棉紡清梳聯(lián)自調(diào)和整中的重不勻問題

棉紡清梳聯(lián)自調(diào)和整中的重不勻問題

自適應(yīng)裝置是保證棉條重量偏差和重量不均的重要裝置。經(jīng)過近三十多年和幾代人的努力,我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的自調(diào)勻整技術(shù)終于開發(fā)成功,并配置在國產(chǎn)清梳聯(lián)系統(tǒng)上運(yùn)行。由于自調(diào)勻整技術(shù)的本身涉及棉紡工藝?yán)碚?、微電子技術(shù)、控制理論等學(xué)科的交叉,許多不同的認(rèn)識和看法存在不足為奇,但一些片面的看法應(yīng)通過理論的分析與實(shí)踐的檢驗(yàn)予以澄清。本文就目前在清梳聯(lián)自調(diào)勻整所涉及的一些問題提出自己的看法和認(rèn)識。1不均勻的棉條組成和分析1.1棉條稱重的不勻在同一清梳聯(lián)系統(tǒng)中進(jìn)行不勻率試驗(yàn),得到兩組不同的數(shù)據(jù),每次試驗(yàn)為8臺車每次取樣5個,每個試樣取5m棉條,分別稱重,計(jì)算其內(nèi)不勻如表1所示。從內(nèi)不勻看,第一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)中內(nèi)不勻大大優(yōu)于第二組,但是計(jì)算兩組總不勻時(shí)發(fā)現(xiàn),第一組的總不勻H2.45%,大于第二組的總不勻H1.51%。由此提出了問題:為什么內(nèi)不勻較好的第一組數(shù)據(jù)總不勻比內(nèi)不勻較差的第二組還差?1.2兩組s組間的不勻率,cv外不勻根據(jù)棉紡工藝?yán)碚?總不勻2=外不勻2+內(nèi)不勻2。如采用方差分析則有:S=S組內(nèi)+S組間,總的偏差由內(nèi)、外偏差共同構(gòu)成。分別計(jì)算兩組的試驗(yàn)數(shù)據(jù),則第一組:S總=14.0887,S組內(nèi)=2.0785,S組間=5×2.402=12.01;第二組:S總=5.7094,S組內(nèi)=3.0396,S組間=5×0.522=2.61。這樣,在第一組試驗(yàn)中總平均=20.54,CV=2.93%,外不勻即組間的不勻?yàn)镃V=2.85%。在第二組試驗(yàn)中總平均=20.78,CV=1.84%,外不勻即組間的不勻?yàn)镃V=1.31%。由此可知,外不勻也是總不勻的重要組成部分,如果要降低總不勻,單純降低內(nèi)不勻是達(dá)不到目的的。為了有效地控制不勻率,除了要控制每臺車的內(nèi)不勻外,還必須控制臺間的差距,使清梳聯(lián)機(jī)組的各梳棉機(jī)所生產(chǎn)的棉條重量都在同一水平上波動,從而達(dá)到降低總不勻的目的。1.3開環(huán)+閉環(huán)混合環(huán)根據(jù)以上的分析,為控制棉條不勻,自調(diào)勻整系統(tǒng)的任務(wù)應(yīng)是:控制每臺單機(jī)的不勻,即減小S組內(nèi);控制臺間的差異,控制外不勻,即減小S組間。從整體上看,自調(diào)勻整控制系統(tǒng)的主要形式有開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)系統(tǒng)對于棉條不勻的主要擾動具有較好的調(diào)節(jié)作用。勻整片段較短,在檢測精度高的條件下,可明顯降低棉條不勻。開環(huán)系統(tǒng)沒有輸出棉條的檢測,其穩(wěn)態(tài)偏差的性能較差,無法自動校正因各種環(huán)節(jié)變化和外界干擾引起的偏差,輸出有時(shí)產(chǎn)生漂移而使棉條出現(xiàn)重偏。特別是目前都采用的給棉羅拉位移檢測形式,位移與重量的非線性不可避免會產(chǎn)生偏差,從而造成棉條定量的變動,同時(shí)也影響總不勻的控制。閉環(huán)系統(tǒng)的反饋可自動修正各種因素波動所造成的定量偏差,使棉條的均值保證穩(wěn)定,從而降低總不勻。為了取長補(bǔ)短,采用開環(huán)+閉環(huán)的混合環(huán)方式是一種較好的解決方案。其中重點(diǎn)是建立合適的數(shù)學(xué)模型,使兩環(huán)合理地協(xié)調(diào)作用,不產(chǎn)生任何干擾。實(shí)踐證明,通過合理的控制模型,達(dá)到了充分發(fā)揮兩環(huán)的作用,既可有效地抑制短片段的波動,又可控制棉條重量,滿足了棉紡生產(chǎn)的需要。這就是目前在FT025型清梳聯(lián)自調(diào)勻整器實(shí)施的控制系統(tǒng),該系統(tǒng)已于2001年6月通過中國紡機(jī)器材工業(yè)協(xié)會所組織的鑒定。目前在國內(nèi)外已有上千臺安裝并投入正常使用。2單因素流的理解2.1生產(chǎn)過程要保持穩(wěn)定性清梳聯(lián)自調(diào)勻整應(yīng)當(dāng)起到兩個作用:控制不勻率和控制重偏。在這里應(yīng)當(dāng)著重強(qiáng)調(diào)控制重偏的意義。在清梳聯(lián)中,控制重偏有兩個方面體現(xiàn)其重要性:首先它控制了臺間不勻,從而降低總不勻;在實(shí)際生產(chǎn)中它還控制了班間、日間、月間不勻,從而保持生產(chǎn)整體的穩(wěn)定性。在棉紡生產(chǎn)中重偏的意義是不言而喻的。為保持穩(wěn)定的生產(chǎn),控制定量,不僅是質(zhì)量的要求,在經(jīng)濟(jì)效益上也是十分重要的。在實(shí)際使用中,對自調(diào)勻整系統(tǒng),特別是多機(jī)臺使用的系統(tǒng),重偏的控制是一個技術(shù)難點(diǎn),也是衡量該系統(tǒng)先進(jìn)性的重要指標(biāo)。2.2開環(huán)系統(tǒng)的必要性在清梳聯(lián)系統(tǒng)中,自調(diào)勻整作為控制不勻率的重要手段,承擔(dān)較大的責(zé)任。但是,造成棉條不勻的因素是很多的,如清梳聯(lián)系統(tǒng)中的棉箱、管道、開清工序機(jī)臺狀況,抓棉機(jī)的工作效率,甚至于車間的溫濕度等都可能影響棉條不勻率。限于我們對對象的認(rèn)識不足,無法定量地了解這些因素的影響程度。采用開環(huán)系統(tǒng),抑制主要的影響因素——筵棉的波動,采用閉環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)償其余的未知因素的干擾,但這些也只是一定程度的改善,而且還要有足夠的時(shí)間使系統(tǒng)得到響應(yīng)。因此,自調(diào)勻整能夠?qū)Ω度魏斡绊?、任何狀態(tài),使棉條正常的想法是不切合實(shí)際的。2.3擴(kuò)大子系統(tǒng)內(nèi)各機(jī)臺內(nèi)各控制方,進(jìn)一步擴(kuò)大自調(diào)制整系統(tǒng)。根據(jù)初按照系統(tǒng)論的觀點(diǎn),應(yīng)當(dāng)把整個清梳聯(lián)工序,甚至整個紡紗過程作為大系統(tǒng),把自調(diào)勻整作為大系統(tǒng)的子系統(tǒng)來考慮。系統(tǒng)論告訴我們,只有在充分發(fā)揮大系統(tǒng)正常的情況下,子系統(tǒng)才能更好地發(fā)揮作用。而各個子系統(tǒng)都充分發(fā)揮作用,才能保證大系統(tǒng)正常工作。只有在大系統(tǒng)各個子系統(tǒng)都正常如各機(jī)臺狀態(tài)正常的情況下,自調(diào)勻整才能充分發(fā)揮作用。同時(shí)為控制不勻這一重要指標(biāo),還可以考慮進(jìn)一步將棉箱控制、清棉供棉控制納入自調(diào)勻整系統(tǒng),達(dá)到控制不勻的目的,擴(kuò)大子系統(tǒng)。當(dāng)然,這些也得兼顧其他質(zhì)量指標(biāo)如棉結(jié)、雜質(zhì)等。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展,為我們提供了強(qiáng)大的手段,相信在不久的將來,具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的自調(diào)勻整技術(shù)將趕上和超過世界先進(jìn)水平。3自調(diào)制整系統(tǒng)的混合環(huán)體系設(shè)計(jì)(1)根據(jù)棉紡工藝?yán)碚?棉條的不勻是由組內(nèi)不勻和組間不勻組成的,單純控制內(nèi)不勻達(dá)不到控制不勻的目的。(2)自調(diào)勻整系統(tǒng)應(yīng)在各個片段長度上最大限度地抑制不勻,為此采用混合環(huán)系統(tǒng)是較好的解決方案