基于DSP的立体多层机织物织机控制系统的研究

论文摘要

纺织复合材料的应用越来越广,三维立体机织物织机的研究也越来越重要,本论文研究的主要内容是三维立体机织物织机送纬系统的控制问题。 论文首先分析了国内外纺织复合材料的发展和应用,讨论了当前送纬系统的发展情况。针对三维立体机织物织造工艺的要求,优化硬、软件方案,设计出三维立体织机的电子送纬控制系统。 根据确定的系统方案和实现系统功能所需要的硬件资源,设计出了以DSP为主控制器的主控制板,以及由张力环和伺服系统构成的闭环负反馈伺服系统,并根据控制要求和实际情况选取了张力传感器和直流电机。 纬纱张力系统是一个非线性、时变的系统,针对这一特点,采用模糊PID算法进行伺服控制。具体在织造过程中,由张力传感器实时测得纬纱的张力,与设定值比较得到一偏差,系统根据这一偏差和计算得到的偏差变化率,由模糊算法实时、在线整定PID控制器的参数K_P,K_I和K_D,然后由PID算法算出系统的控制量。模糊PID算法将模糊控制和PID控制两者有机地结合起来,解决了纬纱张力控制的难点,从而满足了织造中纬纱张力保持恒定的控制要求。 本论文开发系统的软件编写采用模块化和中断结构。程序模块主要有:系统管理程序,人机界面交互接口程序,模糊算法程序,PID算法程序和串口通信程序等。程序结构清晰,实时性好。 本论文综合分析了控制系统干扰产生的原因,并给出了相应的几种实用解决方法。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 三维纺织复合材料的研究意义
• 1.2 三维机织物及其特点
• 1.3 国内外现状
• 1.4 研究内容
• 1.5 研究意义
• 第二章 系统设计
• 2.1 系统总体设计思想
• 2.2 三维立体机织物的织造
• 2.3 积极式电子送纬
• 第三章 PID控制
• 3.1 确定控制算法
• 3.1.1 自适应控制的理论
• 3.1.2 智能控制
• 3.1.3 模糊控制
• 3.2 PID控制的基本原理及构成方式
• 3.2.1 PID控制器
• 3.2.2 PID控制器原理
• 3.2.3 数字PID控制
• 3.2.4 数字PID控制算法分类
• 3.2.5 数字PID控制器设计方法
• 3.2.6 系统采样周期的选择
• 3.3 模糊控制
• 3.3.1 模糊控制基本概念
• 3.3.2 模糊推理的基本方法
• 3.3.3 模糊控制
• 3.3.4 模糊控制系统结构
• 3.4 模糊控制器设计
• 3.4.1 词集、论域及隶属度函数
• 3.4.2 模糊规则库及控制表设计
• 3.4.3 PID参数的自整定
• 3.5 模糊自整定PID张力控制器结构
• 3.5.1 模糊控制器推理原则及模糊控制库
• 3.5.2 模糊控制器算法
• 第四章 硬件设计
• 4.1 纬纱张力控制系统
• 4.2 张力控制系统硬件框图
• 4.3 DSP电路设计
• 4.3.1 TMS320LF2407芯片简介
• 4.3.2 DSP电路图
• 4.4 DSP与直流电机的驱动电路设计
• 4.4.1 L6203简介
• 4.4.2 L6506简介
• 第五章 软件设计
• 5.1 张力控制环部分的DSP软件设计
• 5.2 中断请求的结构
• 5.3 CPU中断寄存器
• 5.4 A／D采样的软件设计
• 5.5 中断程序流程
• 5.5.1 中断处理程序1
• 5.5.2 中断处理程序2
• 5.6 DSP串行通信软件设计
• 5.7 上位机软件
• 5.8 系统的通讯协议
• 第六章 系统的抗干扰考虑和系统调试
• 6.1 系统干扰源分析
• 6.2 硬件抗干扰措施
• 6.3 软件抗干扰措施
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 发表论文及科研情况
• 附录
• 致谢