新型短片段自調(diào)勻整裝置的研究與紗條不勻及牽伸特性分析.pdf

1、在紡織品生產(chǎn)過程中，紗條均勻度在很大程度上決定紡織品的質(zhì)量，同時(shí)還對(duì)紡織生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性有著重大影響。并條作為一道紡紗工序，主要承擔(dān)著并合、牽伸和伸直纖維的作用，其目的是提高紗條均勻度，改善纖維平行度、伸直度和分離度，因此并條機(jī)性能的優(yōu)劣直接對(duì)成紗質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。為了提高成紗質(zhì)量，目前先進(jìn)的并條機(jī)均采用自調(diào)勻整裝置，自調(diào)勻整屬于自動(dòng)控制的一種形式，它是根據(jù)輸入或輸出棉條定量的偏差，通過改變喂入羅拉或輸出羅拉速度的辦法，相應(yīng)地自動(dòng)調(diào)節(jié)牽

2、伸裝置的牽伸倍數(shù)，使紡出紗條保持一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值。我國(guó)自調(diào)勻整技術(shù)的研究起步較晚，與國(guó)外同類產(chǎn)品相比差距較大，由于該系統(tǒng)涉及機(jī)械工程、紡織工程、自動(dòng)化控制三個(gè)學(xué)科，有其一定的特殊性，本課題以并條機(jī)自調(diào)勻整裝置為研究對(duì)象，從控制方案和牽伸理論兩個(gè)角度切入，進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究，同時(shí)與紡織機(jī)械廠合作，開發(fā)出新型帶自調(diào)勻整裝置的并條機(jī)。
　　 機(jī)械部分，完成了新型自調(diào)勻整并條機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件設(shè)計(jì)。為了提高零部件的通用性，保證

3、出條速度的穩(wěn)定以及克服前羅拉變速時(shí)系統(tǒng)慣性較大的不足，并條機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)輸出部分，采用以前無自調(diào)勻整裝置時(shí)的機(jī)構(gòu)，而牽伸變速機(jī)構(gòu)，檢測(cè)羅拉及高架導(dǎo)條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等則是兩套獨(dú)立的傳動(dòng)系統(tǒng)。在其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，省去了差動(dòng)輪系速度合成機(jī)構(gòu)而采用伺服電機(jī)直接拖動(dòng)喂入羅拉的形式。
　　 在控制部分，提出了一套較為理想的適用性較強(qiáng)的新型控制方案。由于牽伸過程建模困難，目前只考慮牽伸區(qū)棉條的偏差的線性牽伸公式來實(shí)現(xiàn)自調(diào)勻整基本上仍被廣泛采用，但同時(shí)考慮誤

4、差和誤差變化以及牽伸穩(wěn)定性要求的專家經(jīng)驗(yàn)更能準(zhǔn)確地反映了自調(diào)勻整過程，這為模糊控制在這方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)由于完備的準(zhǔn)確的控制經(jīng)驗(yàn)難以獲得，本文進(jìn)一步根據(jù)實(shí)驗(yàn)的輸出對(duì)基本模糊控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法進(jìn)行了多層次的優(yōu)化，設(shè)計(jì)了一種新型的、性能良好的、實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的模糊控制器，最后，結(jié)合電子齒輪這一伺服電機(jī)的新技術(shù)，利用定長(zhǎng)周期脈沖信號(hào)完成延時(shí)的控制，在PLC、工控機(jī)、伺服控制器之間實(shí)現(xiàn)串行通訊的基礎(chǔ)上，完成了整套的數(shù)

5、字控制控制方案。并通過四種控制器的分析及試驗(yàn)比較，驗(yàn)證了優(yōu)化后的模糊控制器在實(shí)際的生產(chǎn)中是一個(gè)較為理想的選擇，它為自調(diào)勻整的控制方法提供了一個(gè)新途徑。
　　 為了改善成紗條質(zhì)量，許多學(xué)者一直致力于紗條不勻的分析和研究，提出了灰色理論，AR模型等多種方法對(duì)棉條的不勻特性進(jìn)行分析和建模?；煦缱鳛榻鼛啄甑囊粋€(gè)新學(xué)科，引起科學(xué)界和工程界廣泛的關(guān)注，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文應(yīng)用混沌非線性時(shí)間序列方法，實(shí)現(xiàn)了紗條不勻時(shí)間序列辨識(shí)、分

6、析與特征提取。通過G-P飽和關(guān)聯(lián)維數(shù)法得到分?jǐn)?shù)維的估計(jì)值，利用Rosenstein法計(jì)算最大Lyapunov指數(shù)，相空間的延遲時(shí)間采用了自相關(guān)函數(shù)法和互信息量法，嵌入維數(shù)采用了飽和關(guān)聯(lián)維數(shù)法進(jìn)行估計(jì)，計(jì)算結(jié)果表明，該序列存在正的Lyapunov指數(shù)和分?jǐn)?shù)維，它表明該序列具有混沌特性。同時(shí)，進(jìn)一步建立了整個(gè)序列的局域預(yù)測(cè)模型和全局預(yù)測(cè)模型，對(duì)其中一段紗條的不勻進(jìn)行了預(yù)測(cè)估計(jì)，進(jìn)一步證實(shí)了該方法的有效性。它為應(yīng)用混沌理論對(duì)紗條不勻進(jìn)行分析和

7、建模奠定了理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為我們更好地認(rèn)識(shí)紗條不勻的特性提供了一個(gè)新方法。
　　 在通過研究控制方法改善棉條質(zhì)量的同時(shí)，其牽伸形式的優(yōu)化是提高牽伸質(zhì)量的另一個(gè)重要方面，如何有效地控制牽伸區(qū)中須條內(nèi)浮游纖維的運(yùn)動(dòng)，使其變速點(diǎn)分布更為合理，條干不勻盡可能降低，一直是牽伸理論研究的基本問題。鑒于目前對(duì)于纖維的運(yùn)動(dòng)，僅限于實(shí)驗(yàn)分析和對(duì)變速點(diǎn)分布與變速曲線關(guān)系的討論，對(duì)于變速點(diǎn)的分布，尤其是在壓力棒牽伸形式下的分布，只作了感性上的解釋，本

8、文在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)牽伸區(qū)浮游纖維的受力分析，建立了纖維變速的數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)模擬的方法，作了在多種條件下的變速點(diǎn)分布仿真，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，我們可以看出在牽伸區(qū)中的浮游纖維其變速點(diǎn)分布雖是隨機(jī)的，但由于工藝參數(shù)的影響，呈一定的正偏態(tài)或負(fù)偏態(tài)分布。我們又進(jìn)一步分析了摩擦力界、纖維長(zhǎng)度、羅拉隔距、牽伸比等多種因素對(duì)變速點(diǎn)分布規(guī)律的影響，隨后得出變細(xì)曲線方程，這為壓力棒的位置、外形設(shè)計(jì)及新型的牽伸形式提供了理論