[发明专利]智能细纱细度随机扰动控制装置

说明书

技术领域

智能细纱细度随机扰动控制装置属于新型纺织机械领域。由于细纱生产过程中，其细度随时变化，可以通过调节罗拉的转速达到控制细纱均匀度的目的，而检测点与罗拉转速调节点之间的距离非常短，其要求有高速实时处理装置。本发明采用FPGA作为系统的控制核心处理细纱细度信号的波动信息，并以此信号作为后续细纱机电机转速的控制信号。同样该系统也适用于纺织生产过程中的梳棉、并条以及粗纱的生产过程。

背景技术

细纱是由几十到几百根纤维经过牵伸而形成的纺织制品，由图1可见细纱的细度差异很大，其中较粗的部分达到较细的3倍以上。在纺纱过程中，由于纤维的长度小于夹持纤维的罗拉对的间距，导致细纱成形过程中纤维运动存在随机性，同时检查点与控制点之间有一定的距离，结果细纱的细度产生不均匀。类似这种具有强随机扰动、大延时的定值控制问题成为纺织领域普遍的难题。牵伸装置示意图如图2所示。由两对罗拉构成，其中一对罗拉R2称为前罗拉，速度较快；另外一对罗拉R1称为后罗拉，速度较慢。由于前罗拉的速度大于后罗拉的速度，较粗的细纱经过两对罗拉组成的牵伸区后，变成较细的细纱。在牵伸过程中，以下几个方面造成了细纱的不匀：由于在牵伸区中两对罗拉的间距大于纤维的长度，导致纤维在运动过程中，有一段既不受前罗拉的控制，也不受后罗拉控制的区间，又因纤维性质差异，导致作用于纤维上的引导力与控制力发生波动。其结果是造成纤维由后罗拉的速度变为前罗拉速度的变速点形成一个分布，结果使得纤维的分布进一步不规则。

为了消除细纱的细度不匀，很多科研单位投入了大量的人力、物力进行研究，其研究成果从控制的角度分类，可分为开环、闭环和混合环三种主要类型。关于细纱细度的控制装置的研究，可以追溯到一百多年前1884年美国人A.T.Atherton首先发明的机械式洋琴装置。爱尔兰人J.U.Eves在1914年将其发展为带有延时机构的控制装置。英国人G.F.Raper在1945年首次将细纱细度的控制装置应用于精梳毛纺工业，1959年在意大利米兰第三届国际纺织机械展览会上，首次展出了棉纺用的细纱细度的控制装置。随着电子和计算机技术的发展，细纱细度的控制装置在原有作用原理的基础上，控制技术和实现手段都有很大的发展，在现代纺纱生产中的作用十分重要。细纱细度的控制装置采用了传感器技术、计算机技术、交流伺服系统等当前先进的电子技术，成为高密度的机电一体化产品。

然而，细纱细度的变化信息是的获得是进一步控制相应的电机的转速从而达到控制细纱的细度以及均匀度的目的。但是由于细纱的细度较细，目前没有一种装置能够在线高速反馈细纱细度信息的变化。

本发明采用FPGA作为系统的控制核心处理细纱细度信号的波动信息，并以此信号作为后续细纱机电机转速的控制信号。同样该系统也适用于纺织生产过程中的梳棉、并条以及粗纱的生产过程。

发明内容

本发明采用FPGA作为系统的控制核心处理细纱细度信号的波动信息，并以此信号控制细纱机电机转速。同样该系统也适用于纺织生产过程中的梳棉、并条以及粗纱的生产过程。

具体步骤为：

(1)选择合适的FPGA或者DSP等控制系统的核心；

(2)设计细纱细度调节专用系统软件设计；

(3)软件调试，实现系统控制的要求。

本发明采用FPGA作为系统的控制核心处理细纱细度信号的波动信息，并以此信号控制细纱机电机转速。同样该系统也适用于纺织生产过程中的梳棉、并条以及粗纱的生产过程。为实现细纱细度的实时、高效和全自动控制提出了全新思路。

附图说明

图1典型织物样品

图2典型牵伸装置示意图

图3细纱细度控制系统简图

图4基于FPGA的控制系统整体结构

具体实施方式

以下结合附图实施方式对本发明做进一步具体描述，但不局限于此。

实施例1：

如图3所示，R1和R2分别代表后罗拉和前罗拉，M1和M2是两个细纱细度检测的图像传感器，M1用于开环控制，M2用于闭环控制，同时也用于波谱分析。系统主要通过控制伺服S1和S2合理调节R1与R2的速度比来达到调节细纱细度均匀度的目的。对细纱的牵伸装置进行分析可知其控制系统按其功能实现主要分为机构、传感器、调速机构和控制机构四个部分。控制系统的整体结构如图4所示，传感器实时采集细纱细度信号，UART与PC连接用于调试阶段，VGA用于显示图像处理结果，下位机用于接收FPGA处理结果的控制信号。