并條牽伸過程建模及控制研究.pdf

1、纖維材料加工是材料加工的重要分支，并條又是纖維材料加工中的一道重要工序。并條機自調(diào)勻整控制是指對并條過程中輸出棉條的重量不勻進行自動調(diào)整，它對并條工序及后續(xù)工序的產(chǎn)品質(zhì)量起著關(guān)鍵性作用。這是因為在并條過程中，輸出棉條斷面粗細(xì)不勻的變化是一種隨機過程，它包括著各種形式的不勻。如果不對棉條不勻加以控制，所加工棉條的不勻?qū)粠牒罄m(xù)的各道工序，最終導(dǎo)致紗線品質(zhì)指標(biāo)下降，嚴(yán)重影響織物的質(zhì)量，因此并條機自調(diào)勻整研究成為纖維材料加工領(lǐng)域的一個重要

2、研究方向。
　　 由于并條機的牽伸機理十分復(fù)雜，參數(shù)多變，幾乎不可能建立精確的數(shù)學(xué)模型，給并條機自調(diào)勻整調(diào)節(jié)帶來很大困難。目前只是少數(shù)幾家國際企業(yè)掌握并條機的自調(diào)勻整技術(shù)，并且作為保密技術(shù)不對外公開。在國內(nèi)，盡管已有多家企業(yè)開發(fā)了自己的并條機自調(diào)勻整裝置，但是勻整效果與國外同類產(chǎn)品相比還有一定差距。所以對并條過程進行建模與仿真，并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計和開發(fā)高性能并條機自調(diào)勻整控制裝置，對我國棉紡織技術(shù)的提高具有重要的理論意義和實用價

3、值。針對以上問題，本文作了如下研究：
　　 綜合運用棉紡工藝學(xué)理論、動力學(xué)建模技術(shù)及計算機仿真技術(shù)，在對并條機牽伸機理研究分析的基礎(chǔ)上，著重從棉條在牽伸區(qū)的變化情況入手，首次將棉條厚度在牽伸過程中的變化情況看成為增益可變的牽伸環(huán)節(jié)，提出了牽伸增益曲線，并利用Matlab仿真環(huán)境，建立了并條機變牽伸模型。為了驗證該模型的正確性，將并條機變牽伸模型模擬得到的輸出數(shù)據(jù)與實際采集的并條機輸出數(shù)據(jù)進行了對比分析，并比較了牽伸增益曲線的不同

4、選取形式對并條機變牽伸模型的影響，分析結(jié)果表明本文所建立的并條機變牽伸模型能較真實的反映實際并條機的運行情況。
　　 針對并條機變牽伸模型精度較差的問題，本文提出采用系統(tǒng)辨識中的線性離散動態(tài)模型，用并條機的實際輸入和輸出棉條信號進行系統(tǒng)辨識，建立并條機的辨識模型。對現(xiàn)場采集的棉條輸入和輸出數(shù)據(jù)進行預(yù)處理后，采用以信號分析為基礎(chǔ)的相關(guān)法計算出辨識模型中的延遲時間。根據(jù)模型得到的仿真輸出數(shù)據(jù)與實際采集到的棉條輸出數(shù)據(jù)相比較，辨識模型

5、的精度高于理論模型，且結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，具有良好的通用性。
　　 在分析并條機自調(diào)勻整控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)辨識的角度將并條機的工作過程分為控制通道和牽伸通道兩部分，將伺服系統(tǒng)的控制量和喂入棉條厚度作為系統(tǒng)輸入信號，將輸出棉條厚度作為系統(tǒng)輸出信號，建立了可以應(yīng)用于并條機自調(diào)勻整控制的辨識模型。在所建立的控制系統(tǒng)辨識模型的基礎(chǔ)上，對自調(diào)勻整開環(huán)控制系統(tǒng)進行了仿真研究。比較了加入自調(diào)勻整控制后輸出棉條的仿真數(shù)據(jù)和未加入自調(diào)勻整控

6、制時輸出棉條的仿真數(shù)據(jù)，分析結(jié)果顯示自調(diào)勻整控制的效果較好，達到了降低棉條片段不勻率的目的。建立了并條機自調(diào)勻整混合環(huán)控制系統(tǒng)，在混合環(huán)控制系統(tǒng)中采用了一種新的差時控制方法。該方法對開環(huán)前饋控制和閉環(huán)反饋控制采用不同的控制周期。在所建立的并條機自調(diào)勻整系統(tǒng)的應(yīng)用中，取得了非常滿意的效果，重點解決了輸出棉條定量波動的影響。
　　 對并條機自調(diào)勻整控制系統(tǒng)的組成進行了深入分析和研究，介紹了并條機自調(diào)勻整系統(tǒng)硬件的一些選取原則及選擇結(jié)