CN107943122A - 一种电子导纱系统及电子导纱往复运动控制算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子导纱系统及电子导纱往复运动控制算法，根据步进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，即包括的变卷绕比段和恒卷绕比段状态,当导纱器往换向点运动时，依次选用加速段、匀速段和减速段控制步进伺服电机的输出，由于导纱器由加速到到达换向点反向减速需要先经过匀速段，相对于现有技术中直接由加速到减速的方式过渡更加平滑，避免了在拐点处出现抖动的不稳定情况。

Description

一种电子导纱系统及电子导纱往复运动控制算法

技术领域

本发明涉及纺织领域的导纱控制技术，特别是一种电子导纱系统及电子导纱往复运动控制算法。

背景技术

络筒(又称落纱)是织前准备工程的第一道工序。络筒工序的任务首先是在于将管纱(或绞纱)连接起来，络成容量较大的筒子，供整经、摇纱、捻线、卷纬、染色用，还可作无梭织机的纬纱筒子和针织用筒子。其中导丝部分的控制的好坏直接关系到络筒的整体质量。

传统的导丝控制为机械式导丝，但其导丝速度慢，效率低。目前市场上已经出现电子导丝控制技术，其导丝速度较之传统技术速度加快，效率也相对较高。然而，目前现有的电子导丝控制装置通常包括电子导纱控制器、电子导纱驱动器、导纱器、卷绕电机、变频器、横动伺服驱动电机、张力电机等。现有的电子导纱控制技术，通过判断导纱器是否到达换向点而切换电机转动方向，导纱器的运动速度是由加速瞬间切换到减速的状态，在这过程中运动速度的拐点处会出现抖动的现象，导致络筒不均匀，络筒质量降低。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能有效避免导纱器往复运动过程中出现抖动情况和有效降低噪声的电子导纱系统及电子导纱往复运动控制算法。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种电子导纱往复运动控制算法，包括用于控制导纱器往复运动的步进伺服电机，所述步进伺服电机的控制方法包括以下步骤：

读取当前的卷绕角度；

接收卷绕电机编码器输出信号，以及卷绕电机的角度传感器输出的纱筒绕线厚度信号；

根据卷绕角度、卷绕电机编码器输出信号和纱筒绕线厚度信号控制步进伺服电机按周期函数运动；所述周期函数包括加速段、匀速段和减速段，当导纱器往换向点运动时，依次选用加速段、匀速段和减速段控制步进伺服电机的输出。

进一步，所述卷绕电机编码器输出脉冲信号，根据导纱器的设定最大偏移位置和当前接收到的脉冲个数判断所述导纱器当前是否到达换向点。

进一步，还包括以下步骤：

导纱器每次往复运动时，累加卷绕角度，并根据累加的卷绕角度进行多圈误差矫正。

优选地，周期函数中加速段的加速率、减速段的减速率均为恒定值。

进一步，所述卷绕电机编码器输出信号，以及卷绕电机的角度传感器输出的纱筒绕线厚度信号采用归一化值处理后代入周期函数。

一种电子导纱往复运动控制算法，包括用于控制导纱器往复运动的步进伺服电机，所述步进伺服电机的控制方法包括以下步骤：

步骤S1、读取当前的卷绕角度；

步骤S2、接收卷绕电机编码器输出信号，以及卷绕电机的角度传感器输出的纱筒绕线厚度信号；

步骤S3、将卷绕角度、卷绕电机编码器输出信号和纱筒绕线厚度信号代入到周期函数中；

步骤S4、判断导纱器的运动状态，若处于加速状态，则执行步骤S5，若处于匀速状态，则执行步骤S6，若处于减速状态，则执行步骤S7；

步骤S5、根据周期函数的加速段输出目标位置，并返回步骤S1；

步骤S6、根据周期函数的匀速段输出目标位置，并返回步骤S1；

步骤S7、根据周期函数的减速段输出目标位置，并返回步骤S1。

进一步，步骤S5、S6和S7中，通过计算出加速段、匀速段和减速段对应的加速长度、匀速长度和减速长度，计算出目标位置。

进一步，步骤S2和S3之间还包括以下步骤：

步骤S21、累加卷绕角度；

步骤S22、根据累加卷绕角度进行多圈误差矫正。

进一步，步骤S3中，对所述卷绕电机编码器输出信号，以及卷绕电机的角度传感器输出的纱筒绕线厚度信号采用归一化值处理后代入周期函数。

进一步，步骤S5、S7中，所述周期函数中的加速段、减速段为恒定加速和恒定减速。

一种应用上述电子导纱往复运动控制算法的电子导纱系统，包括纱筒和相对于纱筒往复运动的导纱器，还包括用于驱动纱筒转动的卷绕电机、用于驱动导纱器往复运动的步进伺服电机、用于驱动步进伺服电机的中央控制系统，所述中央控制系统分别与卷绕电机、步进伺服电机连接，所述中央控制系统通过通信总线接收来自控制器的控制指令，根据上述的电子导纱往复运动控制算法控制步进伺服电机的运动。

本发明的有益效果是：本发明采用的一种电子导纱系统及电子导纱往复运动控制算法，根据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，即包括的变卷绕比段和恒卷绕比段状态,当导纱器往换向点运动时，依次选用加速段、匀速段和减速段控制步进伺服电机的输出，由于导纱器由加速到到达换向点反向减速需要先经过匀速段，相对于现有技术中直接由加速到减速的方式过渡更加平滑，避免了在拐点处出现抖动的不稳定情况。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本发明电子导纱系统的系统原理图；

图2是本发明电子导纱往复运动控制算法的流程图。

具体实施方式

参照图1所示，本发明的一种电子导纱系统，包括纱筒1和相对于纱筒1往复运动的导纱器2，还包括用于驱动纱筒1转动的卷绕电机3、用于驱动导纱器2往复运动的步进伺服电机4、用于驱动步进伺服电机4的中央控制系统5，所述中央控制系统5分别与卷绕电机3、步进伺服电机4连接，另外还包括用于检测纱线张力的张力传感器9、调节张力的超喂电机7、使纱线退绕的主动退绕电机8和补充润滑油的加油电机6，所述张力传感器9、超喂电机7、主动退绕电机8和加油电机6分别与中央控制系统5连接。所述超喂电机7通过通信总线接收来自中央控制系统5的控制指令，并根据电子导纱往复运动控制算法控制步进伺服电机4协同运动。

本发明的电子导纱往复运动控制算法，通过控制卷绕电机3和步进伺服电机4，实现对整体导丝器的控制。局部看，所述卷绕电机3根据控制指令对纱筒1的转动速度进行控制，当导纱器2加速或减速移动时，卷绕电机3动态调节纱筒1的卷绕比，即变卷绕比，当导纱器2匀速移动时，卷绕电机3控制纱筒1为恒卷绕比。整体看，为保持纱线交叉角不变，由算法设定，随着卷绕直径加大，实现分层精密卷绕。

其中步进伺服电机4通过以下方法进行控制：

读取当前所需的卷绕角度；

接收卷绕电机3编码器输出信号，以及卷绕电机3的角度传感器输出的纱筒绕线厚度信号，其中输出信号本实施例中为脉冲信号，根据导纱器2的设定最大偏移位置和当前接收到的脉冲个数判断导纱器2的运动位置，从而可以判断出导纱器2当前是否到达换向点，并根据脉冲个数选择下文周期函数运动所选取的进入的运动阶段。

根据卷绕角度、卷绕电机编码器输出信号和纱筒绕线厚度信号控制步进伺服电机4按周期函数运动；所述周期函数包括加速段、匀速段和减速段，当导纱器2往换向点运动时，依次选用加速段、匀速段和减速段控制步进伺服电机4的输出，从而控制导纱器2的加减速位移长度，通过该长度，即可确定导纱器2的目标位移位置，从而输出目标位置信号给步进伺服电机4。

为了满足导丝的精确，避免出现误差，本发明导纱器2每次往复运动时，累加卷绕角度，并根据累加的卷绕角度进行多圈误差矫正。

本发明中，采用周期函数控制导丝器的运动，其中本发明的初始量通过归一化值的方式代入到周期函数中的变量，从而动态调节周期函数的运动控制模式，另外，周期函数中的加速段、减速段为恒定加速和恒定减速，通过上述的设置，使变卷绕比的长度、位置等具有确定性、可知性和可控性。

本发明上述的电子导纱往复运动控制算法和应用该算法的电子导纱系统，根据伺服电机按周期函数控制导纱器2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，即包括的变卷绕比段和恒卷绕比段状态,当导纱器2往换向点运动时，依次选用加速段、匀速段和减速段控制步进伺服电机4的输出，由于导纱器2由加速到到达换向点反向减速需要先经过匀速段，相对于现有技术中直接由加速到减速的方式过渡更加平滑，避免了在拐点处出现抖动的不稳定情况。

参照图2所示，为本发明电子导纱往复运动控制的具体算法流程图，包括用于控制导纱器2往复运动的步进伺服电机4，所述步进伺服电机4的控制方法包括以下步骤：

步骤S1、读取当前的卷绕角度；

步骤S2、接收卷绕电机编码器输出信号，以及卷绕电机3的角度传感器输出的纱筒绕线厚度信号；

步骤S21、累加卷绕角度；

步骤S22、根据累加卷绕角度进行多圈误差矫正

步骤S3、将卷绕角度、卷绕电机编码器输出信号和纱筒绕线厚度信号归一化值后代入到周期函数中；

步骤S4、判断导纱器2的运动状态，若处于加速状态，则执行步骤S5，若处于匀速状态，则执行步骤S6，若处于减速状态，则执行步骤S7；

步骤S5、根据周期函数的加速段输出目标位置，并返回步骤S1；

步骤S6、根据周期函数的匀速段输出目标位置，并返回步骤S1；

步骤S7、根据周期函数的减速段输出目标位置，并返回步骤S1。

上述步骤S5、S6和S7中，通过计算出加速段、匀速段和减速段对应的加速长度、匀速长度和减速长度，从而计算出目标位置。

上述步骤S5、S7中，所述周期函数中的加速段、减速段为恒定加速和恒定减速。

上述步骤中，周期函数的公式如下所示：

其中，L为加减速段长度；K为一系数，其值大于1，系数K越大拐点越平滑，反之，拐点越尖锐；X为与卷绕比相关的累加卷绕角；Y为导丝钩目标位置。

本发明的电子导纱系统结合电子导纱往复运动控制算法，并在中央控制系统5精确的统筹管理下，具有以下的特点：

1、卷绕速度高，运行噪声小；

2、在动程200mm时，往返频率760次/分钟，即每分钟1520次换向；

3、动程自动找中，无需外接位置传感器；

4、分级精密卷绕，卷绕比各阶梯分度值和交叉角的变化范围，可由工艺确定；

5、卷绕比控制范围2.000～12.000，控制精度到小数点后3位；

6、卷绕比，往复动程长度、差动幅度、差动周期等各种工艺参数均可以通过键盘编辑修改，适用于不同类型纱线；

7、内嵌有卷绕、加油、超喂和主动退绕电机的控制功能；

8、多种状态参数的实时显示；

9、多种故障保护措施，如参数异常、电机超速、动程超差、硬件故障等。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子导纱往复运动控制算法，包括用于控制导纱器往复运动的步进伺服电机，其特征在于，所述步进伺服电机的控制方法包括以下步骤：

读取当前的卷绕角度；

接收卷绕电机编码器输出信号，以及卷绕电机的角度传感器输出的纱筒绕线厚度信号；

根据卷绕角度、卷绕电机编码器输出信号和纱筒绕线厚度信号控制步进伺服电机按周期函数运动；所述周期函数包括加速段、匀速段和减速段，当导纱器往换向点运动时，依次选用加速段、匀速段和减速段控制步进伺服电机的输出。

2.根据权利要求1所述的一种电子导纱往复运动控制算法，其特征在于，还包括以下步骤：

导纱器每次往复运动时，累加卷绕角度，并根据累加的卷绕角度进行多圈误差矫正。

3.根据权利要求1所述的一种电子导纱往复运动控制算法，其特征在于：周期函数中加速段的加速率、减速段的减速率均为恒定值。

4.根据权利要求3所述的一种电子导纱往复运动控制算法，其特征在于，所述卷绕电机编码器输出信号，以及卷绕电机的角度传感器输出的纱筒绕线厚度信号采用归一化值处理后代入周期函数。

5.一种电子导纱往复运动控制算法，包括用于控制导纱器往复运动的步进伺服电机，其特征在于，所述步进伺服电机的控制方法包括以下步骤：

步骤S1、读取当前的卷绕角度；

步骤S2、接收卷绕电机编码器输出信号，以及卷绕电机的角度传感器输出的纱筒绕线厚度信号；

步骤S3、将卷绕角度、卷绕电机编码器输出信号和纱筒绕线厚度信号代入到周期函数中；

步骤S4、判断导纱器的运动状态，若处于加速状态，则执行步骤S5，若处于匀速状态，则执行步骤S6，若处于减速状态，则执行步骤S7；

步骤S5、根据周期函数的加速段输出目标位置，并返回步骤S1；

步骤S6、根据周期函数的匀速段输出目标位置，并返回步骤S1；

步骤S7、根据周期函数的减速段输出目标位置，并返回步骤S1。

6.根据权利要求5所述的一种电子导纱往复运动控制算法，其特征在于：步骤S5、S6和S7中，通过计算出加速段、匀速段和减速段对应的加速长度、匀速长度和减速长度，计算出目标位置。

7.根据权利要求5所述的一种电子导纱往复运动控制算法，其特征在于，步骤S2和S3之间还包括以下步骤：

步骤S21、累加卷绕角度；

步骤S22、根据累加卷绕角度进行多圈误差矫正。

8.根据权利要求5所述的一种电子导纱往复运动控制算法，其特征在于：步骤S3中，对所述卷绕电机编码器输出信号，以及卷绕电机的角度传感器输出的纱筒绕线厚度信号采用归一化值处理后代入周期函数。

9.根据权利要求5所述的一种电子导纱往复运动控制算法，其特征在于：步骤S5、S7中，所述周期函数中的加速段、减速段为恒定加速和恒定减速。

10.一种应用权利要求1至9任一所述电子导纱往复运动控制算法的电子导纱系统，其特征在于：包括纱筒和相对于纱筒往复运动的导纱器，还包括用于驱动纱筒转动的卷绕电机、用于驱动导纱器往复运动的步进伺服电机、用于驱动步进伺服电机的中央控制系统，所述中央控制系统分别与卷绕电机、步进伺服电机连接，所述中央控制系统通过通信总线接收来自控制器的控制指令，根据上述的电子导纱往复运动控制算法控制步进伺服电机的运动。