纺织学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (02): 143-148.doi: 10.13475/j.fzxb.20190408806

• 机械与器材 • 上一篇    下一篇

经编机梳栉电子横移伺服的最优滑模控制

汪健东1, 夏风林1,2(), 李亚林1, 赵钰宁1   

  1. 1.江南大学 教育部针织技术工程研究中心, 江苏 无锡 214122
    2.生态纺织教育部重点实验室(江南大学), 江苏 无锡 214122
  • 收稿日期:2019-04-30 修回日期:2019-08-10 出版日期:2020-02-15 发布日期:2020-02-21
  • 通讯作者: 夏风林
  • 作者简介:汪健东(1993—),男,硕士生。研究方向为针织产品开发与装备数控技术。
  • 基金资助:
    中央高校基本科研业务费专项资金项目(JUSRP51727A);湖北省纺织新材料及其应用国家重点实验室项目(DTL2017009)

Optimal sliding mode control of electronic transverse servo for comb bar of warp knitting machine

WANG Jiandong1, XIA Fenglin1,2(), LI Yalin1, ZHAO Yuning1   

  1. 1. Engineering Research Center for Knitting Technology, Ministry of Education, Jiangnan University,Wuxi, Jiangsu 214122, China
    2. Key Laboratory of Eco-Textiles (Jiangnan University),Ministry of Education, Wuxi, Jiangsu 214122, China
  • Received:2019-04-30 Revised:2019-08-10 Online:2020-02-15 Published:2020-02-21
  • Contact: XIA Fenglin

摘要:

为解决经编电子横移系统易受外部机械振动等因素干扰的问题,根据经编机横移控制原理,通过对电气传动机构与机械传动结构进行建模,依据二者之间的输入输出关系构建经编电子横移系统的空间数学模型。再根据线性最优控理论下的性能指标为基础,结合滑模控制理论,设计出经编电子横移系统最优滑模控制方法。通过MatLab仿真结果表明:当外界不存在干扰时,最优滑模控制具有良好的动静态性能;当伺服系统外界存在干扰时,最优滑模控制能在有限的时间内克服干扰影响。通过对比参考模型,在单位阶跃响应的仿真中进一步验证了最优滑模控制具有良好的准确性及稳定性。

关键词: 经编机, 电子横移系统, 最优滑模控制, MatLab仿真

Abstract:

In order to solve the problem that the warp knitting electronic traverse system is easy to be interfered by external mechanical vibration and other factors, the electric drive mechanism and mechanical drive structure are modeled, according to the warp knitting machine transverse control principle, and the spatial mathematical model of the warp knitting electronic transverse system was constructed based on the input-output relationship. Using the performance index of linear optimal control theory and sliding mode control theory, the optimal sliding mode control method for warp knitting electronic transversal motion system was designed. Through MatLab simulation, the results show that when there is no external interference, the optimal sliding mode control has good dynamic and static performance. When there is disturbance outside the servo system, the optimal sliding mode control can overcome the disturbance within a limited time. By comparing the reference model, the accuracy and stability of the optimal sliding mode control are verified in the simulation of unit step response.

Key words: warp knitting machine, electronic transverse shift system, optimal sliding mode control, MatLab simulation

中图分类号: 

  • TS183.92

图1

电子横移系统工作原理"

图2

交流伺服电动机物理模型"

图3

机械传动模型"

图4

滑模切换面"

表1

TBL-iⅡ型伺服电动机主要性能参数"

额定功率Pn/kW 0.75
额定转速Nn/(r·min-1) 3000
额定转矩Tn/(N·m) 2.39
永磁磁通ψf/Wb 0.125
转动惯量Jm/(kg·m2) 1.06×10-4
定子电阻Rs 1.3
定子电感Ls/mH 7.8
阻尼系数B/(kg·m2·s-1) 0.8
电动机转矩常数Kτ/(N·M·A-1) 0.5

表2

机械传动机构参数"

扭转刚度KL/(N·m·rad-1) 0.25
负载惯量JL/(km·m2) 2.42×10-4
黏滞阻尼系数fL/(a·N·m·rad-1) 0.25
丝杠导程Pb/mm 10

图5

2种系统仿真结果"

图6

系统的单位阶跃响应曲线"

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