一种电子背压闭环控制方法与流程

本发明涉及背压控制系统，特别是涉及一种电子背压闭环控制方法。

背景技术：

1、在纱线卷绕系统中，背压控制可调节纱筒与摩擦辊(罗拉)之间的接触力，从而在一定程度上调整纱线的卷绕密度，改善纱筒的成型和松紧程度，尤其在一些特定的应用场景中具有显著优势。

2、然而，传统的背压控制系统多是基于机械结构的开环控制，控制精度和一致性均难以保证，且在需要更改背压控制目标值时，需要通过人为调整弹簧机构的角度及松紧程度来完成，该过程需逐锭手动进行，且操作过程中还需借助扳手、弹簧秤等其它工具的辅助，投入人力多，操作难度大。为解决上述问题，在以往应用中也曾提出过一些简易的电子背压控制系统，从而简化了背压目标值设置的问题，然而其方法同样是基于运行经验而提出的开环控制策略，由于缺乏反馈，其控制精度和控制效果均不够理想。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种电子背压闭环控制方法，可根据设定的背压控制目标值实时计算控制量，并根据测力传感器实时获知背压控制的实际控制结果，从而实现背压的闭环控制，能够有效提高背压控制系统的操作便捷性、控制精度和控制结果的一致性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种电子背压闭环控制方法，包括以下步骤：

3、s1、根据电子背压系统，确定其系统结构及固定尺寸，并对其系统常量进行预计算；

4、s2、获取系统中摇架角度或其增量值，并通过预计算的系统常量，定义系统中尺寸及角度变量；

5、s3、对系统中纱线重量进行计算或从系统的上位机获取，并定义系统中纱筒及摇架的实时重量；

6、s4、根据计算得到的尺寸变量及实时变量，结合背压控制给定值，计算得到背压闭环控制目标输出值；

7、s5、获取系统中测力传感器反馈值，并应用于所述背压闭环控制目标输出值，以通过闭环控制器实现背压闭环控制。

8、优选的，在所述步骤s1中，系统的固定尺寸包括：罗拉半径r、空筒半径r0、摇架上摇臂长度l1、罗拉支点与摇架支点之间的水平距离l3、罗拉支点与摇架支点之间的竖直距离l4、摇架下摇臂长度l6、摇架支点与螺杆支点之间的竖直距离l7、摇架支点与螺杆支点之间的水平距离l8。

9、优选的，对系统常量的预计算包括：

10、罗拉支点与摇架支点之间连线距离l5：

11、

12、摇架支点与螺杆支点之间连线距离l9：

13、

14、l5与l3之间的夹角α1：

15、α1＝arctan(l4/l3)；

16、l8与l9之间的夹角θ：

17、θ＝arctan(l7/l8)；

18、摇架空筒状态下的角度α0：

19、

20、优选的，在步骤s2中，根据系统中角度传感器实时检测摇架角度或其增量值，计算系统中尺寸及角度变量包括：

21、摇架与l5之间的夹角α2：

22、α2＝α-α1或α2＝α0+δα；

23、其中，α为摇架角度，δα为角度增量值；

24、罗拉支点与纱筒中心点之间的距离l2：

25、

26、l2与水平方向之间的夹角β：

27、β＝arcsin((l1*sinα-l4)/l2)或β＝arcsin(l1*sinα2/l2)-α1；

28、螺杆与l9之间的夹角θ1：

29、θ1＝arccot[(l9/l6+cos(α+θ))/sin(α+θ)]；

30、螺杆与水平方向之间夹角θ2：

31、θ2＝θ-θ1。

32、优选的，在所述步骤s3中，定义系统中纱筒及摇架的实时重量为：

33、g＝g1+g2；

34、其中，g为纱筒及摇架的实时重量，g1为系统的固有重量，g2为纱线重量。

35、优选的，所述系统的固有重量g1包括但不限于管子重量、摇架重量，所述纱线重量g2通过卷绕过程中实时计算或通过纱筒当前直径进行折算。

36、优选的，在所述步骤s4中，所述背压闭环控制目标输出值的计算过程为：

37、

38、其中，f为背压闭环控制目标输出值，l1为摇架上摇臂长度，g为纱筒及摇架实时重量，n为背压给定值，α为摇架角度，β为l2与水平方向之间的夹角，l6为摇架下摇臂长度，θ2为螺杆与水平方向之间的夹角。

39、优选的，根据背压控制目标输出值f及测力传感器反馈值f*，通过闭环控制器的跟踪调节，实现对背压给定值n的闭环控制，采用的闭环控制器形式包括但不限于p、pi、pd、pid。

40、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

41、本发明提供了一种电子背压闭环控制方法，可根据设定的背压控制目标值实时计算控制量，并根据测力传感器实时获知背压控制的实际控制结果，从而实现背压的闭环控制，能够有效提高背压控制系统的操作便捷性、控制精度和控制结果的一致性。

技术特征：

1.一种电子背压闭环控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种电子背压闭环控制方法，其特征在于，在步骤s1中，系统的固定尺寸包括：罗拉半径r、空筒半径r0、摇架上摇臂长度l1、罗拉支点与摇架支点之间的水平距离l3、罗拉支点与摇架支点之间的竖直距离l4、摇架下摇臂长度l6、摇架支点与螺杆支点之间的竖直距离l7、摇架支点与螺杆支点之间的水平距离l8。

3.根据权利要求2所述的一种电子背压闭环控制方法，其特征在于，对系统常量的预计算包括：

4.根据权利要求1或3所述的一种电子背压闭环控制方法，其特征在于，在步骤s2中，根据系统中角度传感器实时检测摇架角度或其增量值，计算系统中尺寸及角度变量包括：

5.根据权利要求1所述的一种电子背压闭环控制方法，其特征在于，在步骤s3中，定义系统中纱筒及摇架的实时重量为：

6.根据权利要求5所述的一种电子背压闭环控制方法，其特征在于，所述系统的固有重量g1包括但不限于管子重量、摇架重量，所述纱线重量g2通过卷绕过程中实时计算或通过纱筒当前直径进行折算。

7.根据权利要求1所述的一种电子背压闭环控制方法，其特征在于，在步骤s4中，所述背压闭环控制目标输出值的计算过程为：

8.根据权利要求7所述的一种电子背压闭环控制方法，其特征在于，根据背压控制目标输出值f及测力传感器反馈值f*，通过闭环控制器的跟踪调节，实现对背压给定值n的闭环控制，采用的闭环控制器形式包括但不限于p、pi、pd、pid。

技术总结本发明提供了一种电子背压闭环控制方法，属于背压控制系统领域，包括：确定电子背压系统结构及固定尺寸，并对其系统常量进行预计算；获取系统中摇架角度或其增量值，定义系统中尺寸及角度变量；对系统中纱线重量进行计算或从系统的上位机获取，定义系统中纱筒及摇架的实时重量；通过尺寸变量及实时重量，结合背压控制给定值，计算背压闭环控制目标输出值；获取系统中测力传感器反馈值，结合背压闭环控制目标输出值，以通过闭环控制器实现背压闭环控制。本发明根据设定的背压控制目标值实时计算控制量，并根据测力传感器实时获知背压控制的实际控制结果，从而实现背压的闭环控制，有效提高背压控制系统的操作便捷性、控制精度和控制结果的一致性。技术研发人员：刘京宫,董辉受保护的技术使用者：北京和利时电机技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18