摘要：论文研究了布匹疵点检测系统整体方案中涉及的传动系统设计与控制，包括布匹传动系统收放卷辊的恒张力、恒线速的实现以及对它们的加减速、匀速分析、控制功能及软件系统设计。
关键词：织物疵点检测；传动系统；收放卷装置
1 引言
织物疵点的检测系统一般包括硬件环节和软件环节，硬件部分传动系统设计决定布匹的传输状态、决定图片采集和存储速度的状态，决定整个系统执行的稳定性和准确性，决定自动打标的速度和准确度，因此合理的传动系统设计是布匹疵点检测的关键环节之一。
2 布匹传动系统的收卷装置的控制
织物疵点检测的布匹传动系统从运行到停止的过程中，应实现恒张力。不论是匀速、减速、加速还是卷径变化，织物所受到的张力应是恒定的。从最大卷径放卷到最小卷径的过程中，在无人为的干预速度的情形下，应实现恒线速。
论文的布匹传动系统的驱动元件采用变频器，逻辑控制器采用PLC，不需要用检测器件对运行速度和运行张力进行检测，通过自学习系统获得所有参数。选用以变频器控制收放卷的控制方式，收卷辊选用矢量力矩的控制方式，放卷辊可以根据不同的卷径输出不同的力矩，实现张力恒定[1]。
2.1匀速运行的恒张力实现
恒张力主要是通过电机的转矩输出随着卷径变化而实现，将系统分为加速度运行和匀速运行两个状态来分析。放卷辊的放卷模型如图1所示。
图1 放卷辊放卷模型
收放卷示意图如图2所示。
图2 收放卷示意图
卷径保持不变的前提下当系统匀速运行时，只要给定稳定力矩实际张力就稳定。因为实际运行时卷径 是不停变化的，所以只要能运算出实际的卷径变化就能够实现在正常情况下的张力的恒定控制[2]。
2.2 加速、减速时恒张力的实现
在实际生产过程中，系统不可能仅仅是匀速运行，还会有加速、减速等，在有加速度的运行过程中，可得到扭矩平衡方程如公式2-1所示：
如公式2-2所示可以知道，在匀速运行的基础上，在有加速度运行的过程中增加了惯量、角加速度等物理量，增大了系统的控制难度，且呈非线性变化。
2.3恒线速实现
运行过程中，收卷辊的收卷层数增加，收卷辊的转速就会逐渐下降，来保证恒线速卷绕。由于采用的控制方式是收卷机PG矢量的速度控制，所以变频器的自身带有一套检测实际电机的运转速度方法，而通过内部PID运算保证的电机输出转速和给定是保持高度一致的。系统会通过编码器脉冲快速采集，用来实际运算电机转速与辊筒的运行圈数[3]。通过频率匹配、速度运算厚度积分等各种方法来获取匹配频率值、卷径等的物理量。恒速实现依靠如图3所示的流程计算来实现。
图3 恒线速控制的系统图
3 控制功能及软件设计
软件设计包括两大模块一部分是PLC控制，涉及通信、高速计数、复杂的运算（包括输出力矩、卷径、线速度、力矩限制、速度限制、输出频率）。系统的恒张力的实现，就要求在加速和减速的过程中实现正常运行过程中转矩的输出和惯量的补偿。另一部分是组态软件的应用，记录和配方等的编写，驱动程序和脚本程序等的组态。系统通过上布自学习的功能对织物疵点检测布匹传动系统进行参数的采集，包括布厚和放卷卷径等。
欲要调节速度，必须从调节转矩入手；欲要调节位置，必须从调节速度入手。这是电气传动调节的基本规律。在生产过程中PID是最常采用的控制方法。
PID控制是一种采样控制方式，它在计算控制量时，依据采样时刻的偏差值，PID控制中积分项和微分项不能直接地准确计算，尽可能通过数值计算的方式逼近。PID控制常分为增量式PID控制和位置式PID控制，位置式PID的表达式如公式3-1所示：
由于会出现积分饱和问题，计算机任何故障均会引起输出量大幅度的变化，对控制非常不利，所以出现增量式PID的控制算法。增量式PID的表达式如公式3-2所示：
织物疵点检测布匹传动系统要求控制精度较高，论文选择位置式PID的控制算法。
4 结论
对布匹传动系统的收放卷装置控制研究，决定布匹传动系统的驱动元件采用变频器，逻辑控制器采用PLC，不需要用检测器件对运行速度和运行张力进行检测，通过自学习系统获得所有参数，收卷辊选用矢量力矩的控制方式，放卷辊可以根据不同的卷径输出不同的力矩，实现张力恒定。
参考文献
[1]刘建中,王晓红,杨锁廷.国外纺织检测技术的发展现状[J].纱检技术,1999, 23(1):73~75.
[2]黄秀宝.棉本色布国家标准[J].中国纺织网,2008(2):44~45.
[3]阮秋琦.图象处理和计算机视觉检测技术在美国[J].北方交通大学学报,1992(2):12.
基金项目：2018年度纺织服装福建省高校工程研究中心开放课题（MJFZ18106）
2017年度纺织服装福建省高校工程研究中心开放课题（MJFZ17107）
现代服装技术协同创新中心（闽江学院）开放基金项目（MJKFFZ201703）
作者简介：付国定（1981－），男，讲师，主要研究方向：电子科学与技术。
论文作者:付国定1,张红玲1,武超云1,刘红2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/15
标签：布匹论文; 疵点论文; 传动系统论文; 力矩论文; 速度论文; 过程中论文; 所示论文; 《基层建设》2019年第23期论文;