毛巾剑杆织机刹车过程动态特性分析及控制算法研究

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1、毛巾剑杆织机刹车过程动态特性分析及控制算法研究第一章绪论1.1研究背景及意义随着社会经济的迅速发展，我国对于毛巾的质量、产品多样性等方面的要求都有了非常大的提高，如何满足人们对于高质量、多花样毛巾的需求也是每个织机行业者需要慎重考虑的因素。而对于毛巾剑杆织机的制造商来说，制造出高效率、多样性的织机也是提高竞争力的唯一途径。自我国引进剑杆织机以来，经过了进半个世纪的不断摸索、消化、研制、创新，现在我国已经形成了品种齐全，高中抵挡皆有的局面[5-7]。尽管如此，相对于国际上比较知名的纺织机械公司生产

2、的毛巾剑杆织机来说，国内的毛巾剑杆织机在技术创新、产品竞争力上仍然存在不小的差距，特别是在生产高质量、新材料织物上更是差距明显。目前，对于织机的织造过程的研究已经非常的成熟，各个领域的研究也都比较完善。比如对于毛巾剑杆织机织造过程中经纱张力的研究，近年来许多的学者都对相关方面进行了研究。Matthegart和LucyY.Pao[8-9]等针对如何有效的维持磁带驱动器运行磁带张力进行研究。通过建立磁带传输动力学模型使前馈和反馈共同作用于磁带张力的控制方面。并综合考虑阻尼系数、弹性系数等非线性因素，

3、达到鲁棒性控制，使磁带张力的控制得到非常好的效果。PID控制[10]因为有着适应性好，鲁棒性强，操作方便等诸多有点而被应用在织机的研究领域。神经网络控制(NCC)[11]是从20世纪末发展起来的控制领域的一种新方法，它具有自适应和自主学习的能力，也是应用在织机研究领域比较好的方法。但是对于剑杆织机刹车过程以及刹车控制系统的研究相对较少。..1.2毛巾剑杆织机刹车系统发展现状剑杆织机刹车过程，作为织机织造过程的主要组成部分，是影响织物品质的重要因素之一。随着计算机技术的迅速发展以及电子技术在机械领

4、域的广泛应用，织机的刹车控制系统的机电一体化程度也越来越高[13]，刹车机构也发生了变化，由原来的以机械式刹车机构发张到利用电子技术的半自动半机械式的刹车机构。在早期的织机上，织机的刹车是通过牙盘相互咬合来实现，这种方法对于牙盘的磨损非常严重，需要经常更换牙盘，并且只能被动的实现刹车，对于刹车的控制非常不便；后来织机通过三相交流电机和主轴直接相连，并在中间增加了变频器，变频器的作用是进行电机调速，实现电机的慢速转动，这样做的好处是可以进行速度调节，实现定位停车，但是这样做法的好处在于加大了设计成

5、本。电磁离合器的出现时织机的刹车机构出现了飞跃的改变，其在起制动、响应速度方面都有了很大的提高，设计成本也大大降低，自动化水平也大大提高。近年来，国外大部分高档织机已经采用数字化控制的主控系统，直接采用主电机进行驱动，加速推进了织机的自动化。主机传动系统取消了制动器、离合器以及慢速寻纬机构，改用直接由数字化程序控制驱动，提高了织机的织造速度和运行效率，减少了能源和织物原料的消耗。采用主电机直接驱动时，需要主电机满足启动电流小、启动转矩大、低速时转矩大、调速性能好、效率高等要求。目前各织机厂商主要

6、采用以下技术：开关磁阻电机（例如PicanolGAMMAX型）、同步可变磁阻电机（例如SometALPHAPGA型和VamatexSilverHS型）等。.第二章毛巾剑杆织机刹车控制系统设计2.1织机织造原理织机的织造过程是由多个机构协同运动完成，其中主要包括引纬、打纬、送经、开口及卷曲等。各机构跟随织机主轴同步运动，主轴完成一个周期的运动就是一个织造的过程。首先开口机构带动综框运动将经纱按照织造的要求向上提起或向下拉拽从而形成梭口，纬纱在刚筘带动下穿过梭口。在纬纱通过梭口后，综框复位使梭口闭合

7、，经纱将纬纱夹持住。然后，刚筘向前运动，把纬纱打向织口。卷曲机构把已经织造好的织物卷到落布辊上，与此同时，送经机构及时补偿经纱的消耗，维持织造过程不断进行。图2.1为织机实物图：剑杆织机的动力消耗主要在引纬、打纬、开口系统中，目前一般织机中，这三个系统都是由普通的交流电机统一驱动，大惯量飞轮储能，离合制动器实现织机的启动和制动。在一般停机时主电机和飞轮不停，在离合器制动之后的传动机构和执行机构停止运动。剑杆织机的等效转动惯量在织机主轴一周内波动比较大，等效力矩的情况更复杂，若考虑开口机构的轻重花

8、变化，不仅在主轴一周内有变化，在不同的开口时差异也很大，载荷情况相当复杂，特别在提花织机上，往往造成织机停机位置变化很大，处理不当造成提花机错花故障，或者引起开车档或停车档。在剑杆织机中，引纬、打纬、开口这三大机构的运动均属往复运动，运动规律各不相同。惯性力和运动副的摩擦阻力是引纬机构中的载荷的主要，当纬纱张力很大时，就会阻碍剑杆织机引纬机构的运动，产生载荷。惯性力、运动副的摩擦阻力、经纱和织物对钢筘的打纬阻力则是打纬机构的载荷的主要。开口机构带来的载荷则是由于包括经纱的张力、机构的惯性力和运动