CN109234896A - 一种相位控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相位控制系统及方法，其中，该系统包括：角度获取模块，用于获取第一终端的旋转角度信息和第二终端的旋转角度信息；相位差计算模块，用于计算所述第一终端和所述第二终端的相位差并根据所述相位差获得所述第二终端的运行速度值。本发明通过相位控制，实时检测储纬器电机和织布机主轴的旋转角度，实现对储纬器与织布机主轴的同步控制，使得储纬器绕纱的旋转角度，实时跟踪织布机主轴角度，保证放纱和织布机引纬的同步性，使纱线张力恒定，提高布匹的质量。

Description

一种相位控制系统及方法

技术领域

本发明涉及织布机技术领域，尤其涉及一种相位控制系统及方法

背景技术

随着科技的发展，由于传统储纬器存在机械机构复杂，后期保养维护困难等问题，逐渐被电子储纬器替代。传统织布机在引纬结束后，通过储纬器引纬，传统机械式储纬器，因为其与织布机主轴通过机械传动，传动比固定，可以保证储纬器和织布机主轴完全同步，这样不存在引纬时纱线张力突变问题；而通过电子储纬器控制止纱棒放下来阻止纱线飞行，这样会使纱线张力的陡然变大，纱线被拉申，容易造成布面出现瑕疵。

公开号为CN2558669Y的专利公开了一种同轴纱线张力调节装置，涉及为无梭织机提供纬纱的储纬器。它由储纱鼓、喇叭形弹性金属摩擦环、弹簧(8)、张力器支架、张力器座、连接环、储纬器顶盖板上的滑轨、调节张力器做前后移动的调节螺钉和出纱瓷眼等组成，其技术要点在于摩擦环的小头端粘焊在连接环上，并通过弹簧悬挂在张力器支架上，张力器支架装入张力器座，由一钢丝圈卡牢，摩擦环的中部内侧与储纱鼓接触，纱线从其间穿过并由该摩擦面对纱线施加摩擦力，最后经出纱瓷眼引向织布机。张力器支架安装在储纬器顶盖板的滑轨上，通过调节螺钉使张力器支架做前后移动，改变摩擦环与储纬器储纱鼓的压力可以调节从其间通过的纱线张力。但是，该装置存在结构复杂，操作不便等弊端。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种相位控制系统及方法，可以实现对储纬器与织布机主轴的同步控制，证放纱和织布机引纬的同步性，使纱线张力恒定，提高布匹的质量。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种相位控制系统，包括：

角度获取模块，用于获取第一终端的旋转角度信息和和第二终端的旋转角度信息；

相位差计算模块，用于计算所述第一终端和所述第二终端的相位差并根据所述相位差获得所述第二终端的运行速度值。

优选的，所述相位差计算模块包括：

第一相位差计算单元，用于调整所述第一终端倍频后的输出旋转角度与所述第一终端实际旋转角度的误差获得第一速度值；

第二相位差计算单元，用于调整所述第一终端和所述第二终端的旋转角度误差获得第二速度值；

加法器，用于将所述第一速度值与所述第二速度值相加，获得所述第二终端的运行速度值。

优选的，所述第一相位差计算模块包括：

角度倍频单元，用于倍频第一终端的旋转角度，具体为：θ2＝归-化(θ1×m)，其中，θ₁表示第一终端的旋转角度，θ₂表示倍频后第一终端的输出旋转角度，m表示第一终端的旋转圈数；

积分回路单元，用于对所述第一速度值进行积分累加并转换为实际旋转角度进行计算。

优选的，所述第一相位差计算模块包括：

第一PI调节器，用于调节所述第一速度值，以使所述第一终端的输出旋转角度与实际旋转角度的误差接近于零，公式如下：

ω1＝Kp·e1+Ki·∫e1·dt

其中，e1＝sin(θ2-θ3)；θ3＝∫ω1·dt；ω1表示第一速度值，Kp表示比例增益，Ki表示积分增益，e1表示第一终端的输出旋转角度与实际旋转角度的误差,θ₃表示积分回路反馈的实际旋转角度。

优选的，所述第二相位差计算模块具体为：

ω2＝Kp·e2+Ki·∫e1·dt,其中，e2＝sin(θ₂-θ₄),ω2表示第二速度值，θ₂表示倍频后第一终端的输出旋转角度，θ₄表示第二终端的旋转角度，e2表示第一终端旋转角度与所述第二终端的旋转角度误差。

相应的，还提供一种相位控制方法，包括步骤：

获取第一终端的旋转角度信息和第二终端的旋转角度信息；

根据所述第一终端的旋转角度信息和所述第二终端的旋转角度信息计算第一终端和第二终端的相位差并根据所述相位差获得所述第二终端的运行速度值。

优选的，所述根据所述相位差计算所述第二终端的运行速度值具体为：

调整所述第一终端倍频后的输出旋转角度与所述第一终端实际旋转角度的误差获得第一速度值；

根据所述第一终端和所述第二终端的相位差调整所述第一终端和所述第二终端的旋转角度误差获得第二速度值；

将所述第一速度值与所述第二速度值相加，获得所述第二终端的运行速度值。

优选的，所述获得第一速度值具体包括步骤：

倍频所述第一终端的旋转速度值；

调整所述第一终端倍频后的输出旋转角度与所述第一终端实际旋转角度的误差获得第一速度值，其中，所述实际旋转角度通过对所述第一速度值进行积分累加转换为实际旋转角度。

优选的，所述计算第一速度值具体为：

倍频所述第一终端的旋转速度值：θ2＝归-化(θ1×m)，其中，θ₁表示第一终端的旋转角度，θ₂表示倍频后第一终端的输出旋转角度，m表示第一终端的旋转圈数；

调节所述第一速度值，以使所述第一终端的输出旋转角度与实际旋转角度的误差接近于零，公式如下：

ω1＝Kp·e1+Ki·∫e1·dt

其中，e1＝sin(θ2-θ3)；θ3＝∫ω1·dt；ω1表示第一速度值，Kp表示比例增益，Ki表示积分增益，e1表示第一终端的输出旋转角度与实际旋转角度的误差,θ₃表示积分回路反馈的实际旋转角度。

优选的，所述获得第二速度值具体为：

ω2＝Kp·e2+Ki·∫e1·dt,其中，e2＝sin(θ₂-θ₄),ω2表示第二速度值，θ₂表示倍频后第一终端的输出旋转角度，θ₄表示第二终端的旋转角度，e2表示第一终端旋转角度与所述第二终端的旋转角度误差。

与现有技术相比，利用本发明的相位控制系统及方法实现对储纬器与织布机主轴的同步控制，可以驱动储纬器电机，使得储纬器绕纱的旋转角度，实时跟踪织布机主轴角度，保证放纱和织布机引纬的同步性，使纱线张力恒定，提高布匹的质量。

附图说明

图1为实施例一提供的一种相位控制系统结构图；

图2为实施例一提供的一种相位控制系统的工作示意图；

图3为实施例一提供的一种相位控制方法流程图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本实施例以通过相位控制系统实现对储纬器与织布机主轴的同步控制为例。

实施例一

本实施例公开了一种相位控制系统，如图1所述，包括：

角度获取模块101，用于获取第一终端的旋转角度信息和和第二终端的旋转角度信息；

相位差计算模块102，用于计算所述第一终端和所述第二终端的相位差并根据所述相位差获得所述第二终端的运行速度值。

为解决通过电子储纬器控制止纱棒放下来阻止纱线飞行，使纱线张力的陡然变大，纱线被拉申，造成布面出现瑕疵的问题，为了解决纱线引纬张力的问题，本实施例提出一种相位控制系统，解决储纬器的主轴同步控制的方案，检测织布机主轴角度，通过相位同步控制，使得储纬器绕纱的旋转角度，实时跟踪织布机主轴角度，保证放纱和织布机引纬的同步性，使纱线张力恒定，提高布匹的质量。

第一终端为织布机主轴，第二终端为储纬器电机，织布机主轴和储纬器电机上分别安装带ABZ信号的增量式编码器第一编码器和第二编码器，分别检测主轴及电机旋转角度，实时传送至相位控制系统的角度获取模块101；角度获取模块101接收主轴编码器的角度信号和储纬器电机编码器的角度信号，通过相位差计算模块102检测两个角度相位差，实时调整输出速度信号给驱动器，驱动器根据速度信号驱动电机，使得储纬器电机编码器角度实时跟踪主轴编码器角度，实现储纬器绕纱旋转角度实时跟踪织布机主轴角度，保证放纱和织布机引纬的同步性。

优选的，所述相位差计算模块102包括：

第一相位差计算单元，用于调整所述第一终端倍频后的输出旋转角度与所述第一终端实际旋转角度的误差获得第一速度值；

第二相位差计算单元，用于调整所述第一终端和所述第二终端的旋转角度误差获得第二速度值；

加法器，用于将所述第一速度值与所述第二速度值相加，获得所述第二终端的运行速度值。

本实施例相位控制器所调整计算的速度值包括主速度和速度调整量，即为第一速度值和第二速度值，主速度通过计算织布机旋转角度误差计算获得，调整速度通过计算织布机旋转速度和储纬器电机旋转角度误差计算获得，通过加法器将上述速度值进行相加，驱动器根据该速度信号驱动储纬器电机的速度运行，从而完成织布机主轴旋转角度和储纬器电机绕纱旋转角度的实时相位同步控制。

优选的，所述第一相位差计算模块包括：

角度倍频单元，用于倍频第一终端的旋转角度，具体为：θ2＝归-化(θ1×m)，其中，θ₁表示第一终端的旋转角度，θ₂表示倍频后第一终端的输出旋转角度，m表示第一终端的旋转圈数；

积分回路单元，用于对所述第一速度值进行积分累加并转换为实际旋转角度进行计算。

优选的，所述第一相位差计算模块包括：

第一PI调节器，用于调节所述第一速度值，以使所述第一终端的输出旋转角度与实际旋转角度的误差接近于零，公式如下：

ω1＝Kp·e1+Ki·∫e1·dt

其中，e1＝sin(θ2-θ3)；θ3＝∫ω1·dt；ω1表示第一速度值，Kp表示比例增益，Ki表示积分增益，e1表示第一终端的输出旋转角度与实际旋转角度的误差,θ₃表示积分回路反馈的实际旋转角度。

优选的，所述第二相位差计算模块具体为：

ω2＝Kp·e2+Ki·∫e1·dt,其中，e2＝sin(θ₂-θ₄),ω2表示第二速度值，θ₂表示倍频后第一终端的输出旋转角度，θ₄表示第二终端的旋转角度，e2表示第一终端旋转角度与所述第二终端的旋转角度误差。

如图2所示,为相位控制系统的工作示意图，其由角度计算1和6、角度倍频2、相位比较3和7、PI调节器成旋转主轴角度θ1和储纬电机角度θ4(即绕纱角度)，转化公式如下，K1、K2分别为第一编码器和第二编码器每周脉冲数，a表示倍频数，本实施例为4倍频，n1、n2分别为第一编码器和第二编码器脉冲计数值:

同时编码器Z信号用来确定角度的零度位置。

角度倍频2，用来完成放纱圈数的控制，织布机的门幅宽度不同，需要的纬纱长度不同，所以引纬时需要储纬器放纱的圈数不同，为了保持同步，必须使得主轴和储纬电机的旋转圈数有个比例关系，一般储纬电机旋转圈数是主轴旋转圈数的整数倍。角度倍频2的作用是让主轴转一圈(0-359度)，产生整数倍个0-359度。

转化公式：θ2＝归-化(θ1×m)，m为放纱圈数，θ2为倍频后的主轴旋转角度。

相位比较3，它比较倍频后的主轴旋转角度θ2和由积分回路5输出的反馈角度θ3之间的相位差，输出误差信号e1，公式如下：

e1＝sin(θ2-θ3) 式2

PI调节器4，即为第一PI调节器，当相位误差信号e1非零时，PI调节器将起作用，增大或减小输出速度信号ω1,使得倍频后的主轴旋转角度θ2和由积分回路5输出的反馈角度θ3之间的相位差逼近于零，公式如下：

ω1＝Kp·e1+Ki·∫e1·dt 式3

Kp为比例增益，Ki为积分增益

积分回路5，作用是把角速度ω1通过积分累加转换成对应的角度θ3，反馈到相位比较3与倍频后的主轴旋转角度θ2进行相位比较。转化公式如下：

θ3＝∫ω1·dt 式4

同理，由储纬器电机编码器ABZ信号经过角度计算6后得到储纬器电机旋转角度θ4(即绕纱的旋转角度)，其和倍频后的主轴旋转角度θ2输送给相位比较7，经过相位差公式e2＝sin(θ2-θ4)计算后，得到误差信号e2，经过PI调节器8，即第二PI调节器，控制输出速度信号ω2。

速度信号ω1为主速度，速度信号ω2为速度调整量，其二通过加法器9相加计算输出速度信号ω后，控制驱动器使得电机按照这个设定速度ω运行。从而完成了织布机主轴旋转角度和储纬器电机绕纱旋转角度的实时相位同步控制。

相应的，本实施例还提供一种相位控制方法，如图3所示，包括步骤：

S101、获取第一终端的旋转角度信息和第二终端的旋转角度信息；

S102、根据所述第一终端的旋转角度信息和所述第二终端的旋转角度信息计算第一终端和第二终端的相位差并根据所述相位差获得所述第二终端的运行速度值。

优选的，所述根据所述相位差计算所述第二终端的运行速度值具体为：

调整所述第一终端倍频后的输出旋转角度与所述第一终端实际旋转角度的误差获得第一速度值；

根据所述第一终端和所述第二终端的相位差调整所述第一终端和所述第二终端的旋转角度误差获得第二速度值；

将所述第一速度值与所述第二速度值相加，获得所述第二终端的运行速度值。

优选的，所述获得第一速度值具体包括步骤：

倍频所述第一终端的旋转速度值；

调整所述第一终端倍频后的输出旋转角度与所述第一终端实际旋转角度的误差获得第一速度值，其中，所述实际旋转角度通过对所述第一速度值进行积分累加转换为实际旋转角度。

优选的，所述计算第一速度值具体为：

倍频所述第一终端的旋转速度值：θ2＝归-化(θ1×m)，其中，θ₁表示第一终端的旋转角度，θ₂表示倍频后第一终端的输出旋转角度，m表示第一终端的旋转圈数；

调节所述第一速度值，以使所述第一终端的输出旋转角度与实际旋转角度的误差接近于零，公式如下：

ω1＝Kp·e1+Ki·∫e1·dt

其中，e1＝sin(θ2-θ3)；θ3＝∫ω1·dt；ω1表示第一速度值，Kp表示比例增益，Ki表示积分增益，e1表示第一终端的输出旋转角度与实际旋转角度的误差,θ₃表示积分回路反馈的实际旋转角度。

优选的，所述获得第二速度值具体为：

ω2＝Kp·e2+Ki·∫e1·dt,其中，e2＝sin(θ₂-θ₄),ω2表示第二速度值，θ₂表示倍频后第一终端的输出旋转角度，θ₄表示第二终端的旋转角度，e2表示第一终端旋转角度与所述第二终端的旋转角度误差。

本实施例，通过检测储纬器电机和织布机主轴的旋转角度，利用相位差计算，实现对储纬器与织布机主轴的同步控制，使得储纬器绕纱的旋转角度，实时跟踪织布机主轴角度，保证放纱和织布机引纬的同步性，使纱线张力恒定，提高布匹的质量。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种相位控制系统，其特征在于，包括：

角度获取模块，用于获取第一终端的旋转角度信息和第二终端的旋转角度信息；

相位差计算模块，用于计算所述第一终端和所述第二终端的相位差并根据所述相位差获得所述第二终端的运行速度值。

2.如权利要求1所述的一种相位控制系统，其特征在于，所述相位差计算模块包括：

第一相位差计算单元，用于调整所述第一终端倍频后的输出旋转角度与所述第一终端实际旋转角度的误差获得第一速度值；

第二相位差计算单元，用于调整所述第一终端和所述第二终端的旋转角度误差获得第二速度值；

加法器，用于将所述第一速度值与所述第二速度值相加，获得所述第二终端的运行速度值。

3.如权利要求2所述的一种相位控制系统，其特征在于，所述第一相位差计算模块包括：

角度倍频单元，用于倍频第一终端的旋转角度，具体为：θ2＝归一化(θ1×m)，其中，θ₁表示第一终端的旋转角度，θ₂表示倍频后第一终端的输出旋转角度，m表示第一终端的旋转圈数；

积分回路单元，用于对所述第一速度值进行积分累加并转换为实际旋转角度进行计算。

4.如权利要求3所述的一种相位控制系统，其特征在于，所述第一相位差计算模块包括：

第一PI调节器，用于调节所述第一速度值，以使所述第一终端的输出旋转角度与实际旋转角度的误差接近于零，公式如下：

ω1＝Kp·e1+Ki·∫e1·dt

其中，e1＝sin(θ2-θ3)；θ3＝∫ω1·dt；ω1表示第一速度值，Kp表示比例增益，Ki表示积分增益，e1表示第一终端的输出旋转角度与实际旋转角度的误差,θ₃表示积分回路反馈的实际旋转角度。

5.如权利要求2所述的一种相位控制系统，其特征在于，所述第二相位差计算模块具体为：

ω2＝Kp·e2+Ki·∫e1·dt,其中，e2＝sin(θ₂-θ₄),ω2表示第二速度值，θ₂表示倍频后第一终端的输出旋转角度，θ₄表示第二终端的旋转角度，e2表示第一终端旋转角度与所述第二终端的旋转角度误差。

6.一种相位控制方法，其特征在于，包括步骤：

获取第一终端的旋转角度信息和第二终端的旋转角度信息；

根据所述第一终端的旋转角度信息和所述第二终端的旋转角度信息计算第一终端和第二终端的相位差并根据所述相位差获得所述第二终端的运行速度值。

7.如权利要求6所述的一种相位控制方法，其特征在于，所述根据所述相位差计算所述第二终端的运行速度值具体为：

调整所述第一终端倍频后的输出旋转角度与所述第一终端实际旋转角度的误差获得第一速度值；

根据所述第一终端和所述第二终端的相位差调整所述第一终端和所述第二终端的旋转角度误差获得第二速度值；

将所述第一速度值与所述第二速度值相加，获得所述第二终端的运行速度值。

8.如权利要求7所述的一种相位控制方法，其特征在于，所述获得第一速度值具体包括步骤：

倍频所述第一终端的旋转速度值；

调整所述第一终端倍频后的输出旋转角度与所述第一终端实际旋转角度的误差获得第一速度值，其中，所述实际旋转角度通过对所述第一速度值进行积分累加转换为实际旋转角度。

9.如权利要求8所述的一种相位控制方法，其特征在于，所述计算第一速度值具体为：

倍频所述第一终端的旋转速度值：θ2＝归一化(θ1×m)，其中，θ₁表示第一终端的旋转角度，θ₂表示倍频后第一终端的输出旋转角度，m表示第一终端的旋转圈数；

调节所述第一速度值，以使所述第一终端的输出旋转角度与实际旋转角度的误差接近于零，公式如下：

ω1＝Kp·e1+Ki·∫e1·dt

其中，e1＝sin(θ2-θ3)；θ3＝∫ω1·dt；ω1表示第一速度值，Kp表示比例增益，Ki表示积分增益，e1表示第一终端的输出旋转角度与实际旋转角度的误差,θ₃表示积分回路反馈的实际旋转角度。

10.如权利要求7所述的一种相位控制系统，其特征在于，所述获得第二速度值具体为：

ω2＝Kp·e2+Ki·∫e1·dt,其中，e2＝sin(θ₂-θ₄),ω2表示第二速度值，θ₂表示倍频后第一终端的输出旋转角度，θ₄表示第二终端的旋转角度，e2表示第一终端旋转角度与所述第二终端的旋转角度误差。