轧染机多单元张力控制系统的研究

发布时间：2020-11-01 09:13

　　 轧染机属于印染工业中不可缺少的设备,主要由放卷单元、轧染单元、收卷单元组成。为了得到质量良好的印染产品,必须保证织物在轧染机运行过程中所受到的张力恒定,织物张力过大,会造成织物拉伸变形,严重的会发生断裂,织物张力过小,会导致织物松弛产生褶皱,因此必须保证织物在轧染机上恒张力运行。本文以轧染机为研究对象,主要对织物的张力控制问题进行研究,并设计了张力控制系统。首先,介绍了轧染机的工艺流程,并且分析了织物张力形成的原因,根据张力形成的机理,对轧染机的放卷单元、轧染单元、收卷单元建立了张力模型,由于收卷的特殊性,采用锥度张力控制进行收卷,然后对轧染机各单元的张力控制方案进行设计。其次,根据轧染机张力模型可知,轧染机张力系统存在非线性、强耦合、时变性等特点,常规的PID控制器不能满足轧染机的张力控制要求,因此采用自抗扰控制器进行张力控制。针对自抗扰控制器参数多整定难的问题,提出一种BP神经网络进行在线整定参数,设计出BP神经网络自抗扰控制器。通过Simulink工具箱搭建各单元模型进行张力仿真实验,并且与传统PID控制器对比得出,该控制器具有张力波动小,速度响应快等特点,另外该控制器比PID控制器具有更强的解耦能力、内部鲁棒性以及抗干扰能力。最后,对轧染机张力控制系统的软硬件结构进行了设计,并且对轧染机的监控系统和通讯系统进行简单的设计。通过在张力实验平台对轧染机进行实验,实验结果表明本文所设计的控制器具有快速的调整能力、稳定性好、具有很强的抗干扰性能。这对提高轧染机产品的质量和整机的动态性能有着重要意义。
【学位单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP273;TS193.3
【部分图文】：

是一个动态变化的系统，这给张力控制带来很大的难度。??（２）系统存在很多的工艺环节，织物的牵引和拉伸会导致织物发生弹温度、织物与辊筒之间的摩擦、湿度以及辊筒的圆柱度等都会影响张力。??（３）在收卷过程中，随着卷径的不断增大，张力也在发生不断的变化，化会对其他的生产造成影响。??放卷系统建模分析??轧染机放卷系统主要包括放卷部分和牵引部分，如图２－２所示为轧染机的结构图，放卷、牵引、乳车电机均为伺服电机。放卷部分安装了摆辊系以减少张力的波动，并且还可以检测张力。图２－２中，＾和Ｌ２为相邻距离；ｄ为织物的横截面积；Ｓ为织物的弹性模量；＾和＾为各速；Ａ、６和６为织物的张力；Ｄ和ｒ３为参考张力：／？，、／？２和＆为径；ｖ，、ｖ２和＾为织物的速度；Ｌｍ和１０２为摆辊的摆臂长度；０为摆角度：恿为摆辊弹簧的弹性模量。???Ｌ?Ｌ

?（２＿５）??式（２－５）为放卷卷径负的数学模型，放卷系统稳定工作时，织物的厚度Ｊ和??织物的放卷线速度Ｖｌ都是恒定的，放卷半径随时间的变化曲线如图２－３所示。??由图２－３可知，卷径的变化为非线性变化，在放卷的初期，半径的变化较小，??随着放卷的进行，半径的变化率增长加快，这必然会对系统造成振荡，使得织物??的放卷张力产生波动，因此通过控制放卷电机的转矩来保证放卷张力的恒定。??根据圆周运动线速度与角速度的公式：??叫＝完?（２－６）??ｄｗｘ?＿ｄｗ?ｄＲｘ?＿?ｖ，?＿??ｄｔ?￣?ｄＲ，?ｄｔ?￣?ｉ？，２?２ｎＲｘ?￣?２ｎＲ＾?Ｋ?Ｊ??１２??

天津工业大学硕士学位论文??化曲线如图２－４所示。??由图２－４可知，放卷辊在一个放卷周期内，其转动惯量的变化很大，使得织??物的张力发生波动，根据转动惯量的变化规律来对控制系统的相关参数进行调整，??保证织物张力的稳定。??＇Ｋ??＼??１０?－?＼??一?＼??ｉ卜?＼??１卜?＼??Ｉ??４??２?－??〇??１?１?１?１?Ｉ?Ｉ??０?２００?４００?６００?８００?１０００?１２００??ｔ／ｓ??图２－４放卷辊转动惯量的变化曲线??综合以上各式代入到式（２－２）中，得出放卷张力巧的方程如下：??Ｍ?Ｍｆ?Ｉ?，?Ｊ?ｄｖ．?，３．?ｃ?Ｊｎｄ?．?２??（２＇１４）??由于在放卷系统稳定运行中，放卷速度…是不变的，所以上式可简写为：??Ｆ１＝＾＋＾＋＾ｂｐｓ￣＾ｗ?＿??由式（２－１５）可以看出，在放卷速度恒定时，电机的输出转矩和放卷辊的半??径将直接影响放卷张力的变化。为了保证织物放卷张力的恒定，在放卷半径不断??减小时
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本文编号：2865324