1前言     

    對并條機提出的性能要求主要是提高出條速度和質(zhì)量，為適應這種需求，在新型高速并條機上必須采用自調(diào)勻整裝置，國家紡機“九五”、“十五”規(guī)劃都把這一產(chǎn)品列為重點攻關(guān)項目。    
    目前國內(nèi)外的并條機自調(diào)勻整裝置按其控制形式可分為開環(huán)、閉環(huán)、混合環(huán)三種形式。因為閉環(huán)控制存在檢測點到勻整點的一段勻整死區(qū)，理論上只能勻整較長片段的不勻；而開環(huán)控制針對性較強，只要棉條厚度測量準確、檢測點到勻整點的延時把握得當，牽伸倍數(shù)合適，就可以取得良好的勻整效果，這一點已在實踐中得到證實。代表目前并條機最高性能的瑞士立達和德國特呂茨勒公司的最新產(chǎn)品都采用這種控制方法。但其具體控制方法及其實現(xiàn)方案并無資料可查，這里我們結(jié)合目前計算機和控制理論的最新成果及伺服電動機的最新技術(shù)，提出一種帶修正因子的模糊控制器，開發(fā)出一個智能型的自調(diào)勻整控制系統(tǒng)。    
2自調(diào)勻整智能型開環(huán)控制系統(tǒng)    
    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，各部分作用分述如下。

　　(1)控制一羅拉的主電動機是由一個由變頻器驅(qū)動的變頻電動機，這樣由工控機通過串行通信的方式對其進行速度控制，可根據(jù)需要實現(xiàn)起動的無級變速。    
    (2)二羅拉與三羅拉通過齒形帶相連，完成有著固定牽伸比的預牽伸，二羅拉由一個伺服電動機進行拖動，同時在一羅拉主軸上設置一個編碼器，該編碼器與拖動二羅拉的伺服電動機控制器相連，通過對該控制器的參數(shù)的設置，利用其電子齒輪的功能，使得無論一羅拉速度高低，二羅拉與一羅拉的牽伸比始終保持設定的一個比例關(guān)系。    
    (3)拖動二羅拉的伺服電動機由工控機通過一定的控制算法，經(jīng)過與控制器的串行通信實現(xiàn)其調(diào)速。    
    (4)凹凸檢測羅拉通過一個放大裝置，將位移放大，還安裝有一個位移傳感器。同時在檢測羅拉的旁邊放置一個脈沖信號發(fā)生器，當檢測羅拉轉(zhuǎn)過一定的角度，即棉條經(jīng)過一定的位移后，發(fā)出一個脈沖，實現(xiàn)其定長檢測控制，克服以前定時檢測在速度不穩(wěn)定時，計算勻整延時困難的不足。位移傳感器通過并行口和工控機采樣板相連，脈沖信號發(fā)生器通過一個串口和工控機實現(xiàn)通信。    
    (5)在整個并條機的過程控制、故障診斷、紅外線自停及簡單的日常數(shù)據(jù)處理仍由PLC實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)與工控機的通信，由工控機統(tǒng)一協(xié)調(diào)整個自調(diào)勻整系統(tǒng)。    
    (6)輸出棉條的喇叭口傳感器為進行棉條不勻的波譜分析、質(zhì)量不勻顯示提供信息，其數(shù)據(jù)處理由工控機完成。    
    整個控制作用過程如下：當操作員按下啟動按鈕以后，由PI．C通過串行通信向工控機發(fā)出相應的啟動信號，當工控機接到端口信號，做出判斷后，驅(qū)動變頻器，按照棉條牽伸起動的要求，實現(xiàn)主電動機的無級變速啟動。由于二羅拉的伺服電動機與主電動機之間通過一個編碼器與主電動機相連，且預先設置了電子齒輪的功能，能以一個初始化設置的跟蹤比跟蹤一羅拉，相當于實現(xiàn)了無自調(diào)勻整的并條機啟動。與此同時，開啟兩個監(jiān)控程序，監(jiān)控由兩對檢測羅拉附近的脈沖信號發(fā)生器發(fā)出的脈沖信號。這里的脈沖信號，可以當作程序中的一個中斷信號來處理。當該信號到達后，計算機執(zhí)行中斷程序，該程序主要包括輸入、輸出棉條的數(shù)據(jù)采樣和伺服電動機調(diào)速三個方面。這里的棉條輸入采樣值按照脈沖信號的間隔，構(gòu)成一個隊列，該隊列采用先進先出的原則，隊列的長度由檢測點到勻整點的長度決定，這樣在每個脈沖信號到達之后，工控機取出隊列中最前端的采樣值，和名義值相比較以后，通過一定的控制算法，決定輸出量，即二羅拉的轉(zhuǎn)速。然后整個采樣值的隊列前移，把最新的采樣置于隊尾。再關(guān)閉中斷，等待下一個脈沖信號。當點動鈕、停止鈕按下以后，通信方式同啟動基本一樣，只不過原來是開啟兩個監(jiān)控程序，現(xiàn)改為執(zhí)行停止監(jiān)視程序的命令。    
3軟件的實現(xiàn)    
    本裝置的控制軟件由VC++編寫，主要具有以下功能模塊：檢測羅拉傳感器零位校正、實時控制、數(shù)據(jù)保存、實時數(shù)據(jù)分析、人機交互等，實時控制主要采用多線程編程的方法，實現(xiàn)與PLC的協(xié)調(diào)和兩組伺服電動機的調(diào)速及數(shù)據(jù)采樣。為提高響應速度，滿足高速工求，其中除兩個脈沖信號發(fā)生器采用232串行通信外，其余的通信均采用485串行通信。    
4智能控制    
    針對并條機進行紗條牽伸這一過程，影響因素復雜，系統(tǒng)內(nèi)部變量之間關(guān)聯(lián)嚴重，依靠在理想狀態(tài)條件下依據(jù)質(zhì)量守恒定律得出的經(jīng)典自調(diào)勻整公式難以達到性能要求。而建立實際的牽伸數(shù)學模型非常困難，因此我們采用了模糊控制的方法。模糊控制建立在人們的控制經(jīng)驗基礎(chǔ)之上，基于人的自然語言的控制方式，無須對系統(tǒng)本身進行數(shù)學建模。同時紗條牽伸又有其特殊要求，比如在棉條不勻率滿足要求的情況下，盡量保持牽伸比的穩(wěn)定；而對棉條的階躍擾動，牽伸要有適當?shù)奶崆傲康取＿@些就是多點檢測、單點勻整方法的理論及經(jīng)驗依據(jù)，而模糊控制器具有多輸入及多值繼電特性，恰好與棉條牽伸特殊要求有著類似的特點。因此在并條機上采用模糊控制實現(xiàn)自調(diào)勻整，其性能要優(yōu)于傳統(tǒng)的自凋勻整的控制方法。    
    模糊控制系統(tǒng)的原理如圖2所示。