双PID控制的经编机电子横移系统设计

经编机梳栉电子横移控制系统由于无法满足高速的要求而成为高速经编机全电子化的一个瓶颈。针对采用位置控制模式的高速经编机电子横移系统定位时间长、动态响应不足等缺陷,研究了一种基于双PID速度控制模式经编机电子横移控制系统。控制系统中,先基于工艺预先规划出横移速度曲线,再结合运动控制卡和伺服驱动设计出双PID控制算法,保证整个横移运动的位移可控和低刚性冲击。通过理论分析和实验测试,证实该控制系统能够满足高速经编机高速度、高精度、高响应和高频率启停的横移工艺要求。     

动态变结构控制策略在经编机高速电子横移中的应用

基于位置控制的伺服系统定位精度高但动作响应慢,基于速度控制的伺服系统响应性能好但易产生位置超调定位精度差。针对采用单一控制结构难以满足经编机高速电子横移高精度和高响应双重控制要求的问题,本文提出一种变结构控制策略,即根据当前的主轴转速和垫纱数码,利用速度控制的高频响应特性启动梳栉,利用位置控制的高精度定位特性停止梳栉,将速度控制和位置控制实时组合到一次横移运动中予以动态切换,用远离槽针处电机速度的快速调整获取后续较短的定位整定时间,用动态的变结构控制来保证系统对快速响应和精确定位的同步要求。通过在DSP系统上编写算法进行测试验证,该动态变结构控制策略能很好地改善经编机高速电子横移的控制效果。     

基于前馈控制的经编机横移系统高速定位

经编机电子梳栉横移系统通常采用普通PID控制,难以满足梳栉横移高速、高响应和精准定位的要求.针对这一问题,在分析伺服电动机物理模型的基础上设计了由普通位置环、速度环和电流环组成的三闭环PID交流伺服控制系统,并在系统中引入电流环和速度环的前馈控制来提高梳栉的高速定位控制性能.通过MatLab软件的仿真测试和RSE4-1...     

经编机电子横移运动同步性补偿设计

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。     

基于速度控制模式的经编电子横移控制算法

针对采用位置控制模式的经编电子梳栉横移系统横移冲击大、运动性能差等不足,设计一种基于速度控制模式的电子横移系统,并选用组合正弦加速度曲线作为梳栉的运动规律.通过分析,利用函数法或查表法可得到横移驱动电动机的指令速度,并由相应的模拟量控制电动机的速度和方向,用PID算法修正电动机速度,使梳栉实现柔性准确横移.基于速度控制...     

高速经编机电子横移控制模型选择及动态响应分析

 本文选用无停留修正梯形加速度曲线作为高速经编机电子横移的控制模型,在KS4高速经编机上进行不同条件下带梳栉实验,对比分析高速运动中梳栉驱动系统的适时动态响应特性曲线表明,选择该运动曲线作为高速经编机电子横移控制模型是合适的,并且具备良好的控制效果。实验同时表明,为有效提高车速,在针前横移区间,电子横移控制所采用的横移起始角度要超前于实际机械横移起始角,最大可到5°;而在针背横移区间,电子横移控制所采用的横移起始角度要滞后于实际机械横移起始角度,至少为20°;并且在两种情况下,电子横移控制所采用的横移结束角均要提前于实际机械横移结束角。     

经编机电子横移系统动力学模型分析

结合经编机电子横移的研究现状,分析电子横移的工作原理,并对电子横移的各部分建立动力学模型,包括交流伺服系统模型、机械传动结构模型和电子横移系统整体动力学模型,运用Matlab仿真软件对动力学模型进行仿真和参数调节。结果表明,增大速度环增益,可以提高电子横移系统动态响应性。最后在改装的Mayer KS4经编机上进行横移响应曲线测试,试验结果验证增大速度环增益,可以有效提高电子横移伺服控制经编机的车速。     

经编机电子横移系统高速响应性的影响因素

针对高速经编机电子横移控制系统高速响应性不佳的问题,根据经编机梳栉横移的运动要求,搭建了一套梳栉横移运动响应性的测试平台。通过测试电子横移系统中伺服惯量比、电动机选型(如电动机功率、磁极对数等)等参数改变后,横移伺服电动机的实际运动曲线与控制系统指令曲线,分析这些因素变化对电子横移控制系统高速性能的影响。结果表明: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,否则会导致横移时梳栉振荡、或运动刚性不足,影响横移精度;伺服电动机选型应考虑磁极对数与功率大小,增加伺服电动机的磁极对数可大大提升系统的响应性,而电动机功率的选择以够用为宜,增大电动机功率无助于系统响应性的提高。     

高速经编机电子梳栉横移运动规律及影响因素的分析

为了提高高速经编机在电子横移系统的速度和稳定性,本文在满足高速经编机对梳栉横移运动工艺要求的基础上,描述了电子梳栉横移机构的机械结构,分析了梳栉横移时应遵循的运动规律,更进一步分析了影响梳栉横移运动规律的几种因素,提出了较好的减小这些因素对梳栉影响的方法。     

高速经编机电子横移系统运动精度分析

针对电子横移系统不能适应高速经编机的发展要求,影响高速经编机全面电子化控制的问题,通过对电子横移系统的工作原理与工艺要求的研究,从系统控制和机械结构两方面分析影响横移运行精度的因素。结果表明：在系统控制方面,控制方式、驱动运动规律、电子齿轮比设置、跟随误差、反馈方式与精度、主轴信号装置是影响横移运动精度的因素;在机械结构方面,直线伺服电机的选型与安装、顶杆长度、电机运动轴与梳栉的平行度是横移运动精度的主要影响因素。     

高速经编机梳栉横移运动的优化设计

为改善梳栉横移运动,减小横移冲击,通过分析梳栉横移运动的工艺特性,运用机械运动学理论,选用适合高速凸轮机构的组合正弦加速度运动规律作为梳栉横移驱动曲线,研究影响横移运动特征值的4个因素：织针针距、横移针距数、经编机主轴转速和横移允许主轴转角。分析结果表明,可通过增大横移允许主轴转角的方法来优化横移运动,即在确保横移安全可靠的条件下导纱针横移提早起始点,延后结束点,增长实际横移时间,从而显著改善高速经编机梳栉横移的运动性能。     

经编机梳栉横移机构的动力学分析

 为了研究梳栉自身的固有性质与力学性能,提高梳栉在经编机横移运动中的平稳性与动态响应性,对梳栉横移机构进行简化分析建立了动力学模型,根据牛顿运动定律给出了动力学微分方程,用拉普拉斯变换法进行求解,并应用Matlab/Simulink仿真分析模块创建了相应的仿真模型。采用声学与振动分析系统（3560C型）、4507B型加速度传感器和电脑组成的振动测试系统对梳栉进行实际采点测量,以实测梳栉外部激励作为输入信号对模型进行了仿真,仿真所得振动加速度响应与实测结果吻合程度较高,证明了该模型的建立是成功的。     

基于柔性多体系统的经编机梳栉摆动机构动力学分析

 梳栉摆动机构作为经编机的主要关键机构之一,直接影响了经编机的高速运行性能。本文仿真分析了梳栉转轴在低速运行时约束反力的变化情况,并借助ADAMS以及Nastran分析软件建立了经编机梳栉传动机构的柔性多体动力学模型,分析了经编机高速运行时的动态响应,得出了在高速运行时梳栉允许横移时间角改变的程度;在不同转速下导纱针针尖位置的偏差程度和变化趋势;梳栉传动机构振动的变化趋势及其原因。     

经编机梳栉横移系统误差建模与仿真

为研究经编机梳栉横移系统机械结构对横移误差的影响,基于赫兹接触理论计算了滚珠丝杠副的轴向刚度、双列角接触球轴承的轴向刚度和径向刚度、直线轴承和滚珠导套的径向刚度,同时考虑导纱梳栉、球铰和异形连接件的柔性,通过ANSYS 和ADAMS 软件进行刚柔耦合分析,获得了系统的横移误差。分别研究了导纱梳栉的 质量和刚度对加固架驱动和重心驱动 2 种横移系统横移误差的影响。结果表明：横移误差主要由梳栉和异形连接件在偏转力矩下的弯曲变形以及梳栉和球铰在轴向推力下的压缩变形产生,减小梳栉的质量和增加梳栉的刚度均能减小系统的横移误差;重心驱动方式克服了梳栉在横移过程中产生的偏转力矩,从而减小了对梳栉刚度的要求。