一种多股张力均衡的自适应控制系统及方法与流程

文档序号:21280764发布日期:2020-06-26 23:35阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多股张力均衡的自适应控制系统,其特征在于,包括形成丝股张力的执行机构、用于计算消除误差的控制机构和用于检测丝股张力的检测机构;所述执行机构与所述控制机构通讯连接,所述控制机构用于接收由所述检测机构提供的所述丝股的张力信息以计算其与张力设定值的偏差;所述控制机构与所述执行机构通讯连接,所述控制机构根据计算偏差得出补偿值,输入张力执行机构进行调控;所述执行机构包括用以提供阻力矩的磁滞制动器、磁滞制动器控制器;所述检测机构包括用以检测丝股实时张力的张力传感器和用以传输张力信号的发射装置;所述控制机构包括用以接收张力信号的接收装置和用以计算阻力矩补偿值的可编程控制器。

2.如权利要求1所述的一种多股张力均衡的自适应控制系统,其特征在于,所述执行机构中,一组磁滞制动器安放在放线架中,每一个放线架装配一个磁滞制动器,由滑环接入供电;磁滞制动器通过同步带轮机构与放线轮连接,工作状态中放线轮转速变化不会影响磁滞制动器的输出阻力矩,而磁滞制动器由于其电控特性可实时控制其输出阻力矩。

3.如权利要求1或2所述的一种多股张力均衡的自适应控制系统,其特征在于,捻制装备启动时,所有丝股的放线阻力矩设定为统一值,为提供稳定的放线张力,且方便低速运行中的调试、换丝工序;捻制装备进入正常工作状态,磁滞控制器根据可编程控制器输入的调节信号对磁滞制动器输出阻力矩进行调控。

4.如权利要求1或2所述的一种多股张力均衡的自适应控制系统,其特征在于,所述检测机构位于分线盘处,所述检测机构的张力传感器分别与每一股丝股对应,将检测到的张力值信号传输给张力信号发射器;所述检测机构的张力信号发射器通过一路总线集合多股线的张力信号,并通过蓝牙无线发射器作为数据包发射到张力信号接收端。

5.如权利要求1或2所述的一种多股张力均衡的自适应控制系统,其特征在于,控制丝股行进速度与捻制转速的双电机系统由编码器将转速信号输入可编程控制器中,通过基于相邻耦合误差的双电机控制系统来提升双电机运行稳定性。

6.如权利要求1或2所述的一种多股张力均衡的自适应控制系统,其特征在于,所述控制机构的张力信号接收器和可编程控制器位于捻制设备控制柜中,集中处理捻制设备信号;可编程控制器首先输入张力预设值,为启动调试阶段提供阻力矩;可编程控制器切换至张力自适应模式,输入期望张力值,为得到期望的压线模前的捻制张力,通过控制器计算传感器张力值与期望值之间的偏差,并为张力执行机构输入调节信号。

7.如权利要求1或2所述的一种多股张力均衡的自适应控制系统,其特征在于,所述可编程控制器采用自抗扰控制方法,该方法用于捻制设备能够避免传统控制器对建立模型的依赖,并且对于已知干扰和未知干扰具有统一处理、从优处理的效果,能够有效地调节张力信号。

8.如权利要求1或2所述的一种多股张力均衡的自适应控制系统,其特征在于,所述可编程控制器集合用户定义的各股张力设定值、用户定义的各股张力期望值与张力传感器传递的张力检测值,比较各股张力检测值与期望值的偏差;根据不同股的不同大小的偏差,利用自抗扰控制器计算出相应的调节值,运用统一的期望值来规范各丝股的初始张力,以达到各股检测值均衡的目的。

9.一种如权利要求1所述的多股张力均衡的自适应控制系统实现的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

(1)获得丝股运动状态空间方程:根据丝股参数及工程要求确定丝股捻制初始张力t0、捻制转速ω、进给速度v、捻制半径r以及丝股粘性阻尼系数c、丝股线密度ρ、动摩擦系数f;

(2)设定磁滞制动器阻力矩,形成初始张力:根据丝股进给速度v与放线轮参数,计算形成给定初始张力需要形成的阻力矩mr;

(3)设定期望张力,多股张力均衡:各股初始张力相同时,检测张力由于不同路径产生的摩擦而不同;各丝股位于分线盘处均采用张力传感器进行张力信号采集,每一股的张力传感器与每一股放线端的磁滞制动器对应,联合可编程控制器中的自抗扰控制器组成张力闭环控制系统;每一股的张力控制闭环采用自抗扰控制器实时调节,自抗扰控制器的输入设为期望张力值ts,将各股的传感器检测张力值作为输出观察值,返回到自抗扰控制器中的扩张状态观测器;

(4)采用双电机同步控制耦合策略,提高张力的稳定性:产生进给速度v的电机1的转速跟踪误差e1与产生捻制转速ω的电机2的转速跟踪误差e2通过基于相邻耦合误差的同步控制策略相关联,获得混合误差矩阵eh,并构建自抗扰控制律。

10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述步骤(1)中,多丝股运动状态空间方程为

其中,un表示第n段跨度丝股的位移,η表示从驱动电机到执行机构的传动比,t0为丝股捻制初始张力,ω为捻制转速,v为进给速度,r为捻制旋转半径,c为丝股粘性阻尼系数、ρ为丝股线密度、f为动摩擦系数,z为丝股微元与一端导孔之间的距离;

所述步骤(2)中,根据丝股进给速度v与放线轮参数,计算形成给定初始张力需要形成的阻力矩mr,

其中rr为放线半径,jr为放线轮转动惯量,b为放线轮转动阻尼系数,ωr为放线转速;

所述步骤(4)中,双电机转速直接影响丝股进给速度v和捻制转速ω。产生进给速度v的电机1的转速跟踪误差e1与产生捻制转速ω的电机2的转速跟踪误差e2通过基于相邻耦合误差的同步控制策略相关联,获得混合误差

其中eh为混合误差矩阵,a1、a2分表表示电机1、电机2的转速同步比,即ω1/a1=ω2/a2,并构建adrc自抗扰控制律

其中eij为电机i的自抗扰反馈控制律中的第j阶误差,xij为电机i的非线性跟踪器产生的j阶期望跟踪信号,zij为电机i的扩张状态观测器产生的j阶输出跟踪信号,β为输出误差校正增益,α为非线性因子,δ为线性区间。


技术总结
一种多股张力均衡的自适应控制系统,包括形成丝股张力的执行机构、用于计算消除误差的控制机构和用于检测丝股张力的检测机构;执行机构与控制机构通讯连接,控制机构用于接收由检测机构提供的丝股的张力信息以计算其与张力设定值的偏差;控制机构与执行机构通讯连接,控制机构根据计算偏差得出补偿值,输入张力执行机构进行调控;执行机构包括用以提供阻力矩的磁滞制动器、磁滞制动器控制器;检测机构包括用以检测丝股实时张力的张力传感器和用以传输张力信号的发射装置;控制机构包括用以接收张力信号的接收装置和计算阻力矩补偿值的可编程控制器。以及提供一种多股张力均衡的自适应控制方法。本发明实现钢缆捻制时多丝股的张力协调均匀可控。

技术研发人员:孙毅;俞越;单继宏
受保护的技术使用者:浙江工业大学
技术研发日:2020.02.10
技术公布日:2020.06.26
当前第2页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1