專利名稱：采用自適應(yīng)控制的槽筒導(dǎo)紗電子防疊裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明技術(shù)屬工業(yè)自動(dòng)化及電機(jī)控制領(lǐng)域，應(yīng)用屬于紡織機(jī)械領(lǐng)域， 涉及一種槽筒導(dǎo)紗自適應(yīng)電子防疊技術(shù)。可應(yīng)用于各類自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)、絡(luò)筒 機(jī)、并紗機(jī)等用槽筒傳動(dòng)導(dǎo)紗進(jìn)行紗線巻繞等紡織機(jī)械中。
背景技術(shù)：
用絡(luò)筒機(jī)將管紗巻繞成筒紗或用并紗機(jī)將單紗并成多股紗，是紡織工 藝中的重要一環(huán)，通常都用槽筒摩擦傳動(dòng)紗筒并引導(dǎo)布紗，雖然在筒紗巻 繞過程中，槽筒利用導(dǎo)紗槽布線，使紗線錯(cuò)開位置纏繞，但仍不能全程防 止疊紗，當(dāng)槽筒和紗筒轉(zhuǎn)動(dòng)角頻率同步時(shí)，紗線軌跡會(huì)重合形成堆積，稱
之為疊紗，疊紗示意圖見附圖1，直接影響筒紗成型質(zhì)量，防疊是這類紡織 機(jī)械的重要功能要素。
當(dāng)前的常用的防疊方式有兩種，即機(jī)械防疊和電子防疊。電子防疊與 機(jī)械防疊相比，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單效果好，開始在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用。其基本原理是
控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)槽筒作鋸齒狀轉(zhuǎn)速變化，電子防疊鋸齒狀曲線見圖2，使摩擦 傳動(dòng)的槽筒和紗筒兩者之間打滑，產(chǎn)生滑移，螺旋狀的槽筒導(dǎo)紗槽迫使紗 線移位，錯(cuò)開紗線重疊位置，防止了重疊?，F(xiàn)有的電子防疊控制技術(shù)能根 據(jù)槽筒和紗筒轉(zhuǎn)動(dòng)角頻倍數(shù)關(guān)系，找出在筒紗巻繞過程中疊紗區(qū)的分布和 范圍，做到了針對(duì)性防疊，無須在絡(luò)紗全過程一直做防疊擺速，稱之智能 防疊，其智能程度只是能自動(dòng)識(shí)別疊紗區(qū)的進(jìn)入和脫離，控制電機(jī)開始或 結(jié)束作鋸齒狀變速，避免了在非疊紗區(qū)作防疊動(dòng)作。但對(duì)防疊質(zhì)量有決定 影響的鋸齒波變速控制，是開環(huán)控制，必須針對(duì)紗線種類和繞紗轉(zhuǎn)速，依 靠人工設(shè)定槽筒速度擺動(dòng)鋸齒波的周期、上升沿、幅度三個(gè)參數(shù)(以下簡(jiǎn)稱 鋸齒波參數(shù))，現(xiàn)有電子防疊鋸齒波形放大圖見圖3,該技術(shù)方案存在一些 缺陷 一是當(dāng)紗線種類、繞紗轉(zhuǎn)速改變了，需要通過有經(jīng)驗(yàn)的工藝員開車 絡(luò)紗，用肉眼觀察，經(jīng)反復(fù)摸索調(diào)整，需要幾天時(shí)間才能調(diào)試出僅適合該 條件的較合適的鋸齒波參數(shù)。二是在該條件下即便已經(jīng)設(shè)定好鋸齒波參數(shù)，
工作時(shí)隨著巻繞進(jìn)行，紗筒直徑和重量不斷加大，造成慣量和摩擦面也不 斷加大，隨紗管退繞張力加大造成轉(zhuǎn)速不斷下降，使已設(shè)定的鋸齒波參數(shù) 變得不合適了，不能滿足全程需要，會(huì)產(chǎn)生不同程度的疊紗，造成下一道 工序筒紗退繞張力不均勻或斷紗，三是人工設(shè)定帶有一定的盲目性，如果 參數(shù)調(diào)整過當(dāng)、擺幅過高或條件變化過大，防疊過當(dāng)紗線甩出端面產(chǎn)生蛛 網(wǎng)紗，蛛網(wǎng)紗示意圖見附圖4，造成筒紗報(bào)廢。目前已有的電子防疊技術(shù)， 受使用人員技術(shù)水平和巻繞過程紗筒變化的影響，無法始終處于最佳防疊 狀態(tài)，紗筒成型質(zhì)量尚有很大的提升空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種槽筒導(dǎo)紗自動(dòng)適應(yīng)電子防疊裝置及方法，它可以解 決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，如由于紗線種類不同、繞紗轉(zhuǎn)速變化，需要 通過有經(jīng)驗(yàn)的工藝員開車絡(luò)紗反復(fù)摸索、驗(yàn)證重新調(diào)整，才能調(diào)試出僅適 合該條件的較合適的曲線，而且隨著巻繞進(jìn)行，紗筒直徑和重量不斷加大 造成慣量和摩擦面也不斷加大，隨紗管退繞張力加大造成轉(zhuǎn)速不斷下降， 使已設(shè)定的曲線變得不合適了 ，不能滿足全程需要，以及出現(xiàn)蛛網(wǎng)紗等問 題。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述目的，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了防疊動(dòng)作相關(guān)參量之間的關(guān)系， 建立了數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出了數(shù)學(xué)關(guān)系式
布紗錯(cuò)位量=槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速-紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速x (紗筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速/槽筒
絡(luò)紗轉(zhuǎn)速)x槽筒每圈導(dǎo)程/槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速(公式l);
布紗錯(cuò)位量巻繞時(shí)紗線沿紗筒軸向往返一周，在靠近端面的相鄰折 返位置中心點(diǎn)的4晉開間隔mm;
槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速 紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速 槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速 紗筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速 槽筒每圈導(dǎo)程
槽筒鋸齒擺速時(shí)，隨時(shí)檢測(cè)的轉(zhuǎn)速； 紗筒響應(yīng)鋸齒擺速時(shí)，隨時(shí)^r測(cè)的轉(zhuǎn)速； 槽筒鋸齒擺速之前，正常絡(luò)紗時(shí)的轉(zhuǎn)速； 槽筒鋸齒擺速之前，對(duì)應(yīng)的正常絡(luò)紗時(shí)的轉(zhuǎn)速； 槽筒每周導(dǎo)紗行程mm;
公式(1 )中括號(hào)內(nèi)的各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果時(shí)是，在電機(jī)作鋸齒狀變速驅(qū)動(dòng)下，
槽筒突然加減速，紗筒由于慣量影響來不及響應(yīng)，造成摩擦傳動(dòng)打滑，線 速度不同步由此形成的兩者間的轉(zhuǎn)速變化量，即槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速和紗筒即時(shí)
轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速滑差，用下公式表示
轉(zhuǎn)速滑差=槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速-紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速x(紗筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速/槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)
速)(公式2)，正負(fù)符號(hào)與正負(fù)加速度相對(duì)應(yīng)；
轉(zhuǎn)速滑差槽筒加減轉(zhuǎn)速造成與紗筒摩擦傳動(dòng)打滑，與此對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速 變化量r/min;
為了明確分析參量之間的關(guān)系將公式(1)簡(jiǎn)化為
布紗錯(cuò)位量=轉(zhuǎn)速滑差x槽筒每圏導(dǎo)程/槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速 (公式3 );
公式表明的結(jié)論是公式中布紗錯(cuò)位量是目標(biāo)值，槽筒每圈導(dǎo)程是系 數(shù)，只有槽筒轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速滑差兩個(gè)變量，說明了在做防疊鋸齒狀擺速時(shí)， 如果針對(duì)槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速，控制槽筒和紗筒的轉(zhuǎn)速滑差，也就控制了巻繞時(shí) 相鄰兩次布紗的錯(cuò)位間隔，能對(duì)防疊動(dòng)作進(jìn)行精確控制。
本發(fā)明根據(jù)公式U )證明的理論，提出新的防疊控制方法是電機(jī)控 制系統(tǒng)隨時(shí)檢測(cè)槽筒和紗筒的轉(zhuǎn)速，計(jì)算轉(zhuǎn)速滑差作反饋量與預(yù)置的給定 轉(zhuǎn)速滑差比較，再控制槽筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)的防疊鋸齒狀擺速的正負(fù)轉(zhuǎn)速加速度 和轉(zhuǎn)速幅度，構(gòu)成對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速與滑差的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)相鄰兩次布紗 錯(cuò)位間隔的控制，閉環(huán)控制方塊圖見附圖7。所有控制參數(shù)由槽筒轉(zhuǎn)速傳 感器和筒紗轉(zhuǎn)速傳感器感知并通過公式運(yùn)算獲得，最顯著的外部特征是在 絡(luò)紗工藝中，不用人工設(shè)定或改變?nèi)魏畏蜡B參數(shù)。
控制所需要的給定轉(zhuǎn)速滑差，與預(yù)期的防疊布紗錯(cuò)位量(通常為2 — 10mm)相對(duì)應(yīng)，據(jù)公式3變形求出
給定轉(zhuǎn)速滑差二布紗錯(cuò)位量x槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速/槽筒每圏導(dǎo)程(公式4 )， 正負(fù)符號(hào)與正負(fù)加速度相對(duì)應(yīng)。
控制中需要的滑差反饋量由隨時(shí)測(cè)量得的槽筒和紗筒的轉(zhuǎn)速按公式 (2)計(jì)算。
為了達(dá)到解決上述技術(shù)問題的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是， 一種采用 自適應(yīng)控制的槽筒導(dǎo)紗電子防疊裝置，包括控制器和與其相連的槽筒電機(jī)、
槽筒轉(zhuǎn)速傳感器、紗筒轉(zhuǎn)速傳感器，其中，槽筒轉(zhuǎn)速傳感器和紗筒轉(zhuǎn)速傳 感器分別對(duì)槽筒和紗筒的轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將檢測(cè)到的槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速 和紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)傳輸給所述的控制器；其特征在于，所述控制器將接
收到的槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速和紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速代入即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差公式
即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差=槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速-紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速x (紗筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速/槽筒絡(luò)
紗轉(zhuǎn)速); 其中，
槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速槽筒鋸齒擺速時(shí)，隨時(shí)檢測(cè)的轉(zhuǎn)速； 紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速紗筒響應(yīng)鋸齒擺速時(shí)，隨時(shí)檢測(cè)的轉(zhuǎn)速； 槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速槽筒鋸齒擺速之前，所檢測(cè)的正常絡(luò)紗時(shí)的轉(zhuǎn)速； 紗筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速槽筒鋸齒擺速之前，所測(cè)的對(duì)應(yīng)正常絡(luò)紗時(shí)的轉(zhuǎn)速； 求出即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差，并將其作為閉環(huán)控制反饋量與給定轉(zhuǎn)速滑差進(jìn)行 比較，根據(jù)其差值輸出修正量，改變槽筒電機(jī)轉(zhuǎn)速，使反饋的即時(shí)轉(zhuǎn)速滑 差向給定轉(zhuǎn)速滑差趨近或達(dá)到相同值，以獲得預(yù)期的轉(zhuǎn)速滑差；其中，給 定轉(zhuǎn)速滑差通過下述公式求得
給定轉(zhuǎn)速滑差=布紗錯(cuò)位量x槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速/槽筒每圈導(dǎo)程；
布紗錯(cuò)位量巻繞時(shí)紗線沿紗筒軸向往返一周，在靠近端面的相鄰折 返位置中心點(diǎn)的錯(cuò)開間隔，由程序預(yù)先給定；
槽筒每圈導(dǎo)程槽筒每周導(dǎo)紗行程。
所述控制器將給定轉(zhuǎn)速滑差作為閉環(huán)控制的給定量，將即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差 作為閉環(huán)控制的反饋量，將給定轉(zhuǎn)速滑差和即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差反饋量進(jìn)行比較， 通過數(shù)字PID調(diào)整，控制電機(jī)改變鋸齒狀轉(zhuǎn)速變化的正負(fù)加速度和速度擺 動(dòng)幅度，使即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差向給定轉(zhuǎn)速滑差趨近或達(dá)到相同值，以獲得預(yù)期 的轉(zhuǎn)速滑差，完成定量錯(cuò)位的防疊控制。
所述控制器采用單一的電機(jī)變頻控制器實(shí)現(xiàn)，或由上位控制機(jī)與變頻 控制器組合實(shí)現(xiàn)。
所述的電機(jī)變頻控制器采用DSP、 MCU、 PLC或CPLD控制器實(shí)現(xiàn)。
預(yù)置給定轉(zhuǎn)速滑差所選擇的布紗錯(cuò)位量范圍是2-10mm。
所述的速度傳感器采用光電傳感器或霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)。
一種采用自適應(yīng)控制的槽筒導(dǎo)紗防疊方法，其特征在于，包括以下步
驟
a. 計(jì)算給定轉(zhuǎn)速滑差
給定轉(zhuǎn)速滑差=布紗錯(cuò)位量x槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速/槽筒每圈導(dǎo)程； 其中，
布紗錯(cuò)位量巻繞時(shí)紗線沿紗筒軸向往返一周，在靠近端面的相鄰折 返位置中心點(diǎn)的錯(cuò)開間隔，由程序預(yù)先給定；
槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速槽筒鋸齒擺速之前，所檢測(cè)的正常絡(luò)紗時(shí)的轉(zhuǎn)速； 槽筒每圏導(dǎo)程槽筒每周導(dǎo)紗行程；
b. 將槽筒轉(zhuǎn)速傳感器和紗筒轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)到的槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速和紗筒 即時(shí)轉(zhuǎn)速代入即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差公式
即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差二槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速-紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速x (紗筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速/槽筒絡(luò) 紗轉(zhuǎn)速)； 其中，
槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速槽筒鋸齒擺速時(shí)，隨時(shí)檢測(cè)的轉(zhuǎn)速； 紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速紗筒響應(yīng)鋸齒擺速時(shí)，隨時(shí)檢測(cè)的轉(zhuǎn)速； 紗筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速槽筒鋸齒擺速之前，所檢測(cè)的正常絡(luò)紗時(shí)的轉(zhuǎn)速；
c. 求出即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差，并將其與給定轉(zhuǎn)速滑差進(jìn)行比較，根據(jù)其差值 輸出修正量，改變槽筒電機(jī)轉(zhuǎn)速，使即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差向給定轉(zhuǎn)速滑差趨近或 達(dá)到相同值，以獲得預(yù)期的轉(zhuǎn)速滑差。
將給定轉(zhuǎn)速滑差作為閉環(huán)控制的給定量，將即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差作為閉環(huán)控 制的反饋量；將給定轉(zhuǎn)速滑差和即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差反饋量進(jìn)行比較，通過數(shù)字 PID調(diào)整，控制電機(jī)改變鋸齒狀轉(zhuǎn)速變化的正負(fù)加速度和速度擺動(dòng)幅度， 使即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差向給定轉(zhuǎn)速滑差趨近或達(dá)到相同值，以獲得預(yù)期的轉(zhuǎn)速滑 差，完成定量錯(cuò)位的防疊控制。
所述防疊方法的具體程序流程為
a. 判斷是否進(jìn)入防疊區(qū)；
b. 若進(jìn)入防疊區(qū)，電機(jī)按起始速度擺幅和起始正、負(fù)加速度作鋸齒狀 變速；
c. 測(cè)量槽筒和紗筒速度并計(jì)算兩者正負(fù)反饋滑差；
d. 比較給定滑差與實(shí)際反饋滑差；
e. 根據(jù)誤差調(diào)整正、負(fù)加速度，如果正、負(fù)加速度調(diào)整到最大，則提 高速度擺幅；
f.判斷是否脫離防疊區(qū)；若脫離防疊區(qū)則停止作鋸齒狀變速 本發(fā)明提供一種槽筒導(dǎo)紗電子防疊自適應(yīng)的控制技術(shù)，是一種將軟件 控制結(jié)合于槽筒電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)中的方式。無須根據(jù)紗線品種和速度，人工 干預(yù)給電機(jī)控制設(shè)定防疊擺速鋸齒波參數(shù)。它能隨時(shí)測(cè)量槽筒和紗筒的速
度，計(jì)算轉(zhuǎn)速滑差，按期望的布紗錯(cuò)位量，布紗錯(cuò)位量示意圖見附圖5,構(gòu)
成對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速加速度閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)布紗錯(cuò)位量定量控制， 能自動(dòng)地適應(yīng)不同紗線品種、絡(luò)紗速度和紗筒直徑重量的變化，明顯提高 紗筒成型質(zhì)量，并了提高了設(shè)備的智能化程度，簡(jiǎn)化了操作。它適用于各 類采用釆用槽筒導(dǎo)紗的紗、線、絲等巻繞設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明比較，現(xiàn)有電子防疊技術(shù)技術(shù)所作的防疊控制，是 根據(jù)人工設(shè)定的周期、上升沿、幅度三個(gè)參數(shù)控制電機(jī)跑出某種鋸齒狀曲 線，實(shí)際打滑滑移多少？紗線防疊錯(cuò)位多少？防疊效果如何？控制系統(tǒng)無法感 知，需要人工肉眼判斷，再對(duì)三個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)紗線品種、絡(luò)紗速度、 濕度、紗筒直徑等影響摩擦系數(shù)的因素改變了，調(diào)好的參數(shù)就又不適應(yīng)了， 需要重新調(diào)整，對(duì)防疊動(dòng)作只能做到定性控制，無法精確定量控制。
與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明控制的對(duì)象是紗線巻繞時(shí)布紗錯(cuò)位量，能感 知到作鋸齒轉(zhuǎn)速變化時(shí)，槽筒和紗筒打滑所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速滑差，將轉(zhuǎn)速滑差 換算成布紗錯(cuò)位量，并通過閉環(huán)控制作鋸齒轉(zhuǎn)速變化的轉(zhuǎn)速正負(fù)加速度和 轉(zhuǎn)速幅度，將布紗錯(cuò)位量控制在期望值上，排除了摩擦系數(shù)改變帶來的影 響，做到了自適應(yīng)，避免了疊紗和蛛網(wǎng)紗的出現(xiàn)。自適應(yīng)防疊鋸齒波形放
大圖見附圖6。
本發(fā)明在自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)、絡(luò)筒機(jī)、并紗機(jī)等設(shè)備上應(yīng)用，與現(xiàn)有電子防 疊技術(shù)相比，最顯著的外部特征是，現(xiàn)有技術(shù)需要設(shè)定鋸齒波防疊參數(shù)， 而本發(fā)明無須任何設(shè)定


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述。 圖1是疊紗示意圖2是電子防疊鋸齒狀轉(zhuǎn)速變化曲線示意圖3是現(xiàn)有技術(shù)中電子防疊鋸齒波形放大圖； 圖4是蛛網(wǎng)紗示意圖； 圖5是本發(fā)明布紗錯(cuò)位量示意圖； 圖6是本發(fā)明自適應(yīng)防疊鋸齒波形放大圖； 圖7是本發(fā)明閉環(huán)控制原理圖； 圖8是本發(fā)明控制軟件基本流程示意圖； 圖9是本發(fā)明電機(jī)變頻器直接控制原理圖； 圖IO是本發(fā)明上位機(jī)與變頻器聯(lián)合控制原理圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖5至圖10，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述目的，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了防疊動(dòng)作相 關(guān)參量之間的關(guān)系，建立了數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出了數(shù)學(xué)關(guān)系式
布紗錯(cuò)位量=槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速-紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速x (紗筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速/槽筒絡(luò) 紗轉(zhuǎn)速)x槽筒每圈導(dǎo)程/槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速(公式l);
布紗錯(cuò)位量巻繞時(shí)紗線沿紗筒軸向往返一周，在靠近端面的相鄰折 返位置中心點(diǎn)的錯(cuò)開間隔mm;
槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速 紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速 槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速 紗筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速 槽筒每圈導(dǎo)程
槽筒鋸齒擺速時(shí)，隨時(shí)檢測(cè)的轉(zhuǎn)速； 紗筒響應(yīng)鋸齒擺速時(shí)，隨時(shí)檢測(cè)的轉(zhuǎn)速； 槽筒鋸齒擺速之前，所檢測(cè)的正常絡(luò)紗時(shí)的轉(zhuǎn)速； 槽筒鋸齒擺速之前，所測(cè)的對(duì)應(yīng)正常絡(luò)紗時(shí)的轉(zhuǎn)速； 槽筒每周導(dǎo)紗行程，自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)為152 /2=76mm; 公式(1 )中括號(hào)內(nèi)的各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果時(shí)是，在電機(jī)作鋸齒狀變速驅(qū)動(dòng)下， 槽筒突然加減速，紗筒由于慣量影響未及時(shí)響應(yīng)，造成摩擦傳動(dòng)打滑，線 速度不同步由此形成的兩者間的轉(zhuǎn)速變化量，即槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速和紗筒即時(shí) 轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速滑差，用下公式表示
轉(zhuǎn)速滑差=槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速-紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速x(紗筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速/槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)
速)(公式2)，正負(fù)符號(hào)與正負(fù)加速度相對(duì)應(yīng)；
轉(zhuǎn)速滑差槽筒加減轉(zhuǎn)速造成與紗筒摩擦傳動(dòng)打滑，與此對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速 變化量r/min
為了明確地分析參量之間的關(guān)系將公式1簡(jiǎn)化為
布紗錯(cuò)位量=轉(zhuǎn)速滑差x槽筒每圈導(dǎo)程/槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速 (公式3);
公式表明的結(jié)論是公式中布紗錯(cuò)位量是目標(biāo)值，槽筒每圏導(dǎo)程是系 數(shù)，只有槽筒轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速滑差兩個(gè)變量，說明了在做防疊鋸齒狀擺速時(shí)， 如果針對(duì)槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速，控制槽筒和紗筒的轉(zhuǎn)速滑差，也就控制了巻繞時(shí) 相鄰兩次布紗的錯(cuò)位間隔，能對(duì)防疊動(dòng)作進(jìn)行精確控制。
本發(fā)明根據(jù)公式(l)證明的理論，提出新的防疊控制方法是電機(jī)控制 系統(tǒng)隨時(shí)檢測(cè)槽筒和紗筒的轉(zhuǎn)速，計(jì)算轉(zhuǎn)速滑差作反饋量與預(yù)置的給定轉(zhuǎn) 速滑差比較，再控制槽筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)的防疊鋸齒狀擺速的正負(fù)轉(zhuǎn)速加速度和 轉(zhuǎn)速幅度，構(gòu)成對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速與滑差的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)相鄰兩次布紗錯(cuò) 位間隔的控制。閉環(huán)控制方塊圖見附圖7,所有控制參數(shù)由槽筒轉(zhuǎn)速傳感 器和筒紗轉(zhuǎn)速傳感器感知并通過公式運(yùn)算獲得，最顯著的外部特征是在絡(luò) 紗工藝中，不用人工設(shè)定或改變?nèi)魏畏蜡B參數(shù)。
控制所需要的給定轉(zhuǎn)速滑差，與預(yù)期的防疊布紗錯(cuò)位量，通常為2 — 10mm相對(duì)應(yīng)，據(jù)公式(3)變形求出
給定轉(zhuǎn)速滑差^布紗錯(cuò)位量x槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速/槽筒每圏導(dǎo)程(公式4), 正負(fù)符號(hào)與正負(fù)加速度相對(duì)應(yīng)，控制中需要的滑差反饋量由隨時(shí)測(cè)量得的 槽筒和紗筒的轉(zhuǎn)速按公式(2)計(jì)算。
按照本發(fā)明所提供的方法，控制結(jié)果能自動(dòng)形成需要布紗錯(cuò)位量，做 到定量控制，避免了紗線重疊，還可以避免防疊過當(dāng)產(chǎn)生蛛網(wǎng)紗。排除了 因紗線種類、繞紗轉(zhuǎn)速、紗筒直徑或濕度不同帶來的影響，做到自適應(yīng)防 疊控制，克服了現(xiàn)有防疊技術(shù)的缺陷，從而取得最佳防疊效果。
本發(fā)明控制方框圖見附圖9、附圖10。防疊系統(tǒng)硬件電路由專用電機(jī) 變頻控制驅(qū)動(dòng)器或上位控制機(jī)與變頻器聯(lián)合組成的控制部分、槽筒驅(qū)動(dòng)電 機(jī)、槽筒轉(zhuǎn)速傳感器和筒紗轉(zhuǎn)速傳感器組成。控制器件采用運(yùn)算速度快實(shí) 時(shí)性強(qiáng)的DSP或高速單片機(jī)。速度傳感器可以釆用光電、霍爾等器件。軟 件能力是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的關(guān)鍵，涉及電機(jī)變頻控制、數(shù)字PID、數(shù)字濾波等
軟件技術(shù)。依照本發(fā)明的理論結(jié)論和防疊控制方法，按流程示意圖編寫電
機(jī)控制驅(qū)動(dòng)程序，在做防疊鋸齒狀速變化時(shí)做到
a. 將公式(2)、 (4)應(yīng)用在在軟件控制程序中，根據(jù)預(yù)置的布線錯(cuò)位 量和當(dāng)時(shí)的槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速，計(jì)算給定的轉(zhuǎn)速滑差，作為閉環(huán)控制的給定量；
b. 通過槽筒轉(zhuǎn)速傳感器和筒紗轉(zhuǎn)速傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)槽筒和紗筒的轉(zhuǎn) 速，按公式(2)計(jì)算轉(zhuǎn)速滑差，作為閉環(huán)控制的反饋量；
c. 將給定轉(zhuǎn)速滑差和實(shí)際轉(zhuǎn)速滑差反饋量進(jìn)行比較，得出誤差量，通 過數(shù)字PID調(diào)整，控制電機(jī)改變鋸齒狀轉(zhuǎn)速變化的正負(fù)加速度和速度擺動(dòng) 幅度，輸出修正量，使實(shí)際轉(zhuǎn)速滑差向給定轉(zhuǎn)速滑差趨近，以獲得預(yù)期的 轉(zhuǎn)速滑差。
d. 通過a、 b、 c條的連續(xù)控制，將實(shí)際轉(zhuǎn)速滑差控制在預(yù)期值，也 就將紗線防疊布紗錯(cuò)位量連續(xù)控制在預(yù)期值。實(shí)現(xiàn)了定量錯(cuò)位的防疊控制。
e. 按照a、 b、 c、 d、 e的控制方法。所有控制參數(shù)由槽筒轉(zhuǎn)速傳感器 和筒紗轉(zhuǎn)速傳感器感知并通過公式運(yùn)算獲得，在絡(luò)紗工藝中，能自動(dòng)的適 應(yīng)紗線種類、繞紗轉(zhuǎn)速、紗筒直徑或濕度變化不用人工設(shè)定或改變仟何防 疊參數(shù)。
控制軟件基本流程示意見附圖8,
a. 系統(tǒng)控制主程序上電初始化；
b. 控制絡(luò)紗中的電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；
c. 判斷是否進(jìn)入防疊區(qū)；若進(jìn)入防疊區(qū)，電機(jī)按起始速度擺幅和起始 正、負(fù)加速度作鋸齒狀變速；否則，返回b;
d. 測(cè)量槽筒和紗筒速度并計(jì)算兩者正負(fù)反饋滑差；
e. 比較給定滑差與測(cè)量實(shí)際滑差是否相符；若相符，保持速度擺幅和 正、負(fù)加速度；否則，根據(jù)誤差調(diào)整正、負(fù)加速度，如果正、負(fù)加速度調(diào) 整到最大，則提高速度擺幅；
f. 判斷是否脫離防疊區(qū)；若脫離防疊區(qū)則停止作鋸齒狀變速；否則， 返回d。
所有控制參數(shù)由槽筒轉(zhuǎn)速傳感器和筒紗轉(zhuǎn)速傳感器感知并通過公式 (2)、公式(4)運(yùn)算獲得，最顯著的外部特征是在絡(luò)紗工藝中，不用人工 設(shè)定或改變?nèi)魏畏蜡B參數(shù)。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形
式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以 變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi) 容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何筒單修改、等同變化 與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種采用自適應(yīng)控制的槽筒導(dǎo)紗電子防疊裝置，包括控制器和與其相連的槽筒電機(jī)、槽筒轉(zhuǎn)速傳感器、紗筒轉(zhuǎn)速傳感器，其中，槽筒轉(zhuǎn)速傳感器和紗筒轉(zhuǎn)速傳感器分別對(duì)槽筒和紗筒的轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將檢測(cè)到的槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速和紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)傳輸給所述的控制器；其特征在于，所述控制器將接收到的槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速和紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速代入即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差公式即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差＝槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速-紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速×(紗筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速/槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速)；其中，槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速槽筒鋸齒擺速時(shí)，隨時(shí)檢測(cè)的轉(zhuǎn)速；紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速紗筒響應(yīng)鋸齒擺速時(shí)，隨時(shí)檢測(cè)的轉(zhuǎn)速；槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速槽筒鋸齒擺速之前，所檢測(cè)的正常絡(luò)紗時(shí)的轉(zhuǎn)速；紗筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速槽筒鋸齒擺速之前，所測(cè)的對(duì)應(yīng)正常絡(luò)紗時(shí)的轉(zhuǎn)速；求出即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差，并將其與給定轉(zhuǎn)速滑差進(jìn)行比較，根據(jù)其差值輸出修正量，改變槽筒電機(jī)轉(zhuǎn)速，使即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差向給定轉(zhuǎn)速滑差趨近或達(dá)到相同值，以獲得預(yù)期的轉(zhuǎn)速滑差；其中，給定轉(zhuǎn)速滑差通過下述公式求得給定轉(zhuǎn)速滑差＝布紗錯(cuò)位量×槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速/槽筒每圈導(dǎo)程；布紗錯(cuò)位量卷繞時(shí)紗線沿紗筒軸向往返一周，在靠近端面的相鄰折返位置中心點(diǎn)的錯(cuò)開間隔，由程序預(yù)先給定；槽筒每圈導(dǎo)程槽筒每周導(dǎo)紗行程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子防疊裝置，其特征在于，所述控制器將 給定轉(zhuǎn)速滑差作為閉環(huán)控制的給定量，將即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差作為閉環(huán)控制的反 饋量，將給定轉(zhuǎn)速滑差和即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差反饋量進(jìn)行比較，通過數(shù)字PID調(diào) 整，控制電機(jī)改變鋸齒狀轉(zhuǎn)速變化的正負(fù)加速度和速度擺動(dòng)幅度，使即時(shí) 轉(zhuǎn)速滑差向給定轉(zhuǎn)速滑差趨近或達(dá)到相同值，以獲得預(yù)期的轉(zhuǎn)速滑差，完 成定量錯(cuò)位的防疊控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子防疊裝置，其特征在于，所述控制器采 用單一 的電機(jī)變頻控制器實(shí)現(xiàn)，或由上位控制機(jī)與變頻控制器組合實(shí)現(xiàn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子防疊裝置，其特征在于，所述的電機(jī)變頻控制器采用DSP、 MCU、 PLC或CPLD控制器實(shí)現(xiàn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子防疊裝置，其特征在于，預(yù)置給定轉(zhuǎn)速 滑差所選擇的布紗錯(cuò)位量范圍是2-10mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述的速度傳感器 采用光電傳感器或霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)。
7. —種采用自適應(yīng)控制的槽筒導(dǎo)紗防疊方法，其特征在于，包括以下 步驟a. 計(jì)算給定轉(zhuǎn)速滑差給定轉(zhuǎn)速滑差=布紗錯(cuò)位量x槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速/槽筒每圈導(dǎo)程； 其中，布紗錯(cuò)位量巻繞時(shí)紗線沿紗筒軸向往返一周，在靠近端面的相鄰折 返位置中心點(diǎn)的錯(cuò)開間隔，由程序預(yù)先給定；槽筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速槽筒鋸齒擺速之前，所檢測(cè)的正常絡(luò)紗時(shí)的轉(zhuǎn)速； 槽筒每圈導(dǎo)程槽筒每周導(dǎo)紗行程；b. 將槽筒轉(zhuǎn)速傳感器和紗筒轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)到的槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速和紗筒 即時(shí)轉(zhuǎn)速代入即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差公式即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差=槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速-紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速x (紗筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速/槽筒絡(luò) 紗轉(zhuǎn)速)； 其中，槽筒即時(shí)轉(zhuǎn)速槽筒鋸齒擺速時(shí)，隨時(shí)檢測(cè)的轉(zhuǎn)速； 紗筒即時(shí)轉(zhuǎn)速紗筒響應(yīng)鋸齒擺速時(shí)，隨時(shí)檢測(cè)的轉(zhuǎn)速； 紗筒絡(luò)紗轉(zhuǎn)速槽筒鋸齒擺速之前，所測(cè)的對(duì)應(yīng)正常絡(luò)紗時(shí)的轉(zhuǎn)速；c. 求出即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差，并將其與給定轉(zhuǎn)速滑差進(jìn)行比較，根據(jù)其差值 輸出修正量，改變槽筒電機(jī)轉(zhuǎn)速，使即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差向給定轉(zhuǎn)速滑差趨近或 達(dá)到相同值，以獲得預(yù)期的轉(zhuǎn)速滑差。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的防疊方法，其特征在于，將給定轉(zhuǎn)速滑差作 為閉環(huán)控制的給定量，將即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差作為閉環(huán)控制的反饋量；將給定轉(zhuǎn) 速滑差和即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差反饋量進(jìn)行比較，通過數(shù)字PID調(diào)整，控制電機(jī)改 變鋸齒狀轉(zhuǎn)速變化的正負(fù)加速度和速度擺動(dòng)幅度，使即時(shí)轉(zhuǎn)速滑差向給定 轉(zhuǎn)速滑差趨近或達(dá)到相同值，以獲得預(yù)期的轉(zhuǎn)速滑差，完成定量錯(cuò)位的防 疊控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的防疊方法，其特征在于，所述防疊方法的具 體程序流程為a. 判斷是否進(jìn)入防疊區(qū)；b. 若進(jìn)入防疊區(qū)，電機(jī)按起始速度擺幅和起始正、負(fù)加速度作鋸齒狀 變速；c. 測(cè)量槽筒和紗筒速度并計(jì)算兩者正負(fù)反饋滑差；d. 比較給定滑差與實(shí)際反饋滑差；e. 根據(jù)誤差調(diào)整正、負(fù)加速度，如果正、負(fù)加速度調(diào)整到最大，則提 高速度擺幅；f. 判斷是否脫離防疊區(qū)；若脫離防疊區(qū)則停止作鋸齒狀變速。
全文摘要
本發(fā)明提供一種槽筒導(dǎo)紗電子防疊自適應(yīng)的控制技術(shù)，是一種將軟件控制結(jié)合于槽筒電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)中的方式。無需根據(jù)紗線品種和速度，人工干預(yù)給電機(jī)控制設(shè)定防疊擺速鋸齒波參數(shù)。它能隨時(shí)測(cè)量槽筒和紗筒的速度，計(jì)算轉(zhuǎn)速滑差，按期望的布紗錯(cuò)位量，構(gòu)成對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速加速度閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)布紗錯(cuò)位量定量控制，能自動(dòng)地適應(yīng)不同紗線品種、絡(luò)紗速度和紗筒直徑重量的變化，明顯提高紗筒成型質(zhì)量，并了提高了設(shè)備的智能化程度，簡(jiǎn)化了操作。它適用于各類采用采用槽筒導(dǎo)紗的紗、線、絲等卷繞設(shè)備。
文檔編號(hào)B65H54/02GK101104489SQ20061004544
公開日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者黃福庭 申請(qǐng)人:黃福庭