基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制方法与流程

本发明涉及自动化控制，具体涉及基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制方法。

背景技术：

1、绕线机是电子元器件生产过程中不可缺少的设备之一，其作用是将导线或细线绕在轴上以形成电子元器件的线圈，绕线机的排线效果受排线轴速度的影响，所以对于排线轴速度的控制尤为重要。近年来越来越多的研究者开始探索基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制技术。该技术的核心思想是在绕线机上安装编码器，实时测量排线轴的转速，并通过反馈控制系统对绕线机进行调节，从而实现自动化控制，其重点为设计合适的反馈控制算法和控制系统来实现准确的轴速度控制。

2、对于绕线机排线轴速度的智能控制，常见利用模糊pid进行速度的调整。一般模糊pid控制主要利用模糊控制确定pid参数的调整量，其确定过程依据速度偏差与偏差的变化率，但是在实际中排线轴本身速度会发生变化，从而影响了速度调整效果，同时排线轴本身速度的变化导致速度调整过程中，对其调整效果的反馈产生影响，从而导致速度调整不能很好的向目标速度接近，所以常规方法无法准确对排线轴速度进行调整。

技术实现思路

1、本发明提供基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制方法，以解决现有的问题。

2、本发明的基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制方法采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制方法，该方法包括以下步骤：

4、获取排线轴的速度变化数据和排线轴张力数据；

5、依据模糊控制获得pid参数的调整量；

6、根据排线轴本身速度变化数据确定pid参数调整量的影响系数；根据排线轴张力数据对排线轴速度变化数据的影响，获取调整过程排线轴的速度变化；根据pid参数调整量的影响系数和调整过程排线轴的速度变化确定pid参数调整量的改正系数；根据pid参数调整量的改正系数和pid参数的调整量确定最终的pid所有参数的调整量；

7、根据最终pid所有参数的调整量确定pid控制的所有参数，进而利用pid控制器对排线轴的速度进行实时控制。

8、优选的，所述依据模糊控制获得pid参数的调整量，包括的具体步骤如下：

9、在控制系统中输入实际速度与目标速度的偏差和速度偏差变化率，获得pid控制器的参数，，的调整量，，。

10、优选的，所述根据排线轴本身速度变化数据确定pid参数调整量的影响系数，包括的具体步骤如下：

11、具体的，pid参数调整量的影响系数为：

12、

13、式中，表示第t次调整过程pid参数调整量的影响系数；表示第次调整过程与第次调整过程排线轴速度本身变化值；表示第t次调整过程获得速度偏差相对于t-1次调整过程的速度偏差的差异；表示与t-1次调整过程速度调整的符号一致；表示与t-1次调整过程速度调整的符号相反。

14、优选的，所述根据排线轴张力数据对排线轴速度变化数据的影响，获取调整过程排线轴的速度变化，包括的具体步骤如下：

15、具体根据张力变化方向，当，表示张力增大时，获得第t次调整过程中排线轴的速度变化为：

16、

17、式中，表示第次调整过程与第次调整过程排线轴的速度变化；表示第次调整过程张力与第次调整过程对应张力的差异；表示张力增大时；表示第次调整过程采集的张力；表示第次调整过程张力增大程度；表示第次调整过程与第次调整过程对应排线轴本身速度的变化量；

18、当，表示张力减小时，获得第t次调整过程中排线轴的速度变化为：

19、

20、式中，表示第次调整过程与第次调整过程排线轴的速度变化；表示第次调整过程张力与第次调整过程对应张力的差异；表示张力减小时；表示第次调整过程采集的张力；表示第次调整过程张力减小程度；表示第次调整过程与第次调整过程对应排线轴本身速度的变化量。

21、优选的，所述根据pid参数调整量的影响系数和调整过程排线轴的速度变化确定pid参数调整量的改正系数,包括的具体步骤如下：

22、pid参数调整量的改正系数为：

23、

24、式中，表示第次调整过程对应的pid参数调整量的改正系数；表示第次调整过程排线轴速度变化对pid参数的影响系数；表示第次调整过程与第次调整过程排线轴本身速度变化；表示第次调整过程所采集的排线轴速度变化率。

25、优选的，所述根据pid参数调整量的改正系数和pid参数的调整量确定最终的pid所有参数的调整量，包括的具体步骤如下：

26、依据模糊控制获得pid参数的调整量分别为，，，则根据pid参数调整量的改正系数得到最终的pid的比例调节系数为：

27、

28、式中，表示最终的pid参数中的比例调节系数调整量；表示模糊pid控制中比例调节因子的初始值；表示第次调整过程对应的pid参数调整量的改正系数；

29、同理，获得最终的pid参数中的积分时间常数调整量和最终的pid参数中的微分时间常数调整量。

30、优选的，所述根据最终pid所有参数的调整量确定pid控制的所有参数，进而利用pid控制器对排线轴的速度进行实时控制，包括的具体步骤如下：

31、根据获取最终pid所有参数的调整量确定pid控制的所有参数，进而利用pid控制器对排线轴的速度进行实时控制，使得排线轴实际速度满足目标速度需求，从而实现绕线机的自动控制。

32、本发明的技术方案的有益效果是：

33、（1）利用排线轴本身速度变化与速度调整关系，对pid参数调整量进行改正，提高排线轴速度调整的准确性，同时加快调整响应速度，快速完成排线轴速度的调整。

34、（2）利用连续两次调整分析了排线轴速度本身变化对速度调整的影响，避免对排线本身速度变化对调整响应的影响，提高调整效果反馈的准确性；同时根据排线轴本身速度变化与速度调整量之间的方向关系，避免排线轴本身速度变化对实际调整效果的影响，从而提高速度调整的准确性。

35、（3）考虑排线轴张力对排线轴速度的影响，确定排线轴实时变化关系，减弱排线轴速度实时调整过程中其本身速度变化的影响，从而提高排线轴速度调整的实时性。

技术特征：

1.基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制方法，其特征在于，所述依据模糊控制获得pid参数的调整量，包括的具体步骤如下：

3.根据权利要求1所述基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制方法，其特征在于，所述根据排线轴本身速度变化数据确定pid参数调整量的影响系数，包括的具体步骤如下：

4.根据权利要求1所述基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制方法，其特征在于，所述根据排线轴张力数据对排线轴速度变化数据的影响，获取调整过程排线轴的速度变化，包括的具体步骤如下：

5.根据权利要求1所述基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制方法，其特征在于，所述根据pid参数调整量的影响系数和调整过程排线轴的速度变化确定pid参数调整量的改正系数，包括的具体步骤如下：

6.根据权利要求1所述基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制方法，其特征在于，所述根据pid参数调整量的改正系数和pid参数的调整量确定最终的pid所有参数的调整量，包括的具体步骤如下：

7.根据权利要求1所述基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制方法，其特征在于，所述根据最终pid所有参数的调整量确定pid控制的所有参数，进而利用pid控制器对排线轴的速度进行实时控制，包括的具体步骤如下：

技术总结
本发明涉及自动化控制领域，具体涉及基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制方法，包括：获取排线轴的速度变化数据和张力数据；依据模糊控制获得PID参数的调整量；利用排线轴本身速度变化关系，确定PID参数调整量的改正系数，进而确定最终PID参数调整量；进而实现排线轴速度自动控制。本发明利用排线轴本身速度变化与速度调整关系，对PID参数调整量进行改正，提高排线轴速度调整的准确性，同时加快调整响应速度，快速完成排线轴速度的调整；利用连续两次调整分析了排线轴速度本身变化对速度调整的影响，避免对排线本身速度变化对调整响应的影响，提高调整效果反馈的准确性。

技术研发人员：王繁,许占英,郑晓龙,黄子红,叶梅,邓康,胡步浩
受保护的技术使用者：欣灵电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15