經(jīng)編機(jī)電子橫移運(yùn)動(dòng)同步性補(bǔ)償設(shè)計(jì)

夏風(fēng)林, 張 航, 張 琦, 鄭寶平

(江南大學(xué) 針織技術(shù)教育部工程研究中心, 江蘇 無(wú)錫 214122)

梳櫛橫移機(jī)構(gòu)是經(jīng)編機(jī)的主要機(jī)構(gòu)之一,用于驅(qū)動(dòng)梳櫛進(jìn)行墊紗運(yùn)動(dòng),以形成一定組織結(jié)構(gòu)的經(jīng)編織物。隨著計(jì)算機(jī)與控制技術(shù)的不斷進(jìn)步,經(jīng)編產(chǎn)品也朝著小批量、多品種、快時(shí)尚的方向發(fā)展,使得經(jīng)編機(jī)梳櫛橫移電子化已成為發(fā)展趨勢(shì)。電子橫移系統(tǒng)使得經(jīng)編機(jī)具備產(chǎn)品花型變換快捷、花紋循環(huán)不受限制等優(yōu)勢(shì),但由于經(jīng)編機(jī)梳櫛橫移的復(fù)雜性和高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性,及受限于伺服電動(dòng)機(jī)性能,電子橫移經(jīng)編機(jī)難以實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行[1]。

近三十多年中,國(guó)內(nèi)外經(jīng)編機(jī)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)人員一直致力于經(jīng)編機(jī)電子橫移控制系統(tǒng)的高速化研究。以德國(guó)Karl Mayer為典型代表的先進(jìn)經(jīng)編裝備制造商于1990年推出了基于直線伺服驅(qū)動(dòng)梳櫛橫移的HKS4 EL-EBC型高速經(jīng)編機(jī),生產(chǎn)速度達(dá)1 100 r/min[2];隨著旋轉(zhuǎn)型伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展,在高速經(jīng)編機(jī)梳櫛橫移方面,Karl Mayer也改用旋轉(zhuǎn)型伺服系統(tǒng),2015年推出采用碳纖維復(fù)合增強(qiáng)床體和新型控制技術(shù)的HKS4-M-EL型高速經(jīng)編機(jī),運(yùn)轉(zhuǎn)速度可達(dá)2 200 r/min[3],而2019年展出的全電腦化的HKS3-M-ON型三梳高速經(jīng)編機(jī),運(yùn)行速度更是高達(dá)2 900 r/min[4]。國(guó)內(nèi)不少學(xué)者及經(jīng)編裝備制造商也對(duì)經(jīng)編機(jī)電子橫移系統(tǒng)高速化進(jìn)行了許多研究。文獻(xiàn)[5-6]分別對(duì)經(jīng)編機(jī)電子橫移系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和組成等進(jìn)行了研究;文獻(xiàn)[1,7]分別對(duì)經(jīng)編機(jī)電子橫移系統(tǒng)的梳櫛橫移運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行了選擇研究,以減少梳櫛橫移的沖擊、提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和運(yùn)動(dòng)精度;文獻(xiàn)[8-9]則分別研究了電子橫移系統(tǒng)控制中PID參數(shù)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法,以提高梳櫛橫移的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)性;文獻(xiàn)[10-12]分別從機(jī)械結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)控制等方面對(duì)電子橫移系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)或動(dòng)力學(xué)建模分析,以減小橫移機(jī)構(gòu)的機(jī)械諧振,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運(yùn)動(dòng)精度;郭威東[13]則對(duì)電子橫移系統(tǒng)中各組件的參數(shù)匹配性進(jìn)行測(cè)試,分析了影響系統(tǒng)高速性能的因素。這些研究大大提升了經(jīng)編機(jī)電子橫移系統(tǒng)的高速響應(yīng)性,但也對(duì)橫移控制器、伺服系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和性能提出了更高的要求。控制系統(tǒng)的同步補(bǔ)償設(shè)計(jì)已有一定的研究,鄭寶平等[14]基于模型預(yù)測(cè),設(shè)計(jì)出經(jīng)編送經(jīng)動(dòng)態(tài)張力補(bǔ)償控制系統(tǒng);魯斌[15]在研究電信號(hào)產(chǎn)生的數(shù)學(xué)模型的反函數(shù)計(jì)算基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了自給能中子探測(cè)器多模式信號(hào)延遲補(bǔ)償算法;姜福喜[16]基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器,分別提出基于擾動(dòng)估計(jì)與補(bǔ)償?shù)乃欧到y(tǒng)周期與非周期信號(hào)跟蹤控制設(shè)計(jì)方法;朱文斌[17]則是探究了機(jī)器人力控磨削系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)。

本文在測(cè)試電子橫移系統(tǒng)的交流伺服系統(tǒng)響應(yīng)特性的基礎(chǔ)上,結(jié)合經(jīng)編機(jī)梳櫛橫移運(yùn)動(dòng)的具體特點(diǎn),對(duì)電子橫移系統(tǒng)的滯后時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,以期在不改變系統(tǒng)硬件的情況下提高電子橫移系統(tǒng)的高速響應(yīng)性,顯著提高電子橫移控制高速經(jīng)編機(jī)的整體性能。

1 問(wèn)題的提出

1.1 導(dǎo)紗針與織針的運(yùn)動(dòng)配合

經(jīng)編機(jī)在成圈過(guò)程中,為了完成墊紗,梳櫛不僅需要進(jìn)行垂直于織針平面的前后擺動(dòng),還要進(jìn)行平行于織針平面的針前和針背的橫移運(yùn)動(dòng)[18]。其中,導(dǎo)紗針前后擺動(dòng)與織針的成圈運(yùn)動(dòng)是由經(jīng)編機(jī)主軸通過(guò)高速型的曲柄軸連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的,二者之間的同步性可由機(jī)械剛性結(jié)構(gòu)得以保證;而梳櫛橫移是由經(jīng)編機(jī)橫移機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的,因此經(jīng)編機(jī)的成圈機(jī)構(gòu)與橫移機(jī)構(gòu)應(yīng)按配合要求進(jìn)行傳動(dòng),以實(shí)現(xiàn)梳櫛的擺動(dòng)與橫移的同步性。

1.2 電子橫移中的梳櫛運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)

1.2.1 橫移時(shí)間短促

為保證梳櫛橫移與織針成圈運(yùn)動(dòng)的配合,電子橫移系統(tǒng)中,驅(qū)動(dòng)梳櫛進(jìn)行橫移的執(zhí)行裝置—交流伺服系統(tǒng)—必須在給定時(shí)間內(nèi)快速完成橫移后迅速定位以確保梳櫛橫移運(yùn)動(dòng)可靠,具體的橫移時(shí)間是與導(dǎo)紗針與織針之間的運(yùn)動(dòng)配合所對(duì)應(yīng)的經(jīng)編機(jī)主軸轉(zhuǎn)角位置和經(jīng)編機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度等有關(guān)。

在經(jīng)編機(jī)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)360°的一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,某個(gè)梳櫛在從針背向針前擺動(dòng)時(shí),位于θ1(經(jīng)編機(jī)主軸轉(zhuǎn)角位置,后θ2、θ3、θ4同)時(shí)導(dǎo)紗針進(jìn)入織針平面、θ2時(shí)導(dǎo)紗針擺出織針平面;而在梳櫛由針前向針背回?cái)[時(shí),位于θ3時(shí)導(dǎo)紗針進(jìn)入織針平面,位于θ4時(shí)導(dǎo)紗針擺出織針平面,即當(dāng)經(jīng)編機(jī)主軸轉(zhuǎn)角由θ1→θ2、θ3→θ4時(shí)梳櫛上的導(dǎo)紗針正在擺過(guò)針間,此階段內(nèi)該梳櫛不作橫移;在θ2→θ3時(shí)為針前允許橫移轉(zhuǎn)角,在θ4→θ1時(shí)為針背允許橫移轉(zhuǎn)角,如圖1所示。

圖1 經(jīng)編機(jī)主軸一轉(zhuǎn)中的梳櫛允許橫移角度Fig.1 Allowable shogging angle of guide-bar in each rotation of main shaft on warp knitting machine

當(dāng)經(jīng)編機(jī)以一定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí),梳櫛的針前與針背橫移的允許時(shí)間分別為:

(1)

(2)

式中:Tq、Tb分別為梳櫛針前、針背的允許橫移時(shí)間,ms;ω為經(jīng)編機(jī)轉(zhuǎn)速,r/min;θ1～θ4為梳櫛擺動(dòng)進(jìn)出織針平面時(shí)所對(duì)應(yīng)的經(jīng)編機(jī)主軸轉(zhuǎn)角位置,(°)。以經(jīng)編機(jī)機(jī)速2 000 r/min為例進(jìn)行計(jì)算,則相應(yīng)的針前橫移時(shí)間僅5.83 ms,梳櫛橫移運(yùn)動(dòng)時(shí)間極短。

由此可見(jiàn),對(duì)某臺(tái)經(jīng)編機(jī)而言,梳櫛擺動(dòng)與織針成圈運(yùn)動(dòng)有著確定的配合關(guān)系,即θ1、θ2、θ3和θ4是由經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)件的運(yùn)動(dòng)配合而確定的,梳櫛針前、針背允許橫移時(shí)間是隨著經(jīng)編機(jī)轉(zhuǎn)速的提高而減少的,即橫移伺服電動(dòng)機(jī)的執(zhí)行允許時(shí)間減短,從而對(duì)橫移控制系統(tǒng)的響應(yīng)要求也進(jìn)一步提高。

由于梳櫛橫移的允許時(shí)間很短,對(duì)導(dǎo)紗針與織針的運(yùn)動(dòng)配合提出了極高的要求;梳櫛橫移中還易受經(jīng)編機(jī)其他部件的機(jī)械振動(dòng)等因素干擾,應(yīng)保證控制系統(tǒng)中橫移運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。

1.2.2 執(zhí)行時(shí)間滯后

在電子橫移系統(tǒng)中,采用伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件,通過(guò)滾珠絲杠等轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)梳櫛完成針前與針背橫移,一般是由橫移控制器(如工控機(jī)、PLC可編程邏輯控制器、DSP數(shù)字信號(hào)處理控制卡或單片機(jī)等)通過(guò)安裝在經(jīng)編機(jī)主軸上的同步信號(hào)裝置來(lái)獲取主軸位置與轉(zhuǎn)動(dòng)信息,再由橫移控制器根據(jù)主軸位置、花型信息等數(shù)據(jù)計(jì)算出橫移信息并發(fā)指令給伺服電動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)梳櫛進(jìn)行橫移,如圖2所示。

圖2 經(jīng)編機(jī)電子橫移系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)Fig.2 Overall structure of electronic shogging system on warp knitting machine

經(jīng)編機(jī)運(yùn)行時(shí),電子橫移系統(tǒng)的主軸信號(hào)裝置→橫移控制器→橫移伺服系統(tǒng)等之間的信號(hào)傳輸存在延遲,而橫移控制器的指令運(yùn)算和伺服系統(tǒng)執(zhí)行等也有一定的內(nèi)部處理周期,導(dǎo)致經(jīng)編機(jī)主軸信號(hào)裝置的位置信號(hào)觸發(fā)到伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)之間存在一定滯后。

2 橫移伺服的滯后測(cè)試

2.1 實(shí)驗(yàn)部分

2.1.1 原 理

通過(guò)交流伺服系統(tǒng)配套的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集,對(duì)電子橫移系統(tǒng)的橫移控制器發(fā)送給伺服驅(qū)動(dòng)器的橫移指令信號(hào)和伺服電動(dòng)機(jī)編碼器反饋信號(hào)(反映伺服電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)信息)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與監(jiān)測(cè),以獲得伺服驅(qū)動(dòng)器接收到的指令信號(hào)曲線和伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)曲線。分別選用并測(cè)試不同的交流伺服系統(tǒng)在經(jīng)編機(jī)不同轉(zhuǎn)速時(shí)的橫移指令曲線和實(shí)際運(yùn)動(dòng)曲線之間的延遲時(shí)間,分析不同的交流伺服系統(tǒng)的橫移運(yùn)動(dòng)響應(yīng)性能,得到不同轉(zhuǎn)速條件下對(duì)電子橫移系統(tǒng)的性能影響。

2.1.2 平臺(tái)與儀器

實(shí)驗(yàn)在GET4-EL型特里科經(jīng)編機(jī)上進(jìn)行,經(jīng)編機(jī)幅寬2 362 mm、機(jī)號(hào)E28,配有電子橫移控制系統(tǒng);在該經(jīng)編機(jī)前梳GB1上進(jìn)行測(cè)試,GB1墊紗組織設(shè)為1-0/2-3//。經(jīng)實(shí)測(cè),該經(jīng)編機(jī)前梳GB1與橫移相關(guān)的主軸轉(zhuǎn)角位置分別為:θ1=95°、θ2=140°、θ3=210°和θ4=260°(注:采用自制轉(zhuǎn)角盤(pán)標(biāo)定,測(cè)量誤差為±2°),即:GB1針前允許橫移時(shí)間和針背允許橫移時(shí)間分別對(duì)應(yīng)于主軸轉(zhuǎn)角70°和195°。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)方法與步驟

1) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要對(duì)電子橫移系統(tǒng)各部件進(jìn)行選擇并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)中根據(jù)選用的伺服系統(tǒng)的接線要求,將伺服電動(dòng)機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器相連,再將伺服驅(qū)動(dòng)器與安裝有監(jiān)測(cè)與分析軟件計(jì)算機(jī)連接。

2) 將經(jīng)編機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度設(shè)至不同的轉(zhuǎn)速值,運(yùn)行監(jiān)測(cè)與分析軟件,進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。為防止出現(xiàn)因機(jī)器狀況而引起的誤差,在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定1 min后再開(kāi)始采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),繪制指令轉(zhuǎn)速信號(hào)與反饋轉(zhuǎn)速信號(hào)的變化曲線,并進(jìn)行比對(duì)分析。

3) 改變實(shí)驗(yàn)變量(更換橫移伺服系統(tǒng))后再次重復(fù)步驟2)并分析不同類(lèi)型變量對(duì)于電子橫移系統(tǒng)高速性能的影響。

4) 選取了目前經(jīng)編機(jī)電子梳櫛橫移控制系統(tǒng)中常用的3種交流伺服系統(tǒng),分別為:安川伺服系統(tǒng)(驅(qū)動(dòng)器SGM7A+電動(dòng)機(jī)SGD7S)、多摩川伺服系統(tǒng)(驅(qū)動(dòng)器RS-CSD7+電動(dòng)機(jī)TSM3415)和匯川伺服系統(tǒng)(驅(qū)動(dòng)器IS620PS+電動(dòng)機(jī)ISMH2)等。

2.2 結(jié)果與討論

通過(guò)實(shí)驗(yàn),采集了選用3種交流伺服系統(tǒng)時(shí)伺服驅(qū)動(dòng)器接收的指令曲線與伺服驅(qū)動(dòng)器收到的伺服電動(dòng)機(jī)編碼器反饋的實(shí)際運(yùn)動(dòng)曲線(見(jiàn)圖3～5)。

圖3 不同轉(zhuǎn)速下的指令曲線與實(shí)際運(yùn)動(dòng)曲線(安川伺服系統(tǒng))Fig.3 Command curve and actual motion curve at different speed (Yaskawa servo system)

圖4 不同轉(zhuǎn)速下的指令曲線與實(shí)際運(yùn)動(dòng)曲線(多摩川伺服系統(tǒng))Fig.4 Command curve and actual motion curve at different speed (Tamagawa servo system)

圖5 不同轉(zhuǎn)速下的指令曲線與實(shí)際運(yùn)動(dòng)曲線(匯川伺服系統(tǒng))Fig.5 Command curve and actual motion curve at different speed(Inovance servo system)

由圖3～5可以看出: ①采用安川、多摩川和匯川等不同伺服系統(tǒng)的電子橫移系統(tǒng)均存在著伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)曲線滯后于伺服驅(qū)動(dòng)器指令曲線的現(xiàn)象; ②同一伺服系統(tǒng)的電子橫移系統(tǒng)的滯后時(shí)間不隨經(jīng)編機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的改變而變化,即電子橫移系統(tǒng)硬件(及其內(nèi)部參數(shù))確定后,系統(tǒng)的滯后時(shí)間是固定的; ③采用不同伺服系統(tǒng)的電子橫移系統(tǒng),其滯后時(shí)間不同,與橫移伺服系統(tǒng)自身的性能和內(nèi)部參數(shù)設(shè)置有關(guān)。

由此可知,在伺服驅(qū)動(dòng)器接收到運(yùn)動(dòng)指令后,經(jīng)過(guò)其內(nèi)部處理器的信號(hào)處理后并向伺服電動(dòng)機(jī)發(fā)出信號(hào),且伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)之間存在一定的滯后,且這個(gè)滯后時(shí)間是相對(duì)固定的,其大小取決于所采用的伺服系統(tǒng)自身的性能。測(cè)試表明:在本系統(tǒng)架構(gòu)條件下,安川、多摩川和匯川伺服系統(tǒng)的滯后時(shí)間分別為0.99,1.00和1.25 ms。

經(jīng)編機(jī)在不同轉(zhuǎn)速時(shí),各梳櫛的針前和針背允許橫移時(shí)間也會(huì)隨著變化,橫移時(shí)間可由式(1)計(jì)算得到。實(shí)驗(yàn)可知,由于存在著指令曲線與實(shí)際運(yùn)動(dòng)曲線的延遲,以匯川伺服系統(tǒng)為例,驅(qū)動(dòng)器接收到指令信號(hào)1.25 ms后,伺服電動(dòng)機(jī)才產(chǎn)生實(shí)際動(dòng)作。而經(jīng)編機(jī)梳櫛的前后擺動(dòng)是由經(jīng)編機(jī)主軸通過(guò)曲軸連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的,因此梳櫛的橫移與擺動(dòng)可能出現(xiàn)配合不當(dāng),導(dǎo)致梳櫛橫移的滯后,從而影響經(jīng)編機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。當(dāng)經(jīng)編機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí),橫移的滯后影響并不明顯,如機(jī)器以600 r/min的速度運(yùn)行,GB1的針前橫移允許時(shí)間為19.44 ms,滯后時(shí)間占橫移允許時(shí)間的6.43%;隨著經(jīng)編機(jī)轉(zhuǎn)速提高,橫移允許時(shí)間逐漸變短,當(dāng)經(jīng)編機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1 800 r/min時(shí),GB1針前允許橫移時(shí)間僅為6.48 ms,此時(shí)橫移滯后時(shí)間與允許時(shí)間的占比達(dá)到19.3%,勢(shì)必造成梳櫛橫移大大滯后于梳櫛的擺動(dòng),成為影響經(jīng)編機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度提高的主要因素之一。

此外,上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)僅僅監(jiān)測(cè)了電子橫移系統(tǒng)中伺服驅(qū)動(dòng)器接收的指令曲線與伺服電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)曲線之間的滯后值,并不包含系統(tǒng)中橫移控制器接收主軸位置信號(hào)后到其向伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信號(hào)之間的滯后,即整個(gè)系統(tǒng)的滯后時(shí)間一定是大于測(cè)試值的。

3 橫移滯后的補(bǔ)償分析

3.1 橫移滯后補(bǔ)償方案設(shè)計(jì)

在一定配置的電子橫移系統(tǒng)中,伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)的滯后時(shí)間是相對(duì)固定的。基于此,為解決橫移指令信號(hào)與伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)之間的時(shí)間延遲問(wèn)題,根據(jù)經(jīng)編機(jī)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的周期性,設(shè)計(jì)了一套基于經(jīng)編機(jī)主軸轉(zhuǎn)速的在線實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法,其控制原理為:具有大滯后特性的控制對(duì)象,由于較長(zhǎng)的滯后時(shí)間會(huì)使一般控制算法的控制作用不能及時(shí)在系統(tǒng)輸出上得到反映,致使調(diào)節(jié)落后,甚至導(dǎo)致控制失敗。在此過(guò)程中,梳櫛的橫移規(guī)律是可通過(guò)橫移指令曲線計(jì)算得出的,在提前得知當(dāng)前狀態(tài)下的滯后時(shí)間后調(diào)整系統(tǒng)的輸出狀態(tài),通過(guò)預(yù)先對(duì)系統(tǒng)的控制輸出進(jìn)行調(diào)整,達(dá)到補(bǔ)償橫移滯后的目的。通過(guò)對(duì)梳櫛橫移滯后的補(bǔ)償,在控制程序中給予橫移指令數(shù)據(jù)一定的預(yù)置提前量(與電子橫移系統(tǒng)的配置有關(guān)),以彌補(bǔ)伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)的滯后,以保證梳櫛橫移運(yùn)動(dòng)與導(dǎo)紗針前后擺動(dòng)的同步性,即是保證當(dāng)經(jīng)編機(jī)主軸轉(zhuǎn)角由θ1→θ2、θ3→θ4之間的時(shí)候,梳櫛不進(jìn)行橫移;而在θ2→θ3時(shí)進(jìn)行針前橫移、在θ4→θ1時(shí)進(jìn)行針背橫移。橫移滯后補(bǔ)償?shù)慕嵌戎涤?jì)算式為

θb=360ωTZ/60 000

(3)

式中:θb為橫移滯后補(bǔ)償角度值,(°);TZ為橫移滯后時(shí)間,ms;ω為經(jīng)編機(jī)轉(zhuǎn)速,r/min。

通過(guò)修改電子橫移系統(tǒng)中相應(yīng)的控制程序,增加橫移的滯后補(bǔ)償功能,即在經(jīng)編機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)速度,由此計(jì)算出滯后引起的當(dāng)前橫移角度補(bǔ)償值,并用于后一主軸運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)的橫移指令控制。實(shí)際應(yīng)用時(shí),由于經(jīng)編機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)速度會(huì)有一定的波動(dòng),當(dāng)經(jīng)編機(jī)轉(zhuǎn)速變化超過(guò)一定閾值(如30 r/min)時(shí)再進(jìn)行梳櫛橫移的起始與結(jié)束角度調(diào)整,以減少橫移控制器的運(yùn)算量。橫移滯后補(bǔ)償功能控制流程如圖6所示。

圖6 電子橫移系統(tǒng)滯后實(shí)時(shí)補(bǔ)償控制流程Fig.6 Real-time compensation control flow of lag in electronic shogging system

3.2 補(bǔ)償效果測(cè)試

為驗(yàn)證橫移優(yōu)化方案的有效性,在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,采用多摩川伺服系統(tǒng),分別對(duì)無(wú)補(bǔ)償與有補(bǔ)償2種情況分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn),有/無(wú)補(bǔ)償?shù)臋M移伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)曲線與指令信號(hào)曲線的實(shí)測(cè)如圖7所示。

圖7 有/無(wú)補(bǔ)償?shù)腉B1橫移實(shí)測(cè)曲線對(duì)比Fig.7 Comparison of GB1 actual shogging curve with or without compensation

由圖7可知:不加補(bǔ)償時(shí),經(jīng)編機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度達(dá)到設(shè)定值后,在整個(gè)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度內(nèi),反饋波有一定的滯后,并出現(xiàn)輕微振蕩;在增加滯后補(bǔ)償功能后,伺服電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)曲線能很好地跟蹤指令轉(zhuǎn)速,滯后時(shí)間明顯減小。實(shí)際測(cè)試中,在未改變其它控制參數(shù)的情況下,增加滯后補(bǔ)償功能后,采用多摩川伺服系統(tǒng)的電子橫移系統(tǒng)經(jīng)編機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度大大提高,由原來(lái)的1 780 r/min提升到2 100 r/min以上,且梳櫛橫移平穩(wěn)、織物紋路清晰,優(yōu)化效果明顯,有效地提高了高速經(jīng)編機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能和工作效率。

4 結(jié) 論

1) 經(jīng)編機(jī)電子橫移系統(tǒng)中花型橫移數(shù)據(jù)需要進(jìn)行運(yùn)算、傳輸,伺服系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)也會(huì)延遲,使得橫移伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)存在滯后,當(dāng)系統(tǒng)配置確定的條件下,橫移滯后時(shí)間是固定的,不隨經(jīng)編機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的變化而變化。

2) 經(jīng)編機(jī)電子橫移系統(tǒng)的梳櫛實(shí)際運(yùn)動(dòng)滯后會(huì)影響梳櫛擺動(dòng)與橫移的運(yùn)動(dòng)同步性,尤其隨著經(jīng)編機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的提高,梳櫛擺動(dòng)與橫移的不同步會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)紗針與織針相擦甚至直接碰撞,引起斷紗或斷針,使得經(jīng)編機(jī)不能進(jìn)行正常生產(chǎn)。

3) 可通過(guò)對(duì)經(jīng)編機(jī)電子橫移系統(tǒng)的梳櫛橫移角度預(yù)置前移量來(lái)實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)的滯后時(shí)間,可實(shí)現(xiàn)電子橫移系統(tǒng)的滯后補(bǔ)償,從而大大降低甚至消除橫移運(yùn)動(dòng)的滯后時(shí)間,保證梳櫛橫移與擺動(dòng)的同步性,有效改善經(jīng)編機(jī)電子橫移系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性。實(shí)踐表明,經(jīng)編機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度可提升18%,大大提高了電子橫移高速經(jīng)編機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。