雜，線徑檢測位置距離噴絲裝置較遠，因而系統(tǒng)的滯 后很大。有了初始化參數，再進行系統(tǒng)辨識，可以實現系統(tǒng)辨識結果的快速收斂，達到更好 的控制效果； 步驟二、辨識模型參數， 在確立了初始化模型的基礎上對系統(tǒng)進行參數辨識，初始化模型的確立，使系統(tǒng)辨識 速度加快，控制系統(tǒng)平穩(wěn)性也更好， 在辨識過程中，增加了延時d的仿真與辨識，并d進行模型輸出預測； 步驟三、計算預測輸出Ym， 設預測長度為j，由于在k時刻未來的噪聲|仏+1)46{1，2，一」}都是未知的，故此項可 忽略，改進的廣義預測控制算法在k+j時刻的預測輸出為這里>是控制量的增量形式，d為系統(tǒng)的滯后，A為 N行na列的系統(tǒng)參數矩陣，B為N行nb+1列的系統(tǒng)參數矩陣，C為N行η。列的系統(tǒng)參數矩陣;A，B， C定義如下：步驟四、計算參考軌跡Yr， 改進的廣義預測控制算法的參考輸出為其中，ym(k+d)是k時刻以后d步的優(yōu)化預測，yr(k+d+j)是k時刻以后d+j步的參考輸出，d 為系統(tǒng)的滯后時間，α為柔化因子，S為設定值； 步驟五、構造矩陣G， 在廣義預測控制算法中，k時刻的優(yōu)化性能指標具有以下形式：其中E{ ·}表示取數學期望，r為控制加權系數，性能指標的最優(yōu)解即J的最小二乘解為其中I為單位矩陣，矩陣G為步驟六、計算gT， gT為矩陣(GTG+rI Γ4Τ的第一行元素組成的向量； 步驟七.計算最優(yōu)控制量u， 改進的廣義預測控制算法的最優(yōu)控制量為， u(k) =u(k-l)+gT(Yr-Ym) 其中矩陣Υι·，矩陣Yrn分別為可吸收縫合線紡絲成形過程中的線徑控制方法步驟如下： 直流伺服電機（1)通過聯軸器（2)驅動絲杠（5)作順時針和逆時針方向旋轉運動，絲杠 (5)驅動螺母塊(4)，將絲杠(5)的旋轉運動轉化為螺母塊(4)的直線運動，螺母塊(4)通過活 塞連接塊(16)帶動圓柱活塞A(13)和圓柱活塞B(18)做同步直線運動； 當直流伺服電機（1)正轉時，直流伺服電機驅動絲杠(5)作順時針方向旋轉，絲杠(5)的 旋向為右旋，絲杠(5)驅動螺母塊(4)向右運動，活塞連接塊（16)帶動圓柱活塞A(13)和圓柱 活塞B( 18)向右運動，液壓缸筒A( 14)左端油腔體積增大，壓力減小，單向閥A(10)關閉，單向 閥B(11)打開，輸入液槽(24)中的原液依次經輸入液槽(24)的出口（ 24-1 )、三通接頭D(23) 的1 口和3 口、單向閥B (11 )、三通接頭B (12)的3 口和1 口、液壓缸筒A(14)的進出液接口流入 液壓缸筒A( 14)的左端油腔，同時，液壓缸筒B(19)右端油腔體積減小，壓力增大，單向閥C (21)關閉，單向閥D(22)打開，液壓缸筒B(19)內原液經液壓缸筒B(19)的進出液接口（19-1)、三通接頭C(20)的1 口和3口、單向閥D(22)、三通接頭A(9)的2口和1 口流入噴嘴(8)，由噴 嘴(8)獲得初生態(tài)絲； 當直流伺服電機（1)反轉時，直流伺服電機驅動絲杠(5)作逆時針方向旋轉，絲杠(5)的 旋向為右旋，絲杠(5)驅動螺母塊(4)向左運動，活塞連接塊（16)帶動圓柱活塞A(13)和圓柱 活塞B (18)向左運動，液壓缸筒B (19)右端油腔體積增大，壓力減小，單向閥C (21)打開，單向 閥D(22)關閉，輸入液槽(24)中的原液依次經輸入液槽(24)的出口（ 24-1)、三通接頭D(23) 的1 口和2 口、單向閥C (21 )、三通接頭C (20)的2 口和1 口、液壓缸筒B (19)的進出液接口流入 液壓缸筒B( 19)的右端油腔；同時，液壓缸筒A(14)左端油腔體積減小，壓力增大，單向閥B (11)關閉，單向閥A(10)打開，液壓缸筒A(14)內原液經液壓缸筒A(14)的進出液接口（14-1)、三通接頭8(12)的1口和2口、單向閥六(10)、三通接頭六(9)的3口和1口流入噴嘴(8)，由噴 嘴(8)獲得初生態(tài)絲； 采用反串聯雙液壓缸的結構形式構成一種新型的噴絲裝置，保證輸出液流速幾乎無波 動，直流伺服電機（1)的正反轉每切換一次，圓柱活塞A(13)、圓柱活塞B(18)作往復運動一 次;直流伺服電機（1)正反轉的轉速越高，圓柱活塞A(13)、圓柱活塞B(18)往復運動的速度 越快，噴嘴(8)噴出的原液流速越大，獲得的初生態(tài)絲線徑越小，此時纏繞速度也同步加大， 所以調節(jié)直流伺服電機（1)的正反轉轉速，就可控制噴嘴(8)噴出的原液流速，而原液流速 決定了噴出的線徑，故可控制噴嘴(8)按設定的流速值噴出相應線徑的初生態(tài)絲，初生態(tài)絲 經凝固液、再經拉伸、膠聯、水洗、干燥工序通過線經纏繞機構卷繞成形獲得可吸收縫合線； 以線陣CCD為核心的線徑檢測模塊對可吸收縫合線線徑進行測量，將線徑測量值與線 徑設定值送入控制模塊，通過改進的廣義預測控制算法對檢測的可吸收縫合線線徑與設定 值的差值產生的電機的控制信號，驅動噴絲裝置調節(jié)噴嘴(8)噴絲速度，獲得與線徑設定值 一致的初生態(tài)絲，實現對可吸收縫合線成形過程中線徑的閉環(huán)控制。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可吸收縫合線紡絲成形過程中的線徑控制系統(tǒng)及控制方法。采用反串聯雙液壓缸傳動機構的結構構成的噴絲裝置，直流伺服電機的正反轉每切換一次，圓柱活塞A、圓柱活塞B作往復運動一次；調節(jié)直流伺服電機的正反轉轉速，就可控制噴嘴噴出的原液流速，故可控制噴嘴按設定的流速值噴出相應線徑的初生態(tài)絲，經凝固液、拉伸、膠聯、水洗、干燥工序，再經線經纏繞機構卷繞成形可吸收縫合線。保證了噴絲過程中輸入原液與輸出原液不間斷且輸出原液流速幾乎無波動，獲得線徑符合要求的可吸收縫合線。采用一種改進的廣義預測控制算法對檢測的可吸收縫合線線徑進行控制，簡化了算法的計算過程，提高了控制系統(tǒng)的平穩(wěn)性，獲得了更好的控制效果。
【IPC分類】D01D5/06, D01D13/00, D01D1/09
【公開號】CN105463590
【申請?zhí)枴緾N201610040461
【發(fā)明人】隋修武, 李瑤, 徐立偉, 程國棟
【申請人】天津工業(yè)大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2016年1月21日