自動襪機的伺服電機近似勻加速度控制技術的製作方法
2023-10-10 06:16:19 2
專利名稱：自動襪機的伺服電機近似勻加速度控制技術的製作方法
技術領域：
本發明屬於電腦提花織襪機技術領域，特別是涉及一種自動襪機的伺服電機近似勻加速度控制技術。
背景技術：
目前針織及相關設備現在正向高效、節能、環保及電子控制方向發展，性能穩定， 更新換代步伐加快。設備的提花功能擴大，自動化控制水平提高。電子系統的高控制精確， 對提高產品質量提供了保障。故採用電子技術，改造傳統行業，提高機電一體化水平，推動了針織行業的技術進步。目前的針織設備正大力加強電子技術應用。而當前我國的電腦襪機技術與發達國家還有相當大的差距。特別是與義大利，韓國，日本三國差距尤其大。他們的襪機在高科技應用、設計思想、製造精度以及產品外觀形象等方面都遠遠領先我們，因此，隨著對外經濟技術協作的日益深入，高檔襪機市場幾乎完全被他們的技術佔領。在我國的當前國情之下，瞄準國外先進襪機技術方向，開發擁有自主智慧財產權的襪機技術，並逐步趕上國外先進水平，顯得十分迫重要。在當前的襪機設備系統中，伺服電機始終處於核心的位置，周邊的電磁閥，選針器都是以伺服電機為主軸的，伺服電機的運行穩定性，可靠性，以及運行的速度直接決定了該襪機的效率，性能。而在襪機的控制系統中，伺服電機的速度控制，位置檢測技術又是整個襪機系統的最為核心的技術，所以一臺襪機伺服電機控制技術的優劣決定的是此設備的優劣。下面就伺服電機的速度控制對襪機效率的影響做下舉例襪子在後跟編織時，伺服電機必須正反兩個方向反覆運轉70趟左右。而此襪機的伺服電機的運轉速度是非常快的，達900r/min，在如此高的速度下，是不可能立即反方向運轉，必須有個減速的過程，減速結束還必須有個加速的過程，對襪機系統來說這個加減速的過程顯得十分的重要，首先過大的加減速過程伺服電機無法承受，而且極容易損壞伺服電機驅動的針筒的周邊的電磁閥及其針筒上的織針，同時必須考慮加減速的效率問題，過低的加減速度浪費時間，直接降低了襪子的生產效率。例如，在伺服驅動信號PWM周期值為常增量下的加減速方案，如果一個加減速的過程多延長個0. 25秒，則電機的一個反覆共需要4次的加減速的過程，則需多延長1秒，一隻襪子共需70次左右的反 復，就要70秒左右的時間浪費，而現在一隻襪子編織所需的時間只要3分鐘左右(襪子後跟編織佔很大部分的時間)，可見一個0. 25秒的延時就大大的降低襪子的生產效率，直接降低了企業的經濟效益。因此襪機的伺服電機的加減速度控制方案顯得十分重要，高效，可靠的加減速控制方法直接影響到襪機運行的效率，及使用壽命，從而直接關係到襪子生產的成本，效益。電腦襪機主要的控制部件集中在編織操作平臺上，在分析襪機系統的工藝要求和機械結構，及電氣特性發現電腦襪機系統需要進行控制的控制點較多，包括64路的電磁閥，6個選針器96個選針刀，兩路的步進電機，一路伺服電機，兩路電磁傳感器，及十多路的外部故障中斷檢測。襪機系統部分的控制點電磁閥選針器的分布如圖1所示，系統的電磁閥遠不止這部分，共有60多路，另外還有6組的選針器要控制，它的分布圖如圖2所示，圖中IC 5C及IF即為6組選針器，每組有16把的選針刀，且每一把都是一個獨立的控制點，圖2中的提花梳子中的每個梭子是有電磁閥控制，且每個也是獨立的控制點。首先要監控，檢測的控制點如此多，其次像伺服電機，選針器的電氣要求又比較高，選針器要求快速反應，如此看來單單就以上的電氣控制點就需要大量的CPU資源進行運算控制，採用一片 DSP進行控制已顯得緊促。而該襪機系統還要求配備一塊3. 5寸的點陣液晶，將近40個按鍵的，操作鍵盤，及多路的LED警示燈，E2ROM存儲器、時鐘晶片和遠程通信模塊等，就人機界面這一塊需要很多的系統資源，如果只採用單核心進行如此多的任務操作是不太現實的，且該襪機的高速運轉編織過程中，是要求可以進行液晶，按鍵，及與上位機等進行通信的，如果沒一個單獨的核心進行操作，難保證襪子，三角刀，電磁閥，伺服電機等安全，穩定的工作的。
發明內容
本發明的目的在於提供一種自動襪機的伺服電機近似勻加速度控制技術。本發明的目的是採用這樣的技術解決方案實現的其特徵在於可設置兩個變量 int η ；float b ；其中b用於保存此段的增量b (d)，η用於計數，每個PWM周期結束，寄存器的值更改為N(d)+11 (d)取整，同時η自加1，如果η到達n(d)，則進入下一個段的減速，b 重新賦下個段的b(d)，η從0重新開始計，達到此段的η(d)後，進入下一個段，直至減速到預期的目標值。本發明通過在每個PWM周期結束，寄存器的值更改為N(d)+11 (d)取整，同時η自加1，如果η到達n(d)，則進入下一個段的減速，b重新賦下個段的b(d)，η從0重新開始計，達到此段的n(d)後，進入下一個段加速度控制，能夠對伺服電機起動，停止過程的勻加速度進行高效、便攜控制，且適用於計算能力有限的嵌入式襪機的一種控制技術。
圖1針筒周邊電磁閥分布2選針器及提花梳的分布3針筒結構示意4本發明的控制原理方框圖
具體實施例方式嵌入式襪機控制部分的分析採用DSP和ARM的雙微控制器進行控制時，DSP和 ARM的分工如下DSP主要負責襪機的現場控制控制部分，負責現場的電磁閥、選針器、磁感應開關、 步進電機和伺服電機等控制對象的控制時序信號輸出以及採集相應處理的反饋信號，實現對各個電子控制裝置的時實控制。因考慮到保存花形數據的大容量FLASH存儲模塊，是與選針器，餵紗梳子等提花機構的操作直接相關的，需進行大量的數據交互的，因此把這一模塊也由DSP負責，由此而來的，與上位機進行花形數據交互的USB接口也集成到DSP控制板上。
而ARM核心主要負責人機互動界面等，主要負責管理點陣式IXD顯示屏、LED警示燈、鍵盤、E2R0M存儲器、時鐘晶片和，並且可以把編織狀態等重要信息通過遠程通信方式向外傳播出去。DSP和ARM這兩個核心間的通信，考慮到通信數據量不大，但對數據傳輸的可靠要求較高，故採用CAN總線的方式，首先這兩個核心都已經集成了 CAN模塊，直接採用CAN總線能信，降低控制系統的成本，也簡化了系統的複雜度，使系統更穩定。其次CAN具有以下特性低成本；極高的總線利用率；很遠的數據傳輸距離(長達 IOkm)；高速的數據傳輸速率(高達IMbps)；可根據報文的ID決定接收或屏蔽該報文；可靠的錯誤處理和檢錯機制；發送的信息遭到破壞後可自動重發；節點在錯誤嚴重的情況下具有自動退出總線的功能。下面介紹伺服電機，它與襪機的針筒相連，起到控制針筒做正反兩個方向的運轉， 是襪機的核心組件，其結構示意圖如圖3所示，針筒周邊分布的6組選針器，及大量的電磁閥如圖1所示都是在伺服電機針筒的配合下實現各種編織動作的，所示伺服電機速度，性能的優劣就直接決定了襪機系統的優劣，下面就伺服電機的控制技術做進一步的表述首先探討驗證了兩種控制方法的可行性，然後提出了適用於嵌入式襪機控制系統的伺服電機的加減速控制技術。一 . PWM周期值常增量下的加減速技術伺服電機的PWM信號是由集成於單片機內的PWM模塊產生的，在選擇的模式下，只要給PWM模塊的周期寄存器賦予一定值，並將PWM信號的佔空比設置成50%，方式設置成， 周期時間到自動賦值模式，則PWM模塊就會產生固定頻率的PWM信號。為實現伺服電機的加減速控制，必須在每個PWM信號周期到時，重新賦予周期寄存器值。設當前周期寄存器的值為N，下一個值為N+b，系統的指令周期時間為At，本伺
服電機一圈的PWM脈衝數為2500，則伺服電機的加速度a為
權利要求
1.自動襪機的伺服電機近似勻加速度控制技術，其特徵在於可設置兩個變量intη； float b ；其中b用於保存此段的增量b (d)，η用於計數，每個PWM周期結束，寄存器的值更改為N(d)+r^b(d)取整，同時η自加1，如果η到達n(d)，則進入下一個段的減速，b重新賦下個段的b(d)，η從0重新開始計，達到此段的η(d)後，進入下一個段，直至減速到預期的目標值。
2.根據權利要求1所述的自動襪機的伺服電機近似勻加速度控制技術，其特徵在於
全文摘要
本發明涉及自動襪機的伺服電機近似勻加速度控制技術。本發明涉及電腦化電子提花織襪機的設備的技術領域，本發明立在為新型嵌入式提花襪機實現系統的高效率，穩定可靠運行，實現豐富提花功能，提供技術保障。包括設計的嵌入式襪機系統的雙微控制器核心方案，兩個核心的分工合作，核心周邊的設備及兩個核心間的通信方式等，然後著重對伺服電機的加速度控制技術發明進行了驗證，闡述，其特徵在於所述為一種分段的近似勻加速度控制技術，此發明程序實現容易，計算量小，大大減輕MCU的負擔，適合於資源有限的嵌入式設備，同時還具有操作便攜，適用性強，可根據系統硬體水平的不同，設置不同層次的計算量的特徵，且不會出現算法失效的現象，能安全，可靠的運行，經實際的實驗發現，速度基本呈現勻速變化的狀況，速度控制效果良好，而且隨著D的取值越來越大，減速效果越來越好。
文檔編號G05B19/042GK102298343SQ20111011061
公開日2011年12月28日 申請日期2011年4月29日 優先權日2011年4月29日
發明者餘世明, 朱建江, 林忠能 申請人:浙江工業大學