专利名称：由自动伺服控制器控制的电脑横机的防抖动控制方法
技术领域：
本发明涉及一种由自动伺服控制器控制的电脑横机的防抖动控制方法。
背景技术：
电脑横机是针织行业中技术含量较高的机械设备，它集成了大量的数字开关量控 制、电子驱动、机械机构、电机驱动等技术，可以编织非常复杂的手摇横机无法完成的衣片 组织。伺服控制器通过光电编码器检测电机的速度反馈，电脑主机通过脉冲给伺服控制器 进行速度给定，伺服控制器通过接受电脑主机的脉冲计算出脉冲频率，计算出对应的速度 给定。 电脑横机是一种高精密加工设备，负载惯量大，需要快速加减速和正反向运行。其 中机头的运动影响到一千多根织针的动作，速度的平稳性和实时性都要求很高。伺服控制 器是接受上位机的脉冲指令驱动电机运动的执行机构。传统伺服控制器由于没有根据电脑 横机的动作原理作特殊处理，机头运动时存在抖动和机头调头较慢的现象，影响了电脑横 机的正常运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种由自动伺服控制器控制的电脑横机的防 抖动控制方法，利用本方法减少了电脑横机在作往复运动过程中的抖动，增加了电脑横机 机头的调头反应速度，提高了电脑横机运行的稳定性和可靠性。 为解决上述技术问题，本发明由自动伺服控制器控制的电脑横机的防抖动控制方 法包括如下步骤 步骤一、对电脑横机的伺服电机加速度控制，对加速度的上升斜率和下降斜率进
行限制，使加速度不产生阶跃，保证机头在加减速运动时的加速度是一个可控的理想曲线，
在控制系统中设定当前的速度给定与上一次速度给定之差不大于Cl， 当V2-V2(n—d > Cl 则V2W = V2(n— 当V2-V2(n—d < -C1则V2(n) = V2(n—d—C1 式中V2为电脑横机当前的速度给定， V2(n)为伺服控制器当前的速度设定， V2(n—d为伺服控制器上一次的速度设定， Cl为根据电脑横机设定的一个常数； 步骤二、电脑横机低速时，伺服电机加减速控制，保证机头在低速时具有良好的机 械性能，当速度低于某一值时，计算此时的最大加减速度差，用该最大加减速度差对电脑横 机速度进行限幅， 当电脑横机速度的绝对值小于VI时，速度差C2 = V2*V2/C3
式中V2为电脑横机当前速度，
C3为根据控制系统设定的常数，
4
VI为根据控制系统设置的速度常量， 当电脑横机速度的绝对值大于等于VI时，C2为根据控制系统和伺服电机速度设 定的常量， 根据上述所得C2，计算出伺服控制器当前的速度设定
当V3-V3(n—d > C2 则V3W = V3(n—"+C2 当V3-V3(n—d < -C2则V3(n) = V3(n—d-C2
式中V3为电脑横机当前的速度给定，
V3(n)为伺服控制器当前的速度设定，
V3(n—d为伺服控制器上一次的速度设定； 步骤三、当电脑横机高速减速时进行加快减速处理，在伺服控制器中增加一个减
速前馈，在PI调节器中增加减速前馈处理标志，当速度大于某一值时并且在进行减速时，
设置该标志位，由PI调节器根据减速前馈标志来增加相应的减速前馈， 当伺服控制器的速度反馈Vfbk大于VI时并且电机减速时，设定运算开关量Flag
=l，则伺服控制器速度环的速度输出V4(n)设定为 V4(n) = V4(n—d+Kp氺(E-E0)+Ki氺E+k2氺(V4-V4(n—d) 当伺服控制器的速度反馈Vfbk小于等于VI时或Vfbk大于VI且电机不减速时， 设定运算开关量Flag = O，则伺服控制器速度环的速度输出V4(n)设定为
V4(n) = V4(n—d+Kp氺(E-E0)+Ki氺E+kl氺(V4-V4(n—d)
上述两式中 V4为电脑主机通过脉冲给伺服控制器的频率速度给定， E = V4-Vfbk，E0为E的上一次值，Kp和Ki为积分器常量，K1和K2为前馈比例因 子，V4(n—d为伺服控制器速度环的上一次速度输出设定； 步骤四、对输入伺服控制器的速度指令进行可变频率的低通滤波控制，使输入信 号平滑，减少外部信号干扰和传输干扰，当电脑横机速度低于某一个值时，对低通滤波的低 通频率进行变化，改变低通滤波器的通过频率，减缓电脑横机低速或转向调头时的启动振 动， 当伺服控制器的速度反馈Vfbk大于等于C时，C为系统设定的一个速度常量，设 定伺服控制器速度环的速度输出V5(n)为
V5(n) = Ka*V5+Kb*V5(n—d 式中Ka和Kb为常数，V5为电脑主机通过脉冲给伺服控制器的频率速度给定， V5(n—d为伺服控制器速度环的上一次速度输出设定； 当伺服控制器的速度反馈Vfbk小于C时，C为系统设定的一个速度常量，，设定伺 服控制器速度环的速度输出V5(n)为
V5(n) = Kc*V5+(l-Kc)*V5(n—d 式中Kc = K3+abs (Vfbk) *K4 (K3， K4为常数，abs ()为取绝对数函数)
V5为电脑主机通过脉冲给伺服控制器的频率速度给定，
V5(n—d为伺服控制器速度环的上一次速度输出设定。 由于本发明由自动伺服控制器控制的电脑横机的防抖动控制方法采用了上述技 术方案，即对电脑横机的伺服电机加速度控制，对加速度的上升斜率和下降斜率进行限制，
5使加速度不产生阶跃；电脑横机低速时，伺服电机加减速控制，保证机头在低速时具有良好 的机械性能；而当电脑横机高速减速时进行加快减速处理，其在伺服控制器中增加一个减 速前馈，在PI调节器中增加减速前馈处理标志，当速度大于某一值时并且在进行减速时， 设置该标志位，由PI调节器根据减速前馈标志来增加相应的减速前馈；同时对输入伺服控 制器的速度指令进行可变频率的低通滤波控制，使输入信号平滑，减少外部信号干扰和传 输干扰；利用本方法减少了电脑横机在作往复运动过程中的抖动，增加了电脑横机机头的 调头反应速度，提高了电脑横机运行的稳定性和可靠性。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明 图1为本方法中速度前馈处理的控制框图， 图2为本方法中速度指令可变频率低通滤波的控制框图。
具体实施例方式
本发明由自动伺服控制器控制的电脑横机的防抖动控制方法包括如下步骤 步骤一、对电脑横机的伺服电机加速度控制，对加速度的上升斜率和下降斜率进
行限制，使加速度不产生阶跃，相当于给电机一个逐步增加的力，使机械性能平稳，减少抖
动。保证机头在加减速运动时的加速度是一个可控的理想曲线，在控制系统中设定当前的
速度给定与上一次速度给定之差不大于Cl， 当V2-V2(n—d > Cl则V2W = V2(n— 当V2-V2(n—d < -Cl 则V2W = V2(n—"—Cl 式中V2为电脑横机当前的速度给定， V2(n)为伺服控制器当前的速度设定， V2(n—d为伺服控制器上一次的速度设定， Cl为根据电脑横机设定的一个常数； 步骤二、电脑横机低速时，伺服电机加减速控制，保证机头在低速时具有良好的机 械性能，当速度低于某一值时，计算此时的最大加减速度差，用该最大加减速度差对电脑横 机速度进行限幅， 当电脑横机速度的绝对值小于VI时，速度差<formula>formula see original document page 6</formula>
式中V2为电脑横机当前速度，
C3为根据控制系统设定的常数，
VI为根据控制系统设置的速度常量， 当电脑横机速度的绝对值大于等于VI时，C2为根据控制系统和伺服电机速度设 定的常量， 根据上述所得C2，计算出伺服控制器当前的速度设定
当<formula>formula see original document page 6</formula>则<formula>formula see original document page 6</formula>
当<formula>formula see original document page 6</formula>则<formula>formula see original document page 6</formula>
式中V3为电脑横机当前的速度给定，
V3(n)为伺服控制器当前的速度设定，
V3(n—d为伺服控制器上一次的速度设定； 步骤三、如图1所示，当电脑横机高速减速时进行加快减速处理，在伺服控制器中 增加一个减速前馈，在PI调节器中增加减速前馈处理标志，当速度大于某一值时并且在进 行减速时，设置该标志位，由PI调节器根据减速前馈标志来增加相应的减速前馈，加快电 机的减速过程，为机头低速调头争取时间， 当伺服控制器的速度反馈Vfbk大于VI时并且电机减速时，设定运算开关量Flag =l，则伺服控制器速度环的速度输出V4(n)设定为
V4(n) = V4(n—d+Kp氺(E-E0)+Ki氺E+k2氺(V4-V4(n—d) 当伺服控制器的速度反馈Vfbk小于等于VI时或Vfbk大于VI且电机不减速时， 设定运算开关量Flag = O，则伺服控制器速度环的速度输出V4(n)设定为
V4(n) = V4(n—d+Kp氺(E-E0)+Ki氺E+kl氺(V4-V4(n—d)
上述两式中 V4为电脑主机通过脉冲给伺服控制器的频率速度给定， E = V4-Vfbk，E0为E的上一次值，Kp和Ki为积分器常量，K1和K2为前馈比例因 子，V4(n—d为伺服控制器速度环的上一次速度输出设定； 步骤四、如图2所示，对输入伺服控制器的速度指令进行可变频率的低通滤波控 制，使输入信号平滑，减少外部信号干扰和传输干扰，当电脑横机速度低于某一个值时，对 低通滤波的低通频率进行变化，改变低通滤波器的通过频率，减缓电脑横机低速或转向调 头时的启动振动， 当伺服控制器的速度反馈Vfbk大于等于C时，C为系统设定的一个速度常量，设 定伺服控制器速度环的速度输出V5(n)为
V5(n) = Ka*V5+Kb*V5(n—d 式中Ka和Kb为常数，V5为电脑主机通过脉冲给伺服控制器的频率速度给定， V5(n—d为伺服控制器速度环的上一次速度输出设定； 当伺服控制器的速度反馈Vfbk小于C时，C为系统设定的一个速度常量，，设定伺 服控制器速度环的速度输出V5(n)为
V5(n) = Kc*V5+(l-Kc)*V5(n—d 式中Kc = K3+abs (Vfbk) *K4 (K3， K4为常数，abs ()为取绝对数函数) V5为电脑主机通过脉冲给伺服控制器的频率速度给定，V5(n—d为伺服控制器速度
环的上一次速度输出设定。 本方法在伺服控制器处理电脑横机的指令时进行防抖动处理，提高了系统的稳定 性和可靠性，增加了机头调头反应速度，提高了处理速度，保证了电脑横机运行稳定性和实 时性。本方法根据电脑横机的运动特点，采用防抖动控制算法，大大减少电脑横机在作往复 运动过程中的抖动，满足现场应用要求。 本发明由自动伺服控制器控制的电脑横机的防抖动控制方法对电脑横机的伺服 电机加速度控制，对加速度的上升斜率和下降斜率进行限制，使加速度不产生阶跃；电脑横 机低速时，伺服电机加减速控制，保证机头在低速时具有良好的机械性能；而当电脑横机高 速减速时进行加快减速处理，其在伺服控制器中增加一个减速前馈，在PI调节器中增加减 速前馈处理标志，当速度大于某一值时并且在进行减速时，设置该标志位，由PI调节器根据减速前馈标志来增加相应的减速前馈；同时对输入伺服控制器的速度指令进行可变频率 的低通滤波控制，使输入信号平滑，减少外部信号干扰和传输干扰；利用本方法减少了电脑 横机在作往复运动过程中的抖动，增加了电脑横机机头的调头反应速度，提高了电脑横机 运行的稳定性和可靠性。
权利要求
一种由自动伺服控制器控制的电脑横机的防抖动控制方法，其特征在于本方法包括如下步骤步骤一、对电脑横机的伺服电机加速度控制，对加速度的上升斜率和下降斜率进行限制，使加速度不产生阶跃，保证机头在加减速运动时的加速度是一个可控的理想曲线，在控制系统中设定当前的速度给定与上一次速度给定之差不大于C1，当V2-V2(n-1)＞C1 则V2(n)＝V2(n-1)+C1当V2-V2(n-1)＜-C1则V2(n)＝V2(n-1)-C1式中V2为电脑横机当前的速度给定，V2(n)为伺服控制器当前的速度设定，V2(n-1)为伺服控制器上一次的速度设定，C1为根据电脑横机设定的一个常数；步骤二、电脑横机低速时，伺服电机加减速控制，保证机头在低速时具有良好的机械性能，当速度低于某一值时，计算此时的最大加减速度差，用该最大加减速度差对电脑横机速度进行限幅，当电脑横机速度的绝对值小于V1时，速度差C2＝V2*V2/C3式中V2为电脑横机当前速度，C3为根据控制系统设定的常数，V1为根据控制系统设置的速度常量，当电脑横机速度的绝对值大于等于V1时，C2为根据控制系统和伺服电机速度设定的常量，根据上述所得C2，计算出伺服控制器当前的速度设定当V3-V3(n-1)＞C2 则V3(n)＝V3(n-1)+C2当V3-V3(n-1)＜-C2则V3(n)＝V3(n-1)-C2式中V3为电脑横机当前的速度给定，V3(n)为伺服控制器当前的速度设定，V3(n-1)为伺服控制器上一次的速度设定；步骤三、当电脑横机高速减速时进行加快减速处理，在伺服控制器中增加一个减速前馈，在PI调节器中增加减速前馈处理标志，当速度大于某一值时并且在进行减速时，设置该标志位，由PI调节器根据减速前馈标志来增加相应的减速前馈，当伺服控制器的速度反馈Vfbk大于V1时并且电机减速时，设定运算开关量Flag＝1，则伺服控制器速度环的速度输出V4(n)设定为V4(n)＝V4(n-1)+Kp*(E-E0)+Ki*E+k2*(V4-V4(n-1))当伺服控制器的速度反馈Vfbk小于等于V1时或Vfbk大于V1且电机不减速时，设定运算开关量Flag＝0，则伺服控制器速度环的速度输出V4(n)设定为V4(n)＝V4(n-1)+Kp*(E-E0)+Ki*E+k1*(V4-V4(n-1))上述两式中V4为电脑主机通过脉冲给伺服控制器的频率速度给定，E＝V4-Vfbk，E0为E的上一次值，Kp和Ki为积分器常量，K1和K2为前馈比例因子，V4(n-1)为伺服控制器速度环的上一次速度输出设定；步骤四、对输入伺服控制器的速度指令进行可变频率的低通滤波控制，使输入信号平滑，减少外部信号干扰和传输干扰，当电脑横机速度低于某一个值时，对低通滤波的低通频率进行变化，改变低通滤波器的通过频率，减缓电脑横机低速或转向调头时的启动振动，当伺服控制器的速度反馈Vfbk大于等于C时，C为系统设定的一个速度常量，设定伺服控制器速度环的速度输出V5(n)为V5(n)＝Ka*V5+Kb*V5(n-1)式中Ka和Kb为常数，V5为电脑主机通过脉冲给伺服控制器的频率速度给定，V5(n-1)为伺服控制器速度环的上一次速度输出设定；当伺服控制器的速度反馈Vfbk小于C时，C为系统设定的一个速度常量，，设定伺服控制器速度环的速度输出V5(n)为V5(n)＝Kc*V5+(1-Kc)*V5(n-1)式中Kc＝K3+abs(Vfbk)*K4(K3，K4为常数，abs()为取绝对数函数)V5为电脑主机通过脉冲给伺服控制器的频率速度给定，V5(n-1)为伺服控制器速度环的上一次速度输出设定。
全文摘要
本发明公开了一种由自动伺服控制器控制的电脑横机的防抖动控制方法，首先对伺服电机加速度控制，对加速度的上升斜率和下降斜率进行限制，使加速度不产生阶跃；低速时伺服电机加减速控制，保证机头在低速时具有良好的机械性能；而在高速减速时进行加快减速处理，其在伺服控制器中增加一个减速前馈，在PI调节器中增加减速前馈处理标志，当速度大于某一值时并且在进行减速时，设置该标志位，由PI调节器根据减速前馈标志来增加相应的减速前馈；同时对输入伺服控制器的速度指令进行可变频率的低通滤波控制，使输入信号平滑并减少干扰；本方法减少了电脑横机在作往复运动过程中的抖动，增加了机头的调头反应速度，提高了电脑横机运行的稳定性和可靠性。
文档编号G05B19/416GK101782760SQ20091004565
公开日2010年7月21日 申请日期2009年1月21日 优先权日2009年1月21日
发明者叶陆荣, 宋敬育, 徐性怡 申请人:苏州御能动力科技有限公司