高速交叉铺网机运动建模与控制系统研究_.pdfVIP

汕头大学硕士学位论 摘 要 摘 要 随着非织造行业的飞速发展，高速交叉铺网机已经成为非织造材料生产的关键设备， 而交叉铺网控制技术则直接影响整条非织造布生产线的生产质量和生产效率。国内交叉铺 网技术，尤其是硬件控制技术借助高性能的集成运动控制器和伺服驱动产品的应用，已经 得到很大的进步；而软件控制技术水平的进一步提高则基于对铺网机结构、各运动部件及 运动关系作出更深入的分析研究，控制理论的正确应用和对集成运动控制器丰富的软件资 源的充分消化掌握。 铺网过程中的上下小车电机、前帘电机、后帘电机和底帘电机的运动关系复杂，特别 是换向过程中各电机加减速过程算法控制，建立一个正确合理的交叉铺网机运动学模型对 我国交叉铺网控制技术进一步发展有很重要的意义。为了解决上述问题，我们对双帘夹持 式铺网机结构模型进行简化，再对双帘夹持式铺网机结构、各运动部件运动状态和运动关 系的进行深入分析，结合国外先进的铺网小车换向控制技术和 S型加减速控制技术，优化 各运动部件的速度曲线以提高纤网截面轮廓修整功能，从而建立一个新型的双帘夹持式铺 网机运动学模型；最后借助 Matlab 曲线拟合得到各运动部件运动速度优化控制曲线方程并 仿真验证其数学模型的正确性。 鉴于国内外高速交叉铺网机均采用 5台伺服电机驱动，且 5台电机的运动关系非常复 杂，属于高精度、高动态响应多轴驱动设备，因此国外高端铺网机制造商均选用高性能的 集成运动控制器作为控制系统硬件平台，再结合高速铺网的运动控制要求和工艺要求开发 控制系统，以满足高速铺网机对控制系统的要求。本项目我们采用西门子公司针对复杂运 动控制而推出的，集运动控制、逻辑控制及工艺控制功能于一身 SIMOTION运动控制系统， 其中 SIMOTIOND425是控制系统的核心部分，作为控制系统的大脑，对所有运动部件实 现精确的速度和位置同步控制。交叉铺网机的工作目的，就是把从梳理机恒速过来的单层 棉网，通过铺网小车 A、储网小车B、前碳帘、后碳帘和输出帘 5个输出轴按照设计好的 CAM 曲线运动，按照工艺要求铺出不同层数和厚度的棉网。 关键词：高速交叉铺网机；换向控制；运动学模型；曲线拟合；运动控制器 - -I 汕头大学硕士学位论 Abstract Abstract Withthe rapid development ofnon-woven industry,high-speed cross-lapperhas become a key equipment of non-woven material production, and cross-lapping control technology will directlyaffectthequalityandefficiencyoftheentirenon-woven clothproductionline.Domestic cross lapping technology, especiallyhardware control technology by means of the applications high-performance integrated motion controller and servo drive products, has been made great progress;and the further improvement of the software control technical is based on the in-depthanalysisofcross-lapper structure,thestateandrelationship ofthemovingparts, correct application of control theory and fully digest and master of wealth software resources of integratedm