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(jī)自調(diào)勻整控制是指對(duì)并條過程中輸出棉條的重量不勻進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，它對(duì)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?yàn)樵诓l過程中，輸出棉條斷面粗細(xì)不勻的變化是一種隨機(jī)過程，它包括著各種形式的不勻。如果不對(duì)棉條不勻加以控制，所加工棉條的不勻?qū)?huì)被帶入后續(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(jī)自調(diào)勻整研究成為纖維材料加工領(lǐng)域的一個(gè)重要

2、研究方向。
　　 由于并條機(jī)的牽伸機(jī)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(jī)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(guó)際企業(yè)掌握并條機(jī)的自調(diào)勻整技術(shù)，并且作為保密技術(shù)不對(duì)外公開。在國(guó)內(nèi)，盡管已有多家企業(yè)開發(fā)了自己的并條機(jī)自調(diào)勻整裝置，但是勻整效果與國(guó)外同類產(chǎn)品相比還有一定差距。所以對(duì)并條過程進(jìn)行建模與仿真，并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和開發(fā)高性能并條機(jī)自調(diào)勻整控制裝置，對(duì)我國(guó)棉紡織技術(shù)的提高具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)

3、值。針對(duì)以上問題，本文作了如下研究：
　　 綜合運(yùn)用棉紡工藝學(xué)理論、動(dòng)力學(xué)建模技術(shù)及計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，在對(duì)并條機(jī)牽伸機(jī)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(jī)變牽伸模型。為了驗(yàn)證該模型的正確性，將并條機(jī)變牽伸模型模擬得到的輸出數(shù)據(jù)與實(shí)際采集的并條機(jī)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，并比較了牽伸增益曲線的不同

4、選取形式對(duì)并條機(jī)變牽伸模型的影響，分析結(jié)果表明本文所建立的并條機(jī)變牽伸模型能較真實(shí)的反映實(shí)際并條機(jī)的運(yùn)行情況。
　　 針對(duì)并條機(jī)變牽伸模型精度較差的問題，本文提出采用系統(tǒng)辨識(shí)中的線性離散動(dòng)態(tài)模型，用并條機(jī)的實(shí)際輸入和輸出棉條信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)，建立并條機(jī)的辨識(shí)模型。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的棉條輸入和輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，采用以信號(hào)分析為基礎(chǔ)的相關(guān)法計(jì)算出辨識(shí)模型中的延遲時(shí)間。根據(jù)模型得到的仿真輸出數(shù)據(jù)與實(shí)際采集到的棉條輸出數(shù)據(jù)相比較，辨識(shí)模型

5、的精度高于理論模型，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，具有良好的通用性。
　　 在分析并條機(jī)自調(diào)勻整控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)辨識(shí)的角度將并條機(jī)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(hào)，將輸出棉條厚度作為系統(tǒng)輸出信號(hào)，建立了可以應(yīng)用于并條機(jī)自調(diào)勻整控制的辨識(shí)模型。在所建立的控制系統(tǒng)辨識(shí)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)自調(diào)勻整開環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)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(shí)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(dá)到了降低棉條片段不勻率的目的。建立了并條機(jī)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(shí)控制方法。該方法對(duì)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(jī)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(diǎn)解決了輸出棉條定量波動(dòng)的影響。
　　 對(duì)并條機(jī)自調(diào)勻整控制系統(tǒng)的組成進(jìn)行了深入分析和研究，介紹了并條機(jī)自調(diào)勻整系統(tǒng)硬件的一些選取原則及選擇結(jié)