CN1896356B - 用于织机输纬器的纱线制动装置的控制单元和调整方法 - Google Patents

Abstract

从输纬器退绕的纱线被压在一鼓和由弹性装置与两个线性致动器连接的一制动构件之间，线性致动器受位置控制并装备有位置传感器。一位置控制回路接收来自传感器的一位置信号并将该信号与一第一减法器块中的一参考变量相比较以得到一位置误差。一位置补偿器接收位置误差并将相应的参考电流输出到一电流控制回路，该电流控制回路被连接成用来产生供应致动器的一电压。位置补偿器结合有随一等效质量弹簧系统的一弹性常数的函数而变化的一控制转移函数，其中质量是置于所述制动构件和致动器之间的运动零件的质量，而弹性常数与弹性装置的弹性常数相匹配。位置补偿器被连接成用来接收弹性常数的变量值，该值是通过在控制单元中进行一初步调整程序而计算得到的。

Description

用于织机输纬器的纱线制动装置的控制单元和调整方法

技术领域

本发明涉及一种用于织机、尤其是剑杆织机、片梭织机和喷气织机的输纬器中的纱线制动装置的控制单元以及调整方法。

背景技术

如已知的那样，用于纺织机械的输纬器包括一固定鼓，在该固定鼓上卷绕有多圈纱圈，形成纬纱储备。一旦织机要求，将纱圈从鼓上退绕，随后通过控制纱线的张力的制动装置并最终喂送给织机。

在可从诸如EP 1 059 375的申请人的先前的文件中已知的上述类型的输纬器中，制动装置通常包括呈截头圆锥形的中空构件，该构件支承在弹簧的一辐式组件上的一环形支承件的中心，且偏置成其内表面靠着纱圈从其退绕的鼓的一端。与环形支承件工作连接的一对线性致动器由具有位置控制回路和电流控制回路的控制单元驱动，该控制单元可以产生一个经调制的电流作为纱线张力波动的函数，从而调整锥形筒施加在鼓上的压力。这一组件支承在一滑块上，该滑块可在一可手动操作的蜗杆机构的控制下纵向运动以调节在静止时锥形筒施加在鼓上的静压力或预加负荷。因此，退绕的纱线在鼓和截头圆锥形构件之间行进，该构件经过调节地在纱线上施加所需的制动动作。

虽然以上的控制单元允许平稳地和动态地调节制动动作，但它还有缺点，即当诸如支承截头圆锥形构件的弹簧的刚度或锥形筒施加在鼓上的静压力之类的某些参数改变时它的精度就会大大降低，这些参数是例如基于所加工的纱线的类型、织机速度、织机高度等而选择的。实际上，如熟悉本领域技术的人员所熟知的，位置控制回路被设计成用特定的一组弹簧和预定的预加负荷值来精确地进行工作。相反，改变这些参数会导致补偿误差。所述参数与设计参数的差异越大，所述误差也就越明显。

发明内容

因此，本发明的一个主要的目的是为织机输纬器的纱线制动装置提供一控制单元，可基于关于纱线制动装置的可变参数、尤其是弹簧的刚度和静压力以自动方式调整该制动装置，还提供有用于控制单元的设定或调整方法，该方法可以容易地实现自动化且只需较短的执行时间。

将在下面变得明显的上述目标和其它优点可由一种用于织机输纬器中的纱线制动装置的控制单元达到，在该控制单元中，其中从输纬器退绕的纱线被压在输纬器的一鼓和与至少一个线性致动器工作连接的一制动构件之间，弹性屈服支承装置插在该制动构件和该至少一个线性致动器之间，该至少一个线性致动器根据其位置而受到控制并装备有一位置传感器，所述控制单元包括：每个致动器的一位置控制回路，该控制回路接收来自位置传感器的一位置信号并将该信号与一第一减法器块中的一参考变量相比较以得到一位置误差；以及一位置补偿器，该位置补偿器接收位置误差并将相应的参考电流输出到一电流控制回路，该电流控制回路被连接成用来产生供应给致动器的一经调整的电压，其特征在于，所述位置补偿器结合有随一等效质量弹簧系统的一弹性常数的函数而变化的一控制转移函数，其中质量是置于所述制动构件和至少一个线性致动器之间的运动零件的质量，而弹性常数基本上与所述弹性屈服支承装置的弹性常数相匹配，以及，所述位置补偿器被连接成用来接收所述弹性常数的变量值，该值是通过在控制单元中进行一初步调整程序而计算得到的。

附图说明

现在将参照几个优选的、非排他的实施方式更加详细地描述本发明，这些实施方式以非限定性的例子的形式显示在附图中，其中：

图1是设置有纱线制动装置的一般输纬器的侧视图；

图2是分开显示图1所示的纱线制动装置的立体图；

图3是根据本发明的位置控制回路的方框图，该回路适用于控制图2所示的制动装置；

图4示出根据本发明的在进行调整方法过程中的图3的方框图；

图5是关于根据本发明的控制单元的力-位置关系图；

图6示出了在根据本发明的另一个实施方式进行调整方法期间的图3的方框图。

具体实施方式

参见以上附图，用于纺织机械的输纬器10包括设置有倾斜输送边缘12a的固定鼓12，由电动机15驱动的旋转臂14在该鼓上卷绕有多圈纱圈而形成纬纱储备RT。

平行于鼓12的轴线的固定臂17从电动机壳体突出并支承制动装置18，该制动装置的任务是控制从鼓上退绕的纱线的张力。

纱线制动装置18包括支承于滑块22上的支架20，该滑块在可由旋钮24操纵的蜗杆机构(未示出)的控制下可沿固定臂17运动。在一种已知的方式中，支架20支承一对机电线性致动器26、28(图2)，将这两个致动器布置成其各自的驱动杆26a、28a分别在沿直径相对的两个位置处平行于鼓的轴线。与鼓同轴线的环形支承件30支承于驱动杆的自由端。中空的截头圆锥形制动构件32由弹性屈服支承装置支承在环形支承件30的中心，该支承装置包括弹簧34的辐式组件，每个弹簧具有固定于环形支承件的一端以及固定于与截头圆锥形构件32的较小的基座成一体的环36的相反一端。截头圆锥形构件32被布置成其较大的基座同轴线地面对鼓且被偏置成其内表面靠着倾斜边缘12a。机电线性致动器26、28各自装配有位置传感器38，每个传感器包括：一个连接于各个致动器的驱动杆的磁体40，以及一个霍尔传感器42，该霍尔传感器支承于磁体附近的固定位置并被连接成用来向一控制单元44发送位置信号X。每个致动器设置有一个控制单元。该控制单元可以产生一个经调制的电流作为纱线张力波动的函数，从而调节锥形筒施加在鼓上的压力。

现在参见图3，控制单元44包括位置控制回路45，该回路接收来自位置控制器38的位置信号X，并将其与第一减法器块46中的参考变量X_Ref相比较，从而得到一个位置误差Xerr。位置补偿器48处理数值Xerr并输出相应的参考电流Iref。一内部的电流控制回路50接收第二减法器块52中的电流信号并将其与流过致动器的电流I相比较，从而得到电流误差Ierr。在一个已知的方法中，将电流误差Ierr发送给处理这一信号以得到电压值V的电流补偿器54。该电压信号供应给生成四个低电平引导信号GL1-GL4的波形生成器WFG，这四个引导信号驱动各个MOS场效应晶体管Q1-Q4，通常将它们称为MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，这些晶体管被布置成形成引导各个所示致动器26、28的H形电桥58。门驱动器GD布置在波形生成器WFG和电桥58之间，从而将信号GL1-GL4转换成与电桥58的MOSFET Q1-Q4的门电路相兼容的电压电平G1-G4。

根据本发明的制动组件可由等效质量弹簧系统来代表，该系统具有与运动零件、即杆26a、28a、磁体40、环形支承件30和弹簧34的质量相对应的等效质量，以及有考虑了形成辐式组件的弹簧的刚度和截头圆锥形构件的弹性屈服数的弹性常数k。位置补偿器48还包括一转换函数，该函数作为弹性常数k的函数而变化，且该补偿器是连接用来接收所示弹性常数k的变量值，该值通过在控制单元44中执行初步的调整程序而计算得到。

如示出了根据本发明的在进行调整方法过程中的图3的方框图的图4所示，通过将通过致动器的电流I乘上力的常数kf来计算致动器所施加的驱动力Fm，常数kf通常是为致动器而指定的，但也可以如下所述的那样计算该值。将弹簧的预先加载的力F1从驱动力Fm中减去，从而得到应用于以下类型转换函数的最终的力Fr，其中力F1是在杆位于其最内部的停止位置(静止位置)时测量的：

$\frac{1}{s^2\·m+s\·h+k},$

其中m是运动零件的质量，h是系统的粘性摩擦系数，k是弹性常数，以及s是复合角频率(complex pulsation)，从而得到相应的位移X。

在本发明的第一个实施方式中，调整方法包括以下步骤：

a)将致动器的杆放置在相对的停止位置X1-X2之间的第一测量位置处，较佳地在对应于杆的行程一半的测量位置X3处，致动器由附属、慢速的位置控制回路控制，该回路具有例如1Hz的较窄的通频带。

b)将一宽频带、可变电流信号，较佳地为周期性、对称的电流信号(例如矩形信号)叠加到用于将杆保持在测量位置X3处所需的电流i3，其中该负荷在其机械共振频率之上被激励。

c)计算以下的数值转移函数的系数a0、a1、a2

$\frac{1}{a0+a1/z+a2/z^2}$

该函数通过熟悉本领域技术的人员熟知的计算方法将通过致动器的电流与杆的位置相联系，比如批量确定方法(例如最小二乘法)，或递归方法(递归最小二乘法)。

d)计算将越过致动器的电流与杆的位置相联系的数值转移函数的静态增益，即有关z＝1，也就是说

$f.d.t(z=1)=\frac{1}{a0+a1+a2}$

e)用熟悉本领域技术的人员熟知的数值方法来计算数值转移函数的共振频率f_ris，比如用傅立叶变换，例如采用离散值。

f)通过将所测量的共振频率的值插入数值转移函数来计算等效系统的弹性常数k的值，这要根据公式s＝j2πf，从而在较低的粘性摩擦的条件下(h＝0)，

k＝m*(2πf_ris)²，

g)通过将直流电f.d.t.(z＝1)条件下的转换函数乘上所计算得到的弹性常数k计算力常数kf的值，即：

kf＝k/(a0+a1+a2)

h)用所计算的与之相关的参数来补偿每个致动器的位置控制回路。

以上的方法可以确定致动器的等效的弹性常数k和力常数kf。

在假定致动器的力常数kf是已知的本发明的另一个实施方式中，调整方法包括：

a)将致动器的杆放置在十分接近最内部的停止位置的第一测量位置X1处，在该位置处制动停止，而制动构件在鼓上施加最小的压力。

b)测量将杆保持在第一测量位置X1上所需的通过每个致动器的电流i1。

c)将致动器的杆放置在十分接近最外部的停止位置的第二测量位置X2处，在该位置处制动构件在鼓上施加最大的压力。

d)测量将杆保持在第二测量位置X2上所需的通过每个致动器的电流i2。

e)通过将致动器的力常数kf分别乘上所测得的电流值i1、i2以分别计算线性致动器在测量位置X1、X2处施加的力F1、F2。

f)通过用线性致动器在测量位置X1、X2所施加的力之间的差值除测量位置X1、X2之间的差值计算等效系统的弹性常数k，即

$\frac{F2-F1}{X2-X1}$

g)类似于以上的实施方式，用所计算得到的与之相关的参数来补偿每个致动器的位置控制回路。

因此，以上的程序可以计算等效弹性常数k和预先加载的力F1。等效弹性常数是图5中代表作为在等效系统中的位移X的函数的力F的直线的角系数(X0是弹簧处于静止状态的位置)。

有利地，如图6所示，参考变量X_Ref是通过使用弹簧的制动力Fref作为主参考数值计算得到的，根据关系式：

$X\_\mathrm{Ref}=\frac{\mathrm{Fref}-F1}{k}+X1$

该关系式是从图5中的直线得出的简单的代数计算而得到的。这就可自动补偿不同的致动器之间的差异，从而实际上可以得到相同的所需制动动作。

当然，上述调整方法尤其适于通过计算机辅助处理技术而达到自动化，这种技术应该是熟悉本领域技术的人员所知的，例如通过将它们的程序结合在输纬器启动程序中，从而当输纬器启动时，控制单元被自动设定至系统的刚度和预加负荷参数。所测量到的弹性常数k、力常数kf和预加负荷F1也可以传统的方式显示在操作人员可以看到的监视器上，从而为操作人员提供手动调整系统所需的信息。

这里已经描述了本发明的数个优选实施方式，但是，熟悉本领域技术的人员当然也可在本发明的原理的范围内进行许多改变。

Claims (5)

1.一种用于织机输纬器中的纱线制动装置的控制单元，其中从输纬器退绕的纱线(F)被压在输纬器的一鼓(12)和与至少一个线性致动器(26、28)工作连接的一制动构件(32)之间，弹性屈服支承装置(34)插在该制动构件和该至少一个线性致动器之间，该至少一个线性致动器根据其位置而受到控制并装备有一位置传感器(38)，所述控制单元包括：每个致动器的一位置控制回路(45)，该控制回路接收来自位置传感器(38)的一位置信号(X)并将该信号与一第一减法器块(46)中的一参考变量(X_Ref)相比较以得到一位置误差(Xerr)；以及一位置补偿器(48)，该位置补偿器接收位置误差(Xerr)并将相应的参考电流(Iref)输出到一电流控制回路(50)，该电流控制回路被连接成用来产生供应给致动器(26、28)的一经调整的电压，其特征在于，所述位置补偿器(48)结合有随一等效质量弹簧系统的一弹性常数(k)的函数而变化的一控制转移函数，其中质量(m)是置于所述制动构件(32)和至少一个线性致动器之间的运动零件的质量，而弹性常数基本上与所述弹性屈服支承装置(34)的弹性常数相匹配，以及，所述位置补偿器(48)被连接成用来接收所述弹性常数(k)的变量值，该值是通过在控制单元(44)中进行一初步调整程序而计算得到的。

2.如权利要求1所述的控制单元，其特征在于，所述参考变量(X_Ref)是通过使用参考制动力(Fref)作为主参考值根据以下关系式计算得到的：

$X\_\mathrm{Ref}=\frac{\mathrm{Fref}-F1}{k}+X1$

其中Fref是所述的参考制动力，X1是致动器停止的第一停止位置，k是弹性常数，以及F1是在第一停止位置X1附近由致动器施加的力。

3.一种用于权利要求1所述的控制单元的调整方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a)将致动器的杆放置在致动器的相对的停止位置(X1-X2)之间的一测量位置(X3)处，致动器由一附属的位置控制回路控制，该回路具有第一通频带；

b)将具有比所述第一通频带宽的第二通频带的一可变电流信号叠加到将致动器保持在测量位置(X3)处所需的电流(i3)，由此该负荷在其机械共振频率之上被激励；

c)计算以下的数值转移函数的系数a0、a1、a2

$\frac{1}{a0+a1/z+a2/z^2}$

该函数将通过致动器的电流与杆的位置相联；

d)根据以下的关系式计算将通过致动器的电流与杆的位置相联的数值转移函数的静态增益、即z＝1

$f.d.t.(z=1)=\frac{1}{a0+a1+a2}$

e)计算数值转移函数的共振频率(f_ris)；

f)通过将共振频率(f_ris)的值插入数值转移函数、根据公式s＝j2πf来计算等效系统的弹性常数(k)的值；

g)通过将直流电f.d.t.(z＝1)条件下的数值转移函数乘上所计算得到的弹性常数(k)计算力常数的值，即：

kf＝k/(a0+a1+a2)

h)用相关的参数来补偿每个致动器的位置控制回路。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述测量位置(X3)与致动器的行程的一半相对应。

5.一种用于权利要求1所述的控制单元的调整方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a)将致动器的杆放置在十分接近一第一停止位置的一第一测量位置(X1)处，在该位置处制动停止，而制动构件在鼓上施加最小的压力；

b)测量将杆保持在第一测量位置(X1)上所需的通过致动器的电流(il)；

c)将致动器的杆放置在十分接近一第二停止位置的一第二测量位置(X2)处，在该位置处制动构件在鼓上施加最大的压力；

d)测量将杆保持在第二测量位置(X2)上所需的通过致动器的电流(i2)；

e)通过以一致动器所具有的力常数(kf)乘所测得的电流值(i1、i2)以分别计算线性致动器在测量位置(X1、X2)处施加的力(F1、F2)；

f)通过用线性致动器在测量位置(X1、X2)所施加的力之间的差值除以测量位置(X1、X2)之间的差值计算等效系统的弹性常数(k)，即：

$\frac{F2-F1}{X2-X1}$

g)用所确定的等效系统的弹性常数(k)来补偿位置控制回路。

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