碳纖維退捻、卷繞裝備研制及工藝研究.pdf

1、碳纖維是一種具有很好的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能等的新型材料?？估瓘?qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫、導(dǎo)電性強(qiáng)等。因此成為當(dāng)今世界各國(guó)重點(diǎn)研究的對(duì)象。目前廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工、復(fù)合材料、醫(yī)療等行業(yè)。許多國(guó)家也因此將其放在國(guó)家戰(zhàn)略高度來(lái)考慮。
　　 應(yīng)北京某航空研究所要求，需將其進(jìn)口的一批T300型碳纖維(弱捻，捻度20捻/米)退捻，卷繞成一定形狀的卷裝用于制造復(fù)合材料。在將對(duì)方提供的樣品進(jìn)行分析后，結(jié)合紡織卷繞工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)制造等方面的技術(shù)，

2、研制了一臺(tái)用于弱捻的碳纖維退捻卷繞成型設(shè)備，包括機(jī)械裝置、控制系統(tǒng)、張力檢測(cè)三個(gè)部分。卷裝工藝上要求滿足卷裝容量大，毛絲小，碳纖維中張力均勻等。因此對(duì)卷繞過(guò)程中的張力控制進(jìn)行研究十分重要。
　　 本文在基于仿真和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì)了一種用于張力控制的模糊PID控制器。將常規(guī)PID控制與模糊PID控制進(jìn)行了比較，并在SIMULINK中進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明：模糊PID控制響應(yīng)速度快，且超調(diào)量也更小，對(duì)張力波動(dòng)起到很好的抑制作用

3、，且其最大優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)被控對(duì)象參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，能夠利用自身的模糊推理方法時(shí)時(shí)調(diào)整PID參數(shù)，快速適應(yīng)新的對(duì)象。
　　 在機(jī)械部分及仿真的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了由PLC、變頻器、張力傳感器、數(shù)據(jù)采集儀、觸摸屏等硬件組成的張力控制系統(tǒng)及檢測(cè)子系統(tǒng)。張力控制系統(tǒng)將張力傳感器采集到的張力信號(hào)首先經(jīng)PLC的A/D轉(zhuǎn)換后參與模糊PID的運(yùn)算，輸出結(jié)果再經(jīng)變頻器來(lái)控制電機(jī)時(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，碳纖維中的張力也不斷變化，以期與目標(biāo)張力趨向一致。觸摸屏實(shí)現(xiàn)機(jī)器開(kāi)啟、停