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织机经纱张力鲁棒控制方法的研究

孙哲  
【摘要】:织机在纺织过程中的经纱张力是否恒定对织物的最终质量有着至关重要的影响,经纱张力的控制技术是影响纺织品织造工艺水准的关键。因此,对经纱张力控制技术的研究具有重要意义。首先,本文介绍了经纱张力控制的研究背景和意义,国内外的研究现状,以及普遍运用于织机中的智能化控制算法,阐述了滑模控制算法和自适应滑模控制算法的特点和优势。其次,详细分析了开口、打纬等运动对经纱张力的影响,对经纱从送经轴到卷取轴的运动过程进行了动力学分析,得到了一个从控制器输出信号到系统输出信号的被控对象动力学模型,并在此被控模型中加入了一个被表述为正弦信号的系统外界干扰,从而使被控模型更加贴合实际。再次,在系统输出张力信号中加入了一定量的随机噪声信号以模拟真实情况,并设计了一个低通滤波器来过滤高频噪声。针对同一个被控对象模型,设计了一个PID控制器和一个传统滑模控制器,分别证明了控制系统的稳定性,并采用了边界层控制技术和低通滤波器减轻了滑模控制器的抖振缺陷。对比结果说明,滑模控制算法不仅能应对被控对象参数的不确定性,而且能够较好地补偿外界干扰,具有比PID控制算法更好的控制性能。最后,为了进一步提高控制器对外界干扰补偿的精度,设计了一个自适应滑模控制器以用于同一个被控对象,并满足李雅普诺夫稳定条件。该自适应滑模控制算法不仅保留了滑模控制算法擅长应对被控对象参数不确定性的优势,而且可以通过自适应算法学习出系统的外界干扰,从而对外界干扰进行精度更高的补偿,进一步减小跟踪误差。


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