【摘 要】
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分切机是纺织材料加工流程中的精整设备,主要作用是将上游厂商生产的宽幅材料进行纵向分切,最后复卷成一定长度和宽度的小卷装。系统运行张力较大容易造成材料的撕扯及内部组织损伤,张力太小会引起材料的滑移、走偏,复卷后端面出现不齐和毛边现象。保证材料在运行过程中张力稳定是分切机的核心要素,针对目前市场上分切机张力控制系统存在的问题,设计合理的控制策略及方案,对提高纺织设备自动化和工业智能控制具有重要意义。材
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分切机是纺织材料加工流程中的精整设备,主要作用是将上游厂商生产的宽幅材料进行纵向分切,最后复卷成一定长度和宽度的小卷装。系统运行张力较大容易造成材料的撕扯及内部组织损伤,张力太小会引起材料的滑移、走偏,复卷后端面出现不齐和毛边现象。保证材料在运行过程中张力稳定是分切机的核心要素,针对目前市场上分切机张力控制系统存在的问题,设计合理的控制策略及方案,对提高纺织设备自动化和工业智能控制具有重要意义。材料分切是一个连续的过程,各个单元机械结构复杂、影响因素较多,存在强干扰、非线性及强耦合等特点,造成张力控制系统较为复杂。本文以高精度、高质量、高效率分切为目标,对整个过程的张力控制环节进行研究,针对不同结构设计详细控制方案。首先分析张力产生的机理并确定张力控制的关键要素,根据具体方案建立放卷及分切部分的动力学模型,同时,根据壁筒弹性力学原理建立锥度收卷模型。依据动力学平衡原理,分析了各单元间张力的耦合性及张力和速度的关系,通过卷材半径及辊筒转动惯量的不断变化,确定影响张力稳定性及控制精度的主要原因,在此基础上考虑对张力控制系统进行动态补偿。其次,对比常规PID控制器的张力控制效果,基于系统的复杂性及常规控制器存在的弊端,提出采用结构功能较完善的自抗扰控制器。同时,为实现该控制器参数的在线整定、优化,利用遗传算法的并行搜索性能对参数进行在线调整,设计先进的智能控制算法——遗传自抗扰张力控制器。在MATLAB中搭建仿真模块,仿真结果表明在该控制器下张力运行较为稳定,控制精度高、超调量小且抗扰动性能强。最后,对分切机张力控制系统的软硬件进行研究和设计,选择经济、耐用的硬件设备,设计软件控制程序及监控系统。提出以PLC为核心控制器,通过人机界面实现整个生产线的参数设置和实时监控,将所有硬件设备进行通讯连接并对控制系统进行试验验证,记录设备运行数据。试验结果表明在遗传自抗扰控制器下张力波动较小,分切后的产品缠绕紧密、无毛边及褶皱满足实际生产需求,提高了分切效率和质量。
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