Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Система управления осевой намоткой ткани на основе прогнозирующей модели рулона Куленко Михаил Сергеевич

Система управления осевой намоткой ткани на основе прогнозирующей модели рулона
<
Система управления осевой намоткой ткани на основе прогнозирующей модели рулона Система управления осевой намоткой ткани на основе прогнозирующей модели рулона Система управления осевой намоткой ткани на основе прогнозирующей модели рулона Система управления осевой намоткой ткани на основе прогнозирующей модели рулона Система управления осевой намоткой ткани на основе прогнозирующей модели рулона
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Куленко Михаил Сергеевич. Система управления осевой намоткой ткани на основе прогнозирующей модели рулона : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06.- Иваново, 2002.- 254 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/2109-8

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ оборудования для намотки текстильных материалов и устройств стабилизации технологических параметров 9

1.1. Краткая характеристика оборудования для намотки текстильных материалов 9

1.2. Анализ технологических требований к процессу намотки 28

1.3. Особенности построения систем контроля и управления технологическими параметрами процесса намотки 32

1.4. Определение направления совершенствования систем контроля и регулирования параметров намотки 43

1.5. Выводы 49

Глава 2. Разработка математической модели процесса намотки ткани 51

2.1. Характеристика аналитических и экспериментальных методов исследования процесса намотки 52

2.1.1. Анализ существующих математических моделей процесса намотки гибких материалов 52

2.1.2. Анализ экспериментальных исследований процесса намотки текстильных материалов 66

2.2. Математическое моделирование процесса намотки ткани 71

2.3. Исследование статических и динамических показателей намотки 92

2.4. Исследование влияния законов управления процессом намотки на ее показатели 107

2.5. Выводы 115

Глава 3. Анализ систем управления натяжением в машинах для осевой намотки ткани 117

3.1. Анализ статических и динамических показателей пет-леобразователей 118

3.2. Анализ влияния вариаций параметров петлеобразова-телей и ткани на статические и динамические показатели системы 136

3.3. Варианты настройки регулятора натяжения ткани 145

3.4. Разработка математической модели системы двухдви-гательного электропривода устройства для перемотки ткани 154

3.5. Выводы 167

Глава 4. Экспериментальные исследования системы управления намоткой 169

4.1. Разработка физико-математической модели процесса намотки на базе двухмашинного агрегата для перемотки ткани 169

4.2. Экспериментальное исследование деформационных свойств рулона ткани 191

4.3. Разработка системы управления процессом осевой намотки ткани 201

4.4. Экспериментальные исследования характеристик системы двухдвигательного электропривода устройства для перемотки ткани 205

4.5. Выводы 208

Заключение 210

Литература 213

Приложения 229

Особенности построения систем контроля и управления технологическими параметрами процесса намотки

К основным технологическим параметрам, подлежащим контролю и управлению в процессе намотки текстильного полотна, следует отнести входное натяжение ткани, радиус наматываемого рулона, длину замотанного материала, угол поворота рулона (или число намотанных витков) и внутреннкю плотность рулона, определяемую через величину радиального давления слоев в рулоне.

В общем случае системы управления осевой намоткой ткани содержат следующие элементы (рис.1.7): непосредственно навой 1 с наматываемым полотном, кинематическое звено 2, соединяющее вал наката с электродвигательным устройством 3, усилитель мощности 4, система 5 регуляторов параметров процесса намотки, датчиковая система б и вспомогательные устройства 7.

Навой представляет собой, как правило, щшиндрический вал диаметром до 500 мм, выполненный из специальных антикоррозийных материалов, обрезиненный или с перфорацией. Соединение вальяна с электродвигателем в осевых накатах осуществляется обычно через ременную передачу. Использование зубчатых передач также возможно, однако, следует учитывать, что по мере увеличения диаметра рулона возрастает его инерционность, поэтому необходимо принимать меры для исключения динамических ударов в переходных процессах. Разнообразные вспомогательные устройства представляют собой тканенаправители, кромкорасправители и устройства для упаковки и транспортировки рулонов. Их рассмотрение не входит в круг задач настоящей работы.

В системах управления намоткой ткани применяются, как правило, двигатели постоянного тока, что, тем не менее, не исключает возможность использования машин переменного тока [72,119]. Вообще говоря, применение того или иного вида электродвигателей в накатных устройствах определяется типом машин, используемых на предыдущих участках линии или узлах агрегата. Но поскольку вопрос выбора типа двигателя тесно связан с возможностью и диапазоном регулирования процесса намотки, а следовательно, и с выбором типа преобразователя, то в силу известных причин, в на стоящее время предпочтение отдается двигателям постоянного тока, чаще всего с независимым возбуждением.

В качестве усилителя мощности в системах управления намоткой используются тиристорные и транзисторные преобразователи, причем последние, благодаря стремительному развитию в последние годы соответствующей элементной базы, получают все большее распространение [13] .

Системы управления намоткой в процессе развития накатных устройств и изменения требований к процессу намотки претерпевали существенные изменения: от элементарных релейно-контактор-ных, обеспечивающих режимы пуска и торможения наката, до сложных микропроцессорных узлов, идентифицирующих параметры наката, внутреннее состояние рулона, обеспечивающих требуемые законы формирования рулона, с элементами диагностики и самоконтроля [13,72].

Тесно связанным с видом системы управления является состав датчиковой системы. Количество необходимых для работы управляющего устройства координат, вид датчикового сигнала (аналоговый, цифровой) и требования к точности измерения определяют разнообразие и сложность этого элемента устройств управления накатом.

Для обеспечения контроля и управления технологическими параметрами намотки в самом общем случае необходима информация о натяжении материала на входе в рулон, текущем радиусе рулона, длине замотанного полотна, окружной и линейной скорости рулона, угле его поворота или числе намотанных витков, а также толщине материала.

В качестве устройства для согласования рабочих скоростей выдающего звена и рулона и для исключения экстремальных изменений натяжения (количества материала в зоне) в текстильной промышленности находят широкое применение петлеобразователи-компенсаторы (рис.1.8,а,б). Известны три основных вида петлеоб -36 разователей: с грузовым заданием натяжения, с пневматическим заданием натяжения, а также петлеобразователи с упругими элементами, представляющие собой, по сути, датчики натяжения. Наиболее широко распространены на сегодняшний день компенсаторы с грузовым заданием натяжения, однако, для реализации целей намотки этот тип петлеобразователей непригоден, поскольку в его конструкции заложен принцип изменения натяжения материала за счет изменения момента инерции, что приводит к появлению существенной динамической составляющей натяжения. А самым важным является отсутствие возможности динамического управления заданием натяжения. Пневмокомпенаторы, при определенном сочетании размеров выпускных и впускных отверстий и емкости ресивера дают приемлемое качество регулирования, но ввиду усложнения конструкции и нелинейности характеристик используются реже. В устройствах для намотки ткани, особенно там, где не стремятся следовать известному принципу поддержания постоянства натяжения при намотке, применяются петлеобразователи-компенсаторы с упругим элементом, или датчики натяжения. Выбор параметров датчика в соответствии с [39] позволяет минимизировать чувствительность системы к вариациям параметров объекта (например, модуля упругости полотна), а получаемый с датчика сигнал дает возможность количественно оценивать мгновенную величину натяжения и использовать эту информацию в целях управления: для оперативного управления натяжением вручную или с помощью контроллеров и для идентификации других параметров процесса намотки, недоступных прямому измерению (например, внутренняя плотность рулона).

Существующие устройства для измерения текущего радиуса намотки можно разделить на две группы по способу измерения: устройства с контактным измерением радиуса и бесконтактные устройства (прямой и косвенный способы). В устройствах с контактным измерением радиуса для оценки величины радиуса используется контактный ролик, прижимаемый к внешней стороне рулона и вращающийся вместе с ним. Этот ролик закреплен на штанге, угол отклонения которой по мере увеличения радиуса преобразуется в аналоговый сигнал с помощью резистивного датчика или сельсина или в цифровой сигнал с помощью импульсного датчика угловых перемещений. Однако, простота такого устройства не дает уверенности в точности измерений. Наличие эксцентриситетов как в навое, так и за счет отклонения формы рулона от цилиндрической приводит к существенным колебаниям штанги, т.е. к "плаванию" ролика, а следовательно, и информационного сигнала о текущем радиусе.

Поэтому предпочтительнее использовать бесконтактные способы измерения радиуса, основанные на косвенной оценке радиуса как отношения линейной скорости к окружной скорости рулона. Этот способ получил множество реализаций [125,127,129], причем одной из самых удачных следует признать защищенное авторским свидетельством [129] устройство, основанное на измерении радиуса рулона путем фиксации длины материала, намотанного при повороте наматывающего вала на угол, кратный радиану. Такой измеритель радиуса (рис.1.9) содержит импульсные датчики частоты вращения следящего и наматывающего валов, каждый из которых состоит из ротора и головки считывания, триггера, элемента ЛИ и счетчика. Длина дуги окружности, ограниченной сторонами угла величиной в радиан, построенного из центра окружности, равна радиусу, следовательно можно определить диаметр паковки, измерив не непосредственно рулон, а длину намотанной ткани в период поворота несущего вала на радиан. Длина намотанной ткани определяется подсчетом импульсов напряжения на выходе датчика б, связанного со следящим валиком 3. Данный измеритель радиуса рулона обладает высокой точностью и при желании может быть дополнен системой позволяющей начать измерение с произвольной координаты. Для этого схема дополняется блоком задания начала и конца измерений, многоразрядным управляемым ключом, элементом памяти, элементом задержки, регистром для хранения величины предыдущего замера.

Точность измерения здесь весьма высока за счет использования импульсных датчиков и минимально зависит от величины радиуса и скорости намотки. Несомненно, этот способ тоже имеет недостатки, например, связанные с проскальзыванием материала на следящем валу, особенно в переходных режимах. Наилучшие результаты он дает при периферической намотке, однако и в осевых накатах его использование является целесообразным.

Теперь рассмотрим принципы построения систем управления намоткой. Поскольку основным параметром, определяющим свойства формируемой рулонной структуры, является натяжение материала на входе рулон, то имеет смысл говорить о системах регулирования натяжения. Основных принципов построения таких систем в общем случае два: системы косвенного и прямого регулирования. В системах косвенного регулирования заложен принцип стабилизации электромагнитной мощности приводного двигателя. В системах прямого регулирования используется датчик натяжения, варианты конструкций которого рассмотрены ранее. Системы косвенного регулирования, как правило, используют двухзонное регулирование, а системы прямого регулирования организованы по принципу систем подчиненного регулирования с внешним контуром натяжения.

Математическое моделирование процесса намотки ткани

Математическое описание процесса намотки может иметь две цели. Во-первых, модель должна отражать характерные особенности структуры формируемого рулона, давать наиболее полное в рамках заданных допущений представление о параметрах намотки, закономерностях изменений физических и геометрических характеристик намотки. Во-вторых, модель должна обладать такой структурой, которая, при сохранении наиболее существенных особенностей первой модели, допускала бы использование ее в системе управления намоткой с целью формирования необходимого закона управления, а также для идентификации неизвестных параметров материала и рулона и коррекции управления в функции естественных флуктуации этих параметров.

Следует отметить, что первая задача решалась во многих предыдущих работах и, надо сказать, довольно успешно. Так были исследованы влияние учета в модели коэффициента Пуассона, тангенциальных напряжений в слоях, коэффициента трения слоев и крутящего момента рулона, различных представлений математического описания ткани и зоны деформации, релаксационных свойств материала. Таким образом, общее представление о процессах, происходящих при намотке, сформировано. Единственное, что не удалось отразить в ранних моделях, это процесс гофрообразования. Анализ этих моделей, выполненный выше, позволяет утверждать, что несмотря на все их достоинства, корректность математического описания и охват многих имеющих место при намотке физических явлений, подобные модели трудно применить для управления намоткой, поскольку они не только сложны с вычислительной точки зрения, но и структурно неорганизованны, т.е. не обладают необходимой для микропроцессорной реализации математической упорядоченностью. С целью восполнения такого пробела попытаемся создать математическую модель рулона, объединяющую большинство положительных сторон предыдущих моделей и лишенную, насколько это возможно, их недостатков.

Построение механико-математической модели процесса должно включать следующие основные выходные данные:

а) методы наблюдения за слоями намотки (метода Лагранжа, позволяющего наблюдать за каждым витком намотки на протяжении времени формирования паковки, или метода Эйлера, по которому проводят наблюдение за определенным участком тела намотки); б) формулировку основных допущений и гипотез, полученных на основе экспериментальных исследований соответствующего процесса или вводимых априорно для проверки их достоверности; в) соотношения между напряжениями и деформациями наматываемой нити или ткани и самого тела намотки, учитывающие возможные изменения указанных величин за счет релаксации материала; г) условия, определяемые конструкцией наматывающего устройства; д) условия равновесия элемента тела намотки, находящегося под действием массовых и поверхностных сил; е) условия сохранения массы материала при наматывании; ж) соотношения, построенные на базе теории размерности и подобия; з) начальные и граничные условия задачи.

В результате должна быть получена математическая модель процесса, алгоритм ее реализации на ЭВМ и соответствующая универсальная программа. Необходимо построить математическую модель процесса, применимую при любых нелинейных соотношениях между напряжением и деформациями материала и рулона и позволяющую находить распределение плотности, давления и натяжения по радиусу рулона с учетом изменения натяжения в процессе намотки.

Процесс формирования рулона ткани отличается от намотки бумаги, пленки, нити, главным образом, параметрами и структурой наматываемого материала. Если с геометрических позиций эти процессы в целом похожи, то по степени деформации, значениям действующих в рулоне усилий, плотностным характеристикам имеются существенные различия.

Ткань выделяется в этом ряду следующими признаками:

а) неоднородностью структуры полотна, обусловленной как свойствами нитей, так и их переплетением;

б) повышенной сжимаемостью материала за счет уменьшения процентного содержания воздуха в условном объеме намотки;

в) неоднозначностью в определении толщины материала;

г) слабой связью между тангенциальными и радиальными деформациями ткани в намотанном рулоне;

д)релаксационными свойствами материала.

На первом этапе разработки математической модели рулона не будем учитывать влияние этих особенностей на геометрию рулона и примем следующие допущения:

а) оправка абсолютно жесткая, недеформируемая;

б) растяжение-сжатие ткани подчиняется закону Гука;

в) отсутствуют тангенциальные перемещения слоев в рулоне;

г) отсутствуют силы трения при взаимном перемещении слоев в рулоне;

д) отсутствует эксцентриситет рулона и он имеет идеальную цилиндрическую форму;

е) давление периферического витка полностью передается на оправку и равномерно распределено по периметру витка.

В основу формирования математической модели рулона положен алгоритм последовательного по мере наложения витков расчета деформаций материала в рулоне и его параметров, для чего:

а) задаемся начальными условиями и определяем исходные параметры намотки

Такой алгоритм расчета состояния рулона будем называть "циклическим", т.к. его основу составляет последовательный пересчет в цикле параметров каждого витка в направлении от центрального к только что наложенному периферийному. Блок-схема циклического алгоритма представлена на рис.2.8. Элемент этой блок-схемы "Блок пересчета нижерасположенных слоев" имеет схему, представленную на рис.2.9, а на рис.2.10 представлен алгоритм работы элемента "Блок пересчета вышерасположенных слоев". Первый блок осуществляет последовательный расчет деформаций слоев от центра к периферии, появляющихся под действием радиального давления наложенного периферического витка, а второй блок необходим для коррекции в ходе расчета от периферии к центру тех параметров слоев, которые изменяют свои значения при алгоритме модели рулона ткани радиальном перемещении витков за счет расчета деформаций нижних слоев.

Анализ влияния вариаций параметров петлеобразова-телей и ткани на статические и динамические показатели системы

Отличительной особенностью систем электроприводов (СЭП) текстильных машин является их работа в условиях естественных вариаций параметров объекта, что вызывает утрату известных преимуществ их многоконтурных структур. В двухконтурной СЭП [30] , обеспечивающей стабилизацию частоты вращения двигателя и построенной по принципу подчиненного регулирования координат, наибольшее влияние на ее характеристики оказывает вариация коэффициента усиления тиристорного преобразователя и момента инерции механизма. Введение третьего контура регулирования по натяжению полотна [31] приводит к зависимости характеристик СЭП от варьируемых в процессе работы машины параметров петлеобразо-вателя.

В типовой зоне деформации ткани, представленной петле-образователем с упругим элементом [31], введем обобщенный вектор а = [Е, vc, Шр, kr, L, х, ксг Тс] , содержащий возможные варьируемые параметры: Е - модуль упругости полотна, приведенный к его ширине, Н; vc - средняя скорость движения ткани, м/с; Шр - масса ролика, кг; kv - коэффициент геометрии, обусловленный углом охвата полотном измерительного ролика; х - постоянная времени, зависящая от вязкоупругих свойств материала, с; кс, Тс - коэффициент передачи и постоянная времени оптимизированного контура скорости СЭП; L - длина полотна в зоне деформации, м. Такой состав вектора а обусловлен возможностью вариаций указанных параметров в широких пределах. Так, величина модуля упругости Е тканей, обрабатываемых на одной поточной линии, может отличаться на порядок, а постоянная времени х для различных материалов может иметь значение нескольких секунд. Изме -137 нение противовеса в петлеобразователе с целью задания натяжения полотна на практике приводит к вариации приведенного момента инерции его подвижных частей. Скорость транспортирования полотна варьируется в зависимости от его артикула и режима работы, а коэффициент геометрии, принимаемый в моделях зоны транспортирования постоянным, в общем случае зависит от текущей координаты h измерительного ролика: кг = л/а2 + 4 , где а = Lp/h; Lp - расстояние между тканенаправляющими роликами петлеобразователя.

Длина L материала изменяется в зависимости от заправки ткани в зоне обработки, а также при перемещении измерительного ролика. Исследования [28,30] показали возможность существенных вариаций параметров оптимизированного контура скорости кс, Тс.

Возможные подходы к решению задачи анализа чувствительности СЭП к вариации параметров петлеобразователя рассмотрим на примере двухмашинного агрегата [31,рис.1] с ведущей и ведомой приводными точками и петлеобразователем с упругим элементом, измерительный ролик которого охвачен транспортируемым по направляющим роликам полотном.

В этом случае движению измерительного ролика петлеобразователя на участке транспортирования ткани соответствует уравнение состояния [31]

Анализ ФЧ показал, что уменьшение длины ткани в зоне деформации приводит к появлению перерегулирования, наблюдаемого также при снижении скорости транспортирования, уменьшении коэффициента передачи СЭП кс и увеличении параметров ткани Е и х. Наряду с перерегулированием возрастает быстро-натяжения действие отработки управляющего воздействия. К увеличению быстродействия приводит также уменьшение массы измерительного ролика и коэффициента геометрии кг, однако в этом случае перерегулирование отсутствует. Следует отметить, что вариации лір, L, х, Тс не влияют на статические показатели системы, т.е. установившаяся величина дополнительного движения равна нулю, тогда как при вариациях Е, vcr кг составляет ±cnvc/ (krEkc+cavc), а для кс равна кгЕкс/ (krEkc+cnvc) .

Результаты анализа позволяют утверждать, что с точки зрения влияния на динамические и статические характеристики системы наиболее неблагоприятными являются вариации Е, vc, т и кс, далее следуют L и Тс и, наконец, Шр и кг. Однако, нужно учитывать, что вариации приведенной массы лір являются следствием изменения массы противовеса, т.е. соответствующего изменения компонента G вектора управления. Вариации Шр накладывают ограничение на динамику системы по условию непрерывного контакта измерительного ролика с полотном.

Ориентируясь на использование в дальнейшем ФЧ для решения задачи синтеза СЭП, выполним их оценку структурным методом [62] . В этом случае целесообразно определить полулогарифмическую функцию чувствительности (ПЛФЧ), представляемую как результат воздействия выхода системы на модель чувствительности, состоящую из последовательно соединенных систем с ПФ

На рис.3.12 показана структурная схема модели для расчета ГШФЧ к вариациям параметров вектора а. Выходная координата h модели объекта (МО) воздействует на модель чувствительности (МЧ), вызывая при подаче ступенчатого возмущения на вход v2 на восьми ее выходах одновременное появление всех ПЛФЧ.

Преобразование математической модели системы к стандартной форме [62] позволяет найти точки чувствительности, к которым подключаются модели чувствительности СЕ = Ск = -Стр = 1; CVc = - vc/(Ls + vc); CL = - Ls/(Ls + vc); Cx = xs/(xs + l); C% = - TCS/(TCS + l), обеспечивающие ПЛФЧ. Что касается коэффициента геометрии, включенного как в прямую, так и в обратную передачи контура, то Swr определяется в результате суммирования соответствующих ЛФЧ по каждой передаче в отдельности. Результаты моделирования качественно совпадают с кривыми, полученными из решения уравнений (3.20), но ПЛФЧ удобны для анализа, поскольку не зависят от абсолютной величины изменения параметра и, кроме того, могут использоваться в целях уменьшения чувствительности системы к вариациям параметров [42,62].

Снижение чувствительности системы к вариациям параметров достигается путем организации обратных связей по ІШФЧ и пошаговой коррекции управляющего воздействия, минимизирующего функционал качества. При снижении чувствительности системы без изменения структуры системы можно рекомендовать встречное изменение длины L и скорости vc, приводящее к взаимной компенсации коэффициента передачи и постоянной времени ткани. Для ткани с большей постоянной времени х более приемлем высокий уровень рабочей скорости, что уменьшает также и влияние вариаций модуля упругости Е, которые отчасти компенсируются изменением коэффициента кс передачи СЭП путем перестройки параметров регулятора скорости электропривода.

Итак, анализ функций чувствительности математической модели типовой зоны деформации ткани к вариациям обобщенного вектора параметров системы электропривода, выполненный по уравнениям чувствительности и структурным методом, показал существенную зависимость ее статических и динамических характеристик от вариаций модуля упругости и постоянной времени х материала, уровня скорости транспортирования и коэффициента передачи СЭП. Уменьшение чувствительности системы к вариациям параметров достигается их парным взаимокомпенсируоцим изменением (длина в зоне деформации и скорость транспортирования, модуль упругости ткани и скорость, модуль упругости и коэффициент передачи СЭП и т.д.). Следует учитывать также направленные на снижение чувствительности системы рекомендации по выбору параметров петлеоб-разователя, приведенные в [39,110], что позволяет минимизировать действие параметрических возмущений на выходные характеристики системы электропривода в целом.

Разработка системы управления процессом осевой намотки ткани

Основной задачей системы управления процессом осевой намотки ткани является обеспечение закона управления для формирования рулона материала с заданными технологическими показателями в условиях естественных вариаций параметров ткани и недоступности для измерения параметров внутреннего состояния рулона.

Ранее мы говорили об отсутствии датчиков для непосредственного измерения плотности намотки, как средней, так и послойной. Косвенная оценка плотностных показателей намотки может основываться на различных подходах, тем не менее, проистекающих из базового утверждения о постоянстве объема материала, вошедшего в зону намотки и трансформировавшегося в рулонную структуру. Если говорить о формировании величины намоточного натяжения в функции энергии, расходующейся на перемещение слоев в радиальном направлении, то такая косвенная оценка сводится к требованию поддержания постоянства радиальной деформации слоев по радиусу сформированного рулона, то есть устройство управления намоткой выполняет функции контроля и предупреждения недопустимых радиальных деформаций, приводящих к отличию плотностных показателей намотки от заданных. Как один из вариантов построения такой системы нами предложено устройство управления процессом осевой намотки ткани, защищенное патентом Российской Федерации [87].

На рис.4.14 представлена схема предлагаемого устройства, которое содержит рулон 1 наматываемого материала 2, двигатель 3 рулона, соединенный с выходом усилителя мощности 4, вход которого через узел 5 сравнения соединен с выходами датчика б натяжения и блока 7 задания натяжения, датчик 8 частоты вращения рулона, датчик 9 длины материала. Вход блока задания натяжения подключен к выходу узла 10 сравнения, ко входам которого подключены выходы блока 11 вычисления средней толщины материала ht внутри рулона и блока 12 вычисления средней толщины материала в поверхностном слое рулона Ah. При этом блок 11 своими входами непосредственно, а блок 12 через ключи 13 и 14 подсоединены соответственно к датчикам длины и частоты вращения. Управляющие входы ключей 13 и 14 соединены с выходом блока 15 задания числа витков в поверхностном слое рулона. Устройство работает следующим образом.

В процессе намотки материала 2, осуществляемой двигателем 3, получающим питание от усилителя мощности 4, на выходе датчиков 8, 9, б формируется информация соответственно о числе оборотов рулона, длине наматываемого материала и его натяжении. Периодически после намотки установленного блоком 15 числа витков устройство 11 вычисляет средноо толщину h намотанного с начала формирования рулона материала, которая не остается постоянной, а уменьшается под действием развивающихся в рулоне сжимающих его усилий. Причем ht = j , где L - длина материала, измеренная с начала намотки рулона, Л/. - соответствующее L число оборотов рулона, к - константа.

С помощью ключей 13 и 14 периодически после намотки заданного блоком 15 числа витков к датчикам 8 и 9 подключается устройство 12 вычисления средней толщины материала в поверхностном слое, то есть при отсутствии указанных выше сжимающих внутренние слои рулона усилий. Причем

Ah = -,

л (AN)Z

где AL - длина материала, измеренная в заданном поверхностном слое; АД/ - соответствующее AL число оборотов рулона.

Разность сигналов (h - Ah) подается на вход блока задания натяжения и корректирует сигнал на его выходе таким образом, чтобы h - Ah « 0, изменяя соответственно скорость вращения двигателя рулона. Таким образом, на основе информации о толщине материала устройство стабилизирует плотность намотки внутри рулона.

Предложенный способ управления плотностными показателями осевой намотки ткани был реализован на разработанной экспериментальной установке на базе двухмашинного агрегата для перемотки ткани.

Похожие диссертации на Система управления осевой намоткой ткани на основе прогнозирующей модели рулона