Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ процесса текстурирования, как объекта автоматического управления 7
1.1. Анализ современных однопроцессных текстурирующих машин, оснащенных системами автоматического контроля и управления 8
1.2. Анализ влияния термообработки в процессе текстурирования на физико-механические свойства конечного продукта 29
1.3. Известные методы и средства автоматического контроля и управления температурой в процессе текстурирования 38
1.4. Анализ температурных режимов в термокамере текстурирующей машины 43
1.5. Влияние скорости движения лавсановых нитей на температуру нитей... 49
Выводы по главе 54
Глава 2. Исследование и разработка волоконно-оптического датчика температуры с ИК-световодом 55
2.1. Анализ свойств волоконно-оптических преобразователей 56
2.2. Расчет параметров волоконно-оптической системы датчика 67
2.3. Выбор активного элемента волоконно-оптической системы 80
2.4. Разработка конструкции стенда для исследования одноканального датчика температуры с поликристаллическим ИК-световодом 90
Выводы по главе 97
Глава 3. Исследование и разработка системы автоматического управления температурным режимом в процессе текстурирования 98
3.1. Структурная схема системы управления процессом нагрева текстурируемой нити 98
3.2. Синтез системы управления по каналу «скорость движения нити -температура нити» 102
3.3. Система, использующая в качестве управляющего воздействия время контакта нити с нагревательным устройством 118
Выводы по главе 120
Глава 4. Техническая реализация систем управления процессом нагрева синтетических нитей в процессе текстурирования 121
4.1. Модернизированная конструкция нагревательного устройства 121
4.2. Микропроцессорная система управления шаговым двигателем 123
4.3. Волоконно-оптический датчик температуры 137
4.4 Системы управления временем контакта нити с термокамерой 141
Выводы по главе 150
Выводы по работе 151
Список литературы 152
Приложение 1 159
- Анализ современных однопроцессных текстурирующих машин, оснащенных системами автоматического контроля и управления
- Известные методы и средства автоматического контроля и управления температурой в процессе текстурирования
- Анализ свойств волоконно-оптических преобразователей
- Структурная схема системы управления процессом нагрева текстурируемой нити
Введение к работе
Актуальность работы. Основными целями концепции развития текстильной промышленности РФ являются: повышение эффективности производства современных конкурентно способных товаров, удовлетворяющих потребности населения и государства; обеспечение глубокой переработки отечественного сырья, в частности, химических волокон и нитей; а также увеличение удельного веса химических волокон в сырьевом балансе отрасли.
Технологический процесс текстурирования, обеспечивающий получение высокообъемных нитей из синтетических волокон, является важной составляющей для достижения поставленных в указанной концепции целей.
Текстурированные нити, мировое производство которых превышает полтора миллиона тонн в год, успешно применяют для изготовления текстильных изделий широкого потребления: чулок, носков, верхнего и нижнего трикотажа, формоустоЙ-чивого трикотажного полотна, используемого для пошива мужских и женских костюмов, пальто, для производства искусственного меха, ковров, одеял, драпировочных и обивочных тканей и т.п. В этих условиях важным является обеспечение высокого качества текстурированных нитей, позволяющего существенно повысить конкурентную способность отечественных товаров.
Повышение качества и производительности процесса текстурирования неразрывно связанно с постоянным совершенствованием технологического процесса, оборудования, а также систем автоматического контроля и управления.
В связи с вышеизложенным, тема диссертационной работы, посвященная исследованию и разработке системы автоматического управления температурными режимами в процессе текстурирования является весьма актуальной.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является исследование и разработка системы управления температурными режимами в процессе текстурирования синтетических нитей, обеспечивающей получение конечного продукта с заданными физико-механическими свойствами.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
Анализ особенностей технологического процесса текстурирования синтетических нитей. Исследование существующих технологических процессов, оборудования, а также известных систем автоматического контроля и управления температурными режимами в процессе текстурирования.
Экспериментально-теоретическое исследование технологического процесса нагрева нагревательного устройства и синтетической нити, как объекта управления,
Получение математической моделей процесса нагрева нагревательного устройства и текстурируемой нити.
Выбор структур систем автоматической стабилизации температуры нагревательного устройства и синтетической нити в процессе текстурирования.
Синтез системы автоматической стабилизации температуры синтетической нити в термокамере текстурирующей машины.
Разработка и исследование микропроцессорной системы управления шаговым электроприводом.
Исследование и разработка волоконно-оптического датчика температуры синтетической нити непосредственно в термокамере текстурирующей машины.
Экспериментальное исследование макетного образца волоконно-оптического датчика температуры синтетической нити.
На защиту выносятся:
Математическая модель процесса нагрева синтетической нити в процессе текстурирования. Результаты параметрической идентификации.
Конструкция нагревательного устройства текстурирующей машины, обеспечивающая новый подход к системе управления нагревом синтетической нити.
Принцип управления процессом нагрева синтетической нити с использованием в качестве управляющего воздействия времени контакта нити с нагревателем.
Двухканальная структура системы управления процессом нагрева синтетической нити.
Имитационная модель системы управления процессом нагрева синтетической нити.
Оптоэлектронный бесконтактный способ измерения температуры синтетической нити непосредственно в термокамере текстурирующей машины.
Результаты экспериментальных исследований и математического моделирования разработанных алгоритмов и схем контроля и управления.
Методика проведения исследований. В работе использованы современные математические и инструментальные методы исследований. При построении математической модели процесса нагрева синтетической нити был использован метод экспериментальной идентификации и компьютерной обработки информации. Теоретические исследования основывались на методах современной теории автоматического управления, теории информационно-измерительных систем. Экспериментальная часть исследований проводилась с использованием высокоточных регулирующих и измерительных приборов. Для исследования алгоритмов управления использовались методы математического моделирования в среде Matlab.
Научная новизна. Исследован процесс нагрева синтетической нити как объекта автоматического управления. Предложена математическая модель процесса нагрева нити. Разработана система стабилизации температуры синтетической нити в процессе текстурирования, использующая в качестве основного управляющего воздействия время контакта нити с нагревателем.
Предложена конструкция нагревательного элемента, позволяющая реализовать новый подход к системе управления процессом нагрева синтетической нити.
Разработан волоконно-оптический датчик температуры синтетической нити непосредственно в термокамере текстурирующей машины.
Достоверность результатов работы. Адекватность полученных моделей процесса нагрева синтетической нити, системы стабилизации температуры тексту-рируемой нити, а также система автоматического контроля нити в процессе текстурирования подтверждается совпадением теоретических и экспериментальных исследований методом математического моделирования.
Практическая ценность. Полученные научные результаты могут быть использованы при создании и совершенствовании систем управления процессом нагрева синтетической нити.
Развиваемые в диссертации методы автоматического контроля и управления могут найти применение для автоматизации аналогичных операций в производстве химических волокон, а также других продуктов, получаемых путем вытягивания из расплавов.
Материалы диссертационной работы обсуждены и получили положительную оценку на Всероссийских научно-технических конференциях «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2004, Текстиль-2005, Текстиль-2006), Всероссийской научной конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы тактильной и легкой промышленности» (Прогресс-2004, Прогресс-2005).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов по главам и общих выводов, списка используемой литературы из 81 наименований и 1 приложений. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, содержит 11 таблицы, 82 иллюстраций.
Анализ современных однопроцессных текстурирующих машин, оснащенных системами автоматического контроля и управления
Химические волокна занимают одно из основных мест в сырьевом балансе отечественной текстильной промышленности. Однако им присущ ряд недостатков [1-10]: - Гладкая стеклообразная поверхность, - Цилиндрическая форма, - Сильный блеск, - Высокая электризуемость, - Низкая гигроскопичность. Эти минусы в существенной степени снижаются за счет дополнительной переработки химических волокон, которая может осуществляется в том числе и с помощью процесса текстурирования. Текстурированные нити приобретают положительные свойства: повышенный удельный объем, обратимую растяжимость, повышенную пористость. Эти свойства текстурированных нитей обеспечивают получение легких, мягких, с хорошим внешним видом изделий. Благодаря извитости текстурированные нити имеют высокую пористость, что придает изделиям хорошие теплозащитные свойства и большую влагоемкость. Это позволяет широко применять химические нити, и в первую очередь синтетические, для изготовления одежды. Таким образом, этот вид химических нитей может быть одним из главных источников удовлетворения роста потребностей в текстильных изделиях. Современные способы текстурирования различны, но в основном основаны на механическом воздействии на комплексные нити: кручении, прессовании, гофрировании, протягивании по острой грани с одновременным обогревом и последующим охлаждением для фиксации или стабилизации видоизмененной структуры. К основным способам получения текстурируемых нитей относятся [3]: 1) пневматический (аэродинамический) способ текстурирования, 2) метод прессования, 3) физико-химический способ, 4) способ ложного кручения. Особенности производства высокообъемных нитей каждым из указанных способов изложены в специальной литературе [1-12]. Среди данных методов наибольшее распространение получил метод ложного кручения. Остановимся более подробно на анализе этого процесса, так как сфера применения его гораздо шире и позволяет существенно увеличить ассортимент трикотажных и швейных изделий. В частности этим способом вырабатывают как высокорастяжимые, так и малорастяжимые нити малой и средней линейной плотности (от 1,66 до 28 текс).
Высокорастяжимые нити обычно вырабатывают путем скручивания до крутки 2500,,,5000 кр./м (первое кручение), тепловой обработки скрученной нити с последующим охлаждением для фиксации извитков и раскручивания термостабилизиро-ванной нити (второе кручение). Для получения малорастяжимой нити высокорастяжимую нить подвергают дополнительной тепловой обработке [1-7]. Высокорастяжимые нити можно вырабатывать и классическим способом с использованием обычных крутильных машин и запарочных аппаратов. Однако в настоящее время их вырабатывают в основном непрерывным способом с использованием однопроцессных машин, оборудованных механизмами ложного кручения и термокамерами [1,2]. Принципиальная схема однопроцессного способа получения высокорастяжимых нитей приведена на рис. 4.18, а. Сматываясь с входной паковки 1, нить проходит натяжное устройство 2 и питающим устройством 3 подается в термокамеру 4. Затем нить поступает в механизм ложного кручения 5 и получает крутку. На выходе из механизма ложного кручения раскручивается, а затем проходит через нитенаправитель б, выпускное устройство 7 и подается к выходной паковке 10. Предварительно нить проходит нитенаправитель 8, огибает направляющий пруток 12 и поступает в глазок нитераск-ладчика 11. Выходная паковка вращается с помощью, фрикционного цилиндра Р. 12 ;; Снизить растяжимость высокорастяжимых нитей можно путем дополнительной тепловой обработки (после раскручивания). В результате тепловой обработки изменяется внутренняя структура волокна, фиксируется форма нити и, следовательно, повышается устойчивость размеров нити и изделий, выработанных из нее. Малорастяжимые нити получают непрерывным способом на однопроцессных машинах, оборудованных второй термокамерой. Принципиальная схема получения этих нитей показана на рис. 4.18, б. Нить с входной паковки проходит через питающую пару 2, термокамеру 3, в которой осуществляется первая тепловая обработка нити, и механизм ложного кручения 4. Затем с помощью выпускного прибора 5 нить подается во вторую термокамеру 6, в которой происходит дополнительная тепловая обработка, и только после этого, пройдя выпускную пару 7, поступает на выходную паковку 9, приводимую в движение от фрикционного валика 8. Скорость выпускной пары ниже скорости выпускного прибора, поэтому через вторую термокамеру нить проходит в свободном состоянии с минимальным натяжением [1-7]. Это условие необходимо соблюдать, так как при натяжении нити эластик исчезает высокая объемность. На выходную паковку нить наматывается с небольшой плотностью, что будет способствовать сохранению нитью эффекта объемности. Непрерывный способ получения малорастяжимой нити является наиболее рентабельным.
Известные методы и средства автоматического контроля и управления температурой в процессе текстурирования
На сегодняшний день, как уже выше было сказано, в основном контролируют температуру среды в термокамере, а не температуру самой нити. И только в патентах [23, 24, 38-44] уделяется внимание автоматическому контролю температуры нити. Остановимся подробнее.
Большое внимание в мире уделяется разработке и внедрению надежных систем контроля и регулирования температуры в термокамерах. На свойства вырабатываемой высокорастяжимой нити влияет не только установленная в термокамере температура, но и ее постоянство, Изменение температуры во время работы вызывает изменение свойств нити [1].
Для точного соблюдения температурного режима на всех рабочих местах применяют различные системы, основанные на разных принципах измерения и контроля. Системы регулирования обычно делятся на замкнутые и разомкнутые. Разомкнутые системы сравнительно просты и недороги, однако осуществляемое ими управление не является точным. Замкнутые системы обеспечивают более точное регулирование температуры в термокамерах. В замкнутой системе в качестве датчика можно использовать термопару, встроенную в одну из термокамер, которая служит эталоном. Температура этой камеры передается устройству, контролирующему температуру всех камер, в том числе и камеры, служащей эталоном. Таким образом, температура всех термокамер поддерживается одинаковой благодаря простому сравнению с температурой термокамеры- эталона. Обычно каждая термокамера снабжена встроенным в нее реостатом для регулирования температуры в случае отклонения от заданной.
Широко применяется следящая система, контролирующая температуру в термокамерах на каждом рабочем месте. Следящую систему применяют почти на всех современных машинах. Заданная температура для всех термокамер поддерживается постоянной по нагревательному элементу, находящемуся в контрольной камере. Температуру этого элемента можно изменять поворотом специальной рукоятки, а контролировать по шкале ртутного термометра, расположенного в этой же камере.
Температура в термостате поддерживается на заданном уровне двухпозицион-ным регулированием (ниже - выше) с помощью платинового элемента и вторичного регулирующего прибора. Если температура в термостате повышается, сопротивление платинового-элемента увеличивается, размыкаются контакты балластного реле и напряжение к первичной обмотке трансформатора подводится через балластное сопротивление. В результате на рабочие шины подается напряжение 12 В и температура в термостате и термокамерах начинает снижаться. При этом уменьшается сопротивление платинового элемента, благодаря чему замыкаются контакты балластного реле и напряжение к шинам подводится, минуя балластное сопротивление. При напряжении 24 В температура начинает повышаться. Таким образом, температура поддерживается в заданных пределах в эталонном нагревательном элементе и во всех нагревательных элементах термокамер [1].
Во всех термокамерах установлены термопары для определения отклонения температуры в этих камерах от температуры эталонной термокамеры. Система обе-гания включает термопару эталонной камеры и поочередно термопары каждой камеры. Для сравнения ЭДС подается на индикатор. При одинаковых ЭДС стрелка индикатора находится в центре шкалы. Если температура в камере выше или ниже температуры в эталонной камере, стрелка отклоняется соответственно вправо или влево. Если разность температур составляет более чем два деления шкалы, на индикаторе зажигается красная лампочка. В этом случае необходимо индивидуальное регулирование температуры в данной термокамере, которое производится с помощью дополнительного сопротивления.
Увеличение скоростей текстурирования повлекло за собой усовершенствование систем регулирования температуры в термокамерах однопроцессных машин. На современных машинах температура регулируется с помощью электронной техники. Температура каждого нагревателя контролируется платиновым зондом и электронным регулятором, питающим сопротивление, окружающее нагреватель. Каж 40 дый регулятор контролирует температуру своего канала и сравнивает ее с температурой, указанной на потенциометре. В соответствии с полученным результатом подвод тока или мгновенное прекращение нагревания производится статической электронной системой. Параллельно системе регулирования в регулирующий комплекс помещена предохранительная цепь. Вследствие неисправности какого-либо нагревателя реле размыкается, и цепь нагревания выключается. Это реле управляет нитеотрезающим приспособлением, которое срабатывает по сигналу светового луча. Индивидуальный контроль дублируется совершенно независимым главным контролем. Указатель точной температуры обеспечивает быстрый визуальный контроль температуры по контрольной трубке. Специальное устройство выключает машину в случае регистрации отклонения температуры, превышающего заданное.
В патентах [23, 24] предлагаются устройства для автоматического регулирование температуры нити. В работе [23] представлено устройство для автоматического регулирования температуры нити в процессе производства химических волокон. Устройство для регулирования температуры нити содержит нагреватель, расположенный по одну сторону нити между верхним и нижним вытяжными дисками, рабочая поверхность которого размещена параллельно нити с возможностью изменения площади контакта с нитью, блок стабилизации температуры нагревателя и чувствительный элемент, установленный между нагревателем и нижним вытяжным диском. Чувствительный элемент выполнен в виде размещенной по другую сторону нити термобиметаллической U-образной пластины с нитепроводником и теплоизоляционной прокладкой, при этом один конец пластины закреплен через теплоизоляционную прокладку на корпусе машины, а к другому прикреплен нитепроводник.
Химическая нить 1 (рис. 1.16) размещена от верхнего 2 до нижнего 3 вытяжных дисков, между которыми расположен контактирующий с нитью нагреватель 4 с крышкой 5, соединенный с блоком 6 стабилизации температуры нагревателя, U-образная термобиметаллическая пластина 7 одним концом, на котором имеются пазы 8 для регулировки ее перемещения вдоль нити 1, закреплена с помощью винтов ; I 4i
на теплоизоляционной прокладке 10, установленной на корпусе 11 и имеющей пазы 12 для регулирования с помощью винтов 13 положения U - образной пластины 7 в направлении, перпендикулярном направлению движения нити и обеспечивающем приближение или удаление нити 1 относительно нагревателя 4. На другом конце пластины 7 расположен седлообразный нитепроводник 14.
Анализ свойств волоконно-оптических преобразователей
По мере расширения требований к автоматизированным системам управления производственными процессами резко возрастает потребность в датчиках с высокими техническими требованиями для измерения большой гаммы параметров [51-56]. Волоконно-оптические датчики (ВОД) благодаря своим свойствам во многом удовлетворяют широкому диапазону требований к измерительной технике: - ударная нагрузка до 100q; - устойчивость к агрессивным средам; - мобильность и гибкость при установке, применение любой конфигурации считывающего щупа, доступ в труднодоступные места, неограниченность в размерах; - отсутствие электрического контакта между объектом измерений и устройствами считывания и обработки информации; - обилие схемных решений для регистрации одной физической величины; - дистанционное положение электронного блока и датчика, простое сопряжение с волоконно-оптическими линиями, отсутствие заземления; - отсутствие подвижных частей, применение в бесконтактных операциях контроля. Важной особенностью ВОД является тот факт, что они составляют органическое целое с трактом передачи в наиболее перспективных волоконно-оптических системах передачи информации. Широкие функциональные возможности оптоэлектроники и волоконной техники в устройствах автоматики, информационно-измерительных и контрольно-управляющих системах обусловлены прежде всего: - высокой помехозащищенностью при малых габаритах и массе, коррозионной стойкостью; - широкой гаммой преобразуемых электрических и неэлектрических параметров, В работах [51, 52] показано применение волоконно-оптических датчиков для решения целого ряда измерительных задач автоматического контроля давления, температуры, параметров различных сред электрических и магнитных полей и т.д. Приведем описание некоторых образцов измерительных приборов [51], выполненных на основе волоконно-оптической технологии и выпускаемых рядом западных фирм. Спектр этих устройств очень широк- от простейших приборов, предназначенных для подсчета деталей, до прецизионных приборов для измерения температуры, давления, скорости, плотность газа, напряжения, электрических и магнитных полей [52].
Фирма Accu Fiber выпускает волоконно-оптический термометр (модель 310) для измерений в диапазоне температур 500...2000 С с точностью ±0,25 %. ВОД создан на основе 0 В длиной 30 см. покрытого пленкой иридия и А1203. Этот датчик генерирует сигнал, превышающий при измерениях температур до 1000 С уровень шума в 5-Ю7 раз. Датчик предназначен для работы в экстремальных условиях, где применение других типов датчиков невозможно. Фирма Technolody Dynamics разработала многоцелевую измерительную систему, которая с помощью сменных волоконно-оптических датчиков дает возможность измерять: температуру в диапазоне от -200 до 400 С; давление в диапазоне 0...5-10 кг/м2; плотность газа от 5 до 2000 кг/м ; коэффициент преломления в пределах 1,0.. .2,0. Температура измеряется с точностью ±1,0 С (в диапазоне 0...400 С) и ±0,5 С (в диапазоне 0...100 С) при разрешающей способности 1,0 и 0,1 С соответственно. Плотность газа измеряется в диапазоне температур от -40 С до +70 С. Давление измеряется с помощью трех типов датчиков с точностью ±1% в диапазоне температур от -55 до 125 С. Коэффициент преломления (1,3... 1,5) измеряется с точностью и разрешающей способностью ±0,1 % в диапазоне температур от -50 до 150 С. Прибор дает возможность одновременно измерять температуру, давление, плотность газа и коэффициент преломления. В приборе используется светодиод, рассчитанный на срок службы не менее 105 ч и микропроцессорный анализатор сигнала от датчика. Габариты- 87,5 318, 75x387,5 мм. Анализ приведенных выше устройств показал, что их нельзя использовать для решения задачи адекватной целям настоящей работы.
Во всех типах волоконных датчиков рассмотренных в предыдущем разделе, воздействие измеряемой величины трансформируется в изменение оптической мощности, которое регистрируется фотодиодом. Это позволяет составить обобщенную схему простейшего ВОД, представленную на рис. 2.1. Излучение из модуля оптического передатчика 1 поступает в волоконный световод 2. В чувствительном элементе 3, который представляет собой либо отрезок световода, либо введенное в тракт специальное устройство, регистрируемое физическое возмуще ниє X модулирует один из параметров оптического излучения: мощность, фазу световой волны, поляризацию или спектр. В оптическом преобразователе 4 модуляция фазы, поляризации или длины волны трансформируется в модуляцию оптической мощности. В фазовых датчиках для этих целей используется сложение (интерференция) модулированной световой волны с опорной, в поляризационных-поляризаторы-анализаторы, в спектральных - спектральные фильтры. Модулированное по мощности излучение поступает на фотодетектор фотоприемника 5, где оптический сигнал преобразуется в электрический и усиливается до уровня, необходимого для работы блока обработки сигнала 6. В этом блоке производится аналоговая или цифровая обработка сигнала по заданному алгоритму; с его выхода измеренная величина в зависимости от назначения ВОД в цифровом или аналоговом виде поступает на дисплей (монитор, печатающее устройство, графопостроитель и т.п.), а затем вводится в соответствующее устройство системы контроля или управления. Необходимо подчеркнуть, что волоконно-оптический датчик даже в его простейшем виде есть оптико-электронная система, обязательно включающая в себя наряду с волоконными и оптическими элементами электронные устройства.
Структурная схема системы управления процессом нагрева текстурируемой нити
Анализ технологического процесса текстурирования и результаты исследований процесса нагрева синтетической нити в термокамере наглядно показывают, что задача управления температурным режимом может быть решена различными способами. Традиционный подход состоит в том, что с помощью автоматических средств обеспечивается стабилизация либо температуры нагревающего устройства, либо температуры воздушной среды в термокамере текстурирующей машины. Однако, при таком подходе конечный результат - стабильность температурных параметров самого продукта, а, следовательно, и его качественных параметров, зависит от большой инерционности объекта управления. Другой подход к задаче управления связан с использованием в качестве управляющего воздействия скорости прохождения синтетической нити через термокамеру текстурирующей машины. Наличие информации о температуре нити непосредственно в термокамере позволяет синтезировать систему управления. Основная сложность при этом заключается в обеспечении стабильности крутки конечного продукта, для чего необходимо задействовать дополнительный канал управления либо менять скорость прохождения нити через термокамеру лишь в жестких рамках, в которых изменение скорости слабо влияет на крутку. Наконец, третий подход заключается в использовании такого управляющего воздействия, которое обеспечит изменение времени пребывания синтетической нити в термокамере и, следовательно, оперативность управления температурным режимом. Структурная схема системы управления процессом нагрева текстурируемой нити В данном разделе проведен анализ традиционной системы управления процессом нагрева текстурируемой нити. Эта система предполагает наличие измерителя температуры либо корпуса нагревателя, либо теплоносителя. Структурная схема системы автоматического управления стабилизации температуры нагревающего устройства, представлена на
Поскольку объект управления - термокамера текстурирующей машины обладает большой инерционностью, то инерционностью исполнительного устройства, в качестве которого используется тиристорный преобразователь, а также инерционностью измерителя температуры нагревателя можно пренебречь. Структурная схема системы, показанная на рис. 3.1 содержит также передаточные функции, характеризующие динамику нагрева нити в термокамере и динамические свойства датчика температуры нити. В качестве регулятора изменения мощности напряжения, подаваемого на тиристорный преобразователь, используется ПИД регулятор: представлена схема моделирования системы автоматического регулирования температуры нагревающего устройства в приложении Simulink программы Matlab. В качестве возмущения было использовано единично-ступенчатое воздействие, поданное на вход объекта управления. Q.1 Определим поведение системы, когда одновременно действуют возмущения, обусловленные колебаниями сетевого напряжения и колебаниями линейной плотности синтетической нити. В результате моделирования получены следующие оптимальные настройки регулятора для выбранного критерия качества: Кп - 6, Тк - 0 Д, Тд = 4. Схема и результаты моделирования системы с возмущающим воздействием вида F(j) = sm(Ot представлены нарис. 3.4, 3.5. адз+1 Проведенные исследования показали, что стабилизация температуры нагревающего устройства или температуры воздушной среды в термокамере текстури-рующей машины - очень длительный процесс, в частности, для данного случая время регулирования составляет примерно 200 С. Поскольку скорость движения нити на современных текстурирующих машинах составляет ЮООм/мин и более, очевидно, что в течение указанного времени регулирования параметры текстурируемои нити будут отличаться от желаемых. Результаты моделирования наглядно показывают, что все высокочастотные возмущения, вызванные, например, колебаниями линейной плотности нити, беспрепятственно проходят на выход системы. Учитывая вышесказанное, возникает необходимость поиска нового подхода к процессу управления температурными режимами в термокамере. Синтез системы управления по каналу «скорость движения нити -температура нити» Как показано в предыдущем разделе традиционный способ управления не обеспечивает получения конечного продукта с заданными физико-механическими свойствами. В настоящей работе рассмотрен вариант реализации системы управления, в котором в качестве основного управляющего воздействия используется изменение скорости движения нити. С учетом динамических свойств нагрева синтетической нити в условиях изменяющихся скоростных режимов, анализ которых проведен в первой главе, составлены функциональная (рис. 3.6) и структурная (рис. 3.8) схемы управления процессом нагрева текстурируемои нити при управляющем воздействии «скорость движения нити».
