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经编机梳栉电子横移伺服的最优滑模控制

纺织学报 2020年第2期41卷 143-148页

作者：汪健东夏风林李亚林赵钰宁江南大学教育部针织技术工程研究中心江苏无锡214122 生态纺织教育部重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122

为解决经编电子横移系统易受外部机械振动等因素干扰的问题,根据经编机横移控制原理,通过对电气传动机构与机械传动结构进行建模,依据二者之间的输入输出关系构建经编电子横移系统的空间数学模型。再根据线性最优控理论下的性能指标为基... 详细信息

为解决经编电子横移系统易受外部机械振动等因素干扰的问题,根据经编机横移控制原理,通过对电气传动机构与机械传动结构进行建模,依据二者之间的输入输出关系构建经编电子横移系统的空间数学模型。再根据线性最优控理论下的性能指标为基础,结合滑模控制理论,设计出经编电子横移系统最优滑模控制方法。通过MatLab仿真结果表明:当外界不存在干扰时,最优滑模控制具有良好的动静态性能;当伺服系统外界存在干扰时,最优滑模控制能在有限的时间内克服干扰影响。通过对比参考模型,在单位阶跃响应的仿真中进一步验证了最优滑模控制具有良好的准确性及稳定性。

关键词：经编机电子横移系统最优滑模控制 MatLab仿真

基于Simulink的经编机电子横移系统仿真

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纺织学报 2018年第2期39卷 150-156页

作者：郑静夏风林刘浪江南大学教育部针织技术工程研究中心江苏无锡214122 生态纺织教育部重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122

为解决经编电子横移系统电气与机械特性差异所导致的系统优化困难问题,根据电子横移系统的控制原理,分别对系统的各个部分进行建模,包括伺服驱动与电机模型、信号调节与反馈模型、机械传动机构模型,再通过传递函数的输入输出关系,建立... 详细信息

为解决经编电子横移系统电气与机械特性差异所导致的系统优化困难问题,根据电子横移系统的控制原理,分别对系统的各个部分进行建模,包括伺服驱动与电机模型、信号调节与反馈模型、机械传动机构模型,再通过传递函数的输入输出关系,建立经编机电子横移系统的整体仿真模型。并使用Mat Lab/Simulink对仿真模型进行验证与对比,根据系统阶跃响应的仿真振荡逐渐收敛且迅速趋于稳定,验证了模型的准确性与系统的稳定性。为进一步优化系统的动静态特性,以速度调节器参数为例,分析不同速度比例增益下的系统阶跃响应,结果表明:增大速度比例增益有利于提高电子横移系统的动态响应性,但当增益增大到一定值,则会使系统振荡而无法使用。

关键词：经编机电子横移系统仿真模型阶跃响应比例增益

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高速经编机电子横移系统响应性分析与仿真

高速经编机电子横移系统响应性分析与仿真

作者：张航江南大学

学位级别：硕士

在实际生产中纺织品正朝着小批量、多品种、花型丰富的方向发展。配有电子横移系统的经编机在实现了高效、高质量生产的同时,花型循环不受限制且花型变化十分方便,满足目前纺织品生产的需求,因此经编机全面数控化已成为必然趋势。但是... 详细信息

在实际生产中纺织品正朝着小批量、多品种、花型丰富的方向发展。配有电子横移系统的经编机在实现了高效、高质量生产的同时,花型循环不受限制且花型变化十分方便,满足目前纺织品生产的需求,因此经编机全面数控化已成为必然趋势。但是由于经编机梳栉横移运动的高速性、复杂性与精确性,经编机电子横移系统的响应性的提高成为限制经编机机速提高的技术瓶颈。针对梳栉横移运动精确性的要求,本课题以编织不同横移针距(尤其大针距横移)的织物为例,从设计电子横移系统响应滞后补偿程序、传动机构部分机械元件的匹配选型、横移运动仿真模拟等方面提高电子横移系统的响应性,从而显著提升电子横移经编机的机速。首先,阐述了经编机从机械式横移系统到电子横移系统的发展历程,总结归纳了国内外对电子横移系统的研究现状,分析出目前分析出了国内高速经编机电子横移的研究与国外存在一定差距,并对本课题的研究意义和研究目的做出阐述。介绍了电子横移机构的运动原理和本文重点研究的电子横移机构执行层的机械元件,并通过理论计算的方法分析电子横移机构垫纱运动,指出电子横移机构垫纱运动“运动—静止—运动—静止”间歇式启停、高频转向的运动特征,以实际数据证明梳栉针前和针背横移过程中横移时间短、横移速度高和横移精度要求高的横移运动特性。最后对影响电子横移系统动态响应性的因素分为控制指令因素与机械元件因素,并逐一分析了两种因素对电子横移系统响应性的影响。然后,针对电子横移机构在运行过程中存在执行响应滞后的问题,搭建了一套电子横移控制系统响应性的测试平台。通过试验测试了经编机电子横移系统中常用的安川、汇川、多摩川3种交流伺服系统的伺服驱动器接收的指令信号曲线和伺服电动机实际运动曲线,确定了各伺服系统的运动响应的滞后时间。并针对性地设计了一种与主轴运转实时同步的横移指令信号以弥补横移滞后的补偿方案,显著提高电子横移系统的响应性,保证了梳栉横移与摆动动作的同步性,电子横移经编机的运转速度可提高约18%,从而有效提升电子横移经编机的生产效率。其次,针对机械元件因素对电子横移系统响应性的影响,选择电子横移系统机械元件伺服电动机和滚珠丝杠作为研究对象,通过改变针背横移的针数、横移伺服电动机的功率和滚珠丝杠的导程等参数,测试不同条件下的横移伺服电机负载率、经编机运转速度等,对电子横移控制系统的运动响应性进行评价,以获得对于编织不同组织结构的产品时,较为合适的横移伺服电机功率和滚珠丝杠导程的选择,提高电子横移系统响应性,从而高经编机运转速度。最后,利用Solid Works软件建立电子横移系统机械传动部分装配模型,将模型简化后导入ANSYS分析软件并建立非线性接触模型。在施加合适的约束条件下,模拟电子横移系统的运动情况。对其进行静力学分析,得出丝杠、螺母、滚珠3个主要组成部分运动时的应变应力分析;并通过瞬态动力学分析,计算主轴转速为1000r/min和1300r/min时,导程25mm和50mm的滚珠丝杠对应的丝杆轴扭矩情况,与前文实验结果做对比,验证了本文对电子横移系统模型搭建和运动模拟的准确性;最后通过模拟经编机主轴转速为1600r/min时电子横移系统的运动情况,计算出编织针背横移针数较大的工艺组织需要的电动机扭矩,并根据计算出的扭矩,选择出合适的滚珠丝杠和伺服电动机型号搭配,从而保证高速下经编机电子横移系统具有更好的响应性,为经编机机速的提高提供理论支持。

关键词：经编机电子横移系统响应性有限元分析

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经编机电子横移运动同步性补偿设计

纺织学报 2024年第1期45卷 203-210页

作者：夏风林张航张琦郑宝平江南大学针织技术教育部工程研究中心江苏无锡214122

为解决经编机电子横移系统中横移动作滞后、不能满足经编机高速运转需要的问题,通过实验测试了经编机电子横移系统中常用的3种交流伺服系统的伺服驱动器接收的指令信号曲线和伺服电动机实际运动曲线,确定了各伺服系统的运动响应的滞后时... 详细信息

为解决经编机电子横移系统中横移动作滞后、不能满足经编机高速运转需要的问题,通过实验测试了经编机电子横移系统中常用的3种交流伺服系统的伺服驱动器接收的指令信号曲线和伺服电动机实际运动曲线,确定了各伺服系统的运动响应的滞后时间,并针对性地设计了一种与主轴运转实时同步的横移指令信号以弥补横移滞后的补偿方案,即根据经编机实时转速来动态预置横移指令信号的提前量,以弥补电子横移系统的滞后时间。结果表明:在相同系统配置条件下,电子横移系统通过设置合适的指令信号提前时间量作为补偿值,即根据经编机主轴的当前运转速度,采用提前发出横移指令信号的方法可有效补偿横移伺服的滞后响应特性,保证了梳栉横移与摆动动作的同步性,电子横移经编机的运转速度可提高约18%,从而显著提升电子横移经编机的生产效率。

关键词：经编机电子横移系统生产速度伺服控制响应特性

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基于时域法的经编机电子横移系统动态性能

东华大学学报（自然科学版） 2021年第6期47卷 58-65页

作者：王博浩郗欣甫孙以泽东华大学机械工程学院上海201620

针对国内经编机电子横移系统提速困难、高速运行时出现振荡的现象,建立经编机电子横移系统的数学模型,采用时域法对电子横移系统进行降阶处理,并在MATLAB/Simulink软件中进行仿真验证。分析加入机械传动部分对电子横移系统性能的影响,... 详细信息

针对国内经编机电子横移系统提速困难、高速运行时出现振荡的现象,建立经编机电子横移系统的数学模型,采用时域法对电子横移系统进行降阶处理,并在MATLAB/Simulink软件中进行仿真验证。分析加入机械传动部分对电子横移系统性能的影响,结果表明,机械传动部分的加入会向系统中引入一对靠近虚轴、阻尼比极小的共轭复根,使得系统有发生振荡的趋势。分析位置调节器增益和速度调节器增益对电子横移系统性能的影响,结果表明,增大位置调节器增益和速度调节器增益有利于提高电子横移系统的响应速度并增大系统的带宽,但过大的位置和速度调节器增益将使系统产生机械谐振现象,不利于系统的稳定性。

关键词：经编机电子横移系统伺服系统系统仿真时域分析机械谐振

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基于伺服控制的经编横移高速化研究

基于伺服控制的经编横移高速化研究

作者：郭威东江南大学

学位级别：硕士

经编机电子横移系统作为现代经编机电子控制系统中最为关键的部分,其性能对经编机的生产速度与稳定性有很大影响;同时因为经编机导纱梳栉横移运动精确性要求以及电子横移系统目前因为高速响应性不佳,限制了高速经编机运转速度进一步提升... 详细信息

经编机电子横移系统作为现代经编机电子控制系统中最为关键的部分,其性能对经编机的生产速度与稳定性有很大影响;同时因为经编机导纱梳栉横移运动精确性要求以及电子横移系统目前因为高速响应性不佳,限制了高速经编机运转速度进一步提升,使得高速横移系统的电子化与高速化成为了经编机全面数控化的技术瓶颈。本课题针对高速经编机横移的高运动速度、高精度、高频换向、高动态响应要求,采用理论分析—计算选型—建模仿真—实验测试—系统优化的方法对高速经编机的电子横移系统在高速运转状态下的各个影响因素进行了研究分析。首先,论文主要介绍了国内外针对高速经编机以及横移系统的发展概况以及目前的研究现状,指出了当前国内与国际先进水平间存在的差距。并对高速经编机的电子横移系统工作原理进行系统性分析,通过理论计算方法得到高速经编机的电子横移系统必须满足导纱梳栉高速度,高精度,高频换向的运动特性。其次,建立了电子横移运动部件的动力学模型并针对高速经编机电子横移系统的特殊要求对滚珠丝杠与伺服控制系统进行了选型计算,并搭建了一套符合高速经编机导纱梳栉横移的运动要求的系统测试平台,分别测试了电子横移系统中伺服惯量比、伺服电机选型(如电机功率、磁极对数等)、滚珠丝杠导程等参数改变后对电子横移控制系统高速性能的影响。测试表明电子横移系统的伺服惯量比参数设置应与实际的负载情况相吻合,否则会造成高速横移运动误差;伺服电机选型应考虑磁极对数与额定功率大小,增加伺服电机的磁极对数以及采用大导程滚珠丝杠可大大提升系统的响应性,而增大电机功率无助于系统响应性的提高。最后,通过UG软件建立横移运动机构模型,将构建模型导入ANSYS Workbench软件中计算得出滚珠丝杠副死区误差的大小、导纱梳栉完成不同行程时产生的反向死区误差值以及采用选型滚珠丝杠的电子横移系统所对应的前六阶固有频率以及对应模态振型。通过测试经编机电子横移系统中常用的几种交流伺服系统的跟随响应曲线,确定了伺服系统的滞后时间,并设计了一种提前发出横移指令信号以弥补伺服系统滞后的补偿方案,即根据经编机的实时转速来动态预置横移指令信号的提前量,以弥补伺服系统的滞后。测试采用提前发出横移指令信号的方法可有效补偿横移伺服的滞后响应特性,电子横移系统经编机的运转速度可提高30%以上,从而显著提升了电子横移经编机的生产效率。

关键词：高速经编机电子横移系统 ANSYS 伺服控制动态补偿

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经编机电子横移系统动态特性研究

经编机电子横移系统动态特性研究

作者：王博浩东华大学

学位级别：硕士

经编是常见且高效的织物加工方式,经编织物是高档服装面料和家用纺织面料的重要来源。经编编织的核心运动为导纱梳栉的横移垫纱运动,该垫纱运动由横移电机驱动导纱梳栉完成,其动作规律决定了线圈在经编织物中的分布规律,进而编织出不同... 详细信息

经编是常见且高效的织物加工方式,经编织物是高档服装面料和家用纺织面料的重要来源。经编编织的核心运动为导纱梳栉的横移垫纱运动,该垫纱运动由横移电机驱动导纱梳栉完成,其动作规律决定了线圈在经编织物中的分布规律,进而编织出不同的花型。因此横移垫纱运动的性能直接决定了经编织物的花纹效果和档次,并且横移垫纱运动的时间直接决定了经编机的最高机速。因此对经编机电子横移系统的控制技术进行研究具有重要的意义。本文首先介绍了经编机横移机构的发展历程,对国内外经编机电子横移系统研究现状进行了调研,阐述了对经编机电子横移系统进行研究的重要意义。本文分析了双针床经编编织的横移垫纱工艺,在主轴一圈角度内,横移电机需要带动导纱梳栉完成至多4次左右横移垫纱运动,主轴连杆或凸轮机构需要带动导纱梳栉完成6次前后摆动。因此经编机电子横移系统需要具备定位精度高、响应迅速和启停频率高等控制特点。经编机电子横移系统大多使用永磁同步电机（PMSM）作为驱动元件,其控制性能和精度直接影响到电子横移系统的性能和精度。本文对PMSM的基本结构及其工作原理进行了简短描述,在abc坐标系下无法针对电机的转速和转矩进行良好的控制,通过矢量坐标变换可以将PMSM相互耦合的交流量转换为励磁和力矩分量,实现分别对磁场和力矩进行解耦控制,分析了SVPWM的原理,并搭建了PMSM矢量控制的仿真模型。针对国内经编机电子横移系统提速困难、高速运行时出现振荡的现象,建立了经编机电子横移系统机械负载的数学模型,通过在速度环串联陷波器来抑制电子横移系统的机械谐振现象,搭建了电子横移系统谐振抑制的仿真模型,并在RD7-EL型经编机上进行试验验证,结果表明:增大系统增益会使电子横移系统发生机械谐振现象,不利于系统的稳定性,导致导纱梳栉在穿越织针针间时引发擦针或撞针现象,加入陷波器后电子横移系统的机械谐振现象得到了有效抑制。针对传统PI控制器参数调整工作量大,不适用于电机性能要求较高的场所等问题,将模型预测控制（MPC）应用于经编机电子横移控制中,完成了电机电流的有限集MPC算法和电机转速的无限集MPC算法,搭建了电子横移系统串级MPC的仿真模型,结果表明:串级MPC控制器比串级PI控制器有更好的动态响应性能和更强的抗干扰能力。为实现经编机车间的数字化控制,确定了电子横系统软件系统的总体架构,选用MC4N-ECAT型号控制器作为下位机主控,选用C#.NET作为上位机的开发语言,对电子横移系统的下位机软件和上位机软件进行设计优化,研究出一套适用于不同机型的双针床经编机电子横移软件系统,并针对福建省莆田市某经编机车间的E22型号双针床经编机电子横移系统进行软件升级,解决电子横移系统中的技术难题,实现了经编机电子横移系统的数字化控制。

关键词：经编机电子横移系统永磁同步电机机械谐振抑制模型预测控制

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经编机电子横移系统伺服刚度的提高

东华大学学报（自然科学版） 2019年第2期45卷 270-274,284页

作者：付睿云孟婥卜剑秋苏柳元东华大学机械工程学院上海201620

针对干扰力矩的存在会使经编机横移系统高速运行时产生扰动偏差、影响横移系统稳定性和跟踪精度的问题,基于推导出的永磁同步电机系统控制模型,设计了Proportion-IntegralDerivative(PID)交流伺服控制系统,建立了电子横移系统理论模型;... 详细信息

针对干扰力矩的存在会使经编机横移系统高速运行时产生扰动偏差、影响横移系统稳定性和跟踪精度的问题,基于推导出的永磁同步电机系统控制模型,设计了Proportion-IntegralDerivative(PID)交流伺服控制系统,建立了电子横移系统理论模型;在此基础上设计了校正补偿装置,并在输入为零时,导出由干扰输入引起的干扰模型;分析干扰模型的伯德(Bode)图,得出不同控制参数对系统伺服刚度的响应规律;提出采用改进型双T网络陷波滤波器消除横移传动系统的机械谐振点。结果表明:增大位置环和速度环比例增益能够有效抵抗中低频干扰;改进型双T网络陷波滤波器有效地消除了横移系统高速运行时产生的机械谐振,从而提高系统伺服刚度。

关键词：经编机电子横移系统伺服刚度校正补偿装置陷波滤波器

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经编电子横移提花毛巾的开发

针织工业 2014年第3期 4-7页

作者：戴小莲缪旭红沈建新张维雅江南大学经编技术教育部工程研究中心江苏无锡214122 江苏兴达利集团有限公司江苏苏州215500

介绍新型电子梳栉横移控制经编毛巾机的结构与特点,阐述凹凸提花毛巾、色彩提花毛巾产品的开发思路。详细分析毛圈和平裆组合提花毛巾、高低毛圈组合提花毛巾、单面色彩提花毛巾、双面色彩提花毛巾的制备工艺,包括垫纱组织、穿纱方式、... 详细信息

介绍新型电子梳栉横移控制经编毛巾机的结构与特点,阐述凹凸提花毛巾、色彩提花毛巾产品的开发思路。详细分析毛圈和平裆组合提花毛巾、高低毛圈组合提花毛巾、单面色彩提花毛巾、双面色彩提花毛巾的制备工艺,包括垫纱组织、穿纱方式、染整工艺流程等。最后对产品开发过程中毛巾织物的尺寸稳定性控制、毛圈高度和形状控制、不同组织送经量控制等问题进行分析,提出相应工艺改进措施,对实际生产具有一定的指导意义。

关键词：经编电子横移系统提花毛巾产品开发工艺改进