自動(dòng)鋪絲機(jī)張力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、現(xiàn)代飛機(jī)性能的提升對(duì)復(fù)合材料及其成型工藝提出了更高的要求。自動(dòng)纖維鋪放技術(shù)作為一種先進(jìn)的復(fù)合材料成型工藝，能夠高效地實(shí)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(shì)。預(yù)浸絲束的張力是自動(dòng)鋪放中非常重要的工藝參數(shù)，對(duì)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(huì)造成多種鋪放缺陷。因此，設(shè)計(jì)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(dòng)鋪絲機(jī)的鋪絲頭在工作過(guò)程中需要經(jīng)歷頻繁的加減速過(guò)程，其最大鋪放速度達(dá)到1m/s

2、，最大加速度達(dá)到1.5m/s2。本文針對(duì)課題組開(kāi)發(fā)的16絲束自動(dòng)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(guò)大的問(wèn)題。
　　首先建立未加入彈簧輥時(shí)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)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(duì)典型信號(hào)和擾動(dòng)信號(hào)的響應(yīng)特性。仿真結(jié)果顯示，在目標(biāo)張力輸入信號(hào)為階躍信號(hào)時(shí)系統(tǒng)存在30.5％的超調(diào)量，在速度擾動(dòng)信號(hào)為斜率為2的斜坡信號(hào)時(shí)會(huì)出現(xiàn)10.4％的張力波動(dòng)，而在速度擾動(dòng)信

3、號(hào)為階躍信號(hào)時(shí)則會(huì)出現(xiàn)高達(dá)132.4％的張力波動(dòng)。
　　接著建立彈簧輥的動(dòng)態(tài)模型，以此為基礎(chǔ)研究其對(duì)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(duì)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(dòng)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