经纱张力控制系统的研究
络纱张力控制系统分析
关键 词 ： 自动络 简机 ；络 纱张 力 ；控制 ；开环 ；闭环 ；混合环
中图分类号 ： Ｓ１４３ Ｔ ０． ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：１０ ０３—３ ２ （０ ６ ５—０ ７ ０ ０５ ２ ０ ）０ ４ ０ ４
南通纺织职业技术学院
穆
征 张
冶
络纱张力是络筒工序中决定产品质量和生产效率的重
由于离心力的原因 纱线的退绕张力与纱线 的特数成
正比。
要参数 。 络筒张力适当 能使络成 的筒子成形良好 结构 紧密而不损伤纱线的物理机械性能 ． 并有利于筒子在后道
工序 中能 顺利退 绕 。张 力过 大 将使 纱线丧 失弹 性 ， 利 不
其实， 络纱速度 导纱距离和纱线特数等虽然都与退
利用传感器将检测量 （ 络纱张力）转变成相应 的电
信号 。 ２ ）控制
维修 ．调节滞后 ．控制反应速度慢。
２ ． 混合 环 系统 ．３ ２
混合环系统顾名思义就是同时采用开环和闭环的控制 系统 ．如图３ 所示。它综合了开环和闭环两种控制系统的
优点 控制 精度 高 ． 合 性能好 ．但 结构 复杂 ．不便于 设 综
１ １ 退绕 张力 ．
影响退绕张力的主要 因素 ： １ ）退绕高度
满 管时张 力极小 ． 随着 退绕进 行 绕张 力逐渐 增加 ， 退
早期 的张力装置结构简单 ． 不具有 自动控制的功能
所产生的附加张力是事先设定的一个不变的张力补偿值 它不会 因纱线退绕张力的变化而变化 因此 由退绕张 力和附加张力两部分叠加后实际运行的络纱张 力必然是 波动的 ．它会造成卷绕不匀 和在下游工序退绕 时纱线张 力的波动。
将检测量与给定量相比较后得出误差信号． 将误差信
织机经纱张力控制系统研究
织物纬密调节困难、织机织造品种适应范围不广、自动 化程度低。随着电子与控制技术的发展，织机送经与卷 取运动完全可以在计算机的控制下，通过电动机驱动相 应执行机构完成。织机电子送经与电子卷取运动简图如 图ｌ所示。
尺一经轴或卷布辊的直径（ｍ） 巩一步进电动机步距角（度）
产脉冲信号频率（正ｋ） ｉ一减速机构传动比
织机正常工作中，经轴的绕纱直径是逐渐减少而卷
布辊的直径逐渐增大。由式（１）知，要速度恒定，则需尺
与厂的乘积恒定。卷径的变化通过卷径检测装置测出后， 分别输人各自从单片机中，从单片机根据主单片机给定
的线速度值，计算出对应的脉冲信号频率的值，再经过
参考文献 ［１１黄炯、样嗣芸．陈振翼纺织电气自动控制系统【Ｍ】． 北京：纺织工业出版社，２００３． 【２】肖卫兵．分离筘座式挠性剑杆织机电子控制引纬 系统【Ｊ】．纺织学报，２００１，（３）：３１－３４．
｛％￥罩粤；￥亭ｅ噜勘嘞￥柏％ｓ柏ｓ年ｅ啤ｓ辛曳秽峰ｓ爷曳—噜粤习向￥嘲￥柏嘞ｓ爷笔—匀ｓ柏￥习勘毒爷‰—噜粤斧％淬每￥铲％南粤每。％
量和数据处理比较困难，因此实际工作中一般采用间接 法控制经纱的张力。即通过调节送经和卷取过程中经纱 的线速度进行张力控制。
织机在工作的过程中，要求经纱前进的张力恒定实
质上是要求经纱前进的线速度恒定【１１。
掣（１） 由图１可知，经纱的线速度为：
ｔ，＝————一
Ｌｌ Ｊ
１８０ｉ
式中：口一经纱的线速度（ｍ／ｓ）
２经纱恒张力控制 经纱张力控制分为直接控制和间接控制两种方法。
１０
广西纺织科技
基于Nios软核的经纱张力控制系统的研究的开题报告
基于Nios软核的经纱张力控制系统的研究的开题报告1. 研究背景和意义在纺织行业生产中，经纱控制是非常重要的一个环节，因为经纱的张力会直接影响织物的品质和成品率。
传统上，经纱控制通常采用机械或气压系统，但这些系统存在着很多缺陷，如调节不够精细、浪费能源等问题。
而基于FPGA硬件平台的经纱张力控制系统，则能够实现数字化调节，大幅提高生产效率和产品质量，因此具有十分广阔的应用前景。
2. 研究内容和方法本文将基于Nios软核平台，设计并实现一个经纱张力控制系统。
研究内容包括：（1）FPGA硬件平台的选型和搭建：选择一款适合经纱控制的FPGA 芯片，搭建相应的开发平台，为后续系统设计奠定基础。
（2）经纱传感器设计：设计一种能够准确测量经纱张力的传感器，并将其与FPGA硬件平台进行连接。
（3）Nios软核处理器的设计和编程：利用Nios软核处理器对经纱传感器采集到的数据进行计算和处理，调节经纱张力。
（4）系统测试和验证：对设计的经纱张力控制系统进行测试和验证，检测其调节精度和响应速度。
3. 预期结果和创新点成功实现基于Nios软核的经纱张力控制系统，并且具有以下创新点：（1）采用数字化方式调节经纱张力，有着更高的调节精度和响应速度。
（2）设计一种能够准确测量经纱张力的传感器，提高了调节精度。
（3）探索基于Nios软核的经纱张力控制系统的实现方法，为基于FPGA的纺织机械控制系统提供新的思路。
4. 研究进度和计划目前已经完成FPGA硬件平台的搭建，在进行经纱传感器设计及Nios软核处理器的编程。
预计完成系统的设计和测试需要3个月时间，计划如下：（1）第一月：完成系统设计和Nios软核处理器的设计和编程。
（2）第二月：完成经纱传感器的设计和测试，并将其与Nios软核处理器进行连接。
（3）第三月：进行系统测试和验证，检测系统调节精度和响应速度，并对系统进行优化。
织机经纱张力检测与控制技术
分必要 。本 文 综合叙 述 了 目前该 领域研 究的热点 ， 提 出并分析 经 纱张力检 测装 置的 类型及 特 点 ， 阐
述并 分析 了经 纱张 力控 制 策略及 其特 点 ， 指 出了未来 高速 织机 经 纱张 力控 制发展 的趋 势。 关键 词 经纱 张力 检 测 装置 控制 策略 高速 织机
图 １ 传 感器 原 理 示 意 图
由于 传感 器 所 检测 得 到 的信 号很 小 ， 而 且 传感 器 自身 在工作 环 境 中通 常 存 在着 温 度 漂 移 、 零 点 漂 移等性 能 问题 ， 因此需要 检测 电路 加 以处理 ， 通常采 用惠更 斯 电桥全 桥来 消除 温度漂 移和非 线性 误差 ，
更 加精 确 。 ２ ． ２ 传 感 器类 型
图 ３ 利 用 机 构 转 换 经 纱 张 力 的测 试 装 置 示 意 图
但其 检测 装置 （ 如 图 ３所示 ５ 存 在 以下 不 足 ： 经 纱与 活动后 梁 间存 在 着 相互 作 用 力 ， 这 个力 的特 性
卷绕 电机额 定工作 频率 ｆ ＝５ ０ Ｈｚ ；
卷绕 电机 到摩擦 轮 的传 动 比 ｉ ≈２ ． ７ ４ ；
轴、 齿轮 、 支撑杆 等组成 。支架结合件支撑整个部 件， 底 部装 有调 节螺栓 ， 可 以调节 高度 。横 动杆 上装
有 瓷嘴 ， 丝被 瓷嘴所 限制 ， 跟 随横动 杆运动 。传 动轴 和齿 轮 为卷绕单 元 提 供 动力 ， 通 过联 轴 器 连 接 多根 轴 。用 圆柱杆 作支 撑杆 ， 支撑 卷绕 单元 ， 可 以达到一
况 以及 电机 的实 际 输 出转 速 略 有 差 异 ， 生产 中可 根 据具 体情 况做相 应 的微量 调整 。
1、纺纱张力控制技术的研究
纺纱张力控制技术的研究周光茜 郝凤鸣(西安工程科技学院)摘要: 在论述现有纺纱张力控制方法的基础上,提出采用模糊控制方法的合理性。
实验结果表明,模糊控制纺纱张力对抑制张力峰值和降低纱线断头率是行之有效的,不仅能降低纺纱张力波动的幅值,还改善了张力的离散性指标。
关键词: 纺纱张力;分段控制;模糊控制;断头;生产效率;质量中图分类号:TS111.8 文献标识码:A 文章编号:1001-7415(2002)01-0025-03 纺纱断头对细纱生产的影响很大,直接涉及细纱的产量、质量及工人看台能力。
因此,长久以来人们都在设法降低纱线的断头率。
导致细纱断头的根本原因是纺纱张力的瞬时值超出纱线强力。
降低细纱断头率的途径主要有两种:一是增大细纱强力与纺纱张力间的差值,二是减少细纱强力与纺纱张力波动的幅值。
两者都能有效地减少纺纱张力峰值和纱线强力谷值交汇的机会。
在研究分析现有纺纱张力控制方法的基础上,我们采用了模糊控制方法来减小纺纱张力波动幅值(即所谓恒张力纺纱),以降低细纱断头率。
1 纺纱张力控制方法众所周知,影响纺纱张力的因素很多,其中以锭子速度的影响最大,这是因为纺纱张力近似地与锭速的平方成正比[1]。
因此,调节锭速以减小纺纱张力的幅值不失为一条十分有效的途径。
国内外现行对细纱机锭速的控制方法基本上都属于开环控制,即预先设定好控制锭速变化的曲线,以后无论纺纱张力作何变化,都以不变应万变,按设定值调节锭速。
开环控制最大的缺点是抗干扰能力差,无法应对突发事件,作出相应的调整。
目前,采用最多的开环控制方式是分段控制,图1所示是三段式控制。
这是因为在纺制一落纱的过程中,小纱阶段纺纱张力普遍偏大,容易断头,中纱阶段纺纱张力较低且张力波动亦比较平稳,断头较少,大纱阶段张力波动比较大,也比较容易断头,因此在不同的纺纱阶段应给出不同的作者简介:周光茜,女,1970年生,工程师,西安,710048收稿日期:2001-08-22锭速。
浅谈卷取设备中张力控制系统发展现状
浅谈卷取设备中张力控制系统发展现状摘要：张力控制是纺织,造纸等行业应用最为广泛的一项技术，它实现的好坏直接关系到产品的生产效率的高低和质量的优劣。
本文对张力控制领域的间接法、直接法张力控制原理进行介绍，并梳理恒张力控制系统的国内外发展现状，为进一步研究提供了相关参考资料。
关键词：卷曲设备；张力控制；专利分析；技术发展一、引言张力控制,比较通俗的讲,就是要控制卷取物体时保持物体相互拉长或者绷紧的力。
早期的工业应用中,张力控制并未引起人们足够的重视。
直到人们对卷取材料的质量和表面质量提出越来越严格要求的时候,张力控制技术才逐渐被各国电气工程师重视起来,特别是张力应用最广泛的纤维、造纸、塑料薄膜、电线、印刷品、磁带等轻工业中,带材或线材的收放卷张力对产品的质量起着至关重要的作用。
二、张力控制系统的概念以及基本原理在纺织、造纸等轻工业行业中,在加工过程中或者是加工完成之后,最后的一道工序一般就是将加工物卷绕成筒状。
在这一过程中,卷绕的好坏将是决定产品质量的关键,卷的太紧,容易使织物变形,拉断,卷的太松又容易使卷取不紧凑,不利于搬运和运输,因而为了达到使卷绕紧凑,保证产品的质量,都要求在卷绕过程中,在织物上建立一定的张力,并保持张力为一恒定值,能够实现这一功能的系统,就叫做张力控制系统。
目前应用的张力控制系统,根据其测量控制的原理结构,主要有以下三种:1.间接法张力控制系统2.直接法张力控制系统3.兼有间接法和直接法的复合张力控制系统2.1间接法张力控制原理间接法张力控制,也就是通过调节驱动力的及时大小来实现张紧力的调节。
比较通俗的讲,是一个开环扰动的控制系统,即按照现场张力与实际设定值之间的偏差来进行调节,通过间接地改变张力执行部件的激励电流、磁场等电气参数来动态补偿现场的干扰量。
电动机通过减速机构输出控制收卷轴的卷取速度:卷取速度快,相应地张力就大,卷取速度慢,张力显示就小。
因而只要借助于一定的检测设备,检测出现场的扭转角速度或者是卷径,在保证电机激励磁通不变的情况下,动态修正激励电流即可以实现在卷径和速度变化情况下现场张力的恒定。
喷气织机双后梁系统设计与经纱张力控制研究
三、双后梁系统运动分析
静力学分析 动力学分析 固定后梁位置的影响 张力弹簧刚度的影响 松经机构的影响
四、单双后梁系统比较分析
机构比较 活动后梁摆角比较 经纱张力比较
五、总结与展望
总结 展望
研究现状
有关织机后梁系统的研究，主要目的是为了改善经纱张力， 减少经纱张力的波动，使其变化更加平稳。
动力学分析
代入相应参数，分析计算可得
5 4 3
(0)
2 1 0
-1 0 720
主
轴
1440
转
2160
角
(0)
2880
3600
1.0 0.5
α1随主轴转角θ 的变化
(0)
6 5 4 3 2 1 0 -1 -2
0.0
(0)
-0.5 -1.0 -1.5 -2.0 0 720 1440 2160 2880 3600
展望
将所设计的双后梁系统，进一步优化完善，以使其能够满 足实际的生产制造，由此便可通过实验验证。 在本文的分析过程中，将阻尼器阻尼设为一个固定的常数， 这与实际并不符，下一步的工作应该更为详尽的考虑制造 过程中阻尼变化对张力的影响。 进一步细化参数，使结果更加贴近实际。同时选取多种织 物分析，使其结论具有一定的代表性
0
720
1440
2160
主
轴
转
角
0 ( )
主
轴
转
角
2880
0 ( )
3600
α2随主轴转角θ的变化
α3随主轴转角θ的变化
动力学分析
经纱张力变化
基于RBF神经网络整定的经纱张力PID控制系统
织
学
报
Ｖｏ ．９ Ｎｏ． ２ １２ １ Ｄｅ ｃ． ２ ０ ０８
２０ 年 １ ０８ ２月
Ｊ ｕ ｌ ｆ ｅ ｔ ｅ Ｒ ｓ ａｃ ｍａ ｘｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏＴ ｌ
文 章 编 号 ： ５—７ １２０ ２０９．５ ０ ３９２ （０８ ． ６０ ２ Ｊ ０ １
织 机张 力控 制 系统 是 快速 非 线 性 系统 ， 张 力 对 控制 的快速 性 和平 稳 性要 求 很 高 。 目前 ， 内大 多 国 数织 机 的经 纱张力 控制 采用机 械控 制或传 统 ＰＤ控 Ｉ 制 ， 效 果 不太 理 想 ， 致 纺 织 品 产 量低 、 量 差 。 其 导 质 合理 的张力 控制 方法 将 减 小 张力 的波 动 ， 经纱 承 使 受 的瞬 时张力减 小 ， 而 减小 断 经 率 等 ， 从 因此 ， 开发 高精 度 的张力控 制系统 是提 升织机 质量档 次 的关 键 所在 。本文 设计 了一 种 基 于 Ｒ Ｆ径 向神 经 网络 整 Ｂ 定 的经纱 张力 ＰＤ控制方 法 ， Ｉ 并采 用 Ｋ ｍ ｎ滤 波器 ｌ ａ ａ 进行 滤波 。结果 表 明 ， 于 Ｒ Ｆ径 向神经 网络 整定 基 Ｂ 的经纱 张 力 ＰＤ控 制策 略 适用 于 高档 织 机 ， 以提 Ｉ 可
效 果 的 缺 陷 ， 出 了一 种 基 于 Ｋ ｌａ 波 器 的 Ｒ Ｆ径 向神 经 网络 整 定 的 ＰＤ控 制 算 法 。这 种 控 制 算 法 采 用 ３输 提 ａ ｎ滤 ｍ Ｂ Ｉ
入 、 输 出的 Ｒ Ｆ 向神 经 网络 对 系 统性 能学 习 以 寻找 出最 佳 的 ＰＤ组 合 ， ａ ａ 波 器 有 效 地 滤 掉 了 织 机 中 的 单 Ｂ径 Ｉ Ｋ ｌ ｎ滤 ｍ 各 种 噪声 ， 现 经 纱 张 力值 的恒 定 。仿 真 实 验 结 果表 明 ， 于 神 经 网 络 整 定 的经 纱 张 力 控 制 系 统 的 控 制 效 果 和 动 实 基
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郧 阳 师 范 高 等 专 科 学 校 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＹｕ ｙ ｎ ａ ｈ ｒ ｌ ｇ ｏ ｒ ａ ｎ ａ ｇ Ｔｅ ｃ ｅｓＣｏｌ ｅ ｏ ｅ
Ｄ ｅ ． ２Ｏ１ ｃ Ｏ
第３ Ｏ卷 第 ６ 期
Ｖｏ ． Ｏ ＮＯ ６ １３ ．
经 纱 张 力控 制 系 统 的研 究
生 产 进 行 的必 要 条 件 ． 纱 与 经 纱 在 织 口 形 成 织 物 ， 了 纬 为
３ 电 子 送 经
高速 剑 杆 织 机 在 工 作 的过 程 中 ， 了保 证 织 造 的 连 续 为
性 和 稳 定 性 ， 子 送 经 把 经纱 按 照 一 定 的速 度 和 恒 定 的张 电 力 送 到织 造 位 ． 在 电 子送 经 的 控 制 中 ， 力 变 送 器 检 测 织 机 后 梁 上 的 统 工 作 的 稳 定 性 和 可靠 性 ． 恒 定 的 张 力 是 由 电 子 送 而 经 与 电 子 卷 取 的相 互 协 调 来 完 成 ， 一 个 具 有 大 惯 性 、 是 大 滞 后 、 时 变 、 线 性 的 系 统 ． 统 的 恒 张 力 控 制 系 统 很 大 非 传
电 工 学 的教 学 研 究工 作 ．
ＹＹ ＳＺＸＢ
２７
王安福 ， 任
炜， 张
炳 ：经 纱 张 力控 制 系统 的 研 究
［ 键词］ 纱张力 ；Ｉ 关 经 Ｐ Ｄ控 制 ； 滑动 滤 波 ［ ｏ］ ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ — ６ ７ ． ０ ０ ０ ． １ ｄ ｉ１ ． ９ ９ｊｉ ． ０ ８ ０ ２ ２ １． ６ ０ ０ ｓ
［ 图 分 类 号 ］ Ｐ ７ 中 Ｔ ２３ ［ 献标识码］ 文 Ａ ［ 文章 编 号 ］ Ｏ ８ ６ ７ （０ ０ Ｏ 一 Ｏ ２一 Ｏ １０ — Ｏ ２ ２ １ ）６ Ｏ ７ ３
多 ， 于 西 门子 Ｓ — ２ ０控 制 器 的 主 从 站 控 制 方 式 ， 据 织物 品 种 和 织造 工 艺 的 需要 ， 够 快 速 、 便 的 设 定 基 ７ ０ 根 能 方
和 调 整 织机 各 种 工 艺参 数 ， 自动 化 程 度 高 ， 足 了剑 杆 织 机 的 高速 、 满 高效 和 对 织 物 广 泛 适 应 性 的要 求．
多， 如张 力 盘 控 制 、 于 模 拟 电 路 的 电 流 负 反 馈 控 制 … 等 ， 基
虽 然 能 够 实 现 恒 张 力 的 控 制 ， 也 存 在 一 些 问 题 ， 统 的 但 系
稳 定 性 不 好 ， 干 扰 能 力 比较 差 ， 难 适 应 现 代 高 速 剑 杆 抗 很 织机的发展需要．
王 安 福 ， 任 炜 张 炳 ，
（ ．郧 阳师 范 高等 专科 学校 物理 与 电子 工程 系，湖北 丹江 口 １
２ ．丹 江 口 水 利 发 电 厂 ，湖 北 丹 江 口 ４２ ０ ） ４ ７ ０
４ ２０ ； ４ ７ ０
［ 摘
要 ］ 速 剑 杆 织 机 各 个机 构之 间 的 运 动 具 有 一 定 的 联 系 ， 具 有 相 对 的 独 立 性 ， 制 参 数 也 比 较 繁 高 也 控
恒 定 是保 证 织 物 品 质 的 重 要 条件 ．
控 制 系 统 采 用 主 从 站 的 控 制 方 式 ， ７ ２ ０ Ｃ Ｕ 支 Ｓ — ０ Ｐ
持 高速 脉 冲 输 出 ， ｏ ｏ和 Ｑｏ １可 以 产 生 高 速 脉 冲 序 列 Ｑ． ．
［ 稿 日期 ３ ０ ０ １ —０ 收 ２ １— １ ９ ［ 者 简 介 ］王 安 福 （ ９ ３ ） 男 ， 北 丹 江 口人 ， 阳 师 范 高等 专 科 学校 物 理 与 电 子 工程 系副 教 授 ， 要 从 事 电 子 、 作 １５ 一 ， 湖 郧 主
本 文 在 分 析 了 电子 送 经 和 电 子 卷 取 工 作 原 理 的 基 础 上， 以西 门子 公 司 的 Ｓ —２ ０可 编 程 控 制 器 为 核 心 ， 以 ７ ０ 配 简 单 的外 围信 号 检 测 和 控 制 电路 ， 现 了对 电子 送 经 和 电 实 子 卷 取 的控 制 ， 证 了织 造 过 程 中 经 纱 张 力 的 恒 定 性 和 稳 保 定 性 ． 动 生 产 率 显 著 提 高 ， 济 效 益 显 著． 劳 经
输 出 （ ＴＯ） 产 生 脉 冲 宽 度 调 制 （ Ｗ Ｍ） 制 ． 此 系 Ｐ 或 Ｐ 控 因
１ 引 言
高 速 剑 杆 织 机 在 织 造 的 过 程 需 要 有 恒 定 的 张 力 来 保
统 需 要 采 用 多 个 Ｃ Ｕ 作 为 从 站 来 实 现 高 速 剑 杆 织 机 智 能 Ｐ
电子 送 经 和 电 子 卷 取 系 统 一 般 由 经 纱 张 力 感 应 系 统 、
图 １ 剑 杆 织机 运 动简 图
控 制 系统 、 轴 卷 取 辊 驱 动 系 统 等 几 部 分 组 成． 织
２ 电子送 经与 电子 卷取 的 系统原 理
高 速 剑 杆 织 机 的经 纱 张 力 关 键 是 靠 送 经 和 卷 取 运 动 来 控 制 ， 剑 杆 织 机 的 运 动 学 上 来 讲 ， 经 和 卷 取 是 织 造 在 送
保 证 织 造 顺 利 进 行 ， 须 以 固定 的速 度 把 织 物 牵 引 离 开 织 必
口， 同时 送 经 轴 也 必 须 放 出 相 应 长 度 的 经 纱 ． 纱 张 力 的 经
经纱 张 力 ， 以模 拟 信 号 的 形 式 输 出． 电子 送 经 系 统 综 合 利 用 经 纱 张 力 实 际 值 、 纱 张 力 期 望 值 、 机 主 轴 转 速 ３个 经 织 参 数 ， 根 据 送 经 轴 的 减 速 比 ， 行 ＰＤ 调 节 ， 出 脉 冲 信 再 进 Ｉ 输 号 ， 制 织 机 送 经 伺 服 系 统 电机 动 作 ． 控