基于模糊电子凸轮曲线控制的经编机电子横移控制系统

发布时间：2021-11-06 08:52

　　针对经编机对电子横移伺服的加速度要求较高,导致横移伺服的性能制约了主轴转速的问题,分析了影响横移伺服加速度的因素以及不同凸轮曲线的性能,提出了基于模糊电子凸轮曲线控制的经编机电子横移控制算法。将主轴转速和移针量作为模糊控制器的输入,根据输出的加速度选择合适的电子凸轮曲线,并利用BECKHOFF公司的TwinCAT软件,对采用模糊电子凸轮曲线控制的经编机电子横移控制系统进行仿真验证。结果表明,采用该算法后,控制系统可根据不同的主轴转速和移针量自动选择并变换横移伺服的凸轮曲线,同时可在横移伺服性能允许的前提下选择性能最优的凸轮曲线。 

【文章来源】：东华大学学报(自然科学版). 2020,46(05)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

高速经编机电子横移控制系统原理图

由于凸轮曲线的特性直接影响从动件的动态性能、效率和寿命，因此，凸轮曲线的设计对于经编机电机横移的性能至关重要。正弦系列和多项式系列曲线都是性能较为优良的曲线，被广泛应用于各种中、高速自动机械[7]，因此，这些曲线非常适合用于经编机电子横移的运动曲线规划。利用Matlab软件对修正正弦曲线、5次多项式曲线和7次多项式曲线的速度、加速度以及加加速度进行分析，结果如图2所示。由图2(b）和（c）可知，修正正弦、5次多项式和7次多项式的凸轮速度和加速度曲线在整个周期内都未发生突变，因此它们都不存在刚性冲击和柔性冲击，但是在接近曲线末端位置时，7次多项式的速度和加速度最小，而修正正弦曲线的速度和加速度最大。对于经编机，梳栉在高速横移运动结束段，驱动电机在大加速度值的减速停止阶段会表现出明显的超调和震荡，系统的位置定位精度急剧下降[4]。由图2(d）可知，7次多项式的角加加速度在整个周期未发生突变，而修正正弦和5次多项式在起始和终止位置产生突变。对加速度曲线而言，角加加速度发生突变在更高程度上就是一种“冲击”[8]。因此，3种凸轮曲线中，7次多项式曲线的性能最好，其次是5次多项式曲线，最后是修正正弦曲线。

本文引进模糊控制算法，根据不同工艺和主轴转速实时选择不同的电子凸轮曲线。模糊电子凸轮曲线控制器的输入为移针量（N）和主轴转速（n），根据不同N和n，经模糊推理得到输出变量为a，而a的大小反映了加速度的大小，再根据a的大小来选择凸轮曲线的类型，最后对电子凸轮曲线进行在线修改和调整。模糊电子凸轮曲线控制结构如图3所示。2.1 模糊电子凸轮曲线控制参数模糊论域

【参考文献】：
期刊论文
[1]经编机电子横移系统伺服刚度的提高[J]. 付睿云,孟婥,卜剑秋,苏柳元.  东华大学学报(自然科学版). 2019(02)
[2]经编机梳栉横移系统误差建模与仿真[J]. 苏柳元,孟婥,张玉井,赵义满.  纺织学报. 2018(08)
[3]凸轮机构高次多项式运动规律曲线研究及仿真分析[J]. 巨刚,袁亮,刘小月.  机械设计与制造. 2015(05)
[4]电子凸轮控制技术的应用[J]. 赖宋红.  仪器仪表用户. 2014(06)
[5]动态变结构控制策略在经编机高速电子横移中的应用[J]. 张琦,蒋高明,夏风林,刘苏,汤鲲鹏.  纺织学报. 2013(03)
[6]正弦系列曲线和多项式系列曲线的研究[J]. 高江红.  机械传动. 2010(10)



本文编号：3479536