电磁选针器的动态特性及控制实现

发布时间：2020-06-17 09:47

【摘要】：针对针织提花圆纬机的核心器件电磁选针器的刀头在小尺度内往复摆动时双稳态特性差异大以致选针工作不稳定、性能一致性差的问题,为改善选针器性能、提高用户的工作效率及生产布匹的合格率,本文在对电磁选针器动态特性研究的基础上,提出一种基于压电陶瓷传感特性的选针动作检测方案,并进行电磁选针器的闭环控制系统的设计。在研究国内外电磁选针器及其检测技术的发展现状的基础上,主要进行了以下工作:(1)基于电磁驱动理论的研究,本文针对不同磁性材料的参数进行对比分析,选出满足选针器电磁驱动需求的材料,分别适用于电磁选针器内嵌的铁磁质与永磁块。根据工况需求建立电磁选针器的三维物理工作模型,同时进行原理性分析,并提出选针器的工况作业指标。通过构建力学模型,理论研究选针器刀头小尺度范围内往复摆动及与挡板撞击的完整过程及动态力学特性。(2)设计位移及冲击力检测实验,通过高精度激光位移传感器、应变片测力装置等精密仪器对其刀头的往复摆动和其与挡板的撞击过程这两个阶段分别进行测量,利用LabVIEW和MATLAB等软件对采样的数据进行处理、分析及特性曲线重构。根据选针器工况作业指标和摆动及撞击两阶段的力学特性,对实验及理论数据进行校对分析。(3)基于激光多普勒测振原理,对挡板受到撞击时的振动特性进行实验分析,以得出振动测量方案的可行性。根据压电陶瓷晶体的传感特性,实验制备压电层合体,通过对其进行结构建模以及实验分析其阻抗特性,以验证制备过程的可靠性。利用ANSYS分析软件对层合体进行仿真分析,并通过层合体的振动检测实验以及对实验数据的频谱分析来验证仿真结果的合理性,并基于此分析利用压电层合体进行选针器动作信号检测的可行性,提出一种基于压电陶瓷晶体传感特性的电磁选针器的动作信号检测方案。(4)电磁选针器闭环控制系统的设计:硬件上针对驱动电路进行设计,主要于通信收发、驱动输出、电流检测、地址按键这些模块进行功能优化实现,并基于此设计了驱动转接模块以提高电磁驱动的可靠性和安全性;软件上,设计电流实时监测检测方案的基础上,实现兼容各类选针器并增加地址注册、程序升级等模块。在实现电磁选针器与圆纬机主控模块之间的双向实时通讯的基础上,阐述电磁选针闭环控制策略。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS183
【图文】：

选针器,执行模块,电磁式,圆纬机

刀头绕部件 4 固定轴摆动。1.铁磁质；2.线圈；3.永磁块；4.固定轴；5.刀头图2.1 电磁式选针器执行模块2.1.2 电磁选针器的工况作业指标电磁选针器为纬编针织圆纬机提花编织的核心部件之一，根据实际工作要求，现以一台 36 寸，38 针的圆纬机为例，总针数N =36*38*π≈4298，由于针数需为 8 或 16 的倍数，所以取机器总针数为 4304 针，最高转速为 18r/min，选针器刀数 10 刀。根据?

刀头,受力分析,碰撞冲量,挡板

当其动作到位即与挡板碰撞时，速度将在极短时间内减为零，对这一阶段进行力学分析可以得出刀头与挡板碰撞瞬时产生的平均冲量，刀头摆击到位的受力分析图如图 2.6 所示。图2.6 刀头摆击到位的受力分析图根据刚体绕固定轴 Z 轴转动，刚体转动惯量为，则可得冲量矩在 Z 轴上的投影式： = щ ( ( )) щ ( ( )) 2-(11)式中：表示刀头碰撞挡板初始角速度；表示碰撞结束角速度；щ ( ( )) 为外部碰撞冲量，对于 n 个质点组成的质点系，由冲量定理可得挡板受到内外碰撞冲量的作用，由于内碰撞冲量是成对出现[22]，因此щ ( ( )) = ，设 = щ ( ( )) ，由图 2.6可得作用在 P 点

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