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群控随动系统的动特性研究

郑晓冬  
【摘要】:国内簇绒地毯装备研究处于起步阶段,水平相对落后。国际上,簇绒地毯装备提花控制系统的执行元件以电磁离合器为主,近几年逐渐采用步进电机、伺服电机。电机伺服提花将成为多圈高提花和单针提花簇绒地毯装备的主要发展方向之一。 本文涉及到的电子提花控制系统为群控随动系统,该系统是簇绒地毯装备中的核心技术。系统动特性决定着簇绒地毯毯面的质量(毯面平整度、高低圈过渡现象)。文中建立了群控随动系统的三大组件(采集单元、传输单元和执行单元)与毯面质量的模型,并提出了一系列改进群控随动系统动特性的方案。 分析了群控随动系统的结构,结合簇绒工艺,建立了同步信号采样频率与毯面平整度的模型。应用此模型软件仿真,证明了滤波算法对毯面平整度的改善作用,得到了保证毯面质量的最优的采样频段,为控制系统设计提供了理论依据。 理论分析CAN网络模型的基础上,得出随数据量和网络负载的加大网络阻塞率也在加大的结论。结合簇绒工艺建立CAN网络时延和毯面质量的模型。运用优先级晋升算法于硬件设计,实验结果证明在高负载情况下,优化算法能够减少延时,仿真结果证明优化算法提高毯面质量。 理论分析了影响步进电机动特性的主要因素,采用优化控制方案改善电机动特性,测试出优化控制前后步进电机动特性曲线,证明了优化控制的有效性。建立了电机动特性、电机一致性与毯面质量的模型,为电机选型提供了理论依据。 设计了动特性自动测试平台,硬件上实现了CAN和USB双路通讯,步进电机动特性测试。软件上实现了数据采集单元的上位机接口和数据处理单元,可以方便的测试出电机动特性指标。 通过上述研究,填补了国内地毯簇绒机群控随动系统动特性研究的空白,既可以作为改进现有控制系统的理论依据,也可以指导新系统的设计。


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