Введение к работе
Актуальность проблемы. Гребнечесание является одним из основных и важных технологических процессов в прядильном производстве гребенной системы прядения. От условий и результатов гребнечесания во многом зависят условия последующих технологических процессов прядения, экономичность производства пряжи и ее физико-механические свойства, а также качественные показатели и внешний вид, вырабатываемых из нее тканей и трикотажных изделий.
На камвольных фабриках, перерабатывающих дорогостоящее шерстяное сырье, одним из существенных вопросов является уменьшение числа разрывов волокон на переходах прядильного производства, так как образовавшиеся короткие волокна ухудшают качество шерстяной пряжи и вырабатываемой из нее ткани, образуют на ней жгутики, узелки и так далее. Такую ткань ставят низшим сортом и бракуют.
В гребенной системе прядения из всех переходов наибольший процент разрыва волокон приходится на процесс гребнечесания, а именно при отделении волокнистых порций и протаскивании их через прямой гребень и гребень питания. Это приводит к ухудшению качества выходного продукта - гребенной ленты. Улучшение качественных и количественных показателей гребенной ленты, повышение ее выхода из смеси делает актуальным разработку системы управления технологическим процессом посредством электротехнической системы.
Тематика работы соответствует планам научно-исследовательских работ кафедры автоматики и промышленной электроники МГТА им. А.Н.Косыгина. Работа проводилась в соответствии с госбюджетной темой: "Комплексная автоматизация процессов текстильной технологии до 2000 года".
Цель и задачи работы. Целью данной диссертационной работы является разработка научно-обоснованных рекомендаций по созданию, расчету и исследованию электротехнической системы управления процессом гребнечесания шерсти, которая позволяет повысить качество вырабатываемой продукции, а именно, уменьшить содержание коротких волокон в гребенной ленте путем улучшения условий отделения прочесанных порций и снижения разрыва волокон в процессе отделения. Это достигается регулированием скорости отвода прочесанной порции за счет изменения частоты вращения отделительных цилиндров для обеспечения заданной -величины усилий чесания при отделении..
Поставленная цель включает в себя решение следующих задач:
анализ условий гребнечесания на машинах периодического действия для шерсти, входных воздействий и выходных параметров технологического процесса;
разработку математической модели процесса гребнечесания (процесса отделения волокон) как объекта управления скорости гребнечесания;
исследование и моделирование процесса отделения волокон;
разработку структуры и алгоритмов двухконтурной электротехнической системы управления процессом гребнечесания;
разработку структуры и алгоритмов электротехнической системы управления процессом гребнечесания по схеме с суммирующим усилителем;
разработку структуры и алгоритмов статистической электротехнической системы управления процессом гребнечесания по схеме с суммирующим усилителем-,
моделирование и исследование разработанных электротехнических систем управления технологическим процессом.
На защиту выносятся: 1. Математическая модель процесса отделения волокон на.гребнечесальной машине периодического действия для шерсти.
' 2. Каскадный принцип построения двухконтурной системы регулирования усилий волокна при отделении, включающей два контура управления: частотой вращения исполнительного механизма . (асинхронного электропривода); усилиями волокон при отделении.
-
Структурная и функциональная схемы двухконтурной электротехнической АСР усилий отделения волокон.
-
Структурная и функциональная схемы электротехнической системы управления усилиями отделения волокон и частотой вращения по схеме с суммирующим усилителем.
-
Структурная и функциональная схемы статистической электротехнической системы управления усилиями отделения волокон и частотой вращения по схеме с суммирующим усилителем.
-
Результаты моделирования и эксперимента.
Методика проведения исследований. Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования, проведенные современными математическими и инструментальными методами. Теоретические исследования основывались на методах теории автоматического управле-
- б -
ия. При построении математических моделей процессов применялись овременные методы экспериментальной идентификации параметров бъектов с использованием аппроксимирующих уравнений.
Моделирование и обработка данных исследований, электротехни-еских систем управления проводились на ЭВМ, для чего были разра-отаны необходимые программы.
Научная новизна работы. В работе впервые:
получена статическая модель, описывающая влияние скорости ребнечесалия на усилия чесания при отводе волокон;
на основе экспериментальных исследований получена динами-еская модель процесса отделения волокон;
разработана методика аппроксимации дифференциальной функ-ии распределения волокон по длине в ленте с помощью показатель-э-степенного модифицированного распределения Вейбулла;
разработаны функциональные и структурные схемы двухконтур-ой и одноконтурных электротехнических системы автоматического правления процессом гребнечесания;
предложено использовать каскадный принцип построения двух-энтурной системы регулирования усилиями волокон при отделении, ключающей два .контура управления: частотой вращения злектропри-ода и усилиями отделения волокон;
проведено моделирование процесса отделения еолокон на ЭВМ;
проведено экспериментально-теоретическое моделирование истем автоматического управления на ЭВМ;
проведено экспериментальное исследование статистической пектротехнической системы по схеме с суммирующим усилителем на ребнечесальной машине периодического действия для шерсти "Текс-има-1603".
Новизна предложенных принципов построения системы контроля и правления подтверждена патентом на изобретение.
Практическая ценность. В методическом плане предложены мето-ы и алгоритмы управления, программы расчета, предназначенные для ешения задачи построения электротехнических систем, что позво-ит: улучшить качество готовой продукции; повысить производитель-ость технологического оборудования; увеличить выход гребенной енты.
Разработанные системы позволяют снизить количество разрывов олокон при отделении, что приводит к улучшению штапельного сое-
тава гребенной ленты и уменьшению гребенного очеса и увеличению выхода гребенной ленты за счет регулирования усилиями чесания волокон при отделении при действии таких возмущений, как изменение линейной плотности перерабатываемого холстика.
Разработанные в диссертационной работе методы регулирования усилиями отделения волокон и частоты вращения электродвигателя могут быть использованы для автоматизации гребнечесальных машин периодического действия не только в гребенной системе прядения шерсти, но и в гребенных системах прядения хлопка и льна, использующих гребнечесальное оборудование периодического действия.
Достоверность результатов работы подтверждается совпадением теоретических и экспериментальных результатов исследований, а так же результатами проверки статистической электротехнической системы на камвольно-прядильной фабрике АООТ "Рязаново". Научные решения диссертации строго обоснованы и аргументированы в рамках принятых автором допущений; теоретические положения и экспериментальные выводы многократно уточнялись.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных научно-практических и Всероссийских научно-технических конференциях, на научных конференциях профессорско-преподавательского состава МГТА им. А.Н. Косыгина, на семинарах и заседаниях кафедры автоматики и промэлектроники, проходивших в 1990-1997 годах.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликова-, но 7 печатных работ, получен патент Российской Федерации на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов по главам и общих выводов, списка используемой литературы из 61 наименований и 8 приложений. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц, 47 иллюстраций.
