CN110524602A - 应用于裁床的真空稳定系统及其稳定方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供应用于裁床的真空稳定系统及其稳定方法与装置。真空稳定系统是由控制器、变频器、真空泵、真空压力传感器、及比较器组成的闭环控制系统,其中,所述比较器,用于比较预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的床体气压模拟信号以生成偏差结果,或用于比较所述预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的若干床体气压模拟信号的平均值以生成偏差结果,发送至所述控制器;所述控制器,用于根据所述偏差结果输出模拟量信号,并发送至所述变频器;所述变频器,用于根据所述模拟量信号生成相应电流,驱动所述真空泵抽取床体空气。本发明的技术方案有利于保证裁床真空系统的稳定性,保证裁床床体有足够稳定的真空环境。
Description
技术领域
本发明涉及裁床的真空系统技术领域,特别是涉及应用于裁床的真空稳定系统及其稳定方法与装置。
背景技术
真空系统在裁床中的作用是抽取鬃毛床床体空气,降低床体气压,达到吸附面料的目的。裁床在裁剪过程中必须保证面料相对固定,真空不足将导致面料偏移进而引起裁剪误差或断刀。因此要求真空系统能够保证床体有足够的相对稳定的真空环境。
现有裁床的真空系统工作时控制器按照人为设置的比例参数输出相应模拟量,变频器按照模拟量对应比例输出固定频率电流驱动真空泵运行,随着裁床裁剪距离的增加,薄膜缝隙加大床体出现漏气,床体气压升高,达不到裁剪面料所需负压,只能再次通过手动设置参数来增加变频器输出频率,以达到提升真空强度的目的,或者,停止机器再次覆膜堵住裁剪缝隙。操作比较繁琐而且也不能保证真空强度稳定。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供应用于裁床的真空稳定系统及其稳定方法与装置,用于解决现有技术中的以上问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种应用于裁床的真空稳定系统,包括:控制器、变频器、真空泵、真空压力传感器、及比较器;其中,所述比较器,用于比较预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的床体气压模拟信号以生成偏差结果,或用于比较所述预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的若干床体气压模拟信号的平均值以生成偏差结果,发送至所述控制器;所述控制器,用于根据所述偏差结果输出模拟量信号,并发送至所述变频器;所述变频器,用于根据所述模拟量信号生成相应电流,驱动所述真空泵抽取床体空气。
于本发明一实施例中,所述若干床体气压模拟信号构成势值固定的集合;所述真空压力传感器每检测生成一或多个新的床体气压模拟信号,即用其替换掉所述集合中对应数量的床体气压模拟信号,以更新所述集合。
于本发明一实施例中,所述控制器根据所述偏差结果输出模拟量信号的实现过程包括:据所述偏差结果建立用于计算所述模拟量信号的分辨率的比例-积分-微分算法模型;调节所述算法模型中的比例系数、积分系数、和/或微分系数,以利用所述算法模型的计算结果调节所述模拟量信号,进而控制所述真空泵的抽真空强度。
于本发明一实施例中,所述真空稳定系统包括所述模拟量模块;所述模拟量信号的生成及发送由所述模拟量模块来实现;所述实现过程还包括:将所述比例-积分-微分算法模型的比例项的值控制在预设阈值内;和/或将所述比例-积分-微分算法模型的积分项的值控制在预设阈值内;其中,所述预设阈值取所述模拟量模块输出预设电压值时的分辨率。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种应用于裁床的真空稳定方法,应用于如上任一所述的真空稳定系统;所述方法包括:接收经所述比较器比较预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的床体气压模拟信号而生成的偏差结果,或经所述比较器比较所述预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的若干床体气压模拟信号的平均值而生成的偏差结果;据所述偏差结果建立用于计算所述模拟量信号的分辨率的比例-积分-微分算法模型;调节所述算法模型中的比例系数、积分系数、和/或微分系数,以利用所述算法模型的计算结果调节所述模拟量信号,进而控制所述真空泵的抽真空强度。
于本发明一实施例中,所述若干床体气压模拟信号构成势值固定的集合;所述真空压力传感器每检测生成一或多个新的床体气压模拟信号,即用其替换掉所述集合中相应数量的床体气压模拟信号,以更新所述集合。
于本发明一实施例中,所述真空稳定系统包括所述模拟量模块;所述方法还包括:将所述比例-积分-微分算法模型的比例项的值控制在预设阈值内;和/或将所述比例-积分-微分算法模型的积分项的值控制在预设阈值内;其中,所述预设阈值取所述模拟量模块输出预设电压值时的分辨率。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种应用于裁床的真空稳定装置,包括:接收模块,用于接收经比较器比较预设床体气压模拟信号及真空压力传感器检测生成的床体气压模拟信号而生成的偏差结果,或经比较器比较所述预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的若干床体气压模拟信号的平均值而生成的偏差结果;处理模块,用于据所述偏差结果建立用于计算所述模拟量信号的分辨率的比例-积分-微分算法模型;用于调节所述算法模型中的比例系数、积分系数、和/或微分系数,以利用所述算法模型的计算结果调节所述模拟量信号,进而控制所述真空泵的抽真空强度。
于本发明一实施例中,所述处理模块还用于:将所述比例-积分-微分算法模型的比例项的值控制在预设阈值内;和/或将所述比例-积分-微分算法模型的积分项的值控制在预设阈值内;其中,所述预设阈值取模拟量模块输出预设电压值时的分辨率。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种存储介质,其中存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器加载执行时,实现如上任一所述的应用于裁床的真空稳定方法。
如上所述,本发明的应用于裁床的真空稳定系统及其稳定方法与装置,具有以下有益效果:
1、自动调节:床体气压波动后无需人为干预,系统即可自动调节真空泵的输出量,从而大大减少了操作员的繁重工作量。
2、精度高、响应速度快:现有技术方案通过人为调节真空系统的输出量,无法精确达到某一固定真空度,且气压波动后人为调节需要较长的反应时间,而本方案通过PID算法的积分作用基本上可以完全消除误差,使得控制器程序执行周期有多快真空系统输出相应调节量就有多快,基本上可以保证每个毫秒都在进行运算调节。
3、保证裁剪质量:通过保持一个良好稳定的气压环境,从而保证了面料能够被有效固定在裁床上,间接地提升裁剪质量。
4、节约用电:在保证稳定气压环境的同时,不会因担心裁剪过程中气压上升而设定过大真空系统输出量而造成电力资源的浪费。
附图说明
图1显示为本发明一实施例中的应用于裁床的真空稳定系统的结构示意图。
图2显示为本发明一实施例中的应用于裁床的真空稳定方法的流程示意图。
图3显示为本发明另一实施例中的应用于裁床的真空稳定方法的流程示意图。
图4显示为本发明一实施例中的应用于裁床的真空稳定装置的模块示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1,本实施例提供一种应用于裁床的真空稳定系统,其是由控制器1、模拟量模块2、变频器3、真空泵4、真空压力传感器5、及比较器6而构成的闭环控制系统。在另一实施例中,可选的,省略控制器1与变频器3之间的模拟量模块2,以使控制器1与变频器3直接电性连接并通信,从而简化系统、节省成本。
于本实施例中,控制器1通过模拟量模块2输出用于控制变频器3的模拟量信号。随之,变频器3根据该模拟量信号输出相应电流来驱动真空泵4抽取裁床的床体空气。真空压力传感器5则实时反馈床体空气的气压情况。对于比较器6,其正输入端接收预设床体气压模拟信号,也即图1中所示的“给定负压”,该预设床体气压模拟信号中携带目标床体气压值,该目标床体气压值的大小可根据实际应用需求进行设定;其负输入端接收由真空压力传感器5经检测而生成的床体气压模拟信号。比较器6通过比较预设床体气压模拟信号及真空压力传感器5生成的床体气压模拟信号来得到二者的偏差,并将偏差结果发送至控制器1。
为防止因真空压力传感器5本身输出信号不稳或由外部信号干扰而引起的采样数据发生严重跳变,保证系统的稳定性,在另一实施例中,不直接将真空压力传感器5检测而生成的床体气压模拟信号直接输入至比较器6的负输入端,而是在真空压力传感器5检测生成若干床体气压模拟信号后,先求取这些信号的平均值,再将该平均值输入至比较器6的负输入端,此时,比较器6通过比较预设床体气压模拟信号及该平均值来生成偏差结果。
举例来说,参见如下伪代码示例:
NegativeValue为真空压力传感器5经检测生成的床体气压模拟信号,也可称之为采样数据(样本),建立一个数组iVacuumValueArr[n]存储100个样本,不断更新数组。所谓更新是指在每个采样周期会剔除第1个样本,并在最后存入1个最新样本。
在控制器1的每个循环周期对这100个样本取平均值,并将其赋值给iStableVacuum以输入至比较器6的负输入端,也即作为后续PID计算的样本数据。
另建立一个数组iStableVacuumArr[m]来存储iStableVacuum以作为后续PID计算的样本数据的集合。
本领域技术人员应当知晓,上述伪代码示例中的各项数字仅作为参考值,在其他实施例中也可选用其他数值,本发明对此不做限制。
参阅图2,承接上述,控制器1在接收比较器6发来的偏差结果时,执行如下步骤:
S21:根据所述偏差结果建立比例-积分-微分算法模型。
S22:调节所述算法模型中的比例系数、积分系数、和/或微分系数,以利用所述算法模型的计算结果调节所述模拟量信号,进而控制所述真空泵的抽真空强度。可选的,所述比例-积分-微分算法模型的比例项的值、和/或积分项的值会被控制在预设阈值内,该预设阈值可采用模拟量模块2输出某电压值时的分辨率。
比如,建立的算法模型可通过伪代码表示为rVacuumPercent2:=lrPartP+lrPartI-lrPartD,其中,rVacuumPercent2表示模拟量模块2的输出分辨率,lrPartP表示比例项,lrPartI表示积分项,lrPartD表示微分项。
对于比例项,参见如下伪代码示例:
此部分为比例项,用以对床体气压变化而作出快速响应,其中,lrTargetVacuum为目标床体气压值,Kp为比例系数。通过调节Kp值可调整系统的快速响应时间。32767为对应模拟量模块2输出10V电压时的分辨率,设置32767参数的目的是防止调试参数时响应过冲。
对于积分项,参见如下伪代码示例:
这部分为积分项,由于纯比例控制为有差系统,因此需要引入积分项来消除稳态误差,可使真空系统精确地达到目标床体气压。Ki为积分系数,调节Ki值可调整积分作用的强度。32767同样为对应模拟量模块2输出10V电压时的分辨率,设置32767参数的目的是防止调试参数时响应过冲。
对于微分项,参见如下伪代码示例:
这部分为微分项,由于真空系统存在响应滞后的特性,微分作用可预测床体气压的变化趋势,从而减小系统的超调量。Kd为微分系数,调节Kd可调整微分作用的强度,当然,将其设为0则可关闭微分作用。于此,h:=m-bit可理解为微分取样时间。
本领域技术人员应当知晓,上述伪代码示例中的各项数字仅作为参考值,在其他实施例中也可选用其他数值,本发明对此不做限制。
值得说明的是,由于裁床床体结构相对固定,且变频器与真空泵的型号基本不变,因此,每台裁床的PID参数部分都可通用,调节操作较少或无需予以调试。
参阅图3,本实施例提供一种应用于前述真空稳定系统的真空稳定方法,该方法可以由图1所示的控制器1负责执行,或由图1所示真空系统之外的台式机、便携式电脑、智能手机等电子设备负责执行。所述方法包括以下步骤:
S31:接收经所述比较器比较预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的床体气压模拟信号而生成的偏差结果,或经所述比较器比较所述预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的若干床体气压模拟信号的平均值而生成的偏差结果。
在另一实施例中,所述若干床体气压模拟信号构成势值固定的集合。所述真空压力传感器每检测生成一或多个新的床体气压模拟信号,即用其替换掉所述集合中相应数量的床体气压模拟信号,以更新所述集合。
S32:根据所述偏差结果建立用于计算所述模拟量信号的分辨率的比例-积分-微分算法模型。
S33:调节所述算法模型中的比例系数、积分系数、和/或微分系数,以利用所述算法模型的计算结果调节所述模拟量信号,进而控制所述真空泵的抽真空强度。
可选的,所述比例-积分-微分算法模型的比例项的值、和/或积分项的值会被控制在预设阈值内,该预设阈值可采用模拟量模块2输出某电压值时的分辨率。
需要说明的是,由于本实施例的真空稳定方法在技术原理上与前述真空稳定系统相类似,因而不再对相同的具体实施方式做重复赘述。
参阅图4,本实施例提供一种应用于前述真空稳定系统的真空稳定装置,该装置可以搭载于图1所示的控制器1,或由图1所示真空系统之外的台式机、便携式电脑、智能手机等电子设备。所述装置包括以下模块:
接收模块401,用于接收经比较器比较预设床体气压模拟信号及真空压力传感器检测生成的床体气压模拟信号而生成的偏差结果,或经比较器比较所述预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的若干床体气压模拟信号的平均值而生成的偏差结果。
在另一实施例中,所述若干床体气压模拟信号构成势值固定的集合。所述真空压力传感器每检测生成一或多个新的床体气压模拟信号,即用其替换掉所述集合中相应数量的床体气压模拟信号,以更新所述集合。
处理模块402,用于据所述偏差结果建立用于计算所述模拟量信号的分辨率的比例-积分-微分算法模型;用于调节所述算法模型中的比例系数、积分系数、和/或微分系数,以利用所述算法模型的计算结果调节所述模拟量信号,进而控制所述真空泵的抽真空强度。
可选的,处理模块402将所述比例-积分-微分算法模型的比例项的值、和/或积分项的值会被控制在预设阈值内,该预设阈值可采用模拟量模块2输出某电压值时的分辨率。
需要说明的是,由于本实施例的真空稳定装置在技术原理上与前述真空稳定方法相对应,因而不再对相同的具体实施方式做重复赘述。
除此之外,本实施例提供的真空稳定系统,其各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分,实际实现时可以全部或部分集成到一个或多个物理实体上。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现,也可以全部以硬件的形式实现,还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现,部分模块通过硬件的形式实现。例如,处理模块402可以为单独设立的处理元件,也可以集成在某一个芯片中实现,此外,也可以以程序代码的形式存储于存储器中,由某一个处理元件调用并执行处理模块402的功能。其它模块的实现与之类似。这里所述的处理元件可以是一种集成电路,具有信号的处理能力。在实现过程中,上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如,以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路,例如:一个或多个特定集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,简称ASIC),或,一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor,简称DSP),或,一个或者多个现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,简称FPGA)等。再如,当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时,该处理元件可以是通用处理器,例如中央处理器(CentralProcessingUnit,简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如,这些模块可以集成在一起,以片上系统(system-on-a-chip,简称SOC)的形式实现。
除此之外,本发明还包括一种存储介质,由于前述实施例中的技术特征可以应用于存储介质实施例,因而不再重复赘述。所述存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质,其中存储有计算机程序,该计算机程序在被处理器加载执行时,实现前述实施例所介绍的应用于裁床的真空稳定方法的全部或部分步骤。
综上所述,本发明的应用于裁床的真空稳定系统及其稳定方法与装置,有利于保证裁床真空系统的稳定性,保证裁床床体有足够稳定的真空环境,有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种应用于裁床的真空稳定系统,其特征在于,包括:控制器、变频器、真空泵、真空压力传感器、及比较器;其中,
所述比较器,用于比较预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的床体气压模拟信号以生成偏差结果,或用于比较所述预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的若干床体气压模拟信号的平均值以生成偏差结果,发送至所述控制器;
所述控制器,用于根据所述偏差结果输出模拟量信号,并发送至所述变频器;
所述变频器,用于根据所述模拟量信号生成相应电流,驱动所述真空泵抽取床体空气。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述若干床体气压模拟信号构成势值固定的集合;所述真空压力传感器每检测生成一或多个床体气压模拟信号,即用其替换掉所述集合中对应数量的床体气压模拟信号,以更新所述集合。
3.根据权利要求1或2所述的系统,其特征在于,所述控制器根据所述偏差结果输出模拟量信号的实现过程包括:
据所述偏差结果建立用于计算所述模拟量信号的分辨率的比例-积分-微分算法模型;
调节所述算法模型中的比例系数、积分系数、和/或微分系数,以利用所述算法模型的计算结果调节所述模拟量信号,进而控制所述真空泵的抽真空强度。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述真空稳定系统包括所述模拟量模块;所述模拟量信号的生成及发送由所述模拟量模块来实现;所述实现过程还包括:
将所述比例-积分-微分算法模型的比例项的值控制在预设阈值内;和/或
将所述比例-积分-微分算法模型的积分项的值控制在预设阈值内;
其中,所述预设阈值取所述模拟量模块输出预设电压值时的分辨率。
5.一种应用于裁床的真空稳定方法,其特征在于,应用于如权利要求1至4中任一所述的真空稳定系统;所述方法包括:
接收经所述比较器比较预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的床体气压模拟信号而生成的偏差结果,或经所述比较器比较所述预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的若干床体气压模拟信号的平均值而生成的偏差结果;
据所述偏差结果建立用于计算所述模拟量信号的分辨率的比例-积分-微分算法模型;
调节所述算法模型中的比例系数、积分系数、和/或微分系数,以利用所述算法模型的计算结果调节所述模拟量信号,进而控制所述真空泵的抽真空强度。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述若干床体气压模拟信号构成势值固定的集合;所述真空压力传感器每检测生成一或多个床体气压模拟信号,即用其替换掉所述集合中相应数量的床体气压模拟信号,以更新所述集合。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述真空稳定系统包括所述模拟量模块;所述方法还包括:
将所述比例-积分-微分算法模型的比例项的值控制在预设阈值内;和/或
将所述比例-积分-微分算法模型的积分项的值控制在预设阈值内;
其中,所述预设阈值取所述模拟量模块输出预设电压值时的分辨率。
8.一种应用于裁床的真空稳定装置,其特征在于,包括:
接收模块,用于接收经比较器比较预设床体气压模拟信号及真空压力传感器检测生成的床体气压模拟信号而生成的偏差结果,或经比较器比较所述预设床体气压模拟信号及所述真空压力传感器检测生成的若干床体气压模拟信号的平均值而生成的偏差结果;
处理模块,用于据所述偏差结果建立用于计算所述模拟量信号的分辨率的比例-积分-微分算法模型;用于调节所述算法模型中的比例系数、积分系数、和/或微分系数,以利用所述算法模型的计算结果调节所述模拟量信号,进而控制所述真空泵的抽真空强度。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述处理模块还用于:
将所述比例-积分-微分算法模型的比例项的值控制在预设阈值内;和/或
将所述比例-积分-微分算法模型的积分项的值控制在预设阈值内;
其中,所述预设阈值取模拟量模块输出预设电压值时的分辨率。
10.一种存储介质,其中存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器加载执行时,实现如权利要求5至7中任一所述的应用于裁床的真空稳定方法。
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