用户名:   密 码:       
基于 DSP的智能电子送经控制系统
纺 纱   |   织 造   |   针 织   |   染 整
  首页 >> 纺织学院 >> 正文  
 

基于 DSP的智能电子送经控制系统

 
 

发布时间: 2007/12/1           文章出处:  

 
 
 引言
   目前,国内织机的送经控制系统大部分为机械送经控制系统,即通过一系列的机械结构调节(杠杆、齿轮、弹簧、皮带等)来控制送经量。实践表明,机械送经控制系统使得织机结构复杂,滞后严重,柔性差。织机高强度的工作易造成一些机械结构磨损,使控制精度降低。而且,机械送经控
制系统不能满足中高档织机的速度要求。电子送经控制系统以其优良的性能正逐步代替机械送经
控制系统。
    国内电子送经控制系统一般都是采用PLC或单片机作为主控制器,电机采用力矩电机或步进电机,采用速度控制和开环控制方式,只能适应低速织机。也有采用高档 PLC或工业计算机作为主控制器来进行闭环控制的电子送经控制系统,但成本较高。国外的电子送经控制系统一般集成在整个织机控制器中,电机采用步进电机或伺服电机,一般专用于织特定布的织机,柔性差,对用户来讲成本高。现著名的德国百格拉公司有单独的电子送经控制系统产品,采用的是步进电机控制,很难适应高速、高精度的要求。

1 送经控制系统原理分析
    织机织布时要对经纱的张力进行有效控制,控制织机的送经量,从而织出疏密均匀的布。如果织布时经纱张力控制不均匀,则织出的布将疏密不均,光洁度差,并且容易造成断经,严重影响生产效率。由于织布过程中送经布轴的轴径不断变小,以及其他噪声及干扰因素,所以该系统是一个时变的非线性的系统,很难建立准确的数学模型,控制起来比较复杂。
    所以,织机送经控制系统的控制精度、稳定性以及响应的快速性等,直接影响到织出布的质量和生产效率。

2 控制系统的设计
    2.1 技术方案
    系统采用高速的数字信号处理器(DSP)作主控制器。采用的核心算法为智能模糊PID算法。控制电机采用交流伺服电机,保证了控制的准确性和快速性。在一个织布周期里的多个不同时刻实时地检测经纱的张力,实时地控制交流伺服电机的转速和转向,保证了各个织布周期张力的一致性。现就所采用方案说明如下:
    DSP(数字信号处理器)是适合于这种应用场合的首选器件,由于它采用了多总线的哈佛结构和流水线结构,内部设置了专用硬件乘法器以及专用的DSP命令,所以使DSP实现了高速运算功能— 在1个周期内就能完成乘法运算,这比通用微处理机快10一100倍。DSP是一种高速专用微处理器(MCU),其运算功能强大,能实现高速输人和高速率传输数据,它专门处理以运算为主不允许迟延的实时信号,高效进行快速傅立叶变换运算。它包含有灵活可变的1/0接口和片内1/0管理,高速并行数据处理算法的优化指令集。
    DSP的精度高、可靠性好,为电机控制提供高效可靠的平台。
    目前,国内推广应用最为广泛的DSP器件是美国德州仪器 (TI)公司生产的TMS320系列。TMS320 LF2407 A控制器是为了满足控制应用而设计的。通过把一个高性能的DSP内核和微处理器的片内外围设备集成为一个芯片的方案,非常适合于工业控制领域。它的指令周期为40ns,有高达32K字的FLASH程序存贮器,高达 1. 5K字的数据/程序 RAM, 544字双口RAM, 2K字的单口RAM,两个适合于电机控制的事件管理器模块集成有10位A/D转换器。所以控制系统选用 TMS320LF240FA作为系统主控制器。
    传统PID控制算法在设计 PID控制器时,是依靠经验和试验在系统调试时确定PID控制器的参数Kp, K1, KD。在以后的使用过程中,或者保持参数不变,或者在外部条件发生重大变化时,重新手动选择参数。由前面分析可知,织机送经控制系统是一个非线性、时变和分布参数系统,这就要求 PID参数能够在线调整,以适应改变了的模型。
    而常规 PID控制不能满足这一要求,因此在设计控制器时,一个关键的问题就是 PID参数的实时整定。在选择控制器算法时,转向定量和定性相结合的方法— 模糊控制。模糊控制实际上是一种非线型控制,属于智能控制的范畴。结合模糊控制和PID控制各自的优点,在PID控制的基础上采用模糊控制,将模糊控制和PID控制两者结合起来,充分发挥模糊控制灵活性、适应性强的优点和PID控制精度高的优点。
    根据经验制定出PID参数的调整规则,在线进行模糊推理,分别调整PID的3个参数,解决了控制系统中PID参数实时整定的问题。控制过程中在线整定PID的3个参数,集中了模糊控制和PID控制的优点,使系统有很好的动态,稳态性能和适应性,而且抗干扰能力强,有很好的鲁棒性。控制中采用位置控制和小偏差微量调整控制方法。控制方式为先由初始状态 自动算出一个控制量。控制过程中,根据张力偏差通过智能模糊PID算法计算得出一个调整补偿量,然后由这两个量的代数和去控制交流伺服系统,所以控制精准、平稳,不会出现大的波动。

     2.2 控制系统原理
    系统控制原理框图如图1。电子送经系统工作原理为:在一个织布周期里多个不同时刻通过张力传感器实时地检测经纱的张力。与设定值进行比较,再由主控制器DSP根据偏差通过智能模糊PID算法计算得出一控制量,实时地控制交流伺服系统。



3 硬件构成
    控制系统硬件原理框图如图2。图中,系统主控制器为TMS320LF2407A,实时完成对各种输人输出数据的处理,以及模糊PID算法的运算。

 


    光电码盘用来在程序执行过程中特定位置产生中断以采样张力信号。它的端口A,B,Z经电平转换芯片 74LVTH245A 转换 后,分别 与TMS320LF2407A的 QEPI, QEP2, CAPS相连。74LVTH245A完成码盘5V电平到3.3V的转换。TMS320LF2407A的事件管理模块的计数器对码盘脉冲进行计数。当计数脉冲数与设定值相同时,产生中断进行对张力采样。
   系统由安装在织机上的张力传感器实时测得经纱的张力。张力传感器把张力转化成电压信号。该电压信号经模拟处理电路处理得到 DSP 芯片的A/D模块可处理的与张力传感器输出电 压成比例的电压信号。张力传感器经模拟处理电 路处理过的电压,由DSP芯片的 A/D模块的 ADCIN00通道接受。经过A/D转换,转换成数字信号,与设定值比较后,经由智能模糊 PID算 法处理。 外部数据 RAM主要用来进行外部仿真调 试,掉电保护 RAM主要用来存放掉电时系统一 些重要参数。
    液 晶 模 块 采 用 间 接 控 制 方 式 与 TMS32OLF2407A相连,用 TMS320LF2407A的 I/0 端口控制,用软件模拟操作时序。键盘设定分别由TMS32OLF2407A的v0端口控制,软件结构简单,液晶和键盘相结合来完成经纱张力和故障显示、故障诊断、张力设定,自动、手动控制等功能。
     系统所采用电机为交流伺服电机,采用位置控制模式,由TMS320LF2407A的PWM端口I/O端口分别控制交流伺服驱动器的 PULSE和SIGN,即由PWM发出相应频率和数量的脉冲控制伺服电机的转速和转的位置,I/O端口控制伺服电机的转向。
    系统中,JTAG接口电路主要完成外部仿真调试和程序下载到芯片的FLASH中。

4 软件构成
    系统软件设计方案如图3.


        .系统管理程序:负责对所有子程序模块的管理。
        .人机界面交互接口程序:负责对系统参数的设定和调整,以及故意诊断的显示和查询。
        .开停机处理程序:负责开停机时对一些参数的处理和优化补偿。
        .模糊算法:负责对系统PID参数的在线模糊整定。
         PID算法:负责用 PID算法计算出输出量控制电机。
        .故障诊断给保护程序:负责对系统故障的诊断和保护。
        .掉电数据保护程序:负责对系统掉电时对数据的保护以及再次操作时对数据的恢复。
    总程序框图如图4,码盘中断程序框图如图 5.




5 结束语
     运用该控制方案设计的控制系统实时性好、响应快,并具有自适应调节功能,各个织布周期张力的一致性好,且送经量精确,控制平稳,能满足高档织机的送经要求,具有较高性价比。中国是纺织行业大国,织机电子送经控制系统具有巨大市场,并且通过研制具有自己产权的高档次电子送经控制系统提高了我国织机的档次,对于人关后我国织机占领国内外市场具有重大意义。

 
 
 
    下一篇:    2013中国·柯桥纺织品印花工业展览
    上一篇:    异形钢筘使用中的问题及解决对策
 
 
   

·中国牛仔服装名镇~~~广东省增城市新
·中国出口服装制造名城~~~江苏省金坛
·中国休闲服装名城~~~江苏省常熟市
·功能性运动服装用新型纺织
·我国全面封杀致癌服装牛仔裤免烫衣最应

 

·新型纺纱:摩擦纺纱
·新型纺纱:喷气纺纱
·新型纺纱:转杯纺纱
·新型纺纱:概述
·后加工:花式纱线

 
 
     
·无锡丝普兰喷气织机制造有限公司
·上海朝辉压力仪器有限公司
·金湖县骏达机械有限公司
·香港高勋集团有限公司
·无锡市杏元机械制造有限公司
·无锡二橡胶股份有限公司
·赛特环球机械(青岛)有限公司
·江苏金轮针布有限公司(金轮科创股份有
·江苏省金坛市纺织机械总厂
·无锡中氏机械有限公司
 
 

1、本网所刊转的与机械相关的信息和专题旨在传递更多行业信息之目的,版权均归著作权人或页面内声明的版权人所有。本站对中国纺机网上刊登之所有信息不声明或保证其内容之正确性或可靠性,您于此接受并承认信赖任何信息所生之风险应自行承担。

2、为避免纠纷,未经书面协议授权,谢绝其他网站等有关信息服务企业予以转载使用。如果其他媒体、网站或个人转载使用,必须保留本网注明的“稿件来源”,并自负法律责任。

3、此外,在中国著作权法等有关法律规定允许的范围内,本网站有部分信息是从内容合作方、免费资源提供方转载、摘编获得的。在摘编网上稿件时,由于网络的特殊性,无法及时确认稿件作者并与作者取得联系。如果您发现本网站使用了您拥有著作权的作品并对我们的编辑方式有异议,请向我们提供您的身份证明及您对该作品拥有著作权的有关文件,我们会尽快根据中国相关法律妥善处理。

 
  ·温度控制器
·温度控制器
·扩展模块
·变频器
·变频器
·系列交流伺服驱动系统
·交流伺服驱动系统
·系列交流伺服驱动系统
·系列(new)交流伺服驱
·可编程序控制器
 
 
关于网站 | 帮助中心 | 加入本站 | 广告服务 | 本站声明 | 关于支付 | 联系我们 | 网站地图 | 友情链接 |《纺机专刊》

版权所有:Copyright © 2008 中国纺机网 WWW.TTMN.COM   网站运营商:武汉网信科技有限公司
总    机:027-51516088、82756160、82756180、82756187、82756301
客服热线:027-51518188   广告热线:027-51518288   值班电话:027-63599068
上海传真:021-51901577(24小时接收)   武汉传真:027-51516699、82756183
邮    箱:ttmn@netgood.com.cn   网站地址:中国·武汉·南京路63号金丰大厦8楼   邮政编码:430020