CN103451831B - 用于从储纱馈送器退绕至纺织机的纱线的张力控制方法 - Google Patents

用于从储纱馈送器退绕至纺织机的纱线的张力控制方法 Download PDF

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Abstract

用于从纱线馈送器退绕至纺织机的纱线的张力控制方法，其中控制单元接收来自张力传感器的测得张力信号并且将该张力信号与控制回路中的参考张力信号进行比较，只要参考张力保持不变，则在控制回路中使用第一组系数使得该控制回路在误差补偿作用方面具有相对缓慢的性能。在参考张力发生改变时，系统切换至第二组系数使得控制回路具有相对快速的性能。保持第二组系数，但只要参考张力的第二数值和测得张力之间的差值保持大于或等于预定最小数值，则系统再次切换至第一组系数。该方法基本上对于可能例如由于具有不规则厚度的张力节点或一部分产生的偶然张力峰值不起作用，然而能够根据参考张力的任何变化而快速地调节馈送张力。

Description

用于从储纱馈送器退绕至纺织机的纱线的张力控制方法
技术领域
本发明涉及用于从储纱馈送器退绕至纺织机的纱线的张力控制方法。
背景技术
已知所谓的“消极(negative)”储纱馈送器，该储纱馈送器设有固定滚筒，在该固定滚筒上，机动旋转臂缠绕多个纱线线圈来形成储料(stock)。根据来自下游机器(例如，环形/直线形的常规类型编织机)的请求，纱线线圈从滚筒退绕，然后纱线经过受控纱线制动装置，并最终馈送至机器，该受控纱线制动装置调节纱线的张力以使其基本上恒定地保持在预定数值上。
采用例如EP-B-662485中披露的一种纱线制动装置，纱线被压在固定板和可动制动构件之间，该可动制动构件也成形为板并由直线电动机驱动。采用例如在EP-B-1059375中披露的一种纱线制动装置，退绕的纱线压在滚筒的输送缘和连接于电动机的中空截头锥形制动构件之间。在任何情形中，驱动制动构件的电动机由设有闭心式控制回路的控制单元所控制，该控制单元接收从设置在馈送下游的张力传感器测得的张力信号，然后将该张力信号与指示期望张力的参考张力进行比较，最终调节制动作用，使得测得张力和参考张力之间的差值最小。
传统的控制系统设计成对于可能例如由于制动构件磨损产生的缓慢张力变化进行补偿，并且调谐成基本上对于可能例如由于具有不规则厚度的纱线节点或一部分产生的任何较小的突然张力变化不起作用。于是，将控制回路设定至极低的频率带、甚至低于0.1Hz。
从EP2031106中还已知仅仅在纱线消耗速度超出预定阈值时使得控制回路起作用，以防止控制系统在特定操作条件期间、例如在织造过程开始时、在编织机还未运行时或者在插嵌步骤期间、在纱线并不行进时不适当地运行。
虽然已知的系统能满足那些参考张力在处理过程中很少或甚至不改变的应用，这些系统无法适用于参考张力在处理期间于较短时间间隔内频繁改变、以例如产生具有喜爱图案的网格的应用。实际上，由于极低的频率带，需要若干秒来使纱线张力对应于新的数值，然而对于上述处理来说此种延迟是不可接受的。
因此，如今仅仅能够在允许调节弯纱三角的昂贵织机上执行这些处理，然而这些处理无法在不具有该功能的较低级的老式机器上执行。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提供一种用于从储纱馈送器退绕的纱线的张力控制方法，该方法基本上对于可能例如由于具有不规则厚度的张力节点或一部分产生的偶然张力峰值不起作用，然而能够根据参考张力的任何变化而快速地调节馈送张力。
附图说明
从以下描述中会变得更加清楚的上述目标和其它优点通过具有如权利要求1所述特征的方法来实现，而从属权利要求陈述了本实用新型其它的尽管次要但是有利的特征。
现在将参照借助附图中的非限制性例子示出的几个较佳的、非排它性的实施例来更详细地描述本发明，在附图中：
图1示例地示出了用于执行根据本发明方法的设备；
图2是示出了根据本发明一实施例的方法的步骤的流程图；
图3是通过使纱线张力在处理过程中基本上保持恒定而产生的网格的一部分的平面图；
图4是通过改变处理过程中纱线张力而产生的网格的一部分的平面图。
具体实施方式
首先参见图1，用于纺织机的纱线馈送器10包括固定滚筒12和由电动机15驱动转动的飞轮14，该飞轮从线轴16抽取纱线F并且以形成纬纱储料的纱线线圈的形式将纱线缠绕在滚筒12上。根据来自总纺织机17的请求，纱线从滚筒12退绕并馈送至机器。
由三个传感器来控制存储在滚筒12上的纱线量。较佳地，霍尔传感器的第一传感器S1探测与飞轮14成一体的磁体M的通过，以便确定缠绕在滚筒上的纱线量以及缠绕速度。较佳地，机械传感器的第二传感器S2产生关于存在于滚筒12中间位置处的最小纱线量的二进制信息。较佳地，光学传感器的第三传感器S3对于从滚筒退绕的每个纱线线圈提供一个脉冲UWP。
设置在纱线馈送器10的滚筒12下游的纱线制动装置20由控制单元CU(下文将进行更详细地描述)所控制，以控制从滚筒12退绕的纱线的张力，从而使其保持基本上恒定。
设置在纱线制动装置20下游的张力传感器22测量从滚筒退绕的纱线F的张力，并产生所测得的张力信号T_meas。
控制单元CU接收所测得的张力信号T_meas，并在控制回路CL(下文将进行更详细地描述)中将其与代表期望张力的参考张力T-ref进行比较，以便产生用于纱线制动装置20的制动命令BI，该制动命令适合于使测得张力和参考张力织机的差值或误差e最小。
控制回路CL通常不起作用，且控制单元CU包括速度评估块SE，该速度评估块对来自第三传感器S3的信号UWP进行处理，以基于脉冲UWP之间的时间间隔来计算实际的纱线消耗速度，并且控制单元被编程成产生允许信号LE，该允许信号使得控制回路CL仅仅在该纱线消耗速度超过预定阈值时起作用，该预定阈值也可以等于零。与此相反，在所计算出的速度低于预定阈值时，控制回路CL不起作用，且制动信号BI保持“冻结”在之前瞬时存储在存储器中的数值上，直到该速度再次超出预定数值为止，且张力控制块通过将所冻结的数值用作第一数值会再次开始进行控制。
或者，为了计算纱线缠绕速度，速度评估块SE能基于由第一传感器S1产生的脉冲对来自该第一传感器的信号进行处理，并且能编程成产生允许信号LE，该允许信号使得张力控制块TC仅仅在该速度超出也可以等于零的阈值时起作用。与此相反，在所计算出的速度低于阈值时，张力控制块TC不起作用，且制动信号BI保持“冻结”在之前瞬时存储在存储器中的数值BIf上，直到该速度超出预定数值为止，且张力控制块通过将所冻结的数值用作第一数值会再次开始进行控制。
控制回路CL设有比例积分控制器PI，该比例积分控制器的误差校正e已知由如下公式所限定：
Kpe+∫Kie(t)dt
其中，Kp是比例增益系数，而Ki是积分增益系数。
根据本发明，由控制回路CL使用的系数Kp和Ki并不固定，即只要参考张力T_ref保持不变，则使用第一对系数Kps和Kis，该对系数为控制回路提供在误差校正方面相对较慢的性能，使得控制回路对于偶发干扰不起作用；在参考张力改变时、即从第一数值T_ref改变至第二数值T'_ref时，控制回路CL使用第二对系数Kpf和Kif，该对系数为控制回路提供相对较快的性能，使得参考张力能快速地到达新的需求参考张力数值T'_ref；控制回路CL会保持新的系数Kpf和Kif，直到新的参考张力T'_ref和测得张力T_meas之间的差值的绝对值高于预定数值时为止，然后控制回路会再次切换至第一对系数Kps和Kis。
换言之，在控制单元CU已切换至第二对系数Kpf、Kif之后，根据以下逻辑，基于误差e的绝对值与最小预定误差e_min的比较而切换回第一对系数Kps、Kis：
如果e≥e_min，则保持与快速控制相对应的第二对系数Kpf、Kif；
如果e<e_min，则控制单元切换回与缓慢控制相对应的第一对系数Kps、Kis。
e_min的数值较佳地在0.15至0.4g的范围内。
此外，比值Kpf/Kps和比值Kif/Kis较佳地在5至50的范围内，且更有利的是等于16。
更一般地，较佳地选择第一对系数Kps、Kis，以使得控制回路的产生的等频带落在0.01至2Hz的范围内，而选择第二对系数Kpf、Kif，以使得控制回路的产生的等频带落在4至20Hz的范围内。
在本发明的在图2所示流程图中描述的第一实施例中，根据以下逻辑，基于误差e的绝对值和预定最大误差e_max之间的比较、以类似于从第二对系数切换至第一对系数的方式，从第一对系数Kps、Kis切换至第二对系数Kpf、Kif(由参考张力的变化所确定)：
如果e≥e_max，则保持与缓慢控制相对应的第一对系数Kps、Kis；
如果e<e_max，则控制单元切换回与快速控制作用相对应的第二对系数Kpf、Kif。
在上述实施例中，指示从快速控制切换至缓慢控制的阈值的e_min数值有利地等于指示从缓慢控制切换至快速控制的阈值的e_max数值。
在本发明的替代实施例中，从第一对系数Kps和Kis切换至第二对系数Kpf和Kif直接通过设定新的参考张力数值的命令来致动，而在该步骤中无需执行任何比较。
本领域技术人员应马上理解到的是，本发明本发明的方法允许甚至在相对便宜且简单的机器上执行在处理期间于较短时间间隔内需要频繁改变参考张力的特定处理，这些相对便宜且简单的机器并不提供调节弯纱三角的功能，从而无需购买较为高级的专用机器。
在本文中描述了本发明的若干优选实施例，但是当然可在权利要求的范围内由本领域技术人员作出许多改变。具体地说，结合本发明的方法来使用已在EP2031106中描述的根据纱线消耗速度来使控制块起作用/不起作用的方法应被理解成是有用的方法，然而该方案并不是必不可少的，因为这两个方法彼此独立且因此能单独地使用。当然，本发明的方法能适用于其它类型的储纱馈送器，例如并不设有纱线缠绕飞轮而设有能转动来将来自线轴的纱线缠绕在其上的滚筒的馈送器。

Claims (11)

1.一种用于从纱线馈送器(10)退绕至纺织机的纱线(F)的张力控制方法，其中所述张力由纱线制动装置(20)调节，所述纱线制动装置由控制单元(CU)控制，所述控制单元接收来自张力传感器(22)的测得张力信号(T_meas)，并将所述张力信号与控制回路(CL)中的预定参考张力信号(T_ref)进行比较，所述控制回路产生制动信号(BI)，所述制动信号适于使测得张力和参考张力之间的差值(e)最小，且所述控制回路(CL)设有比例积分控制器(PI)，所述比例积分控制器的误差补偿作用通过如下公式来限定：
Kpe+∫Kie(t)dt
其中，Kp是比例增益系数，Ki是积分增益系数，而e代表所述测得张力信号(T_meas)和所述参考张力信号(T_ref)之间的差值，其特征在于：
只要参考张力(T_ref)保持不变，则在控制回路(CL)中采用第一组系数(Kps和Kis)使得所述控制回路(CL)在所述误差补偿作用方面具有相对缓慢的性能，
在所述参考张力发生改变、从第一数值(T_ref)改变至第二数值(T'_ref)时，切换至第二组系数(Kpf和Kif)使得所述控制回路(CL)在所述误差补偿作用方面具有相对快速的性能，以及
保持所述第二组系数(Kpf和Kif)，但只要所述参考张力的第二数值(T'_ref)和所述测得张力(T_meas)之间的差值(e)保持大于或等于预定最小数值(e_min)，则再次切换至所述第一组系数(Kps和Kis)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定最小数值(e_min)落在0.15g至0.4g的范围内。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二组系数的比例增益系数(Kpf)与所述第一组系数的比例增益系数(Kps)的比值落在5至50的范围内。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二组系数的比例增益系数(Kpf)与所述第一组系数的比例增益系数(Kps)的比值等于16。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二组系数的积分增益系数(Kif)与所述第一组系数的积分增益系数(Kis)的比值落在5至50的范围内。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二组系数的积分增益系数(Kif)与所述第一组系数的积分增益系数(Kis)的比值等于16。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，只要所述参考张力(T_ref)和所述测得张力(T_meas)之间的差值(e)低于预定最大数值(e_max)，保持所述第一组系数(Kps和Kis)，而当所述差值(e)超过所述预定最大数值(e_max)，则切换至所述第二组系数(Kpf和Kif)。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预定最大数值(e_max)落在0.15g至0.4g的范围内。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在设定新的参考张力数值(T'_ref)时，从所述第一组系数(Kps和Kis)直接切换至所述第二组系数(Kpf和Kif)。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选择所述第一组系数(Kps和Kis)，使得所述控制回路的等频带落在0.01Hz至2Hz的范围内。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选择所述第二组系数(Kpf和Kif)，使得所述控制回路的等频带落在4Hz至20Hz的范围内。
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