剑杆织机的集群控制系统研究

摘要

本文针对国内现有织机电控系统普遍存在的运行速度慢和稳定性不高等问题，设计了一款剑杆织机的集群控制系统。
　　系统采用模块化设计，由主控制模块、输入信号控制模块、输出信号控制模块和LCD控制显示模块等4个模块组成。其中每个模块都由一个CPU单独控制，且各模块间采用串口或者CAN通信，有效地提高了控制效率，增加了系统的稳定性。
　　系统主控制器采用STM32+FPGA的控制方案，二者之间采用总线进行通信。利用FPGA来协助STM32，减轻了STM32的负荷，使得系统的稳定性得以增强。
　　系统针对剑杆织机送经卷取运动控制系统存在的启动调节速度慢、调节误差大等问题，提出了一种双控法来调节送经电机转速。用直接控制法控制送经电机转速值，并利用PID调节控制法调节该转速值。交流伺服技术被应用到送经卷取中作为执行部分，使得其可靠性得以增强，有效地提高了系统张力的稳定性和织物的质量。
　　系统针对织机各大运动的控制角度不精确的问题，采用编码器记录主轴电机信息并通过FPGA对其进行解码，实现了对织机五大运动的定点控制。
　　在某织机上对该控制系统进行测试，该系统控制织机的五大运动运行相互协调、快速、准确且稳定性好，织机的最快织造速度可达700r/min，送经卷取运动的启动调节时间小于0.4s，超调量小于3.2％，调节误差小于1.25％。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 剑杆织机概述

1．3 剑杆织机控制系统研究现状

1．3．1 国外控制系统研究现状

1．3．2 国内控制系统研究现状

1．3．3 剑杆织机控制系统的未来发展趋势

1．4 本文研究的主要内容

第二章 织机控制系统原理分析

2．1 织机的织造原理

2．1．1 开口运动

2．1．2 引纬运动

2．1．3 打纬运动

2．1．4 送经运动

2．1．5 卷取运动

2．2 织机的控制要求

2．3 织机的整体控制方案

2．4 织机的控制对象

2．4．1 伺服电机的介绍

2．4．2 开关磁阻电机的介绍

2．5 织机的控制方法

2．5．1 送经卷取运动的控制

2．5．2 定点控制研究

2．6 本章小结

第三章 剑杆织机控制系统硬件设计

3．1 主控制模块的设计

3．1．1 伺服电机驱动电路的设计

3．1．2 张力检测电路的设计

3．1．3 纬纱检测电路的设计

3．1．4 多臂电路的设计

3．2 输入信号控制模块的设计

3．2．1 按钮信号

3．2．2 状态输入信号

3．2．3 报警信号

3．3 输出信号控制模块的设计

3．3．1 开关磁阻电机接口电路

3．3．2 选纬的控制

3．3．3 灯光控制方案的设计

3．4 LCD控制显示模块的设计

3．5 电源模块的设计

3．6 本章小结

第四章 系统软件设计

4．1 概述

4．2 整体软件设计

4．3 送经卷取控制

4．4 多臂控制

4．5 纬纱检测控制

4．6 选纬控制

4．7 开关磁阻电机驱动协议制定

4．8 编码器译码

4．9 灯光控制

4．10 本章小结

第五章 测试结果与分析

5．1 张力信号的采集与分析

5．2 张力控制效果对比

5．3 送经卷取装置的调试

5．3 编码器解码调试

5．4 选纬控制器的调试

5．5 整机调试

5．6 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间发表的论文)