论文摘要
在微电子和计算机技术的推动下,近十年纺织机械取得了长足发展,逐步实现了电子化与智能化。喷气织机作为纺织机械中机电紧密结合的重要织造设备,技术变革的步伐更加迅猛。高档的喷气织机在满足不断追求速度的提高外,更多地加入了专家系统,降低操作工人的操作难度。喷气织机的送经与引纬机构已从复杂的机械传动系统过渡为独立的电传动为主的动力系统。送经与引纬两大运动直接影响到了织机的转速与效率,本文从降低经纱振动频率和纬纱飞行波动两个关键问题切入,采用二次送经和可编程纬纱张力控制方法,研究设计了一种具有智能送经与引纬控制的喷气织机主控制系统。本文自成体系,详实地给出了送经与引纬控制系统的设计过程。文章的创新点主要是降低经纱振动的二次送经方法和降低纬纱飞行波动的模糊控制气流引纬方法。首先,本文对喷气织机主控制系统进行了总体设计。设计工作包括了硬件的选择、中断控制板的设计以及系统软件的编制等三部分。课题研制控制系统的原型机是ZA209i机型,根据该机型规划了相应的电气执行元件;硬件系统采用工控机+下位机控制模式,设计了下位机数据采样与中断控制板;软件设计采用中断控制方式,将上位机的主程序划分为多个任务模块,用VC编写,下位机采用了嵌入式单片机,为了满足高速实时要求,采用汇编语言编写。其次,在送经系统的理论研究中,讨论了运动过程中的经纱振动问题。由纱线振动引起经纱之间的相互摩擦会破坏浆膜,降低经纱强力,甚至引起断头。通过建立纱线的动力学方程,运用非线性振动分析方法,得到了纱线振动的稳定区与非稳区的分界曲线,利用数值计算法详细讨论影响振动的各个参数,指出降低经纱振动频率的有效的方法是降低经纱运动过程中的张力不匀,从而引出了二次送经的控制方法。再次,在送经控制系统的设计中,设计了停车状态下的开环辨识方法,通过采用参数模型的系统辨识的方法获得送经系统的模型参数。对送经控制器的模型采用了不同的PID参数整定方法,对比出采用数值优化算法寻求出的PI控制参数具有较好的鲁棒性。织轴不同直径下经纱对后梁包围角的不同,文中引入卷径补偿,设计了能够消除长片段张力不匀的送经速度调整方法。接着,在引纬系统的理论研究中,重点分析了主喷嘴内气体状态参数,将主喷嘴分解成四个组合喷管,计算了各个喷管的气流状态参数,推导出了纬纱在主喷嘴内的力学公式,指出了主喷嘴的结构参数对纬纱牵引力的不同影响。将主辅气流的合成简化为一对涡偶,讨论了辅喷气流的角度、间距和强度对气流合成的影响。指出减小导纱管的直径可以降低能耗,增加主喷嘴导纱管的长度可以提高牵引力,在现在织机高速化发展的趋势下,增加主喷嘴导纱管长度或将多个主喷嘴串联,是主喷嘴结构发展的方向。再接着,在引纬控制系统的设计中,采用纬纱张力控制器来预测纬纱到达时间,通过调整张力控制器的作用时间达到调整短片段纬纱到达时间的不匀;将由放纱传感器预测到的纬纱到达时间与探纬器监测到的纬纱到达时间进行加权平均得到修正的纬纱到达时间,将此修正值与目标到达时间的误差作为控制量,采用模糊控制方法,调整电磁阀的开闭,以达到控制纬纱长片段的不匀。最后,文章给出了DH-AJC控制器与ZA209i织机的电气连接方法。将研制的系统挂接到ZA209i织机上,在机实验取得了较为满意的效果,其中经纱长/短片段张力不匀、纬纱到达时间和纬纱张力峰值优于原型机,证实了课题研制方案的有效性。
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