高速经编机电子送经控制系统的设计

论文摘要

编织过程中的经纱张力波动,特别是停开车过程中由于经轴与主轴运转的不同步引起的张力变化是导致经编横条产生的主要原因。而经编横条是影响经编产品质量的一个关键因素,也是衡量经编机性能的一个重要指标。由于速度和性能的局限,传统电子送经系统只能在一定程度上减少停机横条的产生。本论文设计了基于嵌入式控制器的经编机电子送经系统,该系统具有较强的数据处理能力,能够满足经编机电子送经对高速和实时控制精度的要求,特别是能够较好地实现停车和启动过程中的跟随控制。论文首先介绍了国内外经编机控制系统的研究现状和嵌入式控制的优点,提出了基于ARM（Advanced RISC Machines）和FPGA （Field-Programmable Gate Array）的电子送经控制系统,并对控制系统的功能和控制流程进行了分析;介绍了经编机的机构组成、送经机构对经纱张力的影响以及电子送经的控制原理,在此基础上设计了送经控制系统的硬件电路,编写了主电机和伺服电机控制程序代码;最后对控制程序优化,并在送经模拟实验平台上进行了测试,通过实验数据分析了电子送经对停车横条的影响。本课题从高速经编机停机横条的产生原因分析,对电子送经嵌入式控制系统进行了研究,使经编机在高速运转时保持了经纱张力的稳定性,有效地减少了横条的产生。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 经编机的发展和应用现状
• 1.2 嵌入式系统介绍及其在工业控制应用上的优势
• 1.3 本课题的研究内容和研究意义
• 第二章 经编机机构组成及工作原理
• 2.1 成圈机构
• 2.2 导纱梳栉横移机构
• 2.3 送经机构
• 2.3.1 送经机构对经纱张力的影响
• 2.3.2 送经机构类型
• 2.3.3 送经对停机横条的影响
• 2.4 牵拉卷取机构
• 2.5 传动和辅助装置
• 2.5.1 传动机构
• 2.5.2 辅助装置
• 第三章 电子送经硬件系统设计
• 3.1 电子送经系统方案分析
• 3.1.1 电子送经反馈原理
• 3.1.2 电子送经方案选择
• 3.2 电子送经总体结构
• 3.3 FPGA 控制电路设计
• 3.3.1 系统电源电路
• 3.3.2 Cyclone 的配置
• 3.3.3 flash 存储器电路
• 3.3.4 主轴光电编码器电路
• 3.3.5 经轴伺服电机控制电路设计
• 3.4 ARM 控制电路设计
• 3.4.1 Nand Flash 接口电路
• 3.4.2 SDRAM 接口电路
• 3.4.3 JTAG 接口
• 3.4.4 LCD 控制设计
• 3.4.5 液晶屏TTL 与LVDS 转换模块设计
• 3.5 ARM 与FPGA 的通信电路设计
• 3.5.1 FPGA 与ARM 的通信方式
• 3.5.2 ARM 与FPGA 接口设计
• 3.6 系统抗干扰设计
• 第四章 电子送经系统软件设计及实验分析
• 4.1 软件开发环境选择
• 4.2 ARM 与FPGA 通讯程序设计
• 4.3 μC／OS-II 操作系统移植
• 4.3.1 μC／OS-II 到ARM 内核移植
• 4.3.2 内核的测试
• 4.4 人机交互界面程序设计
• 4.4.1 LCD 触摸屏程序设计
• 4.4.2 μC/GUI 的开发与移植
• 4.5 控制器主控程序设计
• 4.6 电机运动控制程序设计
• 4.6.1 主轴功能模块
• 4.6.2 经轴功能模块
• 4.7 位置伺服PID 控制算法分析
• 4.8 实验结果与分析
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 电路原理图
• 附录2 PCB 版图
• 附录3 部分程序代码
• 攻读学位期间的研究成果