買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 要 近年來，國內(nèi)外市場對 品的需求呈現(xiàn)快速增長的趨勢，對產(chǎn)品的層次要求也逐步提高。 卷繞是生產(chǎn)過程中的最重要環(huán)節(jié)之一，卷繞控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到 品的產(chǎn)量和品質(zhì)。目前，國內(nèi)大量生產(chǎn)企業(yè)存在設(shè)備陳舊落后、生產(chǎn)率低下、產(chǎn)品品質(zhì)跟不上市場腳步等問題。進口設(shè)備價格昂貴，生產(chǎn)中維護成本較高，因此，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型卷繞設(shè)備己經(jīng)成為業(yè)界的迫切需要。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器（ 術(shù)的出現(xiàn)，對國內(nèi)外卷繞機行業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動作用?？删幊炭刂破?(為控制 系統(tǒng)的核心裝置，功能強大、性能穩(wěn)定、可靠、抗干擾能力強。另外，在控制系統(tǒng)中，接入變頻器、采用改變電機頻率的方法進行電機速度調(diào)整，可以對卷繞設(shè)備進行無級調(diào)速，具有噪音低、速度變化平滑等優(yōu)點。然而卷繞控制系統(tǒng)應(yīng)用 制技術(shù)并不成熟。因此，針對 術(shù)的研究顯得尤為重要。本課題就是在這樣的背景下，對卷繞機進行了深入的研究，設(shè)計出了新型的卷繞控制系統(tǒng)。并利用 真工具對控制系統(tǒng)進行了仿真，得到了理想的結(jié)果，證明了本系統(tǒng)的良好控制效果。 關(guān)鍵詞： ；卷繞機； 頻器； 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 n of U to PU is of in is to U At a of up of of is of of a in as of In in by is on of LC is LC is is in on to a of is by of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 摘 要 . . 錄 . 緒論 . 1 課題的研究內(nèi)容和意義 . 1 課題研究的內(nèi)容 . 1 課題研究的意義 . 1 內(nèi)外的發(fā)展概況 . 2 U 管的發(fā)展概況 . 2 繞機的發(fā)展概況 . 3 課題 應(yīng)達到的要求 . 3 2 卷繞系統(tǒng)方案的總體 設(shè)計 . 5 U 管卷繞系統(tǒng)的構(gòu)成 . 5 繞機機構(gòu)部分的設(shè)計 . 6 復(fù)成形裝置的設(shè)計 . 6 復(fù)運動裝置傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計 . 6 復(fù)成形裝置驅(qū)動元件的選擇 . 7 取裝置的設(shè)計 . 8 取裝置驅(qū)動元件的選擇 . 9 繞控制 方法 的設(shè)計 . 9 制方法選擇 . 9 糊 制器的設(shè)計 . 10 入輸出量的模糊化 . 11 定模糊控制規(guī)則 . 11 糊推理及非模糊化 . 11 章 小結(jié) . 12 3 控制系統(tǒng)方案的設(shè)計 . 13 制系統(tǒng) 的硬件設(shè)計 . 13 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 選型 . 13 頻器的選型 . 14 制系統(tǒng)電器原理圖的設(shè)計 . 15 制電路的設(shè)計 . 16 ， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 近年來，卷繞系統(tǒng)在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的應(yīng)用越來越普遍，尤其是在紡 管 及紡 管 過程中的應(yīng)用更為廣泛。世界上對卷繞系統(tǒng)的研究相對較早，例如：海倫卷繞機在纜繩卷繞過程中的使用、美國 司生產(chǎn)的 40 型的卷繞機在高強聚乙烯纖維生產(chǎn)過程中的使用等等。此外，在非織造布產(chǎn)品開發(fā)研究方面，如 “自動卷繞空氣過濾的化纖濾材 ”中卷繞 系統(tǒng)的使用。由于這些材料都比較細，且沒有張力，在設(shè)計及制造自動卷繞設(shè)備時都是比較容易的。這與 卷繞系統(tǒng)的設(shè)計也有相似之處。但對于 ，這種在溫度不同時有伸縮，外徑不同張力不同的氣動管來說，設(shè)計卷繞系統(tǒng)時就要考慮到好多的問題，還有最終的脫卸。所以目前來說國內(nèi)幾乎沒有公司擁有自動卷繞 的設(shè)備。 為了能夠提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，實現(xiàn)更快捷的服務(wù)，用最優(yōu)質(zhì)的材質(zhì)及組件來設(shè)計 分必要。 課題的研究內(nèi)容和意義 課題研究的內(nèi)容 卷繞控制系統(tǒng)在許多 制造業(yè) 領(lǐng)域中有 著 非常廣泛 地 應(yīng)用。早期的卷繞機構(gòu)多采用一個主動電機 ， 現(xiàn)在的卷繞控制系統(tǒng)已經(jīng)步入了具有半反饋或全反饋的全自動控制階段。由于卷繞控制系統(tǒng)多采用程序控制方式 ， 不具有很高的智能性 ， 并且這些控制系統(tǒng)仍然是主要分別對收、放卷電機進行控制 ， 而未太多考慮這兩部分的同步性能對整體運行的影響 ， 并未完成同步卷繞控制 ， 無法更好提高產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量。由于卷繞系統(tǒng)具有許多非線性時變等特點和對恒線速度或張力等特別的性能指標(biāo) ， 且整個系統(tǒng)包含兩個驅(qū)動電機進行協(xié)調(diào)工作才能保 證生產(chǎn)質(zhì)量 ， 因此采用 全自動 卷繞控制策略是今后發(fā)展的必然方向。 本課題主要研究了 在一定的卷裝形式下卷繞到筒管上的系統(tǒng)過程。從而設(shè)計了新型的卷繞控制系統(tǒng)。主要功能是實現(xiàn) 在卷繞機上按照系統(tǒng)設(shè)定的卷繞方式，逐層、密排成螺旋線形的圓柱形卷裝筒子。工藝上要求卷繞應(yīng)滿足卷繞參數(shù)：設(shè)計硬件的參數(shù)，設(shè)計軟件的參數(shù)，卷裝動程的變化要求，并設(shè)計具有速度調(diào)節(jié)性能，整機實現(xiàn)全自動化。充分利用 制系統(tǒng)設(shè)計的方法，研制了一臺基于 動控制功能的 卷繞機，為新型卷繞機械從機械式到基于 動控制功能式的轉(zhuǎn)變提供 了一定的參考價值。 課題研究的意義 自我國加入世界貿(mào)易組織 (致使國內(nèi)卷繞機行業(yè)面臨巨大的競爭壓力。密切關(guān)注國際上卷繞機發(fā)展的新動向，改變國內(nèi)卷繞機行業(yè)的競爭壓力，已變得迫不及待。本課題就是在這樣一個背景下，充分利用計算機技術(shù)、 術(shù)、變頻技術(shù)，設(shè)計出高可靠性、高速、高效、節(jié)能、環(huán)保、自動化、連續(xù)化、智能化的新型卷繞機控制系統(tǒng)，以適應(yīng)高性能、多功能、高技術(shù)含量的產(chǎn)品生產(chǎn)的要求。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中， 繞機是重要的生產(chǎn)設(shè)備之一。它按照要求將 繞成不同規(guī)格的線盤。它要 求卷繞緊密、美觀，避免發(fā)生疊線，塌邊等現(xiàn)象。本文設(shè)計的 采取 了 “ 頻器 ” 的工作模式 ， 使得卷繞系統(tǒng) 運行平穩(wěn)，控制精度高，并采用閉環(huán)張力控制使 力維持恒定 ， 可以滿足不同型號 卷繞要求 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 內(nèi)外的發(fā)展概況 是 英文簡稱 ， 是氣動行業(yè)首選的氣動壓力軟管。 按材料分為聚酯型 ，聚醚型 ；按使用要求和稱呼不同分為 壓軟管， 管增強管， 業(yè)軟管， 管 伸縮 管， 旋管， 縮管， 簧管， 管管， 織管， 紋管， 管， 管。 圖 U 管 性質(zhì)： （ 1）透明管具有較高的透明度，介質(zhì)流動的狀態(tài)清晰可見。 （ 2）采用高回彈性聚氨酯原材料制造；使得氣動管具有較小的彎曲半徑，更容易安裝。 （ 3）耐黃變達到 3 級以上，不易變黃。 （ 4）顏色管采用進口耐候的色粉，所制造的顏色管顏色標(biāo)準(zhǔn)、鮮亮，長久工作不退色。 （ 5）采用在線管徑控制系統(tǒng)，管徑的公差控制在 內(nèi)。 （ 6）采用 100%高物理性塑性聚氨酯彈性體（ 造，恒定工作壓力狀態(tài)使用，壽命更長久。 （ 7）通過 證和 證 。 的用途：適用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、土木工程、漁業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、園林灌溉等領(lǐng)域一般工作壓力的液體輸送。如：氣動管、液壓管、花園水管、輸油、輸水管道、石油勘探管、噴砂管、蠕動泵軟管等。 的特性 : （ 1）耐油性能好，是天然橡膠耐油性能的 15； （ 2）耐磨性能好，是天然橡膠耐磨性能的 30； （ 3）耐老化性好，是天然橡膠耐老化性能 的 5 倍； （ 4）耐扯斷強度是天然橡膠的 3 倍； （ 5）具有高彈性、高伸長率、高強力； （ 6）阻尼性能好，內(nèi)壁光滑，液體阻力小，液壓損失少； （ 7）外觀漂亮，軟管彎曲半徑小，無毒無味，耐沖擊，耐疲勞，輕便靈活，其重量是橡膠軟管的百分之三十至七十； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 （ 8）阻然性好，無毒無味。耐沖擊、耐疲勞，安全可靠； 繞機的發(fā)展概況 近幾年我國 行業(yè)發(fā)展速度較快，受 行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高以及下游需求市場不斷擴大 的影響 ， 行業(yè)在國內(nèi)和國際市場上發(fā)展 前景廣闊 。雖然 曾 受 金融危機的沖擊， 使得 行業(yè)近兩年發(fā)展速度 有所 減緩，但隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展以及國際金融危機的逐漸消退，我國 行業(yè) 又 重新迎來 了 良好的發(fā)展機遇。進入 2013 年我國 行業(yè)面臨新的發(fā)展形勢，由于新進入企業(yè)不斷增多，上游原材料價格持續(xù)上漲，導(dǎo)致行業(yè)利潤降低，因此我國 行業(yè)市場競爭也日趨激烈。面對這一現(xiàn)狀， 行業(yè)業(yè)內(nèi)企業(yè)要積極應(yīng)對，注重培養(yǎng)創(chuàng)新能力，不斷提高自身生產(chǎn)技術(shù)，加強企業(yè)競爭優(yōu)勢，于此同時 ， 行業(yè)內(nèi)企業(yè)還應(yīng)全面把握該行業(yè)的市場運行態(tài)勢，不斷學(xué)習(xí)該行業(yè)最新生產(chǎn)技術(shù)，了解該行業(yè)國家政策法 規(guī)走向，掌握同行業(yè)競爭對手的發(fā)展動態(tài)，只有如此才能使企業(yè)充分了解該行業(yè)的發(fā)展動態(tài)及自身在行業(yè)中所處地位，并制定正確的發(fā)展策略以使企業(yè)在殘酷的市場競爭中取得領(lǐng)先優(yōu)勢。 卷繞機可以分為全自動卷繞機、半自動卷繞機以及手工卷繞機。其中手動卷繞機由于其效率低、投入的人工成本大等缺點而逐漸的被淘汰，而半自動卷繞機主要用于小批量的實驗型生成，全自動卷繞機用于大量生成。下面列舉半自動和全自動卷繞機設(shè)備的特點如下： 半自動卷繞機具有隔膜張力連續(xù)可調(diào)，卷繞過程中電芯一致性好，設(shè)備操作簡單，設(shè)備調(diào)試時間短，設(shè)備故障低，維護容易 等優(yōu)點，但同時也具有生成效率仍不能達到大規(guī)模生成的要求，造價相對貴等缺點。而全自動卷繞機采用的是 制并且將數(shù)字交流驅(qū)動和張力傳感技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)卷繞過程中合理配置正負電容量以及實現(xiàn)精確的張力控制，但是相對的成本比較高，價格也相對昂貴，而且操作和結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜。 近幾年來，隨著 的需求量增加， 產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對 生產(chǎn)設(shè)備也提出了更高的要求，不僅僅對設(shè)備的制造工藝的復(fù)雜程度，生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率提出了更高的要求，而且能夠設(shè)計一款更加簡單，美觀，易于操作，實時性高的人機界面也提出了需求。 課題 應(yīng)達到的要求 本論文研究內(nèi)容是對 的卷繞系統(tǒng)進行設(shè)計。通過大量調(diào)研和分析，吸取各類卷繞設(shè)備的優(yōu)點，針對用戶需求，設(shè)計一款基于 制的卷繞系統(tǒng)，從而達到降低設(shè)備與維護成本、提高 生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)能力的目的。 的卷繞是生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，卷繞系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。 卷繞過程中最關(guān)鍵的技術(shù)就是對控制部分的設(shè)計，不能準(zhǔn)確控制卷繞過程會造成良品率的下降、后續(xù)工序的難以進行。傳統(tǒng)的卷繞控制器較多地采用了模擬電路或傳統(tǒng) 制器對卷繞頭拖動電機進行控制，實現(xiàn)張力調(diào)節(jié)。 由于 卷繞生產(chǎn)車間通常是高溫、潮濕、強電磁干擾的環(huán)境，并且卷繞裝置本身的橫動導(dǎo) 管 器也會給系統(tǒng)帶來擾動，因此，模擬電路或一般線性控制器組成的卷繞控制系統(tǒng)常常效果一般，普遍存在調(diào)試?yán)щy、一致性差、張力周期性波動幅度大等問題，尤其是隨著工藝上對 繞速 要求的不斷提高，傳統(tǒng)的卷繞控制系統(tǒng)己經(jīng)越來越難以勝任。本文主要買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 論述了 新型 卷繞系統(tǒng)的設(shè)計方法，論文主要完成了以下三方面的工作： (l)結(jié)構(gòu)方案和功能的設(shè)計 卷繞系統(tǒng)要求工作過程中始終保持恒張力卷繞，卷繞系統(tǒng)的自動控制具有一定復(fù)雜性。主要表現(xiàn)在三個方面：首先， 卷繞過程 中，恒張力卷繞自動控制是通過調(diào)節(jié)卷繞頭電動機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)的 ；第二，隨著卷繞過程時間的推移，管筒直徑增量可達數(shù)厘米，重量變化可達幾公斤，系統(tǒng)參數(shù)具有很強的時變性；第三，卷繞過程中為使 均勻卷繞，使用橫動導(dǎo) 管 器往復(fù)撥動 ，對張力形成復(fù)雜的擾動。 (2)控制系統(tǒng)軟、硬件的設(shè)計 本文設(shè)計的卷繞控制系統(tǒng)對體積、成本和功耗都有嚴(yán) 格要求。因此，在控制器軟硬件方案選擇方面都要遵循一定的原則 ，在控制器整體結(jié)構(gòu)方面，應(yīng)盡量選擇結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的方案。 本系統(tǒng)中卷繞 機 的旋轉(zhuǎn)動力來自于三相異步電動機。恒張力卷繞中 上張力 的大小與電動機的轉(zhuǎn)速有直接的關(guān)系。因此，異步電動機調(diào)速性能的優(yōu)劣與整個系統(tǒng)的控制效果息息相關(guān)。卷繞控制系統(tǒng)要求電動機轉(zhuǎn)速變化平滑、輸出轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定。研究 電 機的變壓變頻調(diào)速理論，設(shè)計變頻調(diào)速控制的軟硬件，是十分必要的。 (3)對系統(tǒng)進行仿真實驗驗證 本文對 卷繞系統(tǒng)的控制部分進行了大量的、深入的研究，結(jié)合卷繞控制系統(tǒng)的運行特點，設(shè)計了合適的軟、硬件 ， 對電路控制方案的設(shè)計、步進電機往復(fù)成型裝置的設(shè)計和交流異步電機卷繞裝置的的設(shè)計等做出了詳細地闡述。并對 張力的模糊 傳統(tǒng)制系統(tǒng) 進行 了仿真 比較 ， 得出了最 佳控制系統(tǒng)方案 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 2 卷繞系統(tǒng)方案的總體 設(shè)計 繞機 主要 由繞線機構(gòu)和排線機構(gòu) 兩 部分所組成。在繞線過程中只要保持繞線電動機和排線電動機保持恒定的轉(zhuǎn)速比就可以實現(xiàn)等螺距卷繞。其中繞線 、 排線機構(gòu)如圖 （ 1） 在繞線機構(gòu)中，繞線軸由 經(jīng)過 變頻器 變頻后 的電動機帶動旋轉(zhuǎn)完成繞線工作，并采用張力傳感器進行反饋，實現(xiàn)對張力的閉環(huán)控制。 （ 2） 在排線機構(gòu)中，排線軸由 經(jīng)過 變頻器 變頻后 的 步進 電 機帶動作為從軸，在卷繞過程中跟隨 繞線主軸速度旋轉(zhuǎn)，帶動精密直線螺桿旋轉(zhuǎn)，通過控制伺服電動機的正反轉(zhuǎn)使螺桿上的排線螺 鉤 做往復(fù)運動實現(xiàn)排線動作。 繞 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 卷繞系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)和功能部分可分為機械裝置 (結(jié)構(gòu)功能 )、執(zhí)行器 (驅(qū)動功能，能量轉(zhuǎn)換功能 )、傳感器 (檢測功能 )、計算機 (控制功能 )等。 （ 1）機械裝置 (結(jié)構(gòu)功能 ) 機構(gòu)是零件組成的、能夠傳遞運動并完成某些有效工作的裝置。機械由輸入部分、轉(zhuǎn)換部分、傳動部分、輸出部分以及安裝固定部分等組成。本課題中的機構(gòu)部分 主要由導(dǎo) 管機構(gòu)，卷取機構(gòu)，張力調(diào)節(jié)裝置三大部分組成。用到同步帶，帶輪， 管 杠，螺旋副齒輪，滾動軸承等機械裝置。 （ 2）執(zhí)行器 (驅(qū)動功能，能量轉(zhuǎn)換功能 ) 執(zhí)行器包括以電、氣壓和油壓等作為動力源的各種元器件。如以電作為動力源的普通直流電動機、直流伺服電動機、三相交流異步電動機、變頻用三相交流電動機、三相交流永磁伺服電動機、步進電動機、比例電磁鐵、電磁粉末制動器、電動調(diào)節(jié)閥以及電磁泵等，以氣壓作為動力源的氣動馬達和氣缸，以油壓作為動力源的液壓馬達和液壓缸等等。本課題中所涉及的執(zhí)行器有：三相交流異步電機，步進 電動機，交流變頻器。 （ 3）傳感器 (檢測功能 ) 傳感器是從被測對象中提取信息的器件，用于檢測機電系統(tǒng)工作時所要監(jiān)視和控制的買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 物理量、化學(xué)量和生物量。大多數(shù)傳感器是將被測的非電量轉(zhuǎn)換為電信號，用于顯示和構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。本課題中所涉及的傳感器有：光纖傳感器。 （ 4）計算機 (控制功能 ) 根據(jù)控制論中關(guān)于系統(tǒng)的定義： “系統(tǒng)是由相互制約的各個部分組織成的具有一定功能的整體 ”，相互制約的各個部分必須在控制論的指導(dǎo)下，由控制器 (即計算機 )實現(xiàn)協(xié)調(diào)與匹配，使整體處于最優(yōu)工況，實現(xiàn)一定的功能。控制系統(tǒng)， 作為 “系統(tǒng) ”，其核心當(dāng)然是控制。本課題中所涉及的控制器有：可編程邏輯控制器 (稱 計算機（ 二者形成控制系統(tǒng)的上位機系統(tǒng)。 繞機機構(gòu)部分的設(shè)計 任何一種卷繞機都是由往復(fù)成形裝置和卷取裝置兩部分組成。 復(fù)成形裝置的設(shè)計 卷裝上的 一般是以螺旋線的形式卷繞，并由導(dǎo) 管 機構(gòu)的往復(fù)移動一層一層卷繞層疊起來。其往復(fù)成型裝置簡圖如圖 示。 復(fù)成型裝置簡圖 往復(fù)成形裝置是構(gòu)成卷繞單元部件的一個重要部分，這一部分的優(yōu)劣直接影響到卷裝成形的質(zhì)量 (筒子尺寸大小、外形、卷繞密度、退繞性等等 )和 的質(zhì)量。因此，往復(fù)成形裝置應(yīng)當(dāng)滿足下列設(shè)計要求： (1) 導(dǎo) 管 速度均勻：為了獲得均勻的卷繞密度，導(dǎo) 管 機構(gòu)全程的運動速度應(yīng)保持均勻。 (2) 防疊能力：卷繞過程中，發(fā)生 管 圈重疊現(xiàn)象會嚴(yán)重影響 的 質(zhì)量，因此要求成形裝置具有防疊能力，以其機構(gòu)的運動消除 管 圈的重疊。 (3) 減小和消除張力波動：為了減小張力波動，應(yīng)盡量縮短導(dǎo) 管 點到筒子卷取點的距離。 (4) 往 復(fù)運動件慣性小，使用壽命長。 基于以上設(shè)計要求，在對比了現(xiàn)有卷繞機多采用的凸輪或撥叉機構(gòu)優(yōu)劣，相比之下螺旋副的體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單，且易實現(xiàn)往復(fù)運動。因此，這臺小型卷繞機提出了采用螺旋副導(dǎo) 管 機構(gòu)。 復(fù)運動裝置傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計 傳動結(jié)構(gòu)采用 管 杠螺母傳動裝置：由一臺電動機，通過同步帶，帶動蝸輪一蝸桿減速買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 器，再通過連軸器，將減速器與 絲 杠連接起來，杠上安裝有導(dǎo) 管 鉤，通過控制電機的正反轉(zhuǎn)，從而使導(dǎo) 管 鉤能夠左右往復(fù)運動，該部分的結(jié)構(gòu)圖如圖 示。 導(dǎo)絲鉤 聯(lián)軸器絲桿蝸 輪 - 蝸 桿 加 速 器同步帶電動機圖 復(fù)運動裝置的傳動機構(gòu) 復(fù)成形裝置驅(qū)動元件的選擇 驅(qū)動元件的種類多，如電動機 (包括步進電動機、伺服電動機、變頻電動機等等 )、液壓、氣動馬達和動作缸、電磁閥等等。根據(jù)驅(qū)動元件的不同，執(zhí)行機構(gòu)一般也同樣分為電動式、氣動式和液壓式三種。因此，在確定驅(qū)動元件前，我們必需選擇和確定該課題中采用什么樣的執(zhí)行機構(gòu)。 氣動式是把壓縮氣體的能量轉(zhuǎn)換成機械能量去拖動負載，完成被控對象的參數(shù)調(diào)整。氣動式的優(yōu)點是簡單、穩(wěn)定、安全、且價格低廉、維修方便、但缺點是山于氣體作為介質(zhì)，所以可壓縮性大、精 度較差、傳輸速度低。 液壓式是將液體壓力能轉(zhuǎn)換成機械能，以拖動負載實現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運動，其介質(zhì)大多數(shù)為油。液壓與氣動式相比具有工作穩(wěn)定、沖擊和震動小、無極調(diào)速范圍大、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點、但其制作工藝要求高、價格較貴、安裝和維護較難。在現(xiàn)有的實驗條件下，顯然采用液壓式的執(zhí)行機構(gòu)并不是很適宜的。 根據(jù)以上的分析比較，我們擬采用最為常用的電動式執(zhí)行機構(gòu)。要求自轉(zhuǎn)與往復(fù)運動的密切配合性，且需要保證卷繞層單束的恒張力控制，所以這里有兩種選擇： 由于在該系統(tǒng)中，要求控制精度較高，如果選擇伺服電機帶 動同步帶驅(qū)動，而同步帶的熱脹冷縮變化可能會產(chǎn)生較大的控制誤差，進而影響控制精度。伺服電機相對于步進電機價格昂貴，在該系統(tǒng)中會占據(jù)更大空間，該機構(gòu)所需的扭矩較小，且無論從控制精度要求和經(jīng)濟角度，還是有利于外形整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理化和美觀化來考慮，步進電機即可以滿足控制精度，又價格便宜，具有較好的經(jīng)濟性。因此，在導(dǎo) 管 機構(gòu)中，確定采用步進電機電機作為驅(qū)動元件將有利于整個系統(tǒng)設(shè)計的完美化。在該系統(tǒng)中選步進電機作為驅(qū)動元件無疑是最正確的選擇。步進電機驅(qū)動系統(tǒng)原理框圖如圖 示 檢測裝置 信號轉(zhuǎn)換電路 放大裝置 執(zhí)行機構(gòu) 被控對象 圖 進電機驅(qū)動系統(tǒng)原理框圖 步進電動機是一種將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為角位移 (或直線位移 )的機電執(zhí)行元件。每當(dāng)輸入買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 一個脈沖時，轉(zhuǎn)軸便轉(zhuǎn)過一個固定的機械角度。步進電機具有控制簡單、價格低、維護容易、定位精度高、無累積位置誤差、可自鎖、控制成本且能直接受數(shù)字信號的特點 ， 在數(shù)字控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是數(shù)控設(shè)備、航空、導(dǎo)彈無線電等工業(yè)中一般都采用了步進電機作為伺服執(zhí)行元件。從廣義上講，步進電動機是一種受電脈沖信號控制的無刷式直流電動機，也可看作是在額定率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速與控制脈沖頻率同步的 同步電動機。步進電機的特性如下： （ 1）能直接實現(xiàn)數(shù)字控制。大多數(shù)人都認為數(shù)字電路的研制難度要低于模擬電路。 （ 2）位移量與脈沖數(shù)對應(yīng)，在需要精確定位的應(yīng)用 (如指向鏡 )中可以在開環(huán)控制下獲得較高的定位精度。 （ 3）步距誤差不累計，依賴晶振頻率，在連續(xù)運轉(zhuǎn)中無需閉環(huán)反饋就可得到穩(wěn)定的周期轉(zhuǎn)速?？垢蓴_能力強，在負載能力范圍內(nèi)，步距角和轉(zhuǎn)速不受電壓、負載和波形的影響，也不受溫度、沖擊和振動等環(huán)境條件的影響。 選擇步進電機也就回避了閉環(huán)設(shè)計，光電編碼器、高精度基準(zhǔn)源、抗干擾設(shè)計等這些無疑都將大大增加驅(qū)動電路的復(fù)雜程 度的問題。步進電機分三種：永磁式 (反應(yīng)式 (混合式 (永磁式步進一般為兩相。轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為 或 15 度；反應(yīng)式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為 ，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達國家 80 年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為 而五相步進角一般為 。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛 根據(jù)控制的實際情況我們選擇步進電機的型號為 861， 取裝置的設(shè)計 卷取裝置由一臺交流電機驅(qū)動，通過同步帶，帶動主軸旋轉(zhuǎn)，將 卷繞到卷筒上。由于這臺小型卷繞裝置所要求的速度并不高，因此它的 波動小，管條繞上筒子時，因摩擦打滑而發(fā)生意外拉伸的可能性小。故在這臺小型卷繞裝置中，并未設(shè)計專門的加壓機構(gòu)。這樣既滿足了要求，又簡化了機構(gòu)。該部分的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 示： 支架 轉(zhuǎn)動臂 接觸輥筒管軸承座同步帶電動機圖 取裝置的結(jié)構(gòu)簡圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 取裝置驅(qū)動元件的選擇 一般卷繞機卷取裝置的驅(qū)動方式有兩種：摩擦驅(qū)動式卷取裝置和直接 驅(qū)動式卷取裝置。 摩擦驅(qū)動式卷取裝置是指卷取筒子借助摩擦輥的摩擦力矩旋轉(zhuǎn)工作的卷取裝置。卷繞過程中，摩擦輥保持恒定轉(zhuǎn)速，因此與摩擦輥表面接觸的筒子表而線速度保持恒定，即卷繞速度恒定。摩擦傳動機構(gòu)簡單，容易控制，工作穩(wěn)定，很多卷繞機上很多采用此種方式。但是這種方式易出現(xiàn)打滑、發(fā)熱、起皺、脹邊、卷裝內(nèi)層變形、凸邊，影響纖維分子取向和沿纖維長度的物理性能，卷裝成形質(zhì)量不是很高。 直接驅(qū)動式卷取裝置是指筒子直接山變速電機驅(qū)動的卷取裝置。卷繞過程中，電機的轉(zhuǎn)速隨著卷取直徑的增大而自動降低，以保持恒定的卷繞速度 電動機 調(diào)速采用張力控制方式，即采用 張力在卷繞中應(yīng)保持不變的要求，將張力量變?yōu)殡娦盘?，通過比較反饋系統(tǒng)，控制電動機的轉(zhuǎn)速。這種傳動要求采用精密可靠的調(diào)速裝置，因此卷裝成形的質(zhì)量較高。 通過兩種卷取驅(qū)動方式的比較，可以得出直接驅(qū)動式比摩擦式驅(qū)動方式卷取精度高，由于本課題是對卷繞機控制系統(tǒng)的研究，直接驅(qū)動方式中電機的轉(zhuǎn)速隨著卷裝直徑的增大而逐漸減慢，針對此轉(zhuǎn)速建立的控制系統(tǒng)是個很好的研究方向，將對卷繞設(shè)備中卷繞頭的控制提供參考依據(jù)，所以本機的卷取裝置采用直接驅(qū)動式卷取裝置。 因為卷繞過程比較復(fù)雜，要精確計算各部分 的消耗功率比較困難，所以設(shè)計時只從理論上進行大概估算，同時參考了同類型的卷繞機電機功率的配備。本設(shè)備選用主軸電機采用 0231v)，變頻范圍為 25三相交流電機。 繞控制 方法 的設(shè)計 制方法選擇 機械部分能完成 裝的功能，但完成的好壞很大程度上取決于控制系統(tǒng)，準(zhǔn)確地說是取決于張力控制系統(tǒng)。張力控制是一個典型的時變、非線性系統(tǒng)，卷繞過程中張力存在波動，故需對張力進行實時控制。由于整個卷繞過程中，引起張力變化最主要的是卷 管筒的轉(zhuǎn)速，故決定采用張力反饋控制 系統(tǒng)來控制卷 管 筒的轉(zhuǎn)速，也即相當(dāng)于控制卷繞電機的轉(zhuǎn)速，其它電機均為勻速運動，張力變化時只需改變卷繞電機的轉(zhuǎn)速，即可改變 的力。 控制基本思想如下：由實驗確定卷繞電機的某一轉(zhuǎn)速為目標(biāo)轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速時 力為目標(biāo)張力，在該轉(zhuǎn)速下 力適中，也不會對卷裝產(chǎn)量產(chǎn)生影響。將此時動態(tài)應(yīng)變儀的輸出電壓做為基準(zhǔn)電壓，且寫入 器運動過程中，傳感器實時采集張力變化，由電橋和動態(tài)應(yīng)變儀轉(zhuǎn)化為電壓變化，經(jīng) A/經(jīng)過控制方法的運算處理后，由 控制卷繞電機的轉(zhuǎn)速，從而控制張力波動?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 P I