多色多絨高簇絨地毯織機(jī)提花控制技術(shù)研究

多色多絨高簇絨地毯織機(jī)提花控制技術(shù)研究多色多絨高簇絨技術(shù)的推出是簇絨地毯工藝發(fā)展史上的一次飛躍,利用該技術(shù)生產(chǎn)的多色多絨高簇絨地毯色彩更加細(xì)膩、花型紋理更加清晰,進(jìn)一步推動(dòng)了簇絨地毯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國(guó)際上主流的多色多絨高簇絨地毯的顏色能夠做到6種,絨高可設(shè)定為1-16mm內(nèi)的任意值(即“無限絨高”),但是目前多色多絨高簇絨地毯的圖案分辨率都很難達(dá)到1針,而且生產(chǎn)效率也相對(duì)較低,制約簇絨地毯織機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率的因素主要有三點(diǎn):一是提花控制系統(tǒng)中單個(gè)執(zhí)行部件與紗線的“剛-柔”動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系,在執(zhí)行部件的運(yùn)行過程中機(jī)械零件如提花羅拉、鋁輥、針排等對(duì)紗線的速度以及張力進(jìn)行作用,直接影響紗線的固有特性,其中針排橫移系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能對(duì)紗線振動(dòng)的影響尤為明顯;二是多電機(jī)針跡控制系統(tǒng)的同步能力,針排橫移系統(tǒng)控制針排按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行運(yùn)動(dòng),進(jìn)基布出毯系統(tǒng)控制基布的張力以及針密,兩者的協(xié)同配合形成了多色多絨高簇絨地毯毯面上的針跡,多電機(jī)針跡控制系統(tǒng)的協(xié)同效果影響了毯面上的針腳位置以及針密的精度;三是大規(guī)模電子羅拉紗線喂入系統(tǒng)的控制精度以及同步能力,紗線喂入系統(tǒng)根據(jù)主軸信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)整電子羅拉的速度,動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)對(duì)喂紗量以及紗線張力的控制。本文圍繞影響多色多絨高簇絨地毯圖案精度以及生產(chǎn)效率的因素,針對(duì)提花控制系統(tǒng)中紗線的非線性振動(dòng)特性、針排橫移系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、多電機(jī)針跡控制系統(tǒng)的同步能力以及大規(guī)模電子羅拉紗線喂入系統(tǒng)的同步控制策略等問題開展了研究:首先,本文對(duì)多色多絨高簇絨地毯織機(jī)提花控制系統(tǒng)的控制對(duì)象-高旦束粘彈性紗線的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為進(jìn)行了研究。在簇絨地毯的織造過程中高旦束粘彈性紗線兼有彈性固體和粘性流體的變形特征,存在張力突變和變形延時(shí)的傳遞特性。針對(duì)高旦束紗線的粘彈性特點(diǎn),本文基于改進(jìn)型線性粘彈性方法和非線性粘彈性方法建立了紗線本構(gòu)模型,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的有效性。針對(duì)紗線在高速運(yùn)行的狀態(tài)下對(duì)外界的干擾十分敏感的問題,比如針排橫移系統(tǒng)的振動(dòng)、提花電子羅拉速度的波動(dòng)、提花控制系統(tǒng)中的多電機(jī)同步運(yùn)動(dòng)效果等都會(huì)導(dǎo)致紗線軸向運(yùn)動(dòng)速度以及張力的變化,對(duì)粘彈性紗線束的振動(dòng)特性進(jìn)行了深入研究,通過分析得出紗線張力以及速度的變化對(duì)紗線的振動(dòng)有很大的影響,確定了提升簇絨地毯花型圖案分辨率的關(guān)鍵在于精確喂紗和動(dòng)態(tài)張力的精確控制。在對(duì)紗線動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上,本文針對(duì)紗線振動(dòng)的激勵(lì)源-針排橫移系統(tǒng)展開了振動(dòng)控制技術(shù)研究,建立了簇絨地毯織機(jī)針排橫移系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)系統(tǒng)的頻域特性對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了校正補(bǔ)償,并且針對(duì)系統(tǒng)特定的諧振點(diǎn)設(shè)計(jì)雙T型陷波濾波器。為了能夠?qū)嶋H應(yīng)用,采用不同的方法對(duì)陷波濾波器進(jìn)行離散化處理,并進(jìn)行對(duì)比分析:采用零階保持器和一階保持器進(jìn)行離散化都會(huì)存在一定的增益和相位裕量畸變,而預(yù)變形雙線性逼近法在頻域效果上更加貼近于連續(xù)陷波濾波器的控制效果。通過模型仿真以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本方法對(duì)針排橫移系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率有良好的抑制效果,系統(tǒng)振動(dòng)幅值大幅下降,可以預(yù)測(cè)此方法也可應(yīng)用于紗線振動(dòng)抑制以及提花羅拉部件等其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)的振動(dòng)抑制。在單個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)振動(dòng)得到抑制、動(dòng)態(tài)性能得到提升的情況下,考慮多個(gè)電機(jī)精確位置控制問題,針對(duì)多色多絨高簇絨地毯織機(jī)提花控制系統(tǒng)中的多電機(jī)針跡控制問題,提出了基于人群搜索算法的SOA-PID自整定控制策略,簡(jiǎn)化了PID控制器整定程序,提高參數(shù)的優(yōu)化效果,進(jìn)而提高多電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力和跟蹤精度。為了能夠達(dá)到快速消除同步誤差的目的,結(jié)合小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)任意函數(shù)逼近精度以及較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力,設(shè)計(jì)了一種基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的速度補(bǔ)償器,并與固定增益的補(bǔ)償器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析,結(jié)果表明采用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制算法可以獲得較強(qiáng)的同步跟蹤能力以及魯棒性,能夠提升多電機(jī)針跡控制系統(tǒng)的同步精度,進(jìn)而準(zhǔn)確地控制簇絨針腳位置以及毯面針密。在多色多絨高簇絨地毯毯面針跡得到快速精確控制后欲提高提花控制系統(tǒng)的控制精度以及生產(chǎn)效率,需要對(duì)紗線喂入系統(tǒng)進(jìn)行多電機(jī)協(xié)同控制。盡管本文針對(duì)多電機(jī)伺服系統(tǒng)的同步控制策略提出了兩種高性能的智能控制算法,但此類算法相對(duì)比較復(fù)雜,運(yùn)算量也相對(duì)較大,并且隨著伺服軸數(shù)量的增加對(duì)控制器以及控制網(wǎng)絡(luò)硬件性能會(huì)提出非常高的要求。由于提花電子羅拉數(shù)量眾多,為了分析解決大規(guī)模電子羅拉紗線喂入系統(tǒng)的控制精度以及同步能力問題,本文建立了提花電子羅拉群控耦合系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,結(jié)合簇絨地毯織機(jī)提花控制系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)過程中的工藝要求,考慮以最小的代價(jià)牽引控制節(jié)點(diǎn)使系統(tǒng)達(dá)到控制目標(biāo),提出了電子羅拉群控耦合系統(tǒng)的分群牽引同步控制策略。通過仿真分析得出采用所提出的分簇牽引同步控制策略,系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠快速地收斂于設(shè)定的同步狀態(tài)。提花電子羅拉群控耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的建立以及分簇牽引同步控制策略的提出對(duì)提高多色多絨高簇絨地毯的分辨率提供了理論基礎(chǔ)。本文圍繞多色