[发明专利]一种电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法

权利要求书

1.一种电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法，该电子往复式交叉卷绕系统至少包括带位置编码器的卷绕电机、卷绕电机控制器、卷绕电机驱动器和带位置编码器的横动电机、横动电机控制器、横动电机驱动器以及上位机、通信模块、电源模块、直径传感器和信号输入输出模块；所述电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法，其特征在于：所述电子往复式交叉卷绕系统还包括掉电存储模块，所述控制方法包括卷绕电机转速闭环控制和横动电机转速闭环控制以及卷绕电机转速和横动电机转速的同步闭环控制，实现对卷绕电机和横动电机的整体协同控制。

2.基于权利要求1所述的电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法，其特征在于：所述卷绕电机的类型可以是交流异步电机、无刷直流电机和永磁同步电机中的任一种；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。

3.基于权利要求1所述的电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法，其特征在于：所述卷绕电机转速闭环控制由卷绕电机目标转速、自适应PID控制器1、矢量控制算法、卷绕电机驱动器、卷绕电机和卷绕电机位置编码器构成，使卷绕电机当前转速能够实时跟随目标转速变化；所述横动电机转速闭环控制由横动电机目标转速、自适应PID控制器2、高性能多细分矢量控制算法、横动电机驱动器、横动电机和横动电机位置编码器构成，使横动电机当前转速能够实时跟随目标转速变化。

4.基于权利要求1所述的电子往复式交叉卷绕系统速度协同控制方法，其特征在于：所述卷绕电机和横动电机转速的同步闭环控制，将卷绕电机与横动电机的同步误差乘以适当的比例因子后作为速度补偿信号，分别与卷绕电机的跟踪误差和横动电机的跟踪误差求和后作为自适应PID控制器的输入，卷绕电机自适应PID控制器1的输出通过卷绕电机控制器中嵌入的控制算法获得相应的PWM脉冲信号，PWM脉冲信号再通过卷绕电机驱动器控制卷绕电机运行；同时，横动电机自适应PID控制器2的输出通过横动电机控制器中嵌入的控制算法获得相应的PWM脉冲信号，PWM脉冲信号再通过横动电机驱动器控制横动电机运行，最终实现对卷绕电机和横动电机的整体协同控制。

5.基于权利要求1～４中任一项所述的速度协同控制方法，其特征在于：还包括以下步骤：

S1.上位机工艺参数设定；

S2.卷绕电机控制器通过通信模块接收上位机工艺参数或者从交叉卷绕系统掉电存储模块读入卷绕工艺参数；

S3.卷绕电机控制器利用嵌入其内的分级精密卷绕工艺算法，根据接收到的卷绕工艺参数完成各级精密卷绕比J_i和跳跃卷装直径d_i（其中，i是精密卷绕的级数i=[1,N],i为整数，若i=1则为精密卷绕）的计算；

S4.获得直径传感器信息，通过信号输入输出模块送至卷绕电机控制器；

S5.卷绕电机控制器确定当前直径下的卷绕比J_i并根据设定工艺参数计算卷绕电机目标转速n^*_Ji；

S6.根据卷绕电机的目标转速n^*_Ji和相应卷绕比J_i，计算该级精密卷绕阶段横动电机目标转速n^*_Hi和卷绕电机与横动电机目标转速差e^*_JHi，并将计算结果通过通信模块发送至横动电机控制器；

S7.卷绕电机控制器通过信号输入输出模块获得卷绕电机位置编码信息，计算卷绕电机当前转速n_Ji和卷绕电机转速跟踪误差，横动电机控制器通过信号输入输出模块获得横动电机位置编码信息，计算横动电机转速n_Hi和横动电机转速跟踪误差，并将横动电机转速n_Hi通过通信模块发送给卷绕电机控制器；

S8.卷绕电机控制器计算同步误差ε_JHi，并将同步误差ε_JHi通过通信模块传送给横动电机控制器；

S9.将卷绕电机转速的跟踪误差和同步误差ε_JHi作为卷绕电机自适应PID控制器的输入，卷绕电机自适应PID控制器的输出通过卷绕电机控制器中嵌入的控制算法及卷绕电机驱动器驱动卷绕电机运行；同时将横动电机转速的跟踪误差和同步误差作为横动电机自适应PID控制器的输入，横动电机自适应PID控制器的输出通过横动电机控制器中嵌入的控制算法及横动电机驱动器驱动横动电机运行，实现卷绕电机和横动电机转速的协同控制；

S10.获得直径传感器信息，通过信号输入输出模块送至卷绕电机控制器，并判断当前卷装筒子直径是否达到d_i+1，

若是，返回S5；

若否，返回S11；

S11.判断卷装筒子是否达到设定卷装直径或者设定长度，

若是，执行S12；

若否，执行S7；

S12. 卷绕电机和横动电机制动，停止运行，卷装完成。