CN113296389A - 一种基于μC/OS-Ⅲ的剑杆织机软件系统 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种基于μC/OS‑Ⅲ的剑杆织机软件系统，包括主控模块、主轴驱动模块、多臂模块、选纬绞边模块、送经卷取模块、人机交互模块和花色编辑模块；运用μC/OS‑Ⅲ单向链表数据结构将剑杆织机的工艺流程和时序运动划分为多个结构体，每个结构体即为剑杆织机需要执行的任务；主控模块实时获取主轴的角度数据，并根据μC/OS‑Ⅲ单向链表数据结构中不同主轴角度对应的任务，控制相关模块工作；当一个主轴角度下只存在一个任务时，主控模块控制相关模块进行工作；当在一个主轴角度下存在多个任务时，主控模块根据任务优先级控制相关模块依次进行工作。该系统可大幅提高剑杆织机的实时性和任务调度能力。
Description
技术领域
本发明属于剑杆织机控制技术领域，具体是一种基于μC/OS-Ⅲ的剑杆织机软件系统。
背景技术
随着剑杆织机的机械结构及其控制系统不断优化，织造工艺和技术不断革新，使得剑杆织机的转速得到了大幅度提升。随着剑杆织机转速的提升，对于剑杆织机在各个角度下的动作能够精准执行有了更严格的要求，而剑杆织机的软件系统是实现各动作精准执行的关键。
剑杆织机软件系统旨在按照剑杆织机的功能需求对其所有功能进行涵盖，使剑杆织机按其软件系统设定的流程完成循环往复的动作。而现有的剑杆织机软件系统大多是基于单片机开发的，通过各个模块控制剑杆织机完成相应工作，对于剑杆织机的任务调度能力较差，各模块之间的协调性较差，容易导致剑杆织机运行紊乱。
申请号为201510992087.X的中国专利公开了一种针织生产管理系统终端，针织设备生产管理功能，能够实现对机器、产品、工人等信息数据多维一体的实时自动化数据采集，提高针织生产管理的数字化、信息化，该终端主要实现了数据管理，但是对于针织设备各个模块的控制能力较差，对于各模块的任务调度能力较差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于μC/OS-Ⅲ的剑杆织机软件系统。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：
一种基于μC/OS-Ⅲ的剑杆织机软件系统，其特征在于，该系统包括主控模块、主轴驱动模块、多臂模块、选纬绞边模块、送经卷取模块、人机交互模块和花色编辑模块；主轴驱动模块、多臂模块、选纬绞边模块、送经卷取模块均通过CAN通讯与主控模块进行双向数据传输，人机交互模块通过485通讯与主控模块进行双向数据传输；花色编辑模块与人机交互模块连接；
运用μC/OS-Ⅲ单向链表数据结构将剑杆织机的工艺流程和时序运动划分为多个结构体，每个结构体即为剑杆织机需要执行的任务；主控模块实时获取主轴的角度数据，并根据μC/OS-Ⅲ单向链表数据结构中不同主轴角度对应的任务，控制相关模块工作；当一个主轴角度下只存在一个任务时，主控模块控制相关模块进行工作；当在一个主轴角度下存在多个任务时，主控模块根据任务优先级控制相关模块依次进行工作。
剑杆织机的一个纺织周期包括送经运动、开口运动、选纬、引纬运动、打纬运动和卷取运动；主轴角度在0～360°范围内送经运动和卷取运动一直在进行，主控模块持续不断地向送经卷取模块发送控制信号，以完成送经和卷取运动；主轴角度为340°时主控模块控制多臂模块，使综框分为上、下两部分形成供送纬剑和接纬剑通过的开口，在主轴角度为45°时开口达到最大，并保持到主轴角度为255°时开始闭合，主轴角度为320°时开口完全闭合；在主轴角度为355°时主控模块控制选纬绞边模块，使选纬指开始伸出并在55°时完全伸出，一直保持到主轴角度为100°，在主轴角度为100°时开始缩回并在160°完全缩回，主轴角度为165°～195°时确认下一个纺织周期需要伸出的选纬指，完成选纬；当主轴角度为45°时送纬剑和接纬剑同时开始工作并在主轴角度为180°时完成纬纱的交接，最后接纬剑在开口闭合之前完成纬纱的穿过，当主轴角度为315°时送纬剑和接纬剑完成退回，完成引纬运动；当主轴角度为310°时，主控模块控制送经卷取模块进行打纬运动。
当主轴角度为45°时存在开口达到最大、送纬剑和接纬剑开始运动这两种任务，由于此时已经形成了一定大小的开口，应尽快开始引纬运动，因此送纬剑和接纬剑开始运动的任务优先级高于开口达到最大的任务优先级，故系统按照送纬剑和接纬剑开始运动在前，开口达到最大在后的顺序向主控模块发送任务消息，使控制模块首先向送经卷取模块发送控制信号，使送纬剑和接纬剑开始运动，然后控制模块向多臂模块发送控制信号，控制综框运动，使开口达到最大。
主控模块中存储有经纱张力实时调节程序，经纱张力实时调节程序采用模糊PID控制器实现经纱张力的实时调节，具体过程为：
1)建立式(5)的模糊控制器：
其中，Ft为经纱张力，vA为经纱与经纱轴的切点速度，vB为经纱与摩擦辊的切点速度，n1为送经电机转速，s为拉普拉斯变换的复变量；
2)确定模糊控制器的输入量与输出量；
3)确定模糊隶属度函数；
4)建立调节规则：在主轴刚启动的时候，应增大比例系数Kp，减小积分系数Ki；在主轴稳定转动过程中，为提高稳定性和控制精度，应减小比例系数Kp和积分系数Ki；在调整主轴转速或主轴遇到其他干扰时，造成短时间内经纱张力波动较大，为防止超调和震荡，应减小比例系数Kp，增大积分系数Ki；只有在调整比例系数Kp和积分系数Ki无法改变经纱张力时才调整微分系数Kd。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明将μC/OS-Ⅲ实时操作系统嵌入到剑杆织机软件系统中，可大幅提高剑杆织机的实时性和任务调度能力，利用μC/OS-Ⅲ的单向链表数据结构，按照剑杆织机的工艺流程和时序运动将每个主轴角度下的动作分配为一个一个的结构体，将剑杆织机的主轴角度与每个主轴角度下剑杆织机需要执行的任务一一对应，当主轴到达指定角度时，使剑杆织机能更快更高效地执行对应角度下的任务；当在同一个主轴角度下存在多个任务时，该软件系统根据任务的优先级控制相应模块，使剑杆织机执行相应任务，具有良好的任务调度能力，使得剑杆织机能够有条不紊的运行。
2.本发明将剑杆织机控制系统按照功能分为主控模块、主轴驱动模块、多臂模块、选纬绞边模块、送经卷取模块、人机交互模块以及花色编辑模块这7个模块，使软件系统具备更高的集成化水平。主控模块主要负责对各个任务的及时调度和出现故障问题及时停车等；主轴驱动模块主要对主轴进行控制，对主轴的实时角度值传送给主控模块，使剑杆织机完成各个主轴角度下对应的机械动作；多臂模块以主控模块发出织物花色的数据信号来执行相应的工作，以织造出对应花色织物；选纬绞边模块中选纬依据织物花色的数据信号在对应周期中伸出对应颜色选纬指，绞边则是控制电子电子绞边装置及时剪掉织造好的织物两侧的毛边；送经卷取模块实现对送经电机和卷取电机的控制，使织物在织造过程中处于一个匀速的状态。
3.本发明的送经卷取模块运用采用SVPWM算法实时调节送经电机和卷取电机的转速，使送经速度与卷取速度以及送经量与卷取量始终保持相等；由于经纱张力值过大会导致经纱无法承受，而出现断纱的故障，经纱张力过小会导致经纱不够紧绷，而使织造出的织物松散无法成型，所以经纱需要保持一个稳定的张力值，因此采用模糊PID算法实时调节经纱张力，使剑杆织机经纱张力的始终处于稳定状态。
4.本发明的人机交互模块采用昆仑通泰TCP1060Ti型触摸屏，在触摸屏配套的组态环境下进行人机交互界面的设置，包括状态监测、参数设置、数据显示、功能调试、故障显示、信息查询这6部分内容，能够对剑杆织机的状态做到了最全面的实时监测。
5.本发明的花色编辑模块运用VB语言编写，主要包括对电子多臂的设置、织物纬密的设置、是否停撬设置和选纬指的颜色设置，该花色编辑模块不限设置花色的行数，可以设置无数行花色，且对设置好的花色可以通过二进制数保存在TXT文件中，可以随时查看。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的μC/OS-Ⅲ的单向链表数据结构图；
图3为本发明的不同主轴角度对应的任务图；
图4为本发明的剑杆织机关键动作对应的主轴角度图；
图5为本发明的剑杆织机的工作流程图；
图中：1-主控模块；2-主轴驱动模块；3-多臂模块；4-选纬绞边模块；5-送经卷取模块；6-人机交互模块；7-花色编辑模块。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种基于μC/OS-Ⅲ的剑杆织机软件系统(简称系统，参见图1-5)，是针对剑杆织机控制系统设计的一种基于μC/OS-Ⅲ的剑杆织机软件系统；该软件系统包括主控模块1、主轴驱动模块2、多臂模块3、选纬绞边模块4、送经卷取模块5、人机交互模块6和花色编辑模块7；主轴驱动模块2、多臂模块3、选纬绞边模块4、送经卷取模块5均通过CAN通讯与主控模块1进行双向数据传输，人机交互模块6通过485通讯与主控模块1进行双向数据传输；花色编辑模块7与人机交互模块6连接，花色编辑模块7在完成对织物花色编辑后将花色数据传输到人机交互模块6，人机交互模块6再通过485通讯将花色数据传输至主控模块1，主控模块1控制多臂模块3和选纬绞边模块4完成织物花色制作，通过人机交互模块6能够随时查看当前织物的花色；
运用μC/OS-Ⅲ单向链表数据结构将剑杆织机的工艺流程和时序运动划分为多个结构体，每个结构体即为剑杆织机需要执行的一个任务，以此将剑杆织机的任务划分明确；主控模块1实时获取主轴的角度数据，并根据μC/OS-Ⅲ单向链表数据结构中不同主轴角度对应的任务，控制相关模块工作；当一个主轴角度下只存在一个任务时，主控模块1控制相关模块进行工作；当在一个主轴角度下存在多个任务时，主控模块1根据任务优先级控制相关模块依次进行工作。
主控模块1主要实现对剑杆织机的任务及事件组的定义，完成系统、外设及一些参数的初始化，并对其他模块的任务进行及时调度及控制，对剑杆织机当前运行情况进行检查，检查所有机械机构是否处于规定位置状态、通讯是否正常、传感器数据采集是否正常、I/O口循环扫描等。
所述主轴驱动模块2用于控制开关磁阻电机，进而控制剑杆织机主轴的运动，正交编码器实时获取主轴的角度数据，并将角度数据传输至主控模块1，主控模块1根据μC/OS-Ⅲ单向链表数据结构以确定当前主轴角度下剑杆织机需要执行的任务，向任务对应的模块发出控制信号，进而使相关模块完成相应任务。
所述多臂模块3用于控制电子多臂，使20组综框完成相应动作；多臂模块3上无控制芯片，相当于主控模块1的一个外设电路，且将多臂板上的信号输入接口以20针排线插头的方式进行排列，故多臂模块3通过排线与主控模块1直接连接；主控模块1根据花色数据向多臂模块3发送控制信号，使多臂模块3控制电子多臂带动综框运动。
所述选纬绞边模块4是实现对选纬指和电子剪刀的控制，选纬指和电子剪刀分别通过各自的步进电机实现驱动；选纬绞边模块4开始工作后，首先将外设进行初始化，接着对控制选纬指和电子剪刀的步进电机进行检查是否处于初始状态；在主轴角度为355°时进行选纬，主控模块1发出控制信号，选纬绞边模块4向控制相关选纬指的步进电机发送控制信号，驱动步进电机正转，选纬指伸出进行绞边；当主轴角度为160°时，主控模块1再次发出控制信号，选纬绞边模块4再次向控制相关选纬指的步进电机发送控制信号，驱动步进电机反向转动，选纬指缩回，完成一个纺织周期内选纬绞边模块4的全部工作。
所述送经卷取模块5用于控制送经和卷取运动以及引纬和打纬运动，通过控制送纬剑和接纬剑实现引纬运动，通过控制钢筘实现打纬运动，通过控制送经电机和卷取电机实现送经和卷取运动，送经电机和卷取电机均采用三相同步电机；送经卷取模块5上电后，首先对外设进行初始化，然后对送经电机和卷取电机的母线电压和相电流进行实时监测，检查是否存在过压或者欠压故障，若存在则无论是在剑杆织机运行前还是运行中，剑杆织机都不再执行后续工作，直到故障排除；若不存在则等待主控模块1发送控制信号启动送经电机和卷取电机，开始进行送经运动和卷取运动；在剑杆织机运行过程中，采用SVPWM算法实时调节送经电机和卷取电机的转速，采用模糊PID算法实时调节经纱张力，保证剑杆织机稳定运行。
所述人机交互模块6具备对剑杆织机实时状态进行监测、对参数进行设置、对相关动作进行调试和故障诊断等功能，人机交互模块6的触摸屏采用昆仑通泰TCP1060Ti型触摸屏；人机交互模块6的功能包括：(1)状态显示，包括对转速、纬密、当前主轴角度、设定经纱张力、实时经纱张力、剑杆织机状态和当前班组等数据的实时状态显示；(2)参数设置，包括经纱张力的PID参数、送经卷取参数、剑杆织机启停参数、寻纬参数的设置以及剑杆织机各机械结构的复位；(3)数据显示，包括实时张力曲线、各参数的历史曲线和成品完成率等数据的显示；(4)功能调试，包括经纱张力调试、启停调试、送经卷取联动调试、选纬器调试和寻纬调试；(5)故障显示，包括对各种故障信号、报警记录的显示；(6)信息查询，包括对系统运行信息的记录、保存和统计，便于查询；人机交互模块6还具备良好的生产管理功能，可以大批量的记录每台剑杆织机所生产布匹的种类花色以及各自产量，全厂各个当班工人的产量统计，每台剑杆织机的经纱剩余长度，每班剑杆织机的运行时间、停机时间以及运转效率，这些数据均可通过人机交互模块6的交互界面进行实时查看。
所述花色编辑模块7主要包括多臂、纬密、停撬和选色这四个部分；多臂表示对各组综框的上、下运动进行设置；纬密表示每一纬之间的距离，本系统设置了1～3三种纬密，1对应纬密为0.5mm、2对应纬密为1mm、3对应1.5mm，也可以根据实际需求设置其他纬密；停撬是剑杆织机纺织时的一种独特工艺，即在完成一纬后控制卷取电机不会卷取一个纬密的织品，而是再在这一纬的位置上再织一纬，两纬线重叠，可以织造出凸起感；选色表示每一纬点击一个颜色，使控制对应颜色的选纬指伸出。在外设的电脑上通过花色编辑模块7对织物花色进行编辑，然后花色编辑模块7再将织物花色数据传输至人机交互模块6，花色编辑模块7具有无限行数的花色设置，不在需要在人机交互模块6的触摸屏上进行设置，不再存在行数的限制，使其繁琐程度大大降低，同时可将所编辑的花色用二进制数保存在TXT文件中，且可以随时查看或直接应用。
图2为μC/OS-Ⅲ的单向链表数据结构图，OS_TCB_Freelist表示头指针指向当前的结构体，OS_TCB_Nest表示当前任务完成指向下一个结构体；每个结构体中均包含degree、OS_TCB_prio和OS_TCB_TaskEntryaddr三个成员，degree表示正交编码器采集到的主轴角度数据，OS_TCB_prio为当前任务的优先级，OS_TCB_TaskEntryaddr表示任务代码的入口地址，可发送任务消息，即主控模块1根据当前主轴角度下的任务向相应模块发送控制信号，控制相应模块完成相关任务。
图3为不同主轴角度对应的任务图，剑杆织机的一个纺织周期包括送经运动、开口运动、选纬、引纬运动、打纬运动和卷取运动；
(1)送经运动和卷取运动一直贯穿整个织造周期，即主轴角度在0～360°范围内送经运动和卷取运动一直在进行，主控模块1持续不断地向送经卷取模块5发送控制信号，控制驱动送经电机和卷取电机工作，以完成送经运动和卷取运动；
(2)开口运动：在一个纺织周期中，综框的运动包含开口、保持、闭合这三种运动，开口运动表示各组综框不再保持平综状态，而是分为上、下两部分并形成供送纬剑和接纬剑通过的开口；保持运动表示开口达到最大位置并保持一段时间，使送纬剑和接纬剑完成引纬运动；闭合运动表示引纬运动完成后开口闭合，各组综框再次恢复到平综状态；本实施例设定主轴角度为340°时开始形成开口，在主轴角度为45°时开口达到最大，并保持到主轴角度为255°时开始闭合，主轴角度为320°时开口完全闭合，各组综框恢复平综状态；
(3)选纬：选纬绞边模块4控制相应的选纬指提前伸出，使送纬剑送出纬纱；在主轴角度为355°时选纬指开始伸出并在55°时完全伸出，一直保持到主轴角度为100°，在主轴角度为100°时开始缩回并在160°完全缩回，主轴角度为165°～195°时确认下一个纺织周期需要伸出的选纬指；
(4)引纬运动：送经卷取模块5控制送纬剑和接纬剑来完成引纬运动，当主轴角度为45°时送纬剑和接纬剑同时开始工作并在主轴角度为180°时完成纬纱的交接，最后接纬剑在开口闭合之前完成纬纱的穿过，当主轴角度为315°时送纬剑和接纬剑完成退回；
(5)打纬运动：送经卷取模块5控制钢筘完成打纬运动，即当主轴角度处于50°之前，钢筘恢复与综框平行的位置，在纬纱即将完全穿过开口且主轴角度为310°时进行打纬运动，然后钢筘恢复初始位置。
当同一主轴角度下存在多个需要启动的任务时，该软件系统根据任务的优先级向主控模块1发送任务消息，使主控模块1向相应模块发送控制信号，进而完成相关任务；如图3所示，当主轴角度为45°时存在开口达到最大、送纬剑和接纬剑开始运动这两种任务，由于此时已经形成了一定大小的开口，应尽快开始引纬运动，因此送纬剑和接纬剑开始运动的任务优先级高于开口达到最大的任务优先级，故该软件系统按照送纬剑和接纬剑开始运动在前，开口达到最大在后的顺序向主控模块1发送任务消息，使控制模块1首先向送经卷取模块5发送控制信号，使送纬剑和接纬剑开始运动，然后控制模块1向多臂模块3发送控制信号，控制综框运动，使开口达到最大。
图4为剑杆织机关键动作对应的主轴角度图，开车角表示剑杆织机开车时的主轴角度，即当主轴角度处于330°～350°时剑杆织机开车；启动角表示剑杆织机高速运转时的主轴角度，开车角为40°～50°，当开车角不在该范围时需自动慢车到该范围再启动，称为寻启动角过程，开车角可实际需求调节；停车角是指剑杆织机停车时的主轴角度，停车角为300°，即出现纬纱故障(断纬/双纬)或断经或按下停车按钮，统一在主轴角度为300°发出停车信号，之后主轴再空转一圈(选纬指不伸出，即不引纬)剑杆织机完全停车；寻纬角是指手动停车或发生故障需要停车重新寻纬时的主轴角度，寻纬角为45°或320°；多臂切换角是指电子多臂切换时的主轴角度，即通过控制电子多臂的运动改变开口上、下两部分的综框，以织造出不同花纹，由于电子多臂受机械结构限制，在正转或反转时的切换角度不一样，正转时多臂切换角度为150°，反转时切换角度为210°；纬纱检测角是指检测是否有纬纱时的主轴角度，在送纬剑的带刚夹住纬纱进入梭道时，由于纬纱张力不稳定，并且有纬纱跳动现象，这时不能检测是否有纬纱，只有在纬纱运行平稳后才能检测纬纱，因此当主轴角度为80°～140°时作为纬侦1区，即在此主轴角度范围内检测一次纬纱；当接纬剑的带刚钩住纬纱往开口外运动时纬纱不稳定，在主轴角度处于285°时接纬剑离开梭道，由于经纱已经接触纬纱，此时纬纱也不稳定，因此较理想的纬纱检测角为220°～280°，若纬纱出现断裂，应立即停车并根据设定的纬密倒退一个纬密的宽度，重新进行断裂纬纱的织造；经纱检测角是指检测经纱是否出现断裂情况时的主轴角度，经纱检测角为220°，若经纱出现断裂，应立即停车，在排除并修复故障后继续开车；张力采集角是指每个纺织周期采集经纱张力时的主轴角度，张力采集角为288°，实时采集每个纺织周期的经纱张力，对经纱张力进行实时监测和调节，避免出现经纱张力过大或过小的现象。
本系统的主控模块1中存储有经纱张力实时调节程序，在剑杆织机启动、稳定运行和停止这三种运行过程中，经纱张力不断变化，采用传统的PID控制方法调节经纱张力会对积分环节造成较大影响，产生积分累积现象，在不改变控制策略的情况下，导致经纱张力控制精度降低，使剑杆织机产生震荡，影响剑杆织机高速运行的稳定性，因此经纱张力实时调节程序采用模糊PID控制器实现经纱张力的实时调节，经纱张力实时调节程序为：
2)建立模糊控制器：
由胡克定律可知，经纱张力Ft为：
其中，n为绕过摩擦辊的经纱根数，E为经纱的弹性模量，A0为单根经纱的横截面积，L0为送经轴与织物切点以及摩擦辊与织物切点之间的经纱长度，ΔL0为当前采样时刻与上一采样时刻的经纱长度之差；ΔL'为经纱两端速度差引起的形变量，vB为经纱与摩擦辊的切点速度，vA为经纱与经纱轴的切点速度；其中，
式(2)中，ωB为摩擦辊的角速度，rB为摩擦辊的半径，n0为主轴转速，λ为纬密；
式(3)中，ωA为经纱轴角速度，rA为经纱轴半径，n1为送经电机转速，i1为送经电机与摩擦辊的传动比；
为保证经纱张力稳定且在设定的张力误差范围内，应尽量使vA＝vB，故送经电机转速n1为：
由式(4)可知，送经电机转速n1与主轴转速n0成正比，而与经纱轴半径rA与纬密λ的乘积成反比；当织造同一种织物时，在主轴转速n0和纬密λ确定后，送经电机转速n1只与经纱轴半径rA成反比。在实际织造过程中，由于经纱轴不断向前输送经纱，经纱轴半径rA不断减小，因此送经电机转速n1在连续织造过程应不断增加，基于上述条件，采用二阶传递函数建立模糊控制器为：
其中，s为拉普拉斯变换的复变量；
2)确定模糊控制器的输入量与输出量：模糊控制器采用两输入三输出，输入量为经纱张力测量值与设定值之间的偏差e以及当前采样时刻的偏差与上一采样时刻的偏差之间的偏差变化率ec，输出量为模糊PID控制器的比例系数修正值ΔKp、积分系数修正值ΔKi和微分系数修正值ΔKd，模糊PID控制器的三个参数Kp、Ki、Kd通过各自的修正值进行调节；以经纱张力设定值为110kg且经纱张力拨动范围在±3％以内为例，得到两输入量和三输出量的基本论域以及模糊论域，参见表1；
表1输入参数论域对应表
3)确定模糊隶属度函数：将表1中模糊论域中的数值转化为模糊子集{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PN}，模糊子集各元素分别对应负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；
模糊子集中元素NB和PB为左右边界，并采用Z型和反Z型隶属函数结构，实现平滑过渡；中间五个子元素采用灵敏度较高的三角形隶属函数并使其均匀分布；
4)建立调节规则：在主轴刚启动的时候，主轴运行不稳定，收放卷速度存在较大偏差，此时经纱张力测量值与设定值的偏差e很大；为使其能加快响应，应增大比例系数Kp，减小积分系数Ki；在主轴稳定转动过程中，经纱张力较稳定即偏差e较小，偏差变化率ec也较小，为提高稳定性和控制精度，应减小比例系数Kp和积分系数Ki；在调整主轴转速或主轴遇到其他干扰时，造成短时间内经纱张力波动较大，此时偏差e和偏差变化率ec较大，为防止超调和震荡，应减小比例系数Kp，增大积分系数Ki；只有在调整比例系数Kp和积分系数Ki无法改变经纱张力时才调整微分系数Kd。
本发明的工作原理和工作流程是：
启动剑杆织机，首先对剑杆织机进行复位及通过人机交互模块6进行参数设置，然后送经卷取模块5控制送经电机和卷取电机缓慢转动使经纱张力张紧到设定值，在此过程中需要不断测量经纱张力，直到达到设定值送经电机和卷取电机停止转动；多臂模块3控制电子多臂带动综框运动，使综框达到平综状态，至此完成剑杆织机的准备工作。
剑杆织机分为开慢车和开快车两种运行方式，开慢车是指剑杆织机低速运行，用于对纺织过程中剑杆织机故障的检查与排查；开快车是指剑杆织机高速运行，用于进行正常纺织过程；开快车与开慢车的区别在于剑杆织机的运行速度不同，以开快车为例，主轴驱动模块2向开关磁阻电机发送控制信号，驱动主轴转动；多臂模块3控制电子多臂，使综框分离进行开口运动，形成送纬剑和接纬剑通过的开口，在开口开始形成时依据选定的颜色选纬绞边模块4控制对应颜色的选纬指伸出并进行选纬；在开口达到最大的同时，送经卷取模块5控制送纬剑钩住纬纱穿过开口，将纬纱与接纬剑交接，再由接纬剑将纬纱接出开口，完成引纬运动；之后送经卷取模块5控制钢筘将已经穿过的纬纱向前推入纬纱中，完成打纬运动；在一纬纺织完成后，选纬绞边模块4控制电子剪刀对织造好的织物毛边进行修剪，并进行绞边，从而完成剑杆织机一个纺织周期的任务；停车是指剑杆织机完成所有织造任务或者出现故障需要中途停车，若当前这一纬已经完成立即到下一纬起始位置停车，若当前这一纬未完成，则先完成当前这一纬的织造，再到下一纬的起始位置再停车。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (4)
1.一种基于μC/OS-Ⅲ的剑杆织机软件系统，其特征在于，该系统包括主控模块、主轴驱动模块、多臂模块、选纬绞边模块、送经卷取模块、人机交互模块和花色编辑模块；主轴驱动模块、多臂模块、选纬绞边模块、送经卷取模块均通过CAN通讯与主控模块进行双向数据传输，人机交互模块通过485通讯与主控模块进行双向数据传输；花色编辑模块与人机交互模块连接；
运用μC/OS-Ⅲ单向链表数据结构将剑杆织机的工艺流程和时序运动划分为多个结构体，每个结构体即为剑杆织机需要执行的任务；主控模块实时获取主轴的角度数据，并根据μC/OS-Ⅲ单向链表数据结构中不同主轴角度对应的任务，控制相关模块工作；当一个主轴角度下只存在一个任务时，主控模块控制相关模块进行工作；当在一个主轴角度下存在多个任务时，主控模块根据任务优先级控制相关模块依次进行工作。
2.根据权利要求1所述的基于μC/OS-Ⅲ的剑杆织机软件系统，其特征在于，剑杆织机的一个纺织周期包括送经运动、开口运动、选纬、引纬运动、打纬运动和卷取运动；主轴角度在0～360°范围内送经运动和卷取运动一直在进行，主控模块持续不断地向送经卷取模块发送控制信号，以完成送经和卷取运动；主轴角度为340°时主控模块控制多臂模块，使综框分为上、下两部分形成供送纬剑和接纬剑通过的开口，在主轴角度为45°时开口达到最大，并保持到主轴角度为255°时开始闭合，主轴角度为320°时开口完全闭合；在主轴角度为355°时主控模块控制选纬绞边模块，使选纬指开始伸出并在55°时完全伸出，一直保持到主轴角度为100°，在主轴角度为100°时开始缩回并在160°完全缩回，主轴角度为165°～195°时确认下一个纺织周期需要伸出的选纬指，完成选纬；当主轴角度为45°时送纬剑和接纬剑同时开始工作并在主轴角度为180°时完成纬纱的交接，最后接纬剑在开口闭合之前完成纬纱的穿过，当主轴角度为315°时送纬剑和接纬剑完成退回，完成引纬运动；当主轴角度为310°时，主控模块控制送经卷取模块进行打纬运动。
3.根据权利要求1所述的基于μC/OS-Ⅲ的剑杆织机软件系统，其特征在于，当主轴角度为45°时存在开口达到最大、送纬剑和接纬剑开始运动这两种任务，由于此时已经形成了一定大小的开口，应尽快开始引纬运动，因此送纬剑和接纬剑开始运动的任务优先级高于开口达到最大的任务优先级，故系统按照送纬剑和接纬剑开始运动在前，开口达到最大在后的顺序向主控模块发送任务消息，使控制模块首先向送经卷取模块发送控制信号，使送纬剑和接纬剑开始运动，然后控制模块向多臂模块发送控制信号，控制综框运动，使开口达到最大。
4.根据权利要求1所述的基于μC/OS-Ⅲ的剑杆织机软件系统，其特征在于，主控模块中存储有经纱张力实时调节程序，经纱张力实时调节程序采用模糊PID控制器实现经纱张力的实时调节，具体过程为：
1)建立式(5)的模糊控制器：
其中，Ft为经纱张力，vA为经纱与经纱轴的切点速度，vB为经纱与摩擦辊的切点速度，n1为送经电机转速，s为拉普拉斯变换的复变量；
2)确定模糊控制器的输入量与输出量；
3)确定模糊隶属度函数；
4)建立调节规则：在主轴刚启动的时候，应增大比例系数Kp，减小积分系数Ki；在主轴稳定转动过程中，为提高稳定性和控制精度，应减小比例系数Kp和积分系数Ki；在调整主轴转速或主轴遇到其他干扰时，造成短时间内经纱张力波动较大，为防止超调和震荡，应减小比例系数Kp，增大积分系数Ki；只有在调整比例系数Kp和积分系数Ki无法改变经纱张力时才调整微分系数Kd。
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