全自動(dòng)工業(yè)包縫機(jī)伺服控制系統(tǒng)研究.pdf

1、工業(yè)包縫機(jī)，是一種在紡織服裝工廠中用于包邊縫制的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，伺服控制技術(shù)難度高。長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)所使用的電控工業(yè)包縫機(jī)的伺服控制器基本上由國(guó)外進(jìn)口，國(guó)內(nèi)相應(yīng)的研發(fā)起步較晚，技術(shù)水平不高，使得高性能的電控包縫機(jī)只是少數(shù)高端服裝生產(chǎn)企業(yè)才能享受的奢侈品。國(guó)內(nèi)紡織服裝行業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展，為縫制設(shè)備行業(yè)帶來了巨大的發(fā)展機(jī)遇，而包縫機(jī)的性能是由其伺服控制系統(tǒng)所決定的，當(dāng)高性能的伺服系統(tǒng)應(yīng)用于大規(guī)模的工廠化生產(chǎn)時(shí)，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地提高生

2、產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，開發(fā)出高性能的包縫機(jī)伺服控制系統(tǒng)具有重要意義。
　　為了研究開發(fā)出適用于工業(yè)使用的包縫機(jī)伺服系統(tǒng)，本論文在研究工業(yè)包縫機(jī)工作機(jī)制的基礎(chǔ)上，考慮了伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求，對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，以及硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并在實(shí)驗(yàn)室機(jī)器上進(jìn)行了測(cè)試。本論文的主要工作如下：
　?。?）對(duì)交流伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行理論研究，包括永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型、矢量控制技術(shù)以及電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)，為包縫機(jī)伺服系統(tǒng)方案

3、設(shè)計(jì)、硬件和軟件設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
　?。?）針對(duì)伺服電機(jī)的選型進(jìn)行了分析，根據(jù)包縫機(jī)系統(tǒng)性能要求，設(shè)計(jì)了位置、速度、電流三閉環(huán)控制策略。為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的伺服控制，確定了伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法和轉(zhuǎn)速測(cè)量方案。同時(shí)，針對(duì)電機(jī)閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，采用基于人工蜂群算法的智能PID控制器進(jìn)行速度環(huán)設(shè)計(jì)和仿真，充分利用人工蜂群算法的尋優(yōu)機(jī)制，提高電機(jī)速度控制性能。此外，還對(duì)包縫機(jī)伺服系統(tǒng)的制動(dòng)控制方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
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4、3）針對(duì)工業(yè)包縫機(jī)伺服系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用TI的DSP芯片TMS320F28034作為核心控制器，外接多個(gè)外圍電路，與伺服系統(tǒng)其它部件通過多個(gè)接口實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。對(duì)電流采樣電路、母線電壓采樣電路、轉(zhuǎn)速及位置檢測(cè)電路等進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)功率驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行選型，對(duì)其它外圍電路如腳踏板調(diào)速電路、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路和電眼傳感器電路等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　（4）針對(duì)工業(yè)包縫機(jī)伺服系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用TI的CCS集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行軟件開發(fā)，利用事件驅(qū)動(dòng)型編程架構(gòu)

5、，對(duì)包縫機(jī)伺服系統(tǒng)的軟件狀態(tài)框圖和系統(tǒng)軟件狀態(tài)機(jī)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。同時(shí)，針對(duì)電機(jī)矢量控制算法給出了模塊的算法流程圖，對(duì)包縫機(jī)系統(tǒng)故障處理模塊進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，并對(duì)操作面板的按鍵和顯示部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　最后，對(duì)所開發(fā)的包縫機(jī)伺服系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，所開發(fā)的伺服系統(tǒng)滿足工業(yè)應(yīng)用需求，具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。同時(shí)還對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)和展望，提出了進(jìn)一步研究的方向。
　　本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
　?。?）創(chuàng)新

6、性地將人工蜂群算法和PID控制器相結(jié)合，并設(shè)計(jì)了包含超調(diào)懲罰項(xiàng)的適應(yīng)度函數(shù)，將人工蜂群算法的隨機(jī)尋優(yōu)機(jī)制應(yīng)用到電機(jī)速度環(huán)控制參數(shù)的優(yōu)化過程中，仿真結(jié)果表明電機(jī)速度控制效果較好。
　　（2）為了實(shí)現(xiàn)包邊縫制過程的自動(dòng)啟停，在包縫機(jī)伺服系統(tǒng)中添加了兩對(duì)電眼傳感器，根據(jù)檢測(cè)情況判斷是否有布料經(jīng)過抬壓腳下方，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)檢測(cè)布料位置、自動(dòng)抬起抬壓腳的功能，有效提高了伺服控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。
　?。?）為了保證工業(yè)加工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境清潔，