[发明专利]一种电子往复式多级精密卷绕控制方法

说明书

本发明公开了一种电子往复式多级精密卷绕控制方法，横动电机采用小惯量步进电机，通过基于一族S曲线的高性能多细分矢量控制技术驱动导纱器高速、平稳运行，精确到边。上述S曲线根据第i级精密卷绕导纱器每分钟目标往复次数、设定斜率、加速度和加减速时间确定所包含的段数m（m=5/7），典型的S曲线包含加加速段、匀加速段、减加速段、匀速段、加减速段、匀减速段和减减速段。相对于伺服电机方案，本发明降低了卷绕设备成本，避免了横动电机往复运动过程中出现的冲击、失步和超调现象，使横动电机运行更平稳、高效、发热量小，提高电机使用寿命，明显改善卷装边缘密度过大现象，可获得密度均匀、具有高速退绕性能的优良卷装，适于产业化。

技术领域

本发明涉及纺织领域的导纱控制技术，特别是一种电子往复式多级精密卷绕控制方法。

背景技术

纺织工程中，纱线卷绕成型是纺织品生产工程中的一项关键工艺技术。目前，纺织工程领域高档络筒设备，如松式络筒机、并纱机、加弹机等卷绕机构的控制均采用电子往复式多级精密卷绕技术，可实现高速、高效、高容量和高质量的纱筒卷装，满足后道工序高速退绕以及染色等的要求。

多级精密卷绕在卷绕过程中，卷绕比（每分钟纱筒转速和横动导纱器往复次数的比值）随着卷装直径的增大呈阶梯式下降，在每个卷绕阶段内卷绕比恒定，卷绕角在小范围（）内变化。电子往复式多级精密卷绕技术通过实时控制决定纱筒转速的卷绕电机和决定导纱器往复频次的横动电机实现各个精密卷绕阶段的卷绕比恒定，其中横动电机不仅需要实现高速频繁换向，而且需达到快速、平稳运行，精确到边，是电子往复式多级精密卷绕技术的核心。

目前，瑞士SSM公司和意大利Fadis公司拥有采用该技术的产业化络筒设备，其中横动电机采用超小惯量步进电机，因设备需求量日益增加，国内一些络筒设备制造商不断尝试开发采用该技术的络筒机，现有文献资料显示，国内开发的络筒设备横动电机基本采用伺服电机，配置专门的伺服电机控制器来控制横动电机运行，成本大幅增加，而且伺服电机的惯量大，限制了导纱器换向快速性能，导致卷装边缘密度过大。在专利公开号为CN107943122A的发明专利中，公开了一种伺服电机按周期函数控制导纱器的往复运动，其中所述的周期函数包括加速段，匀速段和减速段三种运动状态，其中加速段和减速段均为恒定加速和恒定减速，该方法控制简单，快速性好，但由于速度呈直线上升或下降状态，在启动和加减速结束时速度存在突变现象，加速、匀速和减速过程不能平滑衔接，这将影响电机的使用寿命，并且会导致卷装质量降低，甚至影响退绕性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种适用于小惯量横动步进电机、能够实现小惯量横动步进电机快速、平稳、精确到边，减小横动步进电机发热量，延长使用寿命，最终获得性能优良卷装的电子往复式多级精密卷绕控制方法。

实现上述目的的一种解决方案是：

1.电子往复式多级精密卷绕控制方法适用于包括用于控制纱筒卷绕转速的带位置编码器的卷绕电机、用于控制导纱器往复运动的带位置编码器的横动电机、用于控制纱线卷绕张力的带位置编码器的超喂电机、超喂罗拉、导纱器、张力传感器、直径传感器、步进张力器、断纱感应器、剪刀、开关、上位机、单锭控制器以及决定纱路的各部分组成的卷绕系统。

进一步，所述单锭控制器带包括位置编码器的卷绕电机、横动电机、超喂电机和步进张力器的驱动模块和控制模块、信号输入输出模块、通信模块、保护模块、掉电存储模块和电源模块。

进一步，单锭控制器与卷绕电机、横动电机、超喂电机、卷绕电机编码器、横动电机编码器、超喂电机编码器、张力传感器、直径传感器、步进张力器、断纱感应器、剪刀、开关、上位机直接相连。

进一步，所述卷绕电机可以是交流异步电机、直流无刷电机和永磁同步电机中的任一种类型。其中一种优选方案是成本低廉的三相交流异步电机。

进一步，所述横动电机可以是小惯量步进电机或者超小惯量步进电机中的任一种类型。其中一种优选方案是一种超小惯量步进电机。