自動鋪絲機張力控制系統(tǒng)設(shè)計研究.pdf

1、現(xiàn)代飛機性能的提升對復(fù)合材料及其成型工藝提出了更高的要求。自動纖維鋪放技術(shù)作為一種先進的復(fù)合材料成型工藝，能夠高效地實現(xiàn)復(fù)雜曲面的鋪放，其成型質(zhì)量在各種成型工藝中有著明顯的優(yōu)勢。預(yù)浸絲束的張力是自動鋪放中非常重要的工藝參數(shù)，對最終產(chǎn)品的成型質(zhì)量有著直接的影響，不合適的張力會造成多種鋪放缺陷。因此，設(shè)計穩(wěn)定、響應(yīng)迅速的張力控制系統(tǒng)有著重要的意義。
　　自動鋪絲機的鋪絲頭在工作過程中需要經(jīng)歷頻繁的加減速過程，其最大鋪放速度達到1m/s

2、，最大加速度達到1.5m/s2。本文針對課題組開發(fā)的16絲束自動鋪絲系，提出一種基于力矩閉環(huán)模式的張力控制系統(tǒng)，采用彈簧輥緩沖裝置解決急加速情況下張力過大的問題。
　　首先建立未加入彈簧輥時系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)的動態(tài)模型，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性并研究加入控制器后系統(tǒng)對典型信號和擾動信號的響應(yīng)特性。仿真結(jié)果顯示，在目標(biāo)張力輸入信號為階躍信號時系統(tǒng)存在30.5％的超調(diào)量，在速度擾動信號為斜率為2的斜坡信號時會出現(xiàn)10.4％的張力波動，而在速度擾動信

3、號為階躍信號時則會出現(xiàn)高達132.4％的張力波動。
　　接著建立彈簧輥的動態(tài)模型，以此為基礎(chǔ)研究其對張力控制系統(tǒng)響應(yīng)速度和張力峰值的影響。仿真結(jié)果表明，彈簧輥對張力控制系統(tǒng)的影響與其自身阻尼和彈性系數(shù)有關(guān)，合適的參數(shù)不僅能防止絲束斷絲，還能提升系統(tǒng)的動態(tài)性能。本文所研究設(shè)備中彈簧輥參數(shù)選擇如下:1.阻尼，50N·s/m到150N·s/m之間的彈簧輥能夠有效減小各種情況下的張力峰值;2.彈性系數(shù)，需要綜合考慮阻尼的取值:阻尼取值小于