EP1883597A1 - Mechanism for controlling a thread displacement, in particular for a textile machine work station - Google Patents

Mechanism for controlling a thread displacement, in particular for a textile machine work station

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EP1883597A1
EP1883597A1 EP06761907A EP06761907A EP1883597A1 EP 1883597 A1 EP1883597 A1 EP 1883597A1 EP 06761907 A EP06761907 A EP 06761907A EP 06761907 A EP06761907 A EP 06761907A EP 1883597 A1 EP1883597 A1 EP 1883597A1
Authority
EP
European Patent Office
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thread
drive
controller
laying
guide
Prior art date
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EP06761907A
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German (de)
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EP1883597B1 (en
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Franz-Josef Flamm
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Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Original Assignee
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
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Publication date
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    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/2827—Traversing devices with a pivotally mounted guide arm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/2884—Microprocessor-controlled traversing devices in so far the control is not special to one of the traversing devices of groups B65H54/2803 - B65H54/325 or group B65H54/38
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • Thread transfer drive in particular for a workstation of a textile machine
  • the invention relates to a yarn laying drive, in particular for a workstation of a textile machine, according to the preamble of patent claim 1.
  • the non-prepublished document DE 103 54 587 A1 describes a special angle transmitter for the already described thread guide or wiper.
  • the u. a. consists of an analog Hall sensor and a magnet, the actual angular position of the thread guide is detected and passed to an unspecified control or regulation of the thread guide drive for further processing.
  • the actual angular position of the thread guide can be determined quickly and precisely by the disclosed angle encoder, this does not solve the previously mentioned problem of the previously used controllers or controls.
  • the controller comprises a multi-variable control in order to precisely regulate the angular position ( ⁇ _ist) of the yarn guide by means of the at least one manipulated variable (u) for the real controlled system.
  • ⁇ _ist angular position
  • u manipulated variable
  • the output stage and the electromechanical laying drive of the thread guide form the real or actual controlled system.
  • the object of the invention is advantageously set up for generating at least one non-measured input variable in addition to the at least one measured input variable of the controller.
  • ⁇ _soll predetermined angular position
  • M_soll the corresponding moment
  • ⁇ _rios_soll the corresponding angular acceleration
  • ⁇ _soll the corresponding angular velocity
  • I_soll necessary current
  • the controller also has information about the moment (M_soll), the angular acceleration ( ⁇ _ gleich_soll), the angular velocity ( ⁇ _soll) and the necessary drive current (I_soll) before. Due to the precalculated laying curve, the control or the controller can thus prevent an overshoot of the yarn guide at the reversal points of the coils as well as other laying errors at high yarn laying speeds. Of course, this only applies as long as no disturbances occur.
  • the setpoint values of the moment (M_soll), the angular acceleration ( ⁇ _yak_soll), the angular velocity ( ⁇ _soll) and the laying flow (I_soll) do not have to be stored in addition to the desired size of the angular position ( ⁇ _soll) for each laying curve of a winding structure, are determined via a system model, which simulates the real controlled system in terms of control engineering or mathematics, from the respective angular position ( ⁇ _soll) calculates the missing variables for the ideal controlled system.
  • the setpoint of the angular positions ( ⁇ _soll) on the one hand goes directly into the controller and on the other hand into the model of the ideal controlled system in parallel.
  • the torque (M_setpoint) corresponding to the respective angular position ( ⁇ _setpoint), the corresponding angular acceleration ( ⁇ _point_setpoint), the corresponding angular velocity ( ⁇ _setpoint) and the necessary routing current (I_setpoint) are determined on the basis of the ideal controlled system and are passed as output variables of the system model into the controller as another Setpoint variables for the multi-variable control.
  • the controller also the comparable actual values, which consist of the actual angular position ( ⁇ _ist) of the thread guide, the current moment (M_ist), the current angular acceleration ( ⁇ _yak_ist), the current angular velocity ( ⁇ _ist) of the yarn guide and the existing laying current (I_ist) , to the incoming setpoints available. Since in practice a number of disturbances on the actual controlled system act, needed the control additionally the actual values of these variables in order to be able to compensate for a deviation of the actual values from the desired values. These actual values can, for example, be detected directly by additional sensors or measuring probes or calculated indirectly from other physically detectable measured variables and forwarded to the controller by means of a feedback.
  • a further measure improving the invention provides that the comparable actual values (to the setpoint values of the controller) can be determined by a state observer according to the real controlled system as so-called estimated values ( ⁇ _dach, M_dach, ⁇ _ gleich_dach, ⁇ _dach, I_dach) and sent to the controller ( be forwarded by the already mentioned feedback), wherein the state observer at least one manipulated variable (u) of the controller and the actual angular position ( ⁇ _ist) are present as input variables.
  • the state observer itself is another time-invariant model, whereby the desired actual values can be reconstructed.
  • the values obtained by the observer of the state are called “estimated values", they are by no means “estimated values” but rather specific or calculated values.
  • the connected observer makes it possible to communicate the internal states as they exist in the real controlled system sufficient accuracy to determine and provide the controller.
  • ⁇ _act the angular position
  • the additional measuring sensors can also be prevented by the condition observer employed. This can be used on the existing technical structure or the structure of the thread-laying drive.
  • the status observer is designed as a Luenberger observer or as a so-called asymptotic observer.
  • Luenberger observer reference is made, for example, to Otto Föllinger "Control Engineering", Dr. Alfred Wilsonhig Verlag Heidelberg 1990. On pages 502 et seq.
  • the proposed Luenberger observer has the advantage that with its help the system state can be reconstructed exactly after an initial disturbance, in particular for disturbances which repeat themselves from time to time Since the observer is able to recapture the new system state, the use of the Luenberger observer makes it possible to precisely control the thread transfer drive, even in the event of disruptions.
  • a weighting of the individual desired and actual values by weighting blocks is provided separately in each case in the controller, whereby the control quality of the controller can be further improved in a simple manner.
  • the respective weighting of the individual values can be determined experimentally, for example.
  • the individual nominal and actual values can be weighted not only linearly but also potentially or exponentially by the weighting modules.
  • the control quality can be further increased in a simple manner by this measure.
  • control differences of the individual setpoint / actual values can be detected by the controller, for example, after a weighting has been carried out, and the controller can carry out a correction of at least one manipulated variable (u) for a control difference not equal to zero.
  • the controller can carry out a correction of at least one manipulated variable (u) for a control difference not equal to zero.
  • an angle sensor for detecting the actual angular position ( ⁇ _ist) of the thread guide which has an analog Hall sensor and a magnet, in particular a permanent magnet, which are in operative connection with each other. Further details and application examples can be found in DE 103 54 587 A1. Of course, however, an optical (digital) angle sensor for detecting the actual angular position ( ⁇ _ist) of the thread guide can also be used instead of the analogue Hall sensor.
  • a computer which simulates at least the system model and / or the state observer control technology or mathematically, makes it possible to implement the present invention inexpensively and easily. If such a computer is used, it can also be used for the controller. This allows the simplify technical design of the invention further, and save additional costs.
  • the invention enables high thread laying frequencies while avoiding installation errors.
  • the existing technical structures of the thread-laying drive are utilized.
  • the angular position ( ⁇ _soll) is advantageous as a setpoint on the one hand directly into the controller and on the other hand as an input to an upstream system model, which simulates the real control system control technology or mathematically.
  • this upstream system model further setpoint values, such as the angular velocity ( ⁇ _soll) corresponding to the angular position, the corresponding moment (M_soll), the corresponding angular acceleration ( ⁇ _ gleich_soll) and the necessary laying current (I_soll) are determined for a multi-variable control of the controller.
  • the angular position ( ⁇ _dach) can be determined from the manipulated variable (u) of the controller and the actual angular position ( ⁇ _ist) of the thread guide via a state observer.
  • the thread guide, the corresponding angular velocity ( ⁇ _dach) of the thread guide, the corresponding moment (M_dach), the corresponding angular acceleration ( ⁇ _yak_dach) and the current required for laying power (I_dach) of the drive are generated as estimated values and the controller as further input variables (by a feedback) available stand. In this way, the regulation also reacts to any disturbances that are thus compensated.
  • Figure 1 is a block diagram of the exemplary control structure of the thread laying drive.
  • FIG. 1 shows a block diagram for the control structure of the thread laying drive with a status observer 12.
  • the predetermined angular position ( ⁇ _soll) as setpoint value 2 directly enters the controller 4.
  • this angular position ( ⁇ _soll) as Input variable used for the system model 3.
  • the real controlled system 10 which consists of the final stage of the yarn guide drive and the further electromechanical yarn laying drive, shown as an ideal controlled system.
  • the additional setpoints 2 namely the corresponding moment (M_soll), the required laying current (I_soll), the corresponding angular velocity ( ⁇ _soll) and the corresponding angular acceleration ( ⁇ _ddling_soll) of the yarn guide, can be generated as additional input variables for the controller 4.
  • a weighting of the incoming nominal quantities 2 can be provided separately for each nominal variable 2 individually by weighting modules 5.
  • the controller 4 can also respond to possible disturbance variables 14 which act on the real controlled system 10, actual values which are present at the end of the real controlled system 10 are also used as the basis for a comparison with the desired values 2.
  • the actual values are fed back to the controller 4.
  • the desired actual values are supplied as estimated values 13 from a state observer 12 to the controller 4, since the existing actual values can only be determined with a disproportionate effort.
  • the state observer 12 makes it possible to determine the comparable estimated values 13 to the required actual values on the basis of the manipulated variable 9 (u), which represents a voltage, and the controlled variable 11, which consists of the actual angular position 11 ( ⁇ _ist) of the thread guide.
  • control variables 9 (u) output by the controller 4 are forwarded to the real controlled system 10, whereby the angular position of the yarn guide is changed.
  • the actual angular position 11 ( ⁇ _ist) of the yarn guide is detected by an angle sensor or sensor, not shown, and represents the actual controlled variable 11 of the illustrated control system. This controlled variable 11 is the only, actually determined actual value of the entire control system.
  • Setpoint generator Setpoint values / values Line model with ideal controlled system Controller Weighting blocks for weighting the setpoint Weighting blocks for weighting the actual or estimated values Calculator Setpoint / Actual comparison Actuating variable Real or actual controlled system (output stage + electromechanical filament drive) Actual value / controlled variable Observer Estimated value Disturbance variable

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)
  • Winding Filamentary Materials (AREA)

Abstract

The invention relates to a mechanism for controlling a thread displacement, in particular for a textile machine working station comprising a thread guide and an electric motor individual drive provided therefor and an angle sensor for determining an actual angular position (11) (f_real) of a thread guide and a controller (4) for predefining at least one correcting variable (9) (u) for the output stage of the electric motor individual drive for driving the thread. The inventive mechanism for controlling a thread displacement makes it possible to obtain high displacing frequencies by preventing displacement errors, wherein the controller (4) comprises a multivariable control system for accurately controlling at least one correcting variable (9) (u), and thereby the actual angular position (11) (f_real) of the thread guide. A status monitor (12) for accurately determining the internal conditions such as in a real control section (10) and for transmitting them to the controller is provided.

Description

Beschreibung: Description:
Fadenverlegeantrieb, insbesondere für eine Arbeitsstelle einer TextilmaschineThread transfer drive, in particular for a workstation of a textile machine
Die Erfindung betrifft einen Fadenverlegeantrieb, insbesondere für eine Arbeitsstelle einer Textilmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a yarn laying drive, in particular for a workstation of a textile machine, according to the preamble of patent claim 1.
Um eine Textilspule herzustellen, ist es zum Beispiel aus der Druckschrift DE 198 58 548 Al bekannt, einerseits die betreffende Textilspule in Rotation zu versetzen und andererseits den auf die Spule auflaufenden Faden längs der Spulenachse zu traversieren. Das Traversieren des Fadens geschieht beispielsweise mit Hilfe eines Fingerfadenführers, welcher auch Wischer genannt wird. Damit eine spezielle oder vorgegebene Bewicklungsstruktur bei der herzustellenden Spule erzeugt werden kann, muss der Antrieb der Spule vom Antrieb des Fadenführers getrennt werden. Durch diese Entkopplung der erforderlichen Antriebe lassen sich auch Präzisions- oder Stufen-Präzisionswicklungen erzeugen. Somit wird durch diese technische Maßnahme bewirkt, dass auf der Spule Wicklungsbilder vermieden werden, die beim späteren Abspulen zu erheblichen Problemen führen können. Derartige Textilspulen mit einer so genannten Kreuzbewicklung zeichnen sich nicht nur durch einen verhältnismäßig stabilen Spulenkörper aus, sondern auch durch ein gutes Ablaufverhalten.In order to produce a textile bobbin, it is known, for example, from the document DE 198 58 548 A1, on the one hand, to set the respective textile bobbin in rotation and, on the other hand, to traverse the thread running on the bobbin along the bobbin axis. The traversing of the thread is done for example with the help of a Fingerfadenführers, which is also called wiper. So that a special or predetermined winding structure can be produced in the coil to be produced, the drive of the coil must be separated from the drive of the thread guide. This decoupling of the required drives can also produce precision or stepped precision windings. Thus, this technical measure ensures that winding images are avoided on the coil, which can lead to significant problems during subsequent unwinding. Such textile coils with a so-called Kreuzbewicklung are characterized not only by a relatively stable bobbin, but also by a good flow behavior.
Durch den Einsatz eines aus der Druckschrift DE 198 58 548 Al bekannten Fadenführers, welcher mit einem elektromagnetischen Antrieb versehen ist, kann durch ein relativ schnelles und präzises Traversieren des Fadens eine qualitativ hochwertige Kreuzbewicklung einer Textilspule erstellt werden. Der Einsatz des fingerartigen Fadenführers ermöglicht - aus rein mechanischer Sicht - Fadenverlegefrequenzen von mehr als 30 Hz. Da allerdings hohe Beschleunigungswerte an den Umkehrstellen des Fadenführers wirken und durch die Massenträgheit des Fadenführers leicht ein Überschwingen an den Umkehrstellen verursacht wird, muss der Antrieb des Fadenführers exakt angesteuert bzw. geregelt werden, um Fadenverlegefehler zu vermeiden. Die aus dem Stand der Technik bekannten Steuerungen und Regelungen sind nur in der Lage, einen präzisen Antrieb des Fadenführers bei niedrigeren Fadenverlegefrequenzen zu erreichen. Folglich können die technischen Möglichkeiten des Fadenführers nur bedingt ausgenutzt werden, was sich insgesamt auf die Wickelgeschwindigkeiten der entsprechenden Arbeitsstelle und somit auch auf die Produktivität der Textilmaschine auswirkt.By using a known from the document DE 198 58 548 Al yarn guide, which is provided with an electromagnetic drive, a high-quality Kreuzbewicklung a textile spool can be created by a relatively fast and precise traversing of the thread. The use of the finger-like yarn guide allows - from pure mechanical view - thread laying frequencies of more than 30 Hz. However, since high acceleration values act on the reversal points of the thread guide and the mass inertia of the thread guide easily causes overshooting at the reversal points, the drive of the thread guide must be precisely controlled or regulated in order to avoid thread misalignment avoid. Known from the prior art controls and regulations are only able to achieve a precise drive of the thread guide at lower Fadenverlegefrequenzen. Consequently, the technical possibilities of the yarn guide can only be utilized to a limited extent, which has an overall effect on the winding speeds of the corresponding workstation and thus also on the productivity of the textile machine.
In der nicht vorveröffentlichten Druckschrift DE 103 54 587 Al wird ein spezieller Winkelgeber für den bereits beschriebenen Fadenführer bzw. Wischer beschrieben. Durch diesen Winkelgeber, der u. a. aus einem analogen Hallsensor und einem Magneten besteht, wird die tatsächliche Winkelposition des Fadenführers erfasst und an eine nicht näher beschriebene Steuerung oder Regelung des Fadenführerantriebs zur Weiterverarbeitung geleitet. Zwar lässt sich die tatsächliche Winkelposition des Fadenführers durch den offenbarten Winkelgeber schnell und präzise bestimmen, allerdings ist damit nicht das zuvor genannte Problem der bisher verwendeten Steuerungen oder Regelungen gelöst.The non-prepublished document DE 103 54 587 A1 describes a special angle transmitter for the already described thread guide or wiper. Through this angle sensor, the u. a. consists of an analog Hall sensor and a magnet, the actual angular position of the thread guide is detected and passed to an unspecified control or regulation of the thread guide drive for further processing. Although the actual angular position of the thread guide can be determined quickly and precisely by the disclosed angle encoder, this does not solve the previously mentioned problem of the previously used controllers or controls.
Ausgehend vom zuvor erwähnten Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fadenverlegeantrieb mit einem Fadenführer bereitzustellen, der hohe Verlegefrequenzen bei Vermeidung von Fadenverlegefehlern ermöglicht. Dabei soll möglichst die vorhandene technische Struktur beziehungsweise der Aufbau ausgenutzt werden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Fadenverlegeantrieb mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen.Based on the aforementioned prior art, it is therefore an object of the present invention to provide a yarn laying drive with a yarn guide that allows high laying frequencies while avoiding thread laying errors. It should be exploited as possible, the existing technical structure or structure. To solve this problem, a thread laying drive with the features of claim 1 is proposed.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fadenverlegeantriebs sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 aufgeführt.Advantageous developments of the yarn laying drive according to the invention are listed in the subclaims 2 to 10.
Anhand der vorgegebenen Bewicklungsstruktur kann die notwendige Verlegekurve für den Fadenführer, bestehend aus den jeweiligen Winkelpositionen, berechnet werden. Dieser Verlegekurve muss der Fadenführer exakt folgen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass dazu der Regler eine Mehrgrößenregelung umfasst, um mittels der zumindest einen Stellgröße (u) für die reale Regelstrecke die Winkelposition (φ_ist) des Fadenführers präzise zu regeln. Die Endstufe und der elektromechanische Verlegeantrieb des Fadenführers bilden die reale oder tatsächliche Regelstrecke. Durch den Einsatz einer Mehrgrößenregelung kann somit die gewünschte, präzise Regelung zur Positionierung des Fadenführers bei den geforderten Fadenverlegefrequenzen erreicht werden.On the basis of the predetermined winding structure, the necessary laying curve for the yarn guide, consisting of the respective angular positions, can be calculated. This laying curve must follow the thread guide exactly. According to the invention, for this purpose, the controller comprises a multi-variable control in order to precisely regulate the angular position (φ_ist) of the yarn guide by means of the at least one manipulated variable (u) for the real controlled system. The output stage and the electromechanical laying drive of the thread guide form the real or actual controlled system. By using a multi-variable control thus the desired, precise control can be achieved for positioning the yarn guide at the required Fadenverlegefrequenzen.
Der Gegenstand der Erfindung ist vorteilhaft zur Generierung von mindestens einer nicht gemessenen Eingangsgröße zusätzlich zu der mindestens einen gemessenen Eingangsgröße des Reglers eingerichtet. Um weitere Eingangsgrößen für die Mehrgrößenregelung des Reglers bereitzustellen, ist es vorgesehen, dass außer der vorgegebenen Winkelposition (φ_soll) des Fadenführers auch mehrere Eingangsgrößen wie das entsprechende Moment (M_soll) , die entsprechende Winkelbeschleunigung (ω_punkt_soll) , die entsprechende Winkelgeschwindigkeit (ω_soll) sowie der zur Verlegung notwendige Strom (I_soll) für den Antrieb des Fadenführers als Sollgrößen eingehen. So liegen dem Regler zu jeder Winkelposition (φ_soll) des Fadenführers auch Informationen zum Moment (M_soll) , zur Winkelbeschleunigung (ω_punkt_soll) , zur Winkelgeschwindigkeit (ω_soll) und dem notwendigen Antriebsstrom (I_soll) vor. Aufgrund der vorberechneten Verlegekurve kann damit die Regelung bzw. der Regler ein Überschwingen des Fadenführers an den Umkehrstellen der Spulen ebenso wie andere Verlegefehler bei hohen Fadenverlegegeschwindigkeiten verhindern. Dies gilt selbstverständlich nur, solange keine Störgrößen auftreten.The object of the invention is advantageously set up for generating at least one non-measured input variable in addition to the at least one measured input variable of the controller. In order to provide further input variables for the multivariable control of the controller, it is provided that in addition to the predetermined angular position (φ_soll) of the thread guide also several input variables such as the corresponding moment (M_soll), the corresponding angular acceleration (ω_punkt_soll), the corresponding angular velocity (ω_soll) and the for the laying of necessary current (I_soll) for the drive of the yarn guide as set values. Thus, for each angular position (φ_soll) of the yarn guide, the controller also has information about the moment (M_soll), the angular acceleration (ω_punkt_soll), the angular velocity (ω_soll) and the necessary drive current (I_soll) before. Due to the precalculated laying curve, the control or the controller can thus prevent an overshoot of the yarn guide at the reversal points of the coils as well as other laying errors at high yarn laying speeds. Of course, this only applies as long as no disturbances occur.
Damit nicht für jede Verlegekurve einer Bewicklungsstruktur neben der Sollgröße der Winkelposition (φ_soll) zusätzlich die Sollwerte des Momentes (M_soll), der Winkelbeschleunigung (ω_punkt_soll) , der Winkelgeschwindigkeit (ω_soll) und des Verlegstroms (I_soll) vorgehalten werden müssen, werden über ein Streckenmodell, das die reale Regelstrecke regelungstechnisch bzw. mathematisch nachbildet, aus der jeweiligen Winkelposition (φ_soll) die fehlenden Größen für die ideale Regelstrecke berechnet. Dabei geht die Sollgröße der Winkelpositionen (φ_soll) einerseits direkt in den Regler ein und andererseits parallel in das Streckenmodell der idealen Regelstrecke. Das zur jeweiligen Winkelposition (φ_soll) entsprechende Moment (M_soll) , die entsprechende Winkelbeschleunigung (ω_punkt_soll) , die entsprechende Winkelgeschwindigkeit (ω_soll) und der notwendige Verlegestrom (I_soll) werden anhand der idealen Regelstrecke bestimmt und gehen als Ausgangsgrößen des Streckenmodells in den Regler als weitere Sollgrößen für die Mehrgrößenregelung ein.So that the setpoint values of the moment (M_soll), the angular acceleration (ω_punkt_soll), the angular velocity (ω_soll) and the laying flow (I_soll) do not have to be stored in addition to the desired size of the angular position (φ_soll) for each laying curve of a winding structure, are determined via a system model, which simulates the real controlled system in terms of control engineering or mathematics, from the respective angular position (φ_soll) calculates the missing variables for the ideal controlled system. The setpoint of the angular positions (φ_soll) on the one hand goes directly into the controller and on the other hand into the model of the ideal controlled system in parallel. The torque (M_setpoint) corresponding to the respective angular position (φ_setpoint), the corresponding angular acceleration (ω_point_setpoint), the corresponding angular velocity (ω_setpoint) and the necessary routing current (I_setpoint) are determined on the basis of the ideal controlled system and are passed as output variables of the system model into the controller as another Setpoint variables for the multi-variable control.
Zweckmäßigerweise stehen dem Regler auch die vergleichbaren Istwerte, die aus der tatsächlichen Winkelposition (φ_ist) des Fadenführers, dem aktuellen Moment (M_ist) , der aktuellen Winkelbeschleunigung (ω_punkt_ist ) , der aktuellen Winkelgeschwindigkeit (ω_ist) des Fadenführers sowie dem vorhandenen Verlegestrom (I_ist) bestehen, zu den eingehenden Sollwerten zur Verfügung. Da in der Praxis eine Reihe von Störgrößen auf die tatsächliche Regelstrecke wirken, benötigt die Regelung zusätzlich die Istwerte dieser Größen, um eine Abweichung der Istwerte von den Sollwerten ausgleichen zu können. Diese Istwerte können beispielsweise direkt durch zusätzliche Sensoren oder Messfühler erfasst werden oder indirekt anhand von anderen physikalisch erfassbaren Messgrößen berechnet werden und mittels einer Rückkopplung an den Regler weitergeleitet werden. Allerdings ist die exakte Messung des als Moment bezeichneten Drehmomentes sowie des Stromes im Fadenverlegeantrieb (I_ist) technisch sehr aufwendig und teuer. Auch die Winkelgeschwindigkeit und die Winkelbeschleunigung könnten durch die Ableitung des Signals, das der Winkelsensor oder - geber liefert, generiert werden. Da die Regelung vorteilhafterweise für die Umsetzung der Berechnungen in einem Mikroprozessor digitalisiert werden sollte, entsteht durch die Ableitung eines digitalen Wertes ein stark verrauschtes Signal . Damit dieses Signal nutzbar ist, wäre eine Filterung unumgänglich. Dies hätte aber einen großen Verlust an Dynamik zur Folge.Conveniently, the controller also the comparable actual values, which consist of the actual angular position (φ_ist) of the thread guide, the current moment (M_ist), the current angular acceleration (ω_punkt_ist), the current angular velocity (ω_ist) of the yarn guide and the existing laying current (I_ist) , to the incoming setpoints available. Since in practice a number of disturbances on the actual controlled system act, needed the control additionally the actual values of these variables in order to be able to compensate for a deviation of the actual values from the desired values. These actual values can, for example, be detected directly by additional sensors or measuring probes or calculated indirectly from other physically detectable measured variables and forwarded to the controller by means of a feedback. However, the exact measurement of the moment referred to as torque and the current in the thread transfer drive (I_ist) is technically very complicated and expensive. Also, the angular velocity and angular acceleration could be generated by the derivative of the signal that the angle sensor or transducer provides. Since the control should advantageously be digitized for the implementation of the calculations in a microprocessor, the derivation of a digital value produces a strongly noisy signal. For this signal to be usable, filtering would be unavoidable. However, this would result in a large loss of momentum.
Deshalb sieht eine weitere die Erfindung verbessernde Maßnahme vor, dass die vergleichbaren Istwerte (zu den Sollwerten des Reglers) nach der realen Regelstrecke als so genannte Schätzwerte (φ_dach, M_dach, ω_punkt_dach, ω_dach, I_dach) durch einen Zustandsbeobachter bestimmbar sind und an den Regler (durch die bereits erwähnte Rückkopplung) weitergeleitet werden, wobei dem Zustandsbeobachter wenigstens eine Stellgröße (u) des Reglers sowie die tatsächliche Winkelposition (φ_ist) als Eingangsgrößen vorliegen. Der Zustandsbeobachter selbst ist ein weiteres zeitinvariantes Modell, wodurch die gewünschten Istwerte rekonstruierbar sind. Zwar werden die vom Zustandsbeobachter erhaltenen Werte „Schätzwerte" genannt, jedoch handelt es sich hier keineswegs um „geschätzte Werte", sondern um konkret bestimmte bzw. berechnete Werte. Mit anderen Worten, der zugeschaltete Beobachter ermöglicht es, die inneren Zustände, wie sie in der realen Regelstrecke vorliegen, mit genügender Genauigkeit zu bestimmen und dem Regler zur Verfügung zu stellen. Durch diese Maßnahme kann auf die zuvor beschriebene, zusätzliche Sensorik verzichtet werden, da nur der Istwert der Winkelposition (φ_ist) mit dem bereits vorhandenen Winkelgeber erfasst werden muss. Folglich lassen sich auch die oben genannten Nachteile der zusätzlichen Messsensorik durch den eingesetzten Zustandsbeobachter verhindern. Damit kann auf die vorhandene technische Struktur beziehungsweise den Aufbau des Fadenverlegeantriebs zurückgegriffen werden.Therefore, a further measure improving the invention provides that the comparable actual values (to the setpoint values of the controller) can be determined by a state observer according to the real controlled system as so-called estimated values (φ_dach, M_dach, ω_punkt_dach, ω_dach, I_dach) and sent to the controller ( be forwarded by the already mentioned feedback), wherein the state observer at least one manipulated variable (u) of the controller and the actual angular position (φ_ist) are present as input variables. The state observer itself is another time-invariant model, whereby the desired actual values can be reconstructed. Although the values obtained by the observer of the state are called "estimated values", they are by no means "estimated values" but rather specific or calculated values. In other words, the connected observer makes it possible to communicate the internal states as they exist in the real controlled system sufficient accuracy to determine and provide the controller. As a result of this measure, it is possible to dispense with the additional sensor system described above, since only the actual value of the angular position (φ_act) has to be detected with the already existing angle sensor. Consequently, the abovementioned disadvantages of the additional measuring sensors can also be prevented by the condition observer employed. This can be used on the existing technical structure or the structure of the thread-laying drive.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform ist der Zustandsbeobachter als Luenberger-Beobachter oder auch als so genannter asymptotischer Beobachter ausgestaltet. Bezüglich des Luenberger-Beobachters wird beispielsweise auf Otto Föllinger „Regelungstechnik" , Dr. Alfred Hüthig Verlag Heidelberg 1990, verwiesen. Auf den Seiten 502 ff. des Buches wird näher erläutert, wie die Beobachterparameter bestimmt werden und wie ein Beobachter mittels komplexer Übertragungsfunktionen für ein Eingrößensystem oder Mehrgrößensystem, wie im vorliegenden Fall, entworfen wird. Der vorgeschlagene Luenberger-Beobachter weist den Vorteil auf, dass mit seiner Hilfe der Systemzustand nach einer Anfangsstörung genau wieder rekonstruiert werden kann. Dieses gilt insbesondere für Störungen, die sich von Zeit zu Zeit wiederholen, da der Beobachter in der Lage ist, den neuen Systemzustand wieder zu erfassen. Folglich lässt sich durch den Einsatz des Luenberger-Beobachters der Fadenverlegeantrieb auch bei möglichen Störungen präzise regeln.In a further preferred embodiment, the status observer is designed as a Luenberger observer or as a so-called asymptotic observer. With regard to the Luenberger observer, reference is made, for example, to Otto Föllinger "Control Engineering", Dr. Alfred Hüthig Verlag Heidelberg 1990. On pages 502 et seq. Of the book, it is explained in detail how the observer parameters are determined and how an observer uses complex transfer functions The proposed Luenberger observer has the advantage that with its help the system state can be reconstructed exactly after an initial disturbance, in particular for disturbances which repeat themselves from time to time Since the observer is able to recapture the new system state, the use of the Luenberger observer makes it possible to precisely control the thread transfer drive, even in the event of disruptions.
Zweckmäßigerweise ist im Regler eine Gewichtung der einzelnen Soll- und Istwerte durch Gewichtungsbausteine jeweils getrennt voneinander vorgesehen, wodurch sich die Regelungsgüte des Reglers auf einfache Art und Weise zusätzlich verbessern lässt. Die jeweilige Gewichtung der einzelnen Werte kann zum Beispiel experimentell ermittelt werden. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass durch die Gewichtungsbausteine die einzelnen Soll- und Istwerte nicht nur linear, sondern auch potentiell oder exponentiell gewichtet werden können. Wie bereits im Abschnitt zuvor beschrieben, kann auch durch diese Maßnahme die Regelungsgüte auf einfache Art und Weise weiter angehoben werden.Appropriately, a weighting of the individual desired and actual values by weighting blocks is provided separately in each case in the controller, whereby the control quality of the controller can be further improved in a simple manner. The respective weighting of the individual values can be determined experimentally, for example. Furthermore, it may be advantageous that the individual nominal and actual values can be weighted not only linearly but also potentially or exponentially by the weighting modules. As already described in the section above, the control quality can be further increased in a simple manner by this measure.
Die Regeldifferenzen der einzelnen Soll-/Istwerte können durch den Regler beispielsweise nach einer vorgenommenen Gewichtung erfassbar sein und der Regler bei einer Regeldifferenz ungleich Null eine Korrektur wenigstens einer Stellgröße (u) vornehmen. Somit ist es möglich, durch den vorgeschlagenen Regler einen Regelalgorithmus abzubilden, der einen Soll/Ist-Vergleich der verwendeten Regelgrößen bei einer eventuellen Gewichtung der einzelnen Größen vornimmt und wenigstens eine Stellgröße (u) neu bestimmt bzw. berechnet, sofern eine Regeldifferenz vorliegt.The control differences of the individual setpoint / actual values can be detected by the controller, for example, after a weighting has been carried out, and the controller can carry out a correction of at least one manipulated variable (u) for a control difference not equal to zero. Thus, it is possible to use the proposed controller to map a control algorithm that carries out a target / actual comparison of the control variables used with a possible weighting of the individual variables and at least one control variable (u) newly determined or calculated, if there is a control difference.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung kommt ein Winkelgeber zur Erfassung der tatsächlichen Winkelposition (φ_ist) des Fadenführers zum Einsatz, der einen analogen Hallsensor und einen Magneten, insbesondere einen Permanentmagneten aufweist, die miteinander in Wirkverbindung stehen. Nähere Angaben und Anwendungsbeispiele sind der DE 103 54 587 Al zu entnehmen. Selbstverständlich kann aber auch anstelle des analogen Hallsensors ein optischer (digitaler) Winkelsensor zur Erfassung der tatsächlichen Winkelposition (φ_ist) des Fadenführers Verwendung finden.In a further alternative embodiment of the invention, an angle sensor for detecting the actual angular position (φ_ist) of the thread guide is used, which has an analog Hall sensor and a magnet, in particular a permanent magnet, which are in operative connection with each other. Further details and application examples can be found in DE 103 54 587 A1. Of course, however, an optical (digital) angle sensor for detecting the actual angular position (φ_ist) of the thread guide can also be used instead of the analogue Hall sensor.
Ein Rechner (Mikroprozessor oder Computer) , der zumindest das Streckenmodell und / oder den Zustandsbeobachter regelungstechnisch bzw. mathematisch nachbildet, erlaubt es, die vorliegende Erfindung kostengünstig und einfach zu realisieren. Sofern ein solcher Rechner zum Einsatz kommt, kann dieser auch für den Regler verwendet werden. Hierdurch lässt sich der technische Aufbau der Erfindung weiter vereinfachen, sowie zusätzliche Kosten einsparen.A computer (microprocessor or computer), which simulates at least the system model and / or the state observer control technology or mathematically, makes it possible to implement the present invention inexpensively and easily. If such a computer is used, it can also be used for the controller. This allows the simplify technical design of the invention further, and save additional costs.
Um die Leistungsfähigkeit einer Textilmaschine, die der Erstellung von Spulen dient und die mit dem erfindungsgemäßen Fadenverlegeantrieb ausgestattet ist, zu optimieren, sind alle vorhandenen Arbeitstellen mit dem erfindungsgemäßen Fadenverlegeantrieb ausgerüstet.In order to optimize the performance of a textile machine, which is used to create bobbins and which is equipped with the thread laying drive according to the invention, all existing workstations are equipped with the thread laying drive according to the invention.
Die Erfindung ermöglicht hohe Fadenverlegefrequenzen bei Vermeidung von Verlegefehlern. Vorzugsweise werden möglichst die vorhandenen technischen Strukturen des Fadenverlegeantriebs ausgenutzt .The invention enables high thread laying frequencies while avoiding installation errors. Preferably, as far as possible, the existing technical structures of the thread-laying drive are utilized.
Die Winkelposition (φ_soll) geht vorteilhaft als ein Sollwert einerseits direkt in den Regler und andererseits als Eingangsgröße für ein vorgeschaltetes Streckenmodell ein, welches die reale Regelstrecke regelungstechnisch oder mathematisch nachbildet. Durch dieses vorgeschaltete Streckenmodell werden weitere Sollwerte, wie beispielsweise die der Winkelposition entsprechende Winkelgeschwindigkeit (ω_soll) , das entsprechende Moment (M_soll) , die entsprechende Winkelbeschleunigung (ω_punkt_soll) und der notwendige Verlegestrom (I_soll) für eine Mehrgrößenregelung des Reglers bestimmt. Somit wird eine präzise und schnelle Regelung des Fadenverlegeantriebs ermöglicht, solange keine Störgrößen in dem System auftreten.The angular position (φ_soll) is advantageous as a setpoint on the one hand directly into the controller and on the other hand as an input to an upstream system model, which simulates the real control system control technology or mathematically. By means of this upstream system model further setpoint values, such as the angular velocity (ω_soll) corresponding to the angular position, the corresponding moment (M_soll), the corresponding angular acceleration (ω_punkt_soll) and the necessary laying current (I_soll) are determined for a multi-variable control of the controller. Thus, a precise and fast control of the thread transfer drive is possible, as long as no disturbances occur in the system.
Da in der Praxis leider Störgrößen nie ganz ausgeschlossen werden können, ist vorteilhaft unter Beibehaltung der vorhandenen technischen Strukturen des Fadenverlegeantriebs vorgesehen, dass aus der Stellgröße (u) des Reglers sowie der tatsächlichen Winkelposition (φ_ist) des Fadenführers über einen Zustandsbeobachter die Winkelposition (φ_dach) des Fadenführers, die entsprechende Winkelgeschwindigkeit (ω_dach) des Fadenführers, das entsprechende Moment (M_dach) , die entsprechende Winkelbeschleunigung (ω_punkt_dach) und der zur Verlegung notwendige Strom (I_dach) des Antriebs als Schätzwerte generiert werden und dem Regler als weitere Eingangsgrößen (durch eine Rückkopplung) zur Verfügung stehen. Damit reagiert die Regelung auch auf eventuelle Störungen, die somit ausgeglichen werden.Since, in practice, disturbances can never be completely ruled out, it is advantageously provided while maintaining the existing technical structures of the thread laying drive that the angular position (φ_dach) can be determined from the manipulated variable (u) of the controller and the actual angular position (φ_ist) of the thread guide via a state observer. the thread guide, the corresponding angular velocity (ω_dach) of the thread guide, the corresponding moment (M_dach), the corresponding angular acceleration (ω_punkt_dach) and the current required for laying power (I_dach) of the drive are generated as estimated values and the controller as further input variables (by a feedback) available stand. In this way, the regulation also reacts to any disturbances that are thus compensated.
Es sind nicht in jedem Fall alle fünf Eingangsgrößen für die Regelung erforderlich. Es können beispielsweise bereits drei Eingangsgrößen für eine erfindungsgemäße Regelung sinnvoll sein, wie die Winkelposition, die Winkelgeschwindigkeit sowie der Strom. Es ist aber auch möglich, mehr als fünf Eingangsgrößen für die Regelung zu verwenden. Je mehr Eingangsgrößen eingehen, desto größer wird die erzielbare Regelgenauigkeit. Allerdings steigt der Aufwand für die Regelung mit zunehmender Anzahl der Eingangsgrößen .Not all five input variables are required for the control in each case. For example, three input variables may already be useful for a regulation according to the invention, such as the angular position, the angular velocity and the current. But it is also possible to use more than five input variables for the control. The more input quantities are received, the greater the achievable control accuracy. However, the effort for the control increases with increasing number of input variables.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung zu einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigt:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description and the drawings to an embodiment of the invention. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. It shows:
Figur 1 ein Blockschaltbild zum beispielhaften Regelungsaufbau des Fadenverlegeantriebs.Figure 1 is a block diagram of the exemplary control structure of the thread laying drive.
In Figur 1 ist ein Blockschaltbild zum Regelungsaufbau des Fadenverlegeantriebs mit einem Zustandsbeobachter 12 dargestellt. Dabei geht vom Sollwertgeber 1 die vorgegebene Winkelposition (φ_soll) als Sollgröße 2 direkt in den Regler 4 ein. Ebenfalls wird diese Winkelposition (φ_soll) als Eingangsgröße für das Streckenmodell 3 verwendet. Durch das Streckenmodell 3 wird die reale Regelstrecke 10, die aus der Endstufe des Fadenführerantriebs und des weiteren elektromechanischen Fadenverlegeantriebs besteht, als ideale Regelstrecke abgebildet. Somit lassen sich die weiteren Sollgrößen 2, nämlich das entsprechende Moment (M_soll) , der erforderliche Verlegestrom (I_soll), die entsprechende Winkelgeschwindigkeit (ω_soll) und die entsprechende Winkelbeschleunigung (ω_punkt_soll) des Fadenführers, als zusätzliche Eingangsgrößen für den Regler 4 generieren. Im Regler 4 kann eine Gewichtung der eingehenden Sollgrößen 2 separat für jede Sollgröße 2 einzeln durch Gewichtungsbausteine 5 vorgesehen sein.FIG. 1 shows a block diagram for the control structure of the thread laying drive with a status observer 12. In this case, from the setpoint generator 1, the predetermined angular position (φ_soll) as setpoint value 2 directly enters the controller 4. Also, this angular position (φ_soll) as Input variable used for the system model 3. Due to the track model 3, the real controlled system 10, which consists of the final stage of the yarn guide drive and the further electromechanical yarn laying drive, shown as an ideal controlled system. Thus, the additional setpoints 2, namely the corresponding moment (M_soll), the required laying current (I_soll), the corresponding angular velocity (ω_soll) and the corresponding angular acceleration (ω_punkt_soll) of the yarn guide, can be generated as additional input variables for the controller 4. In the controller 4, a weighting of the incoming nominal quantities 2 can be provided separately for each nominal variable 2 individually by weighting modules 5.
Damit der Regler 4 auch auf eventuelle Störgrößen 14, die auf die reale Regelstrecke 10 einwirken, reagieren kann, gehen auch Istwerte, die am Ende der realen Regelstrecke 10 vorliegen, als Basis zu einem Vergleich mit den Sollwerten 2 ein. Dazu werden die Istwerte an den Regler 4 rückgekoppelt. Im vorliegenden Fall werden jedoch die gewünschten Istwerte als Schätzwerte 13 aus einem Zustandsbeobachter 12 an den Regler 4 geliefert, da die vorhandenen Istwerte nur mit einem unverhältnismäßigen Aufwand ermittelt werden können. Der Zustandsbeobachter 12 ermöglicht nämlich, anhand der Stellgröße 9 (u) , die eine Spannung repräsentiert, und der Regelgröße 11, die aus der tatsächlichen Winkelposition 11 (φ_ist) des Fadenführers besteht, die vergleichbaren Schätzwerte 13 zu den erforderlichen Istwerten zu bestimmen. Diese Istwerte bestehen aus der tatsächlichen Winkelposition 11 (φ_ist) , dem zugehörigen Moment (M_ist) , der zugehörigen Winkelgeschwindigkeit (ω_ist) des Fadenführers, der zugehörigen Winkelbeschleunigung (ω_punkt_ist) sowie dem aktuellen Verlegestrom (I_ist) . Entsprechend liefert der Zustandsbeobachter 12 die Schätzwerte 13 der Winkelposition 11 (φ_dach) , dem zugehörigen Moment (M_dach) , der zugehörigen Winkelgeschwindigkeit (ω_dach) des Fadenführers, der zugehörigen Winkelbeschleunigung (ω_punkt_dach) sowie des Verlegestroms (I_dach) . Durch den Einsatz des Zustandsbeobachters 12 braucht folglich nicht die technische Struktur bzw. der Aufbau des Fadenverlegeantriebs geändert zu werden.So that the controller 4 can also respond to possible disturbance variables 14 which act on the real controlled system 10, actual values which are present at the end of the real controlled system 10 are also used as the basis for a comparison with the desired values 2. For this purpose, the actual values are fed back to the controller 4. In the present case, however, the desired actual values are supplied as estimated values 13 from a state observer 12 to the controller 4, since the existing actual values can only be determined with a disproportionate effort. Namely, the state observer 12 makes it possible to determine the comparable estimated values 13 to the required actual values on the basis of the manipulated variable 9 (u), which represents a voltage, and the controlled variable 11, which consists of the actual angular position 11 (φ_ist) of the thread guide. These actual values consist of the actual angular position 11 (φ_act), the associated moment (M_act), the associated angular velocity (ω_act) of the thread guide, the associated angular acceleration (ω_point_act) and the current routing current (I_act). Accordingly, the state observer 12 supplies the estimated values 13 of the angular position 11 (φ_dach), the corresponding moment (M_dach), of the associated Angular velocity (ω_dach) of the thread guide, the associated angular acceleration (ω_punkt_dach) and the laying current (I_dach). Consequently, the use of the state observer 12 does not require the technical structure or the structure of the thread laying drive to be changed.
Die vom Zustandsbeobachter 12 ermittelten Schätzwerte 13 gehen, wie bereits erwähnt, als weitere Größen in den Regler 4 ein. Damit kann auf eine Ermittlung einer Mehrzahl verschiedener tatsächlicher Istwerte durch Messung am Ende der realen Regelstrecke 10 verzichtet werden. Des Weiteren kann auch eine Gewichtung der rückgekoppelten Schätzgrößen 13 im Regler 4 durch vorhandene Gewichtungsbausteine 6 stattfinden. Die daraus resultierenden Größen werden in Rechenwerken 7 verarbeitet und mit den ebenfalls gewichteten Sollgrößen 2 durch einen Soll/Ist- Vergleich 8 verglichen. Der Vergleich der Soll/Istwerte findet in der Regel durch Differenzbildungen statt. Sollte dieses Ergebnis von Null abweichen, wird der Regler eine Korrektur wenigstens einer Stellgröße 9 (u) für die reale Regelstrecke 10 vornehmen. Hierdurch wird bewirkt, dass der Fadenführer wieder seine vorgegebene Winkelposition (φ_soll) erreicht.The estimated values 13 determined by the state observer 12, as already mentioned, enter the controller 4 as further variables. This makes it possible to dispense with determining a plurality of different actual actual values by measuring at the end of the real controlled system 10. Furthermore, a weighting of the feedback estimated variables 13 in the controller 4 can take place by means of existing weighting modules 6. The resulting variables are processed in arithmetic units 7 and compared with the likewise weighted setpoints 2 by a target / actual comparison 8. The comparison of the setpoint / actual values usually takes place by difference formations. If this result deviates from zero, the controller will make a correction of at least one manipulated variable 9 (u) for the real controlled system 10. This causes the thread guide again reaches its predetermined angular position (φ_soll).
Die vom Regler 4 ausgegebenen Stellgrößen 9 (u) werden an die reale Regelstrecke 10 weitergeleitet, wodurch die Winkelposition des Fadenführers verändert wird. Die tatsächliche Winkelposition 11 (φ_ist) des Fadenführers wird durch einen nicht gezeigten Winkelgeber oder -sensor erfasst und stellt die eigentliche Regelgröße 11 des abgebildeten Regelungssystems dar. Diese Regelgröße 11 ist der einzige, tatsächlich ermittelte Istwert des gesamten Regelungssystems.The control variables 9 (u) output by the controller 4 are forwarded to the real controlled system 10, whereby the angular position of the yarn guide is changed. The actual angular position 11 (φ_ist) of the yarn guide is detected by an angle sensor or sensor, not shown, and represents the actual controlled variable 11 of the illustrated control system. This controlled variable 11 is the only, actually determined actual value of the entire control system.
Wie zuvor erwähnt wurde, ist es auch denkbar, die erforderlichen Istwerte durch zusätzliche Sensoren oder Messgeber zu erfassen und über eine Rückkopplung an den Regler 4 weiterzugeben. BezugszeichenlisteAs mentioned above, it is also conceivable to detect the required actual values by additional sensors or encoders and to pass them on to the controller 4 via a feedback. LIST OF REFERENCE NUMBERS
Sollwertgeber Sollgrößen /-werte Streckenmodell mit idealer Regelstrecke Regler Gewichtungsbausteine zur Gewichtung der Sollwerte Gewichtungsbausteine zur Gewichtung der Ist- bzw. Schätzwerte Rechenwerk Soll/Ist-Vergleich Stellgröße reale oder tatsächliche Regelstrecke (Endstufe + elektromechanischer Fadenverlegeantrieb) Istwert / Regelgröße Beobachter Schätzwert Störgröße Setpoint generator Setpoint values / values Line model with ideal controlled system Controller Weighting blocks for weighting the setpoint Weighting blocks for weighting the actual or estimated values Calculator Setpoint / Actual comparison Actuating variable Real or actual controlled system (output stage + electromechanical filament drive) Actual value / controlled variable Observer Estimated value Disturbance variable

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Fadenverlegeantrieb, insbesondere für eine Arbeitsstelle einer Textilmaschine, mit einem Fadenführer und einem dafür vorgesehenen elektromotorischen Einzelantrieb sowie einem Winkelgeber zur Erfassung der tatsächlichen Winkelposition (φ_ist) des Fadenführers und einem Regler (4), durch den zumindest eine Stellgröße (9) (u) für eine Endstufe des elektromotorischen Einzelantriebes vorgebbar ist, um den Fadenführer anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (4) eine Mehrgrößenregelung umfasst, um mittels zumindest einer Stellgröße (9) (u) die tatsächliche Winkelposition (φ_ist) des Fadenführers präzise zu regeln und dass in den Regler (4) mehrere der folgenden Eingangsgrößen i) die vorgegebene Winkelposition (φ_soll) des Fadenführers, ii) das entsprechende Moment (M_soll) des Fadenführers, iii) die entsprechende Winkelbeschleunigung (ω_punkt_soll) des Fadenführers, iv) die entsprechende Winkelgeschwindigkeit (ω_soll) des Fadenführers, und v) der zur Verlegung notwendige Strom (I_soll) des Antriebs als Sollwerte (2) eingehen. 1. yarn-laying drive, in particular for a job of a textile machine, with a yarn guide and a dedicated electromotive single drive and an angle sensor for detecting the actual angular position (φ_ist) of the yarn guide and a controller (4), by the at least one manipulated variable (9) (u ) for an output stage of the electromotive single drive can be predetermined to drive the yarn guide, characterized in that the controller (4) comprises a multi-variable control, by means of at least one manipulated variable (9) (u) to control the actual angular position (φ_ist) of the yarn guide precisely and that in the controller (4) more of the following input variables i) the predetermined angular position (φ_soll) of the thread guide, ii) the corresponding moment (M_soll) of the thread guide, iii) the corresponding angular acceleration (ω_punkt_soll) of the thread guide, iv) the corresponding angular velocity (ω_soll) of the yarn guide, and v) the to Laying necessary current (I_soll) of the drive as set values (2).
2. Fadenverlegeantrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Streckenmodell (3) vorhanden ist, welches die Regelstrecke (10) (Stromendstufe + Antrieb des Fadenverlegesystems) nachbildet und aus der vorgegebenen Winkelposition (φ_soll) des Fadenführers mehrere der weiteren Eingangsgrößen des Reglers (4) des Fadenführers vorbestimmt.Second yarn laying drive (1) according to claim 1, characterized in that a system of lines (3) is present, which simulates the controlled system (10) (current output stage + drive the yarn laying system) and from the predetermined angular position (φ_soll) of the yarn guide more of the other input variables the regulator (4) of the thread guide predetermined.
3. Fadenverlegeantrieb (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Regelstrecke (10) eine Rückkopplung vorhanden ist, die dem Regler (4) vergleichbare Istwerte zu den Sollwerten (2) zur Verfügung stellt.3. thread laying drive (1) according to claim 1 or 2, characterized in that after the controlled system (10) a feedback is present, which provides the controller (4) comparable actual values to the set values (2).
4. Fadenverlegeantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vergleichbaren Istwerte zu den Sollwerten (2) nach der Regelstrecke (10) als so genannte Schätzwerte (13) durch einen Zustandsbeobachter (12) bestimmbar sind und dem Regler (4) zur Verfügung stehen, und wenigstens eine Stellgröße (9) (u) sowie die tatsächliche Winkelposition (11) (φ_ist) als Eingangsgrößen für den Zustandsbeobachter (12) dienen.4. thread laying drive (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the comparable actual values to the set values (2) after the controlled system (10) as so-called estimates (13) by a state observer (12) can be determined and the Controller (4) are available, and at least one manipulated variable (9) (u) and the actual angular position (11) (φ_ist) serve as input variables for the state observer (12).
5. Fadenverlegeantrieb (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Zustandsbeobachter (12) generierten Schätzwerte (13) i) die vorgegebene Winkelposition (φ_dach) des5. thread laying drive (1) according to claim 4, characterized in that the state observer (12) generated estimates (13) i) the predetermined angular position (φ_dach) of the
Fadenführers, ii) das entsprechende Moment (M_dach) des Fadenführers, iii) die entsprechende Winkelbeschleunigung (ω_punkt_dach) des Fadenführers, iv) die entsprechende Winkelgeschwindigkeit (ω_dach) desThread guide, ii) the corresponding moment (M_dach) of the thread guide, iii) the corresponding angular acceleration (ω_punkt_dach) of the thread guide, iv) the corresponding angular velocity (ω_dach) of the thread guide
Fadenführers, und v) den zur Verlegung notwendigen Strom (I dach) des Antriebs umfassen.Thread guide, and v) the current required for laying (I roof) of the Drive include.
6. Fadenverlegeantrieb (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Zustandsbeobachter (12) um einen Luenberger-Beobachter handelt.6. thread laying drive (1) according to claim 4 or 5, characterized in that it is the state observer (12) is a Luenberger observer.
7. Fadenverlegeantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Regler (4) eine Gewichtung der einzelnen Soll- und Istwerte durch7. thread laying drive (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the controller (4) by a weighting of the individual desired and actual values
Gewichtungsbausteine (5, 6) jeweils getrennt voneinander vorgesehen ist.Weighting blocks (5, 6) is provided separately from each other.
8. Fadenverlegeantrieb (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtungsbausteine (5, 6) eine lineare, potentielle oder exponentielle Gewichtung der einzelnen Soll- und Istwerte umfassen.8. thread laying drive (1) according to claim 7, characterized in that the weighting blocks (5, 6) comprise a linear, potential or exponential weighting of the individual desired and actual values.
9. Fadenverlegeantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelgeber zur Erfassung der tatsächlichen Winkelposition (11) (cp_ist) des Fadenführers einen analogen Hallsensor und einen Magneten, insbesondere einen Permanentmagneten aufweist, die miteinander in Wirkverbindung stehen. 9. thread laying drive (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the angle sensor for detecting the actual angular position (11) (cp_ist) of the thread guide has an analog Hall sensor and a magnet, in particular a permanent magnet, which are in operative connection with each other ,
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