维普资讯 http://www.cqvip.com
纺纱技术 摘要：随着电子技术和传感器枝术的不断发展，自调匀整装置也得到了很好的发 展，目前新生产的清梳联梳棉机大多数带有自调匀整装置，使生条不匀得到了较 好的控制。文章分析了梳棉机出条不匀和自调匀整装置的特点，在一体化棉箱清 梳联基础上开发出采用模糊控制的混合环自调匀整系统。 关键词：自调匀整；梳棉机；模糊控制；混合环自调匀整系统 中图分类号：ＴＳ １０３．１１３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—３０２５（２００６）１２—００５９ ０２ 青岛大学纺织服装学院熊磊邢明杰 梳棉机在前纺中起着重要的作用．其输出生条的质量 直接影响着成纱品质。梳棉机的自身结构及梳理原理等特 点会造成生条不匀．特别是清梳联系统没有成卷定重 其 生条不匀比传统的梳棉机更加严重。随着电子技术和传感 器技术的不断发展 自调匀整装置也得到了很好的发展 与给棉罗拉喂棉的均匀对生条质量有很大的影响。 ２ 自调匀整智能型混合环控制系统 清梳联梳棉机使用的自调匀整系统有开环式、闭环式 和混合环式．其中混合环控制既有开环的响应较快、滞后 时间短的特点．又有闭环可以校正系统误差、误差控制较 好的优点。梳棉机的出条速度不如并条机那么快．响应速 度要求不是很高．因此．在条件允许的情况下应尽量采用 混合环。在目前大多数混合环系统上．两检一控比较普遍． 这种控制形式为：采用两个检测点（机后检测给棉罗拉．机 目前新生产的清梳联梳棉机大多数带有自调匀整装置．使 生条不匀得到了较好的控制。特别是随着嵌入式系统 自 动控制理论的发展及其在纺织中的应用．为进一步减少生 条不匀提供了条件。 １ 梳棉机生条不匀结构的特点 梳棉机生产的生条与并条机生产的熟条相比．其不匀 结构主要存在于中长片段和超长片段上。并条机由于有了 并合作用，不匀主要集中在短片段和超短片段上。清梳联 梳棉机长片段 超长片段不匀率高．平均定量偏差大．与 前用凹凸罗拉、阶梯罗拉、弹簧片或气压喇叭口检测出 条）．共同控制一个给棉罗拉变速。采用这种控制系统可以 很好地控制短片段和中长片段的不匀．但是由于不能控制 棉箱的给棉量．长片段和超长片段的不匀控制不理想。 现代新型的梳棉机设计一般都把给棉箱划入梳棉机一 体的范畴．不再单独设计给棉箱，实行给棉箱一体化设计， 所以新型的自调匀整系统可以把给棉箱喂棉量的检测与控 制纳入混合环系统。 棉卷喂入梳棉机相比 其特点是：中 短片段不匀率比卷 喂生条好 超长片段比卷喂梳棉机生条差．且平均重量偏 差大：两者的不匀结构有一个片段长度临界点Ｌ，当片段 长度小于Ｌ时．清梳联梳棉机生条不匀比卷喂梳棉机生条 好．在片段长度大干Ｌ时则相反．其中片断长度Ｌ与棉箱 结构有关。由清梳联梳棉机生条不匀特点可知．棉箱喂棉 作者简介：熊磊，男，１９８２年生，硕士在读，青岛，２６６０７１ 新型混合环控制系统如图１。检测点有３个．分别检 测棉箱压力 棉层厚度和生条不匀引起的阶梯罗拉位移： 变速点有两个．分别用于调整给棉箱喂棉量和给棉罗拉速 度。此系统和一般的混合环相比，可以通过棉层厚度和棉 箱压力的综合考虑改变棉箱的喂棉量．对长片段不匀有很 纺织导报Ｃｈｉｎａ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｌｅａｄｅｒ’２００６ Ｎｏ．１ ２ 维普资讯 http://www.cqvip.com
纺纱技术 图１ 新型混合环控制系统圈 大的改善。 整个系统都由工控机控制，两个变速点用于拖动的变 频电机或伺服电机通过串行通信方式与之连接，如果是变 频电机，还应接有变频器。放大后的位移量和压力的变化 通过传感器转化为电压信号，经过ＡＤ转换后传递给工控 机。给棉罗拉处有一个脉冲发生器，此脉冲信号传递给工 控机，工控机就根据它来发出控制信号．每个脉冲信号都 会根据棉层厚度来调整给棉罗拉的转速．匀整短片段不 匀；若干个脉冲信号过后，根据出条阶梯罗拉位移和棉箱 压力的综合考虑，对喂棉量和给棉罗拉进行调整，匀整长 片段不匀。工控机只进行变速控制的数据处理．其它自停 过程描述、界面显示由单片机控制。 新型混合环控制系统的控制过程为：在控制界面启动 开车命令后，单片机通过串行通信向工控机发出启动信号， 工控机收到信号后首先通过给棉箱压力信号来调整棉箱喂 棉罗拉和给棉罗拉转速，这样开车即检测调整．可以避免 班与班之间或不同原料批次之间的生条质量漂移，稳定产 品质量。与此同时．其它两处检测点也开始工作，给棉罗 拉附近的脉冲发生器开始发出脉冲，此脉冲在工控机程序 中就是一个中断信号 当该信号达到后，计算机执行中断 程序，这个程序主要是输入、输出检测点数据和电机调速。 检测数据根据脉冲信号形成一个队列，其中棉层厚度数据 按照进入顺序经过算法处理后．马上输出控制信号，其它 两处检测点信号要间隔一段时间，把这些数据再经过算法 输出。 ３智能控制和软件编写 这个装置采用的控制系统有多个环路．开环和闭环之 间还互有影响．较为复杂．故采用工控机控制。这样还有 薅 纺织导报Ｃｈｉｎａ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｌｅａｄｅｒ・２００６ Ｎｏ．１２ 一个好处是可以使用高级语言编写，此控制系统装置采用 ｃ语言编写．主要有下列功能模块：检测点传感器的零位 校正、实时控制 数据分析、数据保存、可视化显示等。 梳棉机对纤维的梳理、成条过程较为复杂，受到的影 响因素很多．系统内部变量问关系密切，根据理想状态下 的质量守恒得出的匀整公式，很难达到性能的要求。在多 种因素下建立数学模型非常困难，而采用模糊控制则可以 达到较好的效果。模糊控制是一种建立在经验上的控制方 式，无需预先知道被控制对象的精确数学模型，所以可以 对那些数学模型难以求取或无法求取的对象进行有效的控 制。同时，本系统采用的是多点检测和多点变速，而模糊 控制器具有多输入和多值继电特性，因此，在梳棉机自调 匀整器上使用模糊控制方法可以发挥其优势，实现较好的 匀整效果。 模糊控制器的控制规则是以手动控制策略为基础的。 它利用模糊集合论将手动控制策略上升为具体的数值运算， 根据推理运算的结果做出相应的控制动作，使执行机构控制 运行。控制策略可以用” 一ＴＨＥＮ”形式的语句描述。以给 棉罗拉控制为例：设面层厚度为 ．棉层厚度的变化为△ｅ， 给棉罗拉转速变化为“。它们经过模糊化后，都有自己的 语言变化词集。当发现 棉层厚度小了很多，并且有进一 步减小的趋势”应采取的行动是”调慢罗拉转速”．用条件 语句表示为：”若误差负大且变化率也负大时．控制量应负 大”。当然，实际的控制要复杂得多，但是都是以尽快消除 检测量和设定量的误差为主，同时，在误差较小时，要选 择控制量防止超调，保证系统的稳定性。 ４结语 新型混合环控制系统通过总结国内外梳棉机特点．设 计了一套智能型的混合环自调匀整系统，采用了先进的设 计理念，把给棉箱纳入了梳棉机一体化设计，并把棉箱压 力作为检测控制的一个环路，因此对长片段的匀整效果良 好；同时发挥工控机快速的特点，响应速度快；控制算法 上采用模糊控制方法．解决了匀整模型难建立的困难，易 于计算机进行控制。皿 参考文献 ［１】余永权．单片机在控制系统中的应用［Ｍ］．北京：电子工业出 版社，２００３， ［２］费青．清梳联生条重量不匀率厦自调匀整器作用的分析［Ｊ】． 棉纺织技术，１９９９（９）：２０—２４． ［３】郭月洋，梳棉机自调匀整系统的模糊分析【Ｊ】．纺织学报，２００１ （１０）：６ ９．
