针织电脑提花大圆机张力调节输纱器的研究与设计

论文摘要

近年来,随着电脑控制技术与提花技术、纺纱技术的提高和新纤维原料的出现,使得人们对服饰、面料的新要求也越来越多样化,对其风格、质地、手感的要求也越来越高。对生产过程中纱线张力稳定提出越来越高的要求。输纱器是针织机械的主要配套件,也是最重要的一个给纱装置。输纱器的作用是保证供纱张力的稳定性。输纱器从功能上分为消极式输纱器和积极式输纱器。消极式输纱器采用被动供纱不能保证输纱张力的大小,而积极式输纱器虽然能根据实际供纱量主动的供纱,但是它只适用于平纹机。基于上述两点,本文提出一种新型的张力调节输纱器,通过在线实时采集到的张力信号控制电机的转速准确、快速的根据实际纱线消耗量主动的供纱,不仅仅解决了长期以来在针织提花大圆机中不能使用积极式输纱器的瓶颈,而且推动了重要纺织装备的智能化。本课题采用DSP技术,通过传感器在线的测量纱线张力的大小并将张力数据传入DSP,经A/D转换后转换为控制无刷直流电机转速的控制量,通过电机的转速来调节输出纱线张力的大小。输纱器张力控制系统主要包括两个主要模块:纱线张力测量模块与电机控制模块;其中,纱线张力测量模块主要由纱线张力传感器和DSP的A/D转换的硬件电路模块组成;电机转速调节模块主要有DSP电机控制电路、电机驱动电路和电源管理电路组成。并为了协调DSP芯片高速数据采集与处理的和低速外设数据交换的关系,本系统采用双CPU处理技术。用单片机完成键盘控制、数据显示、与网络通信等功能。用DSP来完成传感器的信号采样与电机PWM转速控制。软件采用C语言编程的方式,根据系统的硬件电路设计控制策略;软件部分主要包括;电流ADC采样,模糊PI调节器,PWM输出模块等。最后本系统给出了基于LABVIEW的上位机纱线张力显示界面的程序设计,使得操作工人能在控制室直接观测到输纱器供纱状况。通过在线测试,输纱器运行状况良好,达到预期设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外输纱器的发展现状与趋势
• 1.2.1 国外输纱器的发展现状与趋势
• 1.2.2 国内输纱器的发展现状与趋势
• 1.3 选题来源与研究意义
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 选题的技术指标分析
• 1.5 论文研究的主要内容
• 2 张力调节式输纱器
• 2.1 各类输纱器工作原理与结构
• 2.1.1 输纱器工作原理
• 2.1.2 输纱器结构分析
• 2.2 张力调节式输纱器工作原理
• 2.3 纱线张力采集装置
• 2.4 张力调节装置
• 2.4.1 电机的选择
• 2.4.2 无刷直流电机的结构与原理
• 2.4.3 三相无刷直流电动机星形连接驱动全桥电路原理
• 2.4.4 无刷直流电机的控制方法和算法简介
• 2.5 本章小结
• 3 基于数字处理技术的张力调节式输纱器系统设计
• 3.1 系统总体结构
• 3.2 DSP 技术
• 3.3 具体方案确定
• 3.4 本章小结
• 4.系统硬件设计
• 4.1 张力信号检测模块
• 4.1.1 TMS320LF2407 数模转换原理
• 4.1.2 TMS320LF2407 模/数转换器的接口电路
• 4.2 电机驱动电路模块
• 4.2.1 DSP 控制电机转速主控电路
• 4.2.2 相电流的测量
• 4.2.3 隔离电路设计
• 4.3 通信模块
• 4.3.1 DSP 与单片机的通信
• 4.3.2 DSP 与上位机的通信
• 4.4 人机界面模块
• 4.4.1 液晶显示电路设计
• 4.4.2 键盘输入电路
• 4.5 稳压电源模块
• 4.6 硬件可靠性设计
• 4.7 本章小结
• 5 系统软件设计
• 5.1 DSP 软件开发环境流程
• 5.2 软件总体设计
• 5.3 纱线张力闭环控制
• 5.3.1 纱线张力信号采集控制中断程序设计
• 5.3.2 纱线张力闭环控制系统
• 5.4 电机闭环速度控制程序设计
• 5.4.1 换相与速度计算
• 5.4.2 闭环速度控制
• 5.5 SCI 串口通信程序设计
• 5.6 上位机程序设计
• 5.6.1 设计任务
• 5.6.2 任务要求
• 5.6.3 任务实现
• 5.6.4 运行程序
• 5.7 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录