收藏本站
《天津工业大学》 2016年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多向纤维缠绕机计算机控制系统设计与研究

苏华  
【摘要】:纤维缠绕成型是纤维复合材料成型最常用的一种技术,它涉及到复合材料、高分子化学、机械电子和计算机等多门学科。性能良好的纤维缠绕设备是生产优质复合材料缠绕制品前提与基础。本文针对多向纤维缠绕设备及纤维缠绕张力的计算机控制进行研究。首先,本文对多向纤维缠绕设备的计算机控制进行研究。在分析轴向、环向和螺旋等线形缠绕规律的前提下,将缠绕过程分为筒身段等缠绕角缠绕段和边缘变缠绕角缠绕段,导出不同缠绕段的缠绕中心角、超越长度、绕速比等的计算公式,进一步导出相应段芯模与导丝小车的运动规律,并结合缠绕机传动系统的结构特点,给出缠绕不同线形时的芯模电机与导纱小车电机的转速比计算公式。在确定速比的基础上设计了以步进电机为执行元件的计算机控制系统。本控制系统建立了步进电动机的数学模型和优化S型加减速控制算法。本系统采用开环控制策略,包括硬件系统和软件系统两大部分。硬件系统主要是以自行设计的集成电路控制卡为主控器,以步进电机为执行元件。软件系统包括输入、输出、缠绕、挂纱和异常处理等五大功能模块。其次,对缠绕张力计算机控制进行研究。文中对缠绕过程中不同缠绕层缠绕张力变化规律进行分析,利用缠绕纤维的应力应变特点导出缠绕任意半径点缠绕张力与初始缠绕张力的关系表达式,并在此基础上设计并实现了缠绕张力控制系统。本张力控制系统采用闭环控制策略,结合多向纤维缠绕的特点,以放卷辊为研究对象,设计张力控制数学模型,并对传统的PID算法进行改进,设计了动态积分PID算法。张力控制系统反馈环节的信息采集精确性直接有效张力控制的有效性,文中结合本系统的硬件特点,采取防脉冲干扰复合式滤波法进行采样数据,有效的滤除干扰脉冲信号,提高张力控制精度。最后,本课题通过实验验证系统的性能。利用计算机控制的缠绕机进行干纱实验缠绕,缠绕纤维排列均匀,但在满足缠绕角要求的前提下需要对缠绕长度进行调整。此外,对同参数的有张力控制制件和无张力控制的制件进行力学实验,从试件的受力后的破坏形式分析,有张力控制的试件的应力应变曲线线性度较好,试件的结构均匀,验证了纤维张力控制有助于提高缠绕圆筒结构力学性能的整体一致性。
【学位授予单位】:天津工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ340.5

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张俊华;;纤维缠绕机伺服控制系统的PID参数整定方法[J];纤维复合材料;2012年02期
2 方炜;;基于单片机的模数转换接口设计[J];机械工程与自动化;2012年03期
3 徐东亮;廖佳涛;;基于模糊PID控制的张力位置闭环伺服控制系统的研究[J];机械制造;2011年06期
4 杨开平;史耀耀;何晓东;阎龙;;复合材料布带缠绕智能纠偏控制技术[J];航空学报;2011年07期
5 李耀华;刘卫国;;永磁同步电机矢量控制与直接转矩控制比较研究[J];电气传动;2010年10期
6 白寒;管成;冯培恩;;电液比例系统变论域自适应模糊滑模控制[J];电机与控制学报;2009年05期
7 王韶华;郝立军;薛增涛;吴学礼;;玻璃钢纤维缠绕过程控制系统的研究现状及展望[J];河北工业科技;2009年05期
8 王智金;曾励;葛藤;;复合材料弯管缠绕机关键技术[J];淮海工学院学报(自然科学版);2009年03期
9 俞建峰;周杰;;基于运动控制的纤维缠绕机控制系统设计[J];江南大学学报(自然科学版);2009年02期
10 俞建峰;;基于运动控制的纤维缠绕机控制系统设计[J];工业控制计算机;2008年10期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 潘永平;非线性系统鲁棒自适应模糊控制研究[D];华南理工大学;2011年
2 路永坤;稳定变论域模糊控制系统设计方法研究[D];天津大学;2010年
3 赵燕;非线性系统中时滞及丢包问题的模糊控制研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 王敏;非线性系统的自适应神经网络控制新方法研究[D];青岛大学;2009年
5 李奕良;纤维缠绕飞轮强度分析与高效永磁轴承设计[D];清华大学;2008年
6 许家忠;内固化高压玻璃钢管制造工艺及技术研究[D];哈尔滨理工大学;2007年
7 任胜乐;纤维缠绕运动中精密张力控制系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
8 谢霞;多向纤维缠绕复合材料制件及其设备的研制[D];天津工业大学;2006年
9 刘栋良;永磁同步电机伺服系统非线性控制策略的研究[D];浙江大学;2005年
10 许振伟;永磁交流伺服系统及其控制策略研究[D];浙江大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 廖佳涛;基于交流伺服电机的纤维缠绕张力控制系统研究[D];武汉理工大学;2011年
2 巫瑞;纤维铺缠设备中张力控制器及张力测试台研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
3 何江华;玻璃钢缠绕机控制系统设计[D];哈尔滨理工大学;2009年
4 徐平安;复合环形气瓶缠绕张力及其控制系统的研究与设计大直径[D];中南大学;2009年
5 贾明龙;数控缠绕机张力装置通用控制器的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
6 马长升;激光治疗仪的功率检测控制及半导体激光对家兔皮肤伤口愈合的实验研究[D];第四军医大学;2008年
7 朱小娟;六工位数控缠绕机自动更换芯模机构设计与控制系统研究[D];武汉理工大学;2007年
8 马正锋;数控布带缠绕机工艺参数控制方法研究[D];西北工业大学;2007年
9 张勇;非回转体构件缠绕成型运动轨迹研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 王成宾;步进电机控制的液压数字阀的建模与仿真研究[D];太原理工大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王慧敏;杜欣慧;;一种提高风能利用率的风力发电机控制策略[J];数学的实践与认识;2016年10期
2 夏燕兰;;数控络丝机伺服系统的性能调整[J];微电机;2015年11期
3 常宏杰;岳彦芳;孙建起;杨光;;纤维铺放设备张力控制系统设计[J];河北科技大学学报;2015年05期
4 闫哲;孙婉君;王奇伟;卢方明;;纠偏控制系统的设计方法研究[J];青岛大学学报(工程技术版);2015年03期
5 佟文明;朱晓锋;朱龙飞;李宏浩;;不同供电方式对非晶合金永磁同步电机铁耗的影响[J];电工技术学报;2015年10期
6 康尔良;霍亮;吕德刚;;永磁同步电动机定转子磁场正交控制研究[J];微电机;2015年04期
7 姬宣德;赵淑玲;;异步电动机的FOC与DTC方法比较研究[J];煤矿机械;2015年04期
8 王德贵;;永磁同步电机调速系统的模糊趋近律滑模控制[J];电气技术;2015年03期
9 李瑜;;基于单片机的永磁同步电机控制方法研究[J];电气应用;2015年03期
10 蓝希清;胡立坤;卢子广;颜丹丹;;基于SMO的PMSM无速度传感器调速系统[J];广西大学学报(自然科学版);2014年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张敏;TMT三镜交流伺服系统的低速研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2016年
2 林梅金;污水生化处理系统的智能预测及优化控制策略研究[D];华南理工大学;2015年
3 杨晓辉;数控机床中永磁同步电机非线性混沌同步控制算法的研究[D];南昌大学;2015年
4 赵涛;区间二型T-S模糊系统反馈控制研究[D];西南交通大学;2015年
5 杨维帆;基于臂式机构的空间望远镜稳像控制研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2014年
6 李长英;非线性系统模糊高增益输出反馈控制器设计[D];大连理工大学;2013年
7 苏华;多向纤维缠绕机计算机控制系统设计与研究[D];天津工业大学;2016年
8 王桂英;高压玻璃钢管成型工艺及失效预测研究[D];东北林业大学;2013年
9 纪科辉;低速交流电机伺服系统的研究与实现[D];浙江大学;2013年
10 孙刚;不确定下三角非线性系统自适应控制[D];大连海事大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗金龙;络筒机纱线张力控制策略及其新型控制器的研究[D];华东理工大学;2016年
2 徐林涛;工业以太网EtherCAT的嵌入式主从站设计与实现[D];浙江工业大学;2015年
3 吴建;基于两位开关阀的数字阀控制技术研究[D];北京理工大学;2015年
4 徐闪闪;远距离等应力光纤线包缠绕张力制度设计[D];西安工业大学;2015年
5 周天一;复合材料桨叶增强带缠绕成型技术与装备研究[D];大连理工大学;2015年
6 吴泽敏;复合材料气瓶应力分析及性能优化[D];大连理工大学;2015年
7 王龙;基于恒张力原理的绞车升沉补偿系统研究[D];中国地质大学;2015年
8 丁小宁;数字阀控制轴向柱塞泵研究[D];太原科技大学;2015年
9 马凯;带缠绕层表面损伤的CNG-2型复合气瓶的分析[D];大连理工大学;2014年
10 孙建起;纤维铺放机送丝系统开发[D];河北科技大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴宝泉;胡国平;陈仕华;徐德义;;带钢运动过程中对中纠偏原理研究与应用[J];冶金设备;2010年02期
2 刘广超;葛李;王勇;姜家吉;刘政;;力矩控制模式在高速钻铣床控制中的应用[J];深圳信息职业技术学院学报;2009年04期
3 王志辉;郑强;;基于PMAC的四轴纤维缠绕机数控系统设计[J];机械制造;2008年06期
4 蔡江林;;基于模糊理论的PID参数自整定的温度控制仪[J];仪表技术;2008年06期
5 乔继红;施冰;戴亚平;王洪艳;;电液伺服系统的小波自适应鲁棒反演控制[J];北京理工大学学报;2008年05期
6 郑宏;徐红兵;朱贵平;;变论域自适应模糊控制在航机发电中的应用[J];控制理论与应用;2008年02期
7 刘蕾;唐为义;原所先;;基于VC++与PMAC的机器人控制软件的开发[J];微计算机信息;2008年05期
8 史耀耀;唐虹;余强;;数控布带缠绕机关键技术[J];航空学报;2008年01期
9 蔡友发;郑惠群;;高精度超声波纠偏控制系统的设计[J];工业仪表与自动化装置;2007年05期
10 张庆思;王克成;李福云;;电动执行机构传递函数的研究[J];自动化仪表;2007年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 康强;不确定非线性系统的自适应模糊控制[D];大连理工大学;2009年
2 柳向斌;非线性系统控制的鲁棒与自适应设计方法[D];浙江大学;2009年
3 王敏;非线性系统的自适应神经网络控制新方法研究[D];青岛大学;2009年
4 张坚;连续非线性系统的鲁棒模糊跟踪控制及其在电站中速磨煤机上的应用[D];上海大学;2007年
5 周颖;MIMO不确定非线性系统输出反馈自适应控制[D];东南大学;2006年
6 柯海森;不确定非线性系统的控制研究[D];浙江大学;2006年
7 缪志农;基于状态空间方法的自适应模糊控制研究[D];西南交通大学;2006年
8 陈刚;不确定非线性系统的鲁棒自适应控制研究[D];浙江大学;2006年
9 王薇;非线性系统的滑模控制研究[D];中国海洋大学;2005年
10 赵文杰;不确定非线性系统的变结构控制研究[D];华北电力大学(河北);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 巫瑞;纤维铺缠设备中张力控制器及张力测试台研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 刘静楠;张力控制器的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2008年
3 李明华;纤维缠绕张力控制系统研究[D];南京航空航天大学;2008年
4 陈兴建;数控纤维缠绕张力的模糊PID控制系统研究[D];南京航空航天大学;2007年
5 孔燕;八通道自动铺丝张力测控系统方案设计[D];南京航空航天大学;2007年
6 王朝纲;Z8F型机大梁带铺放机总体概念设计[D];天津工业大学;2007年
7 韩廷栋;数控缠绕机加工工艺参数监测系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
8 涂华军;基于BP网络的布带缠绕机参数PID控制系统研究[D];西北工业大学;2005年
9 李敬华;数控布带缠绕机设备改造及控制系统研究[D];西北工业大学;2005年
10 陈静;纤维缠绕机计算机控制系统的设计及实现[D];天津工业大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;纤维缠绕技术和设备 二、纤维缠绕机种类及缠绕技术[J];玻璃钢资料;1977年01期
2 ;实验室用纤维缠绕机[J];玻璃钢资料;1980年04期
3 Merr■Eig;AM.Shibley;;商品化纤维缠绕机及其原理[J];玻璃钢资料;1973年01期
4 ;高压弯管纤维缠绕机[J];玻璃钢资料;1976年02期
5 陈搏;行星式纤维缠绕机设计初探[J];玻璃钢;1979年02期
6 唯楚;行星式纤维缠绕机通过鉴定[J];玻璃钢;1984年01期
7 唯楚;;行星式纤维缠绕机通过鉴定[J];建材工业信息;1984年07期
8 李国伟;纤维缠绕机的发展状况[J];玻璃钢/复合材料;1988年03期
9 李先立,谢祖(钅荣),辛湖;90°弯管纤维缠绕机[J];玻璃钢/复合材料;1990年05期
10 富宏亚,路华,王永章,王文生,李国伟;研制我国的微机数控纤维缠绕机[J];组合机床与自动化加工技术;1990年11期
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 孙青;欧美地区纤维缠绕技术创新管窥[N];中国建材报;2007年
2 弓琪;哈工大复合材料研究所研制成功微机控制纤维缠绕机[N];中国建材报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 苏华;多向纤维缠绕机计算机控制系统设计与研究[D];天津工业大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 何志强;基于组态软件的二轴玻璃钢纤维缠绕机控制系统设计[D];东北大学;2014年
2 宋光吉;数控滚转式纤维缠绕机的优化设计与仿真软件的开发[D];哈尔滨工业大学;2009年
3 王吉彬;罐形容器纤维缠绕机设计及仿真研究[D];哈尔滨理工大学;2014年
4 岳博;数控纤维缠绕机控制系统的软件开发[D];哈尔滨工业大学;2006年
5 陈静;纤维缠绕机计算机控制系统的设计及实现[D];天津工业大学;2005年
6 杨岳;微机控制纤维缠绕机及辅助设备网络监控系统的研究[D];武汉理工大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026