CN108914336B - 一种储纬器主轴同步控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储纬器主轴同步控制系统，包括至少两个编码器，相位控制器及驱动器：所述相位控制器分别与所述至少两个编码器以及驱动器电连接；所述至少两个编码器用于分别检测织布机主轴和储纬器电机的旋转角度；所述相位控制器用于将织布机主轴和储纬器电机的旋转角度信号转化为角度的相位差并根据所述相位差调整输出所述储纬器电机旋转速度信号；驱动器，用于接收所述储纬器电机旋转速度信号并根据所述速度信号驱动所述储纬器电机。本发明实时检测织布机主轴角度，通过相位同步控制，驱动储纬器电机，使得储纬器绕纱的旋转角度，实时跟踪织布机主轴角度，保证放纱和织布机引纬的同步性，使纱线张力恒定，提高布匹的质量。

Description

一种储纬器主轴同步控制系统

技术领域

本发明涉及织布机技术领域，尤其涉及一种储纬器主轴同步控制系统。

背景技术

随着科技的发展，由于传统储纬器存在机械机构复杂，后期保养维护困难等问题，逐渐被电子储纬器替代。传统机械式储纬器，因为其与织布机主轴通过机械传动，传动比固定，可以保证储纬器和织布机主轴完全同步，这样不存在引纬时纱线张力突变问题；而通过电子储纬器控制止纱棒放下来阻止纱线飞行，这样会使纱线张力的陡然变大，纱线被拉申，容易造成布面出现瑕疵。

公开号为CN2558669Y的专利公开了一种同轴纱线张力调节装置，涉及为无梭织机提供纬纱的储纬器。它由储纱鼓、喇叭形弹性金属摩擦环、弹簧(8)、张力器支架、张力器座、连接环、储纬器顶盖板上的滑轨、调节张力器做前后移动的调节螺钉和出纱瓷眼等组成，其技术要点在于摩擦环的小头端粘焊在连接环上，并通过弹簧悬挂在张力器支架上，张力器支架装入张力器座，由一钢丝圈卡牢，摩擦环的中部内侧与储纱鼓接触，纱线从其间穿过并由该摩擦面对纱线施加摩擦力，最后经出纱瓷眼引向织布机。张力器支架安装在储纬器顶盖板的滑轨上，通过调节螺钉使张力器支架做前后移动，改变摩擦环与储纬器储纱鼓的压力可以调节从其间通过的纱线张力。但是，该装置存在结构复杂，操作不便等弊端。

公开号为CN205856746U的专利公开了一种储纬器的张力调节系统。一种储纬器的张力调节系统，包括控制器、接收器和储纬器；所述储纬器，包括本体，以及设置在本体上的张力检测模块、张力自动调节模块和张力调节组件；所述控制器与接收器信号传输，并通过接收器对张力自动调节模块的系统预设张力进行调整；所述张力检测模块检测纱线张力并反馈至张力自动调节模块；所述张力自动调节模块将所述张力检测模块的反馈张力与系统预设张力进行比较，并驱动所述张力调节组件工作。该张力调节系统可对储纬器上的张力进行实时监控并实时调整，从而可保证储纬器的张力控制精确、长久。但是，该方案，通过计算纱线张力来进行控制不够智能，且可能影响织布机的正常工作。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种储纬器主轴同步控制系统，可以保证放纱和织布机引纬的同步性，使纱线张力恒定，提高布匹的质量。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种储纬器主轴同步控制系统，包括至少两个编码器，相位控制器及驱动器：

所述相位控制器分别与所述至少两个编码器以及驱动器电连接；

所述至少两个编码器用于分别检测织布机主轴和储纬器电机的旋转角度；

所述相位控制器用于将织布机主轴和储纬器电机的旋转角度信号转化为角度的相位差并根据所述相位差调整输出所述储纬器电机旋转速度信号；

驱动器，用于接收所述储纬器电机旋转速度信号并根据所述速度信号驱动所述储纬器电机。

优选的，所述至少两个编码器为带ABZ信号的增量式编码器。

优选的，所述至少两个编码器包括第一编码器和第二编码器：

所述第一编码器安装于织布机上，用于检测织布机主轴的旋转角度；

所述第二编码器与储纬器电机同轴安装，用于检测电机的旋转角度。

优选的，所述相位控制器包括：

第一相位差计算模块，用于调整所述织布机主轴倍频后的旋转角度与所述织布机主轴实际旋转角度的误差获得第一速度值；

第二相位差计算模块，用于调整所述织布机主轴倍频后的旋转角度与所述储纬器电机的旋转角度误差获得第二速度值；

加法器，用于将所述第一速度值与所述第二速度值相加，并将相加结果以速度信号输出。

优选的，所述第一相位差计算模块包括：

角度倍频单元，用于控制放纱圈数，具体为：θ2＝归一化(θ1×m)，θ₁＝归-化其中，θ₁表示织布机主轴的旋转角度，K1表示第一编码器每周脉冲数，n1表示a倍频后输出的计数值，a表示倍频数；θ₂表示倍频后主轴的输出旋转角度，m表示放纱圈数；

积分回路单元，用于对所述第一速度值进行积分累加并转换为实际旋转角度。

优选的，所述第一相位差计算模块包括：

第一PI调节器，用于调节所述第一速度值，以使所述织布机主轴的输出旋转角度预实际旋转角度的误差接近于零，公式如下：

ω1＝Kp·e1+Ki·∫e1·dt

其中，e1＝sin(θ2-θ3)；θ3＝∫ω1·dt；ω1表示第一速度值，Kp表示比例增益，Ki表示积分增益，e1表示织布机主轴的输出旋转角度与实际旋转角度的误差,θ₃表示积分回路反馈的实际旋转角度。

优选的，所述第二相位差计算模块包括：

角度计算单元，用于计算所述储纬器电机的旋转角度，具体为：θ₄＝归-化θ₄表示储纬器电机的旋转角度，k2表示第二编码器每周脉冲数，n2表示a倍频后输出的计数值，a表示倍频数；

第二PI调节器，用于调节第二速度值，具体为：ω2＝Kp·e2+Ki·∫e2·dt,其中，e2＝sin(θ₂-θ₄),ω2表示第二速度值，θ₂表示倍频后主轴的输出旋转角度，e2表示织布机主轴倍频后的旋转角度与所述储纬器电机的旋转角度误差。

与现有技术相比，本发明实时检测织布机主轴角度，通过相位同步控制，驱动储纬器电机，使得储纬器绕纱的旋转角度，实时跟踪织布机主轴角度，保证放纱和织布机引纬的同步性，使纱线张力恒定，提高布匹的质量。

附图说明

图1为实施例一提供的一种储纬器主轴同步控制系统结构图；

图2为实施例一提供的相位控制器的工作示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例公开了一种储纬器主轴同步控制系统，如图1所述，包括第一编码器101和第二编码器102，相位控制器103及驱动器104：

所述相位控制器103分别与所述第一编码器101和所述第二编码器102以及驱动器104电连接；

所述第一编码器101用于检测织布机主轴的旋转角度，所述第二编码器102用于检测储纬器电机的旋转角度；

所述相位控制器103用于将织布机主轴和储纬器电机的旋转角度信号转化为角度的相位差并根据所述相位差调整输出所述储纬器电机旋转速度信号；

驱动器104，用于接收所述储纬器电机旋转速度信号并根据所述速度信号驱动所述储纬器电机。

为解决通过电子储纬器控制止纱棒放下来阻止纱线飞行，使纱线张力的陡然变大，纱线被拉申，造成布面出现瑕疵的问题，为了解决纱线引纬张力的问题本实施例提出一种储纬器的主轴同步控制的方案，其检测织布机主轴角度，通过相位同步控制，使得储纬器绕纱的旋转角度，实时跟踪织布机主轴角度，保证放纱和织布机引纬的同步性，使纱线张力恒定，提高布匹的质量。

优选的，第一编码器101和第二编码器102是带ABZ信号的增量式编码器，第一编码器101安装于织布机上，与主轴同步旋转，又称主轴编码器，检测主轴旋转角度，传送给相位控制器103主轴的实时角度信号；第二编码器102，与储纬器电机同轴安装，检测电机的旋转角度，又称储纬器电机编码器，即储纬器绕纱的旋转角度，反馈给相位控制器103。

相位控制器103，接收主轴编码器的角度信号和储纬器电机编码器的角度信号，通过检测两个角度相位差，实时调整输出速度信号给驱动器，驱动器根据速度信号驱动电机，使得储纬器电机编码器角度实时跟踪主轴编码器角度，实现储纬器绕纱旋转角度实时跟踪织布机主轴角度，保证放纱和织布机引纬的同步性。

驱动器104，接收相位控制器输出的速度给定信号，其可以是一般的通用的变频驱动器，或者定制的电机驱动器。

本实施例中的储纬器电机，其可以采用无刷直流电机BLDC、永磁同步电机或三相异步电机，使用什么类型的电机取决于跟电机驱动器104的匹配。

优选的，所述相位控制器包括：

第一相位差计算模块，用于调整所述织布机主轴倍频后的旋转角度与所述织布机主轴实际旋转角度的误差获得第一速度值；

第二相位差计算模块，用于调整所述织布机主轴倍频后的旋转角度与所述储纬器电机的旋转角度误差获得第二速度值；

加法器，用于将所述第一速度值与所述第二速度值相加，并将相加结果以速度信号输出。

本实施例相位控制器所调整计算的速度值包括主速度和速度调整量，即为第一速度值和第二速度值，主速度通过计算织布机旋转角度误差计算获得，调整速度通过计算织布机旋转速度和储纬器电机旋转角度误差计算获得，通过加法器将上述速度值进行相加，驱动器根据该速度信号驱动储纬器电机的速度运行，从而完成织布机主轴旋转角度和储纬器电机绕纱旋转角度的实时相位同步控制。

优选的，所述第一相位差计算模块包括：

角度倍频单元，用于控制放纱圈数，具体为：θ2＝归一化(θ1×m)，θ₁＝归-化其中，θ₁表示织布机主轴的旋转角度，K1表示第一编码器每周脉冲数，n1表示a倍频后输出的计数值，a表示倍频数；θ₂表示倍频后主轴的输出旋转角度，m表示放纱圈数；

积分回路单元，用于对所述第一速度值进行积分累加并转换为实际旋转角度。

优选的，所述第一相位差计算模块包括：

第一PI调节器，用于调节所述第一速度值，以使所述织布机主轴的输出旋转角度预实际旋转角度的误差接近于零，公式如下：

ω1＝Kp·e1+Ki·∫e1·dt

其中，e1＝sin(θ2-θ3)；θ3＝∫ω1·dt；ω1表示第一速度值，Kp表示比例增益，Ki表示积分增益，e1表示织布机主轴倍频后的旋转角度与实际旋转角度的误差,θ₃表示积分回路反馈的实际旋转角度。

优选的，所述第二相位差计算模块包括：

角度计算单元，用于计算所述储纬器电机的旋转角度，具体为：θ₄＝归-化θ₄表示储纬器电机的旋转角度，k2表示第二编码器每周脉冲数，n2表示a倍频后输出的计数值，a表示倍频数；

第二PI调节器，用于调节第二速度值，具体为：ω2＝Kp·e2+Ki·∫e2·dt,其中，e2＝sin(θ₂-θ₄),ω2表示第二速度值，θ₂表示倍频后主轴的输出旋转角度，e2表示织布机主轴倍频后的旋转角度与所述储纬器电机的旋转角度误差。

如图2所示,为相位控制器102的工作示意图，其由角度计算1和6、角度倍频2、相位比较3和7、PI调节器成旋转主轴角度θ1和储纬电机角度θ4(即绕纱角度)，转化公式如下，K1、K2分别为第一编码器和第二编码器每周脉冲数，a表示倍频数，本实施例为4倍频，n1、n2分别为第一编码器和第二编码器脉冲计数值:

同时编码器Z信号用来确定角度的零度位置。

角度倍频2，用来完成放纱圈数的控制，织布机的门幅宽度不同，需要的纬纱长度不同，所以引纬时需要储纬器放纱的圈数不同，为了保持同步，必须使得主轴和储纬电机的旋转圈数有个比例关系，一般储纬电机旋转圈数是主轴旋转圈数的整数倍。角度倍频2的作用是让主轴转一圈(0-359度)，产生整数倍个0-359度。

转化公式：θ2＝归一化(θ1×m)，m为放纱圈数，θ2为倍频后的主轴旋转角度。

相位比较3，它比较倍频后的主轴旋转角度θ2和由积分回路5输出的反馈角度θ3之间的相位差，输出误差信号e1，公式如下：

e1＝sin(θ2-θ3) 式2

PI调节器4，即为第一PI调节器，当相位误差信号e1非零时，PI调节器将起作用，增大或减小输出速度信号ω1,使得倍频后的主轴旋转角度θ2和由积分回路5输出的反馈角度θ3之间的相位差逼近于零，公式如下：

ω1＝Kp·e1+Ki·∫e1·dt 式3

Kp为比例增益，Ki为积分增益

积分回路5，作用是把角速度ω1通过积分累加转换成对应的角度θ3，反馈到相位比较3与倍频后的主轴旋转角度θ2进行相位比较。转化公式如下：

θ3＝∫ω1·dt 式4

同理，由储纬器电机编码器ABZ信号经过角度计算6后得到储纬器电机旋转角度θ4(即绕纱的旋转角度)，其和倍频后的主轴旋转角度θ2输送给相位比较7，经过相位差公式e2＝sin(θ2-θ4)计算后，得到误差信号e2，经过PI调节器8，即第二PI调节器，控制输出速度信号ω2。

速度信号ω1为主速度，速度信号ω2为速度调整量，其二通过加法器9相加计算输出速度信号ω后，控制驱动器使得电机按照这个设定速度ω运行。从而完成了织布机主轴旋转角度和储纬器电机绕纱旋转角度的实时相位同步控制。

本实施例实时检测织布机主轴角度，通过相位同步控制，驱动储纬器电机，使得储纬器绕纱的旋转角度，实时跟踪织布机主轴角度，保证放纱和织布机引纬的同步性，使纱线张力恒定，提高布匹的质量。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (2)

1.一种储纬器主轴同步控制系统，其特征在于，

包括至少两个编码器，相位控制器及驱动器：

所述相位控制器分别与所述至少两个编码器以及驱动器电连接；

所述至少两个编码器用于分别检测织布机主轴和储纬器电机的旋转角度；

所述相位控制器用于将织布机主轴和储纬器电机的旋转角度信号转化为角度的相位差并根据所述相位差调整输出所述储纬器电机旋转速度信号；

驱动器，用于接收所述储纬器电机旋转速度信号并根据所述速度信号驱动所述储纬器电机；

所述至少两个编码器包括第一编码器和第二编码器：

所述第一编码器安装于织布机上，用于检测织布机主轴的旋转角度；

所述第二编码器与储纬器电机同轴安装，用于检测电机的旋转角度；

所述相位控制器包括：

第一相位差计算模块，用于调整所述织布机主轴倍频后的旋转角度与所述织布机主轴实际旋转角度的差值获得第一速度值；

第二相位差计算模块，用于调整所述织布机主轴倍频后的旋转角度与所述储纬器电机的旋转角度的差值获得第二速度值；

加法器，用于将所述第一速度值与所述第二速度值相加，并将相加结果以速度信号输出；

所述第一相位差计算模块包括：

角度倍频单元，用于控制放纱圈数，具体为：θ2＝归一化(θ1×M)，其中，θ1表示织布机主轴的旋转角度，K1表示第一编码器每周脉冲数，n1表示a倍频后输出的计数值，a表示倍频数；θ2表示倍频后主轴的输出旋转角度，m表示放纱圈数；

积分回路单元，用于对所述第一速度值进行积分累加并转换为实际旋转角度；

所述第一相位差计算模块包括：

第一PI调节器，用于调节所述第一速度值，以使所述织布机主轴的输出旋转角度与实际旋转角度的差值接近于零，公式如下：

ω1＝Kp•e1+Ki•∫e1•dt

其中，e1＝sin(θ2-θ3)；θ3＝∫ω1•dt；ω1表示第一速度值，Kp表示比例增益，Ki表示积分增益，e1表示织布机主轴的输出旋转角度与实际旋转角度的差值,θ3表示积分回路反馈的实际旋转角度；

所述第二相位差计算模块包括：

角度计算单元，用于计算所述储纬器电机的旋转角度，具体为：θ4表示储纬器电机的旋转角度，k2表示第二编码器每周脉冲数，n2表示a倍频后输出的计数值，a表示倍频数；

第二PI调节器，用于调节第二速度值，具体为：ω2＝Kp•e2+Ki•∫e2•dt,其中，e2＝sin(θ2-θ4),ω2表示第二速度值，θ2表示倍频后主轴的输出旋转角度，e2表示织布机主轴倍频后的旋转角度与所述储纬器电机的旋转角度差值。

2.如权利要求1所述的一种储纬器主轴同步控制系统，其特征在于，所述至少两个编码器为带ABZ信号的增量式编码器。