纖維數(shù)控鋪纏設(shè)備精密張力控制器的研究.pdf

1、纖維復(fù)合材料可以彌補(bǔ)金屬材料的很多性能上的缺陷，因而應(yīng)用越來(lái)越廣泛。纖維纏繞和鋪放是復(fù)合材料成型工藝中兩種常用的方法，而纖維張力是成型過(guò)程中的一個(gè)重要參數(shù)，直接影響著材料的性能，因而張力控制是纖維鋪纏工藝中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。由于纏繞和鋪放工藝有其各自的特點(diǎn)，對(duì)張力控制的要求也有一定的不同，因此涉及到比其它張力器設(shè)計(jì)更多的因素，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能也提出了較高的要求。
　　本文建立了一種以PIC16F877A單片機(jī)為主控單元，以交流

2、數(shù)字伺服電機(jī)為執(zhí)行元件，張力傳感器為反饋元件的閉環(huán)張力控制方案。交流數(shù)字伺服電機(jī)既作為執(zhí)行元件又作為回紗電機(jī)，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
　　對(duì)上述系統(tǒng)進(jìn)行深入分析研究，建立了主要元件的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而獲得系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。在系統(tǒng)性能分析基礎(chǔ)上加入了PID校正，并使用Matlab的SIMULINK工具箱對(duì)校正后的系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。
　　對(duì)張力控制系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先，根據(jù)控制系統(tǒng)性能要求，對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。完成了芯片的選型和

3、各外圍接口電路開發(fā)，并對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)機(jī)調(diào)試。在此基礎(chǔ)上完成了主控電路的PCB設(shè)計(jì)板的設(shè)計(jì)和制作。
　　軟件部分包括單片機(jī)程序設(shè)計(jì)和上位機(jī)監(jiān)控軟件的編制?？紤]到張力控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，控制算法最終采用了積分分離的PID控制。單片機(jī)程序主要包括積分分離PID算法、數(shù)字濾波、外圍器件的接口程序等?；贚abVIEW構(gòu)建的上位機(jī)監(jiān)控軟件主要實(shí)現(xiàn)張力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、斷紗報(bào)警以及數(shù)據(jù)的保存等功能。
　　對(duì)張力控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建進(jìn)行了介