1前言     

    對并條機(jī)提出的性能要求主要是提高出條速度和質(zhì)量，為適應(yīng)這種需求，在新型高速并條機(jī)上必須采用自調(diào)勻整裝置，國家紡機(jī)“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(jī)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(qiáng)，只要棉條厚度測量準(zhǔn)確、檢測點到勻整點的延時把握得當(dāng)，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(jī)最高性能的瑞士立達(dá)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(jī)和控制理論的最新成果及伺服電動機(jī)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(jī)是由一個由變頻器驅(qū)動的變頻電動機(jī)，這樣由工控機(jī)通過串行通信的方式對其進(jìn)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(yù)牽伸，二羅拉由一個伺服電動機(jī)進(jìn)行拖動，同時在一羅拉主軸上設(shè)置一個編碼器，該編碼器與拖動二羅拉的伺服電動機(jī)控制器相連，通過對該控制器的參數(shù)的設(shè)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(shè)定的一個比例關(guān)系。    
    (3)拖動二羅拉的伺服電動機(jī)由工控機(jī)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(dāng)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(jī)采樣板相連，脈沖信號發(fā)生器通過一個串口和工控機(jī)實現(xiàn)通信。    
    (5)在整個并條機(jī)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(jī)的通信，由工控機(jī)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(jìn)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(jī)完成。    
    整個控制作用過程如下：當(dāng)操作員按下啟動按鈕以后，由PI．C通過串行通信向工控機(jī)發(fā)出相應(yīng)的啟動信號，當(dāng)工控機(jī)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(jī)的無級變速啟動。由于二羅拉的伺服電動機(jī)與主電動機(jī)之間通過一個編碼器與主電動機(jī)相連，且預(yù)先設(shè)置了電子齒輪的功能，能以一個初始化設(shè)置的跟蹤比跟蹤一羅拉，相當(dāng)于實現(xiàn)了無自調(diào)勻整的并條機(jī)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(dāng)作程序中的一個中斷信號來處理。當(dāng)該信號到達(dá)后，計算機(jī)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(jī)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(jìn)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(dá)之后，工控機(jī)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(dāng)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(jī)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(jī)的調(diào)速及數(shù)據(jù)采樣。為提高響應(yīng)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(jī)進(jìn)行紗條牽伸這一過程，影響因素復(fù)雜，系統(tǒng)內(nèi)部變量之間關(guān)聯(lián)嚴(yán)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(dá)到性能要求。而建立實際的牽伸數(shù)學(xué)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(jìn)行數(shù)學(xué)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(dāng)?shù)奶崆傲康?。這些就是多點檢測、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(jī)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。