高速高精度数控空气包覆纱机的研制

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1、硕士学位论文高速高精度数控空气包覆纱机的研制作者姓名罗业才学科专业机械设计及理论指导教师张铁教授所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2015年04月TheresearchonhighspeedandhighprecisionnumericalcontrolaircoveredyarnADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LuoYecaiSupervisor：Prof.ZhangTieSouthChinaUniversityofTechnologyG

2、uangzhou,China分类号：TP249学校代号：10561学号：201220100796华南理工大学硕士学位论文高速高精度数控空气包覆纱机的研制作者姓名：罗业才指导教师姓名、职称：张铁教授申请学位级别：硕士学科专业名称：机械设计及理论研究方向：机器人系统及自动化装备的理论与应用论文提交日期：2015年4月23日论文答辩日期：2015年5月28日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日主席：邵明教授答辩委员会成员：李琳教授，翟敬梅教授，邹焱飚副教授，游东东副研究员华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声

3、明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研宄成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:日期：#宑（月，日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮P:研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保

4、密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在____年解密后适用本授权书。^不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）作者签名:日期：指导教师签名日期Y/n/作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮

5、编摘要随着纺织行业的大力发展，人们对纺织设备的需求越来越大，包覆纱机是生产服装布匹原料的重要设备。随着人们生活节奏的加快，人们更加热衷于追求高效，高质量，高智能化的包覆纱机，常用的机械式包覆纱机已经无法满足当今的市场，论文研制的高速高精度空气包覆纱机是全电动，高速，集伺服技术和传感器技术于一体的智能化设备。因此，搭建性能可靠和稳定的控制系统是当前亟需解决的重大难题，其中高速精密卷绕装置中横动伺服系统的高速高精度问题和卷绕系统的恒张力卷绕问题是控制系统中技术难点。论文对高速高精度包覆纱机控制系统的需求进行分析，搭建基

6、于嵌入式控制器（CX1020）和迈克比恩总线式伺服（L7N）的辨识实验平台，提出改进粒子群智能算法对横动伺服系统进行系统辨识，并整定PID控制器的参数，采用模糊自适应PD智能算法对卷绕系统张力控制。本课题是广东省中山市科技计划项目（2012B01130056，2012B09060028，201207A002），其主要内容如下。首先，对高速高精度空气包覆纱机的控制系统的需求进行分析，提出控制系统解决方案。对控制系统的技术难点问题：横动伺服系统的快速响应性问题，高速高精度问题和卷绕过程中张力控制问题理论分析，并提出解决

7、方案。规划S型运动曲线，使系统在保持平稳的情况下，有快速响应性。其次，为获得控制对象的准确的数学模型，从动力学角度出发，推导横动伺服系统动力学模型，建立五阶模型，搭建了基于EtherCAT总线的辨识实验平台，利用改进粒子群智能算法对横动伺服系统辨识。辨识得到的模型仿真，系统实验。将两者输出结果对比，发现位置误差保持在4.0rad的范围内，结果表明模型辨识的有效性。在辨识得到准确的数学模型后，构建了位置闭环控制系统，使用传统算法Z-N整定算法和改进粒子群智能算法分别对横动伺服系统位置环PID参数整定，两种算法整定结

8、果对比，发现智能算法整定的PID控制器参数效果更好，快速达到稳定，而且还避免了传统算法所需要的工程经验，降低了门槛，大大提高了整定的效率。最后，为解决卷绕过程中张力控制的问题，由于卷绕系统的复杂性和时变性，因此很难建立精确的数学模型，本文采用模糊自适应PD智能算法对卷绕系统张力控制。通过搭建实验平台，对前章提出的技术问题进行实验验证，实验结果表明，横动伺服系