Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Натяжение нитей основы, его контроль, стабилизация и регулирование
1.1. Сущность процесса снования основных нитей и роль натяжения в этом процессе 05
1.2. Влияние увеличения натяжения и неровноты пряжи на появление обрывности в процессе наматывания 08
1.3. Влияние натяжения основы на ее обрывность 13
1.4. Устройства и методы для измерения натяжения нитей 15
1.5. Определение неровноты натяжения системы нитей в сновке путем анализа распределения их разрывных удлинений 20
1.6. Оперативное, программное и централизованное у правление...26
1.7. Аналитические и компьютерные методы анализа 27
1.8. Определение вероятностных характеристик 29
Выводы по главе 1 38
Глава 2. Математические и компьютерные модели натяжения нитей основы и систем контроля
2.1. Модель одной зоны МЗПУ 40
2.2. Провисание продукта в зоне перемотки и большие вариации натяжения 43
2.3. Разработка модели МЗПУ в переменных состояния 45
2.4. Модель МЗПУ с натяжителем - компенсатором 51
2.5. Влияние неровноты по линейной плотности нити на ее натяжение при перемотке 66
Выводы по главе 2 71
Глава 3. Анализ взаимодействия факторов натяжения нитей основы с использованием компьютерных моделей
3.1. Модель натяжителя-компенсатора 73
3.2.Элементы синтеза системы регулирования для двухзонного МЗПУ с натяжителем-компенсатором 79
3.3. Динамическая модель натяжителя — компенсатора 87
3.4. Пример нелинейной компьютерной модели МЗПУ 100
3.5. Динамическая модель сматывания нити с катушки 105
3.6. Динамическая модель шайбового тормоза 109
3.7. Модель рулонной паковки 111
Выводы по главе 3 114
Глава 4. Моделирование систем управления и стабилизации натяжения
4.1. Математическая модель шайбового тормоза 116
4.2. Компьютерные методы представления динамических моделей натяжения нитей 125
4.3. Методы решения задач управления натяжением основы 126
4.4. Моделирование системы управления натяжением материала в МЗПУ с безынерционным законом управления 126
4.5. Оценка параметров системы натяжения в стационарном режиме 139
4.6. Уравнение баланса 139
Выводы по главе 4 143
Общие выводы по работе 144
Список литературы и информационных ресурсов 146
Приложения
- Сущность процесса снования основных нитей и роль натяжения в этом процессе
- Модель одной зоны МЗПУ
- Модель натяжителя-компенсатора
- Математическая модель шайбового тормоза
Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение стабильности натяжения основных нитей во времени по ширине сновального валика является главным условием получения качественной ткани с одинаковыми свойствами по ширине полотна. Большинство разработок в этой области основано либо на накопленном практическом опыте создания этих систем, либо на классических методах теории автоматического регулирования.
Современные компьютерные методы моделирования систем позволяют подойти к решению задач синтеза САУ без различных упрощающих предположений. Этот подход позволяет также учесть случайные вариации возмущающих воздействий и решать задачу синтеза комплексно с учетом большого числа влияющих факторов.
Целью данной диссертационной работы является разработка методов моделирования и компьютерных моделей натяжения нитей основы при их намотке на сновальных машинах и САУ натяжением, исследование этих систем с использованием построенных моделей и разработка программного обеспечения.
Предмет исследования. Объектом исследования являются многозонные перематывающие устройства (МЗПУ) на примере систем намотки на партионных сновальных машинах и систем управления этой намоткой.
Методы исследования. В работе использованы методы математической статистики, спектрального анализа, статистической обработки данных, математического моделирования в виде систем дифференциальных уравнений и имитационных моделей, методы теории случайных процессов и теории фильтрации случайных сигналов, синтеза линеаризованных САУ, методы компьютерного моделирования, теория САУ.
Научная новизна работы.
Разработаны нелинейные математические модели МЗПУ и уравнения динамики перемотки в условиях «провисания» продукта в зоне. Предложен аналитический метод решения этих уравнений.
Разработаны алгоритмы компьютерной имитации натяжения этих нитей в отдельных зонах перемотки и оценки его натяжения. Построена нелинейная модель сматывания нити с катушки с учетом коэффициентов трения катуш-
4 ки об ось и с учетом изменения коэффициентов трения в зависимости от скорости вращения.
3. Методом статистического моделирования исследовано влияние пара
метров МЗПУ на усредненные частотные характеристики натяжителя-
компенсатора (НК), необходимые при синтезе системы управления.
4. Предложена методика синтеза САУ натяжением нити МЗПУ.
Практическая значимость и реализация результатов работы. На основе
разработанных моделей и методов приведен пример синтеза САУ с учетом статистического разброса, многоканальности системы и нелинейных эффектов, что позволяет усовершенствовать системы управления и добиться оптимального режима управления.
Апробация работы. Материалы работы докладывались на научно-технических семинарах МГТУ им. А.Н.Косыгина и на всероссийских научно-технических конференциях «Текстиль 2007» и «Текстиль 2008», «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности», «Применение многопроцессорных суперкомпьютеров в исследованиях, наукоемких технологиях и учебной работе-2008», «Дни Науки-2008», «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности».
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ, в том числе, 2 статьи, входящие в список изданий, рекомендованных ВАК.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и информационных ресурсов из 57 наименований и 1 приложения. Основное содержание изложено на 153 страницах, содержит 67 рисунков и 8 таблиц.
Сущность процесса снования основных нитей и роль натяжения в этом процессе
Подготовленные при перематывании паковки одиночной нити основы поступают в снование. Целью снования является навивание на одну паковку определенного числа нитей основы установленной расчетом длины. В процессе снования нити с большого числа мотельных паковок перематывают на одну общую паковку. Таким образом, снование представляет собой начальную стадию формирования ткацкого навоя. К процессу снования предъявляют следующие требования: 1) Натяжение всех перематываемых нитей должно быть одинаковым и возможно постоянным в течении всего времени схода мотальной паковки; несоблюдение этого условия вызывает повышенную обрывность в ткачестве и неправильное строение готовой ткани; 2) В процессе снования не должны ухудшаться физико-механичесие свойства пряжи; натяжение нитей должно быть умеренным, чтобы упругие свойства пряжи и ее прочность сохранялись в полной мере; пряжа не должна подвергаться также резким истирающим воздействиям; 3) Поверхность сновальной паковки должна быть цилиндрической; для этого распределение нитей (плотность) по всей ширине сновки должно быть возможно равномернее; 4) Процесс снования должен обеспечивать точно заданную длину сновки; 5) Производительность процесса снования должна быть достаточно высокой. Снование является важным и ответственным процессом при подготовке пряжи к ткачеству. Такие его недостатки, как различное натяжение нитей и неравномерность намотки их на паковку неустранимы при последующих процессах, ухудшают технологический процесс ткачества и снижают качество ткани.
Снованию подвергают как суровую, так и цветную пряжу (в пестротканом производстве). Сновальные паковки в большинстве случаев поступают в шлихтовальный отдел, где и формируется ткацкий навой. В пестротканом и меланжевом производствах очень часто производится крашение пряжи в сновальных паковках. В этом случае после снования паковки поступают в крашение и затем уже на шлихтование. В отдельных случаях при сновании получают готовый ткацкий навой (при использовании в ткачестве натурального шелка и некоторых синтетических нитей, в отдельных случаях суконного ткачества, иногда при применении крученой основы). Пряжу для некоторых технических тканей во время снования подвергают специальной вытяжке (3 - 4%) для уменьшения остаточных удлинений в ткани. Указанные особенности технологии производства вызывают дополнительные требования к режиму снования.
В большинстве случаев снование производят с неподвижных конических и цилиндрических бобин. При нормальном качестве пряжи и строения намотки снование производят непосредственно с бобин прядильных машин БД. Значительно реже снование производят с вращающихся паковок (катушек).
Снуют пряжу на сновальных машинах. Типичная схема сновальной машины приведена на рис.1.1 [13]. Каждая сновальная машина имеет следующие рабочие органы и механизмы: шпулярник для размещения бобин или катушек; наматывающий механизм; рядок, распределяющий равномерно нити по ширине сновки, счетный механизм, отмечающий длину сновки, механизм автоматического останова машины при обрыве нити и достижении заданной длины сновки; привод, механизм пуска и останова машины.
Сновальные машины снабжаются, кроме того, механизмами для съема наработанных паковок, сигнализирующих установками, пухообдуваю щими и пухоотсасывающими устройствами.
В ткацком производстве в зависимости от вида пряжи и принятой технологии применяют при способа снования: партионное, ленточное и секционное. В зависимости от этого сновальные машины называются партионными, ленточными и секционными.
Шпулярник (сновальная рамка) служит для размещения мотальных паковок, а в отдельных случаях прядильных и крутильных паковок. Вместимость шпулярников — 400, 1000 и более паковок. В последнее время значительно увеличилась вместимость шпулярников. В производстве применяют шпулярники различных конструкций. По устройству они разделяются на шпулярники для вращающихся паковок и шпулярники для неподвижных паковок.
Для уменьшения простоев машины при смене1 бобин применяют шпулярники с запасными стойками для бобин, установленными на тележке. Обычно вся стойка состоит из нескольких секций-тележек. При сходе пряжи с бобин тележки выкатывают по рельсам и на их место поступают другие тележки, на которые бобины устанавливают заранее.
Натяжение нитей при сновании имеет очень большое значение для всех последующих технологических процессов ткачества и в значительной степени определяет качество ткани [6, 11, 28, 29, 30, 55]. Чрезмерное натяжение нитей вызывает большую вытяжку и уменьшает упругие свойства пряжи. Вследствие этого в ткачестве возникает большая обрывность. Неодинаковое натяжение одновременно снующихся нитей сохраняется при наматывании ткацкого навоя и является одной из причин различного натяжения нитей на ткацком станке и отражается на качестве ткани. Этот недостаток неустраним при последующих операциях подготовки основы.
Натяжение нити и пряжи играет важнейшую роль во всех видах текстильного производства. Но не только при перемотке готовой пряжи или нитей при сновании, но и при намотке вырабатываемой пряжи (например, на початках на прядильных машинах), а также и при- движении нитей на ткацких станках. Поэтому, большое количество научно-исследовательских работ посвящено вопросам исследования натяжения нитей и взаимосвязей между натяжением нити и другими факторами, участвующих в соответствующем технологическом процессе. В частности, вопросы натяжения пряжи при намотке ее на початке на прядильных машинах при выработке пряжи. В ЦНИХБИ был проведен ряд работ для хлопчатобумажной пряжи и пряжи, выработанной из смеси хлопка и химическими волокнами.
Исследованиями Центрального научно-исследовательского института хлопчатобумажной промышленности [(ЦНИХБИ, П. К. Козлова)] установлено, что обрыв нити в процессе прядения происходит, на дуге обтекания переднего цилиндра. По данным этих исследований прочность мыч-ки составляет 20-44 % от прочности получающейся пряжи. Это заключение, основанное на экспериментальных данных, автором не объясняется. Между тем оно может быть подтверждено следующими теоретическими выводами.
Модель одной зоны МЗПУ
Обеспечение стабильности натяжения основных нитей во времени по ширине сновального валика является главным условием получения качественной ткани с одинаковыми свойствами по ширине полотна. Решению задач синтеза систем автоматического управления натяжением нитей основы посвящено большое число теоретических экспериментальных работ отечественных и зарубежных ученых, научно-исследовательских организаций и фирм. Большинство разработок в этой области основано либо на накопленном практическом опыте создания этих систем, либо на классических методах теории автоматического регулирования.
Современные компьютерные методы моделирования систем позволяют подойти к решению задач синтеза систем автоматического управления без различных упрощающих предположений (например, линеаризация, динамических моделей). Этот подход позволяет таюке учесть случайные вариации возмущающих воздействий и решать задачу синтеза комплексно с учетом большого числа влияющих факторов.
На многих переходах текстильного производства установлены устройства и машины, в которых продукт (нить, система параллельных нитей, ткань, трикотажное или нетканое полотно) проходит в натянутом состоянии через несколько вращающихся пар цилиндров или огибает последовательно- расположенные принудительно вращающиеся цилиндры. Примером может служить шлихтовальная машина. Участок между последовательно расположенными цилиндрами называют зоной. Натяжение продукта в каждой зоне может быть различным. Она зависит от исходного натяжения продукта, скоростей входа в зону из нее и размеров зоны. Важно уметь оценивать зависимость натяжения продукта от скоростей цилиндров, иметь возможность определять оптимальное распределение скоростей по зонам, а также определять влияние различного рода возмущении процесса в одной зоне на натяжение в других зонах.
Введем следующие обозначения (рис.2.1): є і, ц.і, v,- — относительные величины деформации растяжения и скорости соответственно в / - 1 -й и і-й зонах; L, - длина продукта в /-й зоне. Напишем уравнение материального баланса рассматриваемой системы (одной зоны) для интервала времени dt. Нужно заметить, что количество продукта в зоне в любой момент времени равно L,-ps/(l+8,-), где s и р — соответственно площадь поперечного сечения и плотность продукта в нерастянутом состоянии. Количество входящего в зону и выходящего из зоны продукта в течение времени dt составляет sp уіЛ dt /(І+Є/.і) и sp Vjdt /(l+s;_i).
Уравнение (2.4) представляет собой простейшую линейную динамическую модель зоны вытягивания в условиях, когда длина продукта в зоне является постоянной величиной. Уравнение адекватно описывает поведение продукта в зоне при следующих условиях, явно или неявно использованных при выводе уравнения (2.4): - изменением поперечных размеров и плотности продукта вследствие продольного растяжения можно пренебречь; - проскальзывание в зажимах транспортирующих цилиндров отсутствует; - натяжение в зонах достаточно велико, чтобы можно было исключить возможность провисания продукта.
Производственное оборудование, рассматриваемое как последовательность зон натяжения, можно моделировать последовательно включенными апериодическими звеньями 1-го порядка. Коэффициенты передачи звеньев равны отношениям скоростей входа продукта в зону и выхода из нее. Постоянные времени звеньев зависят от длины зоны, скорости входа продукта в зону и установившихся натяжений продукта до зоны и в самой зоне. Очевидно, что соответствующую систему линейных дифференциальных уравнений 1-го порядка, эквивалентную данной аналоговой модели, можно решить и на ЭВМ.
В результате реализации алгоритма получают две функции atft) и Lift) для to t TM, которые можно использовать для моделирования в последующих переходах (зонах) МЗПУ. Вычисления по формулам (2.9) и (2.10) можно проводить аналитически или с помощью ЭВМ. Последний вариант предпочтителен, поскольку позволяет реализовать на ЭВМ не только расчеты по этим формулам, но и весь алгоритм в виде подпрограммы, которую затем можно использовать для последовательного моделирования всех зон МЗПУ.
Входными переменными для этой системы (МЗПУ) — являются: начальное натяжение є0(0 — возмущение, и вариации скоростей питания и перемотки в зонах Swo,i,2(0 - управления. Выходными переменными являются вариации натяжения в зонах 5єі;2(ґ).
Получим реакции вых одов модели на ступенчатые и импульсные воздействия, подаваемые на ее возмущающие и управляющие входы, а также Боде-диаграммы с помощью операторов » step(ModelSS) » impulse(ModelSS) » bode(ModelSS)
Рассмотрим МЗПУ с двумя зонами перемотки и натяжителем - компенсатором (рис.2.6). В отличие от ранее рассмотренной эта модель содержит в качестве разделителя зон перемотки натяжитель - компенсатор (НК), представляющий собой регулируемый шайбовый тормоз. Перематываемая нить огибает тормозные шайбы, нагруженные пружиной. Внешняя нагрузка на пружину U{t) - переменная управляемая величина. Обозначим через т приведенную массу колебательной системы НК, к - упругость пружины, h{t) - величину перемещения шайбы, N - силу нормального давления шайб на нить, ц - коэффициент трения нити о шайбы.
Предположим, что длина нити до и после НК остается постоянной, а относительная деформация нити є0(Д єз(0 на всех участках перемотки мала и подвержена малым вариациям, так что можно использовать линейное приближение для переменных величин.
Модель натяжителя-компенсатора
При производстве химических нитей и волокон практически на всех переходах присутствуют этапы перемотки этих нитей. Поскольку для обеспечения высокой производительности оборудования скорости перемотки велики (десятки и сотни метров в минуту), а протяженность участков, по которым движется нить, достигает нескольких метров, в нитях возникают колебания, которые в первую очередь, проявляются в вариациях натяжения. Особенно существенными эти эффекты являются в процессе формирования сновальных валиков из системы нескольких тысяч одновременно наматываемых основных нитей.
На натяжении нитей сказываются случайные вариации их толщины, трение о направляющие поверхности, условия наматывания. В результате натяжение нити подвержено случайным колебаниям. Кроме того, невозможно обеспечить совершенно одинаковые условия перемотки одновременно для всех нитей, участвующих в процессе. Поэтому имеются вариации и между нитями.
Вопросам стабилизации натяжения нитей в процессе перемотки посвящено большое число работ отечественных и зарубежных исследователей, наиболее полный анализ которых выполнен в [18]. Отметим, что как к этой, так и в более ранних работах упомянутые выше случайные вариации натяжения нитей во времени и статистический разброс значений между нитями практически не учитывались при разработке систем стабилизации натяжения. Между тем, он становится актуальным, когда от локальных систем стабилизации натяжения переходят к централизованной системе управления.
Здесь gj(t) и Gj{t) - натяжение у -й нити в момент t в точках сматывания нити со шпули на шпулярнике и ее наматывания на навой; Wj(s) — передаточная функция НК дляу -й нити, j = 1,..., п\ s — оператор Лапласа; п - число одновременно наматываемых нитей.
При синтезе централизованного управления системой намотки необходимо исходить из усредненной зависимости Q{co). Для получения такой усредненной зависимости и оценки ее точности было проведено статистическое моделирование, при котором значения параметров Kj, bj и coj генерировались как случайные числа с нормальным законом распределения. Средние значения параметров МК, Mb и Мсо были одинаковы для нитей. Их значения, а также коэффициенты вариации CvK, Cvb и Cvco приведены ниже в таблице 3.1. Для каждого набора случайных значений параметров, полученных с помощью генераторов нормально распределенных случайных чисел, строилась зависимость (3.3). Затем полученные зависимости для каждого значения со усреднялись. Кроме того, вычислялись 95%-е доверительные ошибки оценивания среднего значения для каждого со. На рис.3.4 (а, б) в качестве примера приведены результаты усреднения и доверительные пределы для кривой 0(со), оцененные по полученным значениям.
Следует отметить, что при высоком коэффициенте демпфирования повышается вероятность обрыва нитей. Поэтому есть необходимость поиска некоторого компромиссного решения. С одной стороны, коэффициент демпфирования должен быть не слишком большим, чтобы не приводить к высокому натяжению нитей. Но с другой стороны, он должен быть не слишком маленьким, для того, чтобы не было большого статистического разброса между отдельными натяжителями [41]. Такой подход к выбору динамических параметров НК может служить критерием при синтезе системы автоматического управления натяжением.
Итак, статистическое моделирование показало, что возможен заметный разброс в спектральных свойствах НК, используемых в качестве стабилизаторов натяжения основных нитей при намотке на сновальный валик из-за статистического разброса параметров. Также, построенная статистическая модель НК позволила установить, что статистический разброс не только отражается на виде усредненной частотной характеристики накопителя натяжителя, но и зависит также от соотношения коэффициентов натяжителя, в частности, от соотношения между собственной частотой его колебаний и коэффициентом демпфирования. Если при большом уровне демпфирования разброс невелик, то при малом коэффициенте демпфирования разброс частотных характеристик достаточно большой и может сказаться на неравномерности натяжения нитей, что необходимо учитывать при синтезе автоматической централизованной системы управления натяжением нитей.
При синтезе системы регулирования во многих случаях ввиду малых вариаций возмущения можно обойтись линейным приближением для модели. Найдем линеаризованную модель для системы перемотки.
Например, если начальное относительное натяжение при сматывании нити с бобины равно 0.01, а отношения скоростей равны V2 I V — V\ I Vo =1.05, то натяжения нити в зонах составит соответственно Si = 0.057 и є2 = 0.102. Таким образом, даже при небольшом приращении скорости, необходимом для исключения провисания нити, ее натяжение нарастает значительно: от 1% до 5.7% и 10.2%.
Математическая модель шайбового тормоза
В своей работе [27] проф. Е.Д. Ефремов предложил модель натяжения нити шайбовым тормозом для процесса намотки. Модель представляет собой систему соотношений, связывающих геометрические размеры, радиусы, скорости, натяжение, коэффициент трения, и др.параметры. Геометрическая модель приведена на рисунке 4.1. Изложим суть этой модели.
Пусть пряжа (текс Т) проходит со скоростью v и ускорением со через шайбовое натяжное устройство.
Известно, что в нитенатяжном устройстве мотальной машины М-150 нить огибает фарфоровый цилиндрический стояк радиуса г и проходит между двумя, надетыми на него и прижатыми друг к другу с некоторой силой Q, фигурными металлическими шайбами. Эти тормозные шайбы, если между ними не была бы расположена нить, то соприкасались бы друг с другом по окружности радиуса.
Эту окружность называют то рмозным контуром шайб. В рабочем процессе верхняя тормозная шайба опирается в двух точках В и С тормозного контура на нить и в третьей точке на вторую нижнюю шайбу, служащую основанием тормоза. Таким образом, здесь имеют место два источника натяжения: трение нити о фарфоровый стояк на участке КЕ и трение нити в двух контактных точках В и С на тормозном контуре тормозных шайб.
В связи с тем, что на участке между контрольно-натяжным устройством и бобиной нить находится в колебательном циклическом движении раскладки, образуя своего рода баллон раскладки положения точек Е и С будут меняться с такой же цикличностью, как и положение точки раскладки М. Переменность положения точки Е создает переменность угла охвата нитью стояка, следовательно, создается неравномерное натяжение нити от трения на этом участке. В свою очередь, переменность положения точки С вызывает переменность в распределении давления О между тремя опорными точками В, С и D . Сила нормального давления шайб на нить в двух контактных точках В и С будет циклически переменной, следовательно, здесь будет возникать циклически переменная сила трения и такое же натяжение нити.
Итак, оба источника натяжения в рассматриваемом натяжном устройстве создают неравномерное, циклически меняющееся во времени натяжение.
Прежде чем перейти к анализу натяжения нити от шайбового тормоза, следует уточнить вопрос о некоторых геометрических характеристиках рассматриваемого процесса. Дело в том, что в последующем потребуется функция 5=S(f), выражающая переменную во времени величину расстояния 8 от центра тормозной шайбы 0\ до прямой, соединяющей контактные точки В и С. Координаты центральной точки 0\ натяжного устройства обозначим через а — абсцисса и через b — ордината.
Переход к заключительному этапу исследования натяжения нити от шайбового тормоза в целом. Пусть натяжение нити перед тормозом, т. е. после баллона сматывания и приемного глазка контрольно-натяжного устройства, будет TQ—TQ{(). Прослеживается на растание натяжения нити по мере продвижения ее через тормоз.
Здесь первое слагаемое характеризует влияние на натяжение нити после натяжного устройства натяжения от баллона сматывания. Второе слагаемое формулы (4.12) выражает натяжное воздействие тормозных шайб. Третья динамическая составляющая натяжения, наличие которой вызывается движением нити. Все три слагаемые величины переменны во времени и в характере их изменения имеются элементы независимости изменения одного от изменения другого.
Подробный анализ влияния продольного движения на натяжение нити, которая огибает по направляющей круговой цилиндр, показывает, что интересная с теоретической точки зрения величина динамической составляющей практически сравнительно мала. Теоретический анализ по полученной формуле (4.12) зависимости натяжения нити от изменения величины а и ё последующий числовой расчет для случая перемотки пряжи N=24+40, которое здесь опускается, приводят к интересному выводу. Оказывается, конструкция шайбового тормоза нити и заправочная линия машины М-150 имеет очень удачные численные значения параметров, от которых зависит изменение величин а и 3, так что в процессе перемотки одновременное изменение а и 8 в Среднем оказывают на натяжение нити противоположные но почти полностью компенсирующие друг друга влияния. Из формулы (4.12) виден существенный недостаток шайбового тормоза нити машины М-150,состоящий в том, что тормоз очень чутко реагирует на изменение величины Т0 натяжения нити от баллона сматывания. Натяжение , создаваемое в нити рассматриваемым натяжным устройством, при всех прочих равных условиях является линейной функцией от Г0. Так, если в силу каких-либо изменений в условиях сматывания натяжения нити от баллона сматывания Т0 изменится на величину ±1А, то после тормоза натяжение нити изменится на ±Аеуа, то есть в большей степени. Таким образом, шайбовый тормоз нити мотальной машины М-150 является своего рода усилителем неравномерности натяжения нити. По ходу движения нити с прядильной паковки на бобину увеличивается как натяжение ее, так и не 123 равномерность этого натяжения. После шайбового тормоза в плоском баллоне раскладки нить находится в наиболее напряженном состоянии. Здесь сосредотачивается основная главная часть вытяжки, имеющей место при перемотке пряжи. Поэтому в этом месте в большинстве случаев происходят обрывы нити. В практике перемотки, как известно, имеется стремление к выравниванию во времени натяжения нити. Этому способствуют качество перематываемой пряжи и качество намотки ее на прядильной паковке. Из формулы (4.12) видно, что любые меры, способствующие выравниванию величины натяжения нити Г0 от баллона сматывания (увеличение высоты баллона, выравнивания движение нити в вершине баллона и так далее) уменьшают неравномерность натяжения нити при перемотке. При конструировании технологического процесса перемотки необходимо стремиться к уменьшению числа направляющих устройств к максимальному спрямлению линии заправки нити, к уменьшению общего угла перегиба нити на заправочной линии. Каждое направляющее устройство, так же, как стояк шайбового тормоза, усиливает неравномерность натяжения нити.
Задача управления натяжением нитей в различных технологических процессах, в частности, при сновании нитей на этапах подготовки к ткачеству, и задача стабилизации натяжения нитей являются одной из классических задач управления технологическими процессами. В этой области выполнено большое количество работ, одна из последних работ, обобщающей эти вопросы является диссертационная работа В.В. Губина [18].
Однако, анализ выполненных работ показал, что в них зачастую используются методы линеаризованные, методы упрощающие решение задач, в связи с тем, что методы синтеза систем управления и методы их анализа основывались на классических методах анализа линеаризации, методах передаточных функций и т.п. вещи.
Между тем, современная вычислительная техника открывает новые возможности для моделирования и исследования подобных систем. Поэтому целью работы и является использование этих современных методов, которые предоставляет вычислительная техника и современные программные пакеты, в частности, Matlab для анализа подобных систем.
В рамках выполнения данной задачи [43], нами было разработаны программы для моделирования в динамике изменения натяжения нитей , проходящей через нитенатяжное устройство. Разработанная программа позволяет одновременно имитировать поток большого числа нитей (до нескольких тысяч) , идущих со шпулярника при намотке на сновальный валик.
Тем самым, оказывается возможным рассмотреть натяжения не только отдельной нити, но и систему управления общего натяжения всей системы нитей, с учетом их случайных вариаций и расчетов. В настоящее время эта программа отлажена и будет использоваться для синтеза систем управления.
