嵌入式纱线张力控制系统设计.pdf

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1、机械设计与制造第8期140MachineryDesign&Manufacture2015年8月嵌入式纱线张力控制系统设计韩帅，狄士春，杨俊杰(哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：针对纱线张力在纺织过程中波动的问题，采用主动退绕式张力产生结构，运用模糊PID控制算法，设计了一种基于STM32的嵌入式纱线张力控制系统。主动退绕式结构是通过控制两个电机之间的转速差间接控制纱线张力，提高纱线张力的稳定性。通过建立其数学模型，设计了系统控制方案与硬件电路。运用模糊PID控制，提高了系统对于非线性时变信

2、号的自适应性。通过MATLAB／Simulink进行模糊PID控制算法仿真研究，并与常规PID控制进行比较，结果表明，在同一参数条件下，模糊PID较常规PID超调量减少了21％，调整时间减少了ls。关键词：张力控制：主动退绕；模糊PID；Simulink仿真中图分类号：TH16；TH39文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)08—0140—03DesignofEmbeddedYarnTensionControlSystemHANShuai，DIShi-chun，YANGJun-jie(Schoolo

3、fMechatronicsandElectricalEngineering，HarbinInstituteofTechnology，HeilongjiangHarbin150001，China)Abstract：Toso肠etheproblemofyarntensionvibrationintheprocessofspinning．anembeddedyarntensioncontrols~temwasdesignedbasedonSTM32microchip．Theactiveunwindingtensionge

4、neratingwayWasusedandtheFuzzy—PIDcontrolalgorithmwasadopted．Activeunwindingstructurecontrolstheyarntensionindirectlybycontrollingthespeeddiferencebetweentwomotors，andimprovesthestabilityofyarntension．Systemcontrolplanandhardwarecircuitweredesignedbyestablishin

5、gthemathematicalmodelofactiveunwindingstructure．Andtheself-adaptationfornonlineartime-varyings劬isimprovedbyusingFuzzy-PID．ThenMATLAB／SimulinkWaSusedtomakeasimulationofFuzzy—PID，andcomparedtheeffectswithnormalPIDunderthesameparameters，theresultsshowtheFuzzy-PID

6、hasa21％overshootdecreaseandlsadjustmenttimedecreasethannormalPID．KeyWords：TensionCOntr0l：ActiveUnwinding；Fuzzy-PID；SimulinkSimulation卷电机和放卷电机之间的转速差实现张力的控制。这种方式不仅1引言可以保证张力恒定，而且还可以实现具体张力设定值的控制。纱线张力是纺织过程中的重要工艺参数，张力的大小直接影响织物的质量、性能和加工效率。张力过大，容易断纱，重新穿2张力装置结构设计纱需要停机，

7、并且寻找接头困难，消耗时间较长，降低工作效率。在纱线纺织过程中，织物不同部位的松紧程度和厚度是不此外张力过大还会导致纱线发生永久变形，改变分子结构，影响同的，因此单位时间内纱线的需求量和纱线的速度是不同的，纱织物的物理性能以及染整性能；张力过小则织物结构松散，纱线线的张力也处于动态变化的过程中。张力的形成过程是纱线在轴跑偏，成型不虫子I。如果纱线张力能保持稳定则织物的结构紧密，向受到外力的拉伸作用，产生弹性变形的过程，因此需要设计一有弹性，产品的质地好，因此必须保证加工过程中纱线张力均匀、种张力装置，提供拉伸纱线的

8、外力，使纱线产生张力，并且能控制稳定、精确。纱线张力的大小。常用的张力装置是将纱线缠绕在旋转构件上，目前国内外几家大型纺织设备公司研发的张力控制器主要当拉力施加在纱线上时旋转构件跟随转动，使纱线退绕出来[4]。是被动退绕式结构131，即纱线是由卷绕电机牵引出来的，放卷辊只根据纱线退绕时旋转构件是否受控制，将张力装置的结构分为被是被动地跟踪收卷辊转动而转动。这