带死区的PID控制器的控制方法及纱线恒张力控制系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103066909A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103066909103066909A(43)申请公布日2013.04.24(21)申请号201310012410.3(22)申请日2013.01.14(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街(72)发明人高明煜黄健黄继业何志伟马国进曾毓吴占雄李芸(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人杜军(51)Int.Cl.H02P21/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称带死区的PID控制器的控制方法及纱线恒张力控制系统(57)摘要本发明公开了一种带死区的PID控制器的控制方法及纱线恒张力控制系统，现有的控制技术会对这个长时间小范围的波动进行不停的调整，降低了系统的稳定性，对系统执行部件的损耗很大。本发明中的MCU的电机控制输出端与电机驱动模块的开关管输入端连接，电机驱动模块的驱动端与无刷电机的绕组输入端连接，无刷电机的位置信号输出端与MCU的定时器霍尔接口模块输入端连接，无刷电机驱使导纱轮转动，导纱轮带动纱线，纱线张力传感器测量纱线张力，纱线张力传感器电压信号输出端与MCU的A/D转换模块的信号输入端连接。本发明在不降低控制精度的情况下同时能减小控制器输出的波动，有效的提高了系统的稳定性，减少了执行部件的损耗。CN103066909ACN10369ACN103066909A权利要求书1/1页1.带死区的PID控制器的纱线恒张力控制系统包括MCU、电机驱动模块、无刷电机、导纱轮和纱线张力传感器，所述的MCU中包括带死区的PID控制器、无刷电机控制器、定时器霍尔接口和A/D转换模块；其特征在于：MCU的电机控制输出端与电机驱动模块的开关管输入端连接，电机驱动模块的驱动端与无刷电机的绕组输入端连接，无刷电机的位置信号输出端与MCU的定时器霍尔接口模块输入端连接，无刷电机驱使导纱轮转动，导纱轮带动纱线，纱线张力传感器测量纱线张力，纱线张力传感器电压信号输出端与MCU的A/D转换模块的信号输入端连接；张力设定输入张力大小的期望值与A/D转换模块输入值做减法后送入带死区的PID控制器，带死区的PID控制器输出PWM信号给无刷电机控制器的速度调节输入端，无刷电机控制器的电机控制输出端输送正确的开断时序信号给电机驱动模块的开关管输入端，电机驱动模块的驱动端输出电机驱动信号给无刷电机的绕组输入端，无刷电机的位置信号输出端输出无刷电机内部位置信号给定时器霍尔接口模块输入端，定时器霍尔接口模块的输出端将无刷电机的当前位置信号送到无刷电机控制器的位置检测端口，无刷电机驱使导纱轮转动，导纱轮带动纱线，纱线上的张力作用于纱线张力传感器，纱线张力传感器将纱线张力信号转换成模拟电压信号送入到A/D转换模块。2.带死区的PID控制器的控制方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：步骤1：采集A/D转换的数值保存为r(t);步骤2：采集张力设定输入的数值保存为y(t);步骤3：计算误差e(t)=r(t)-y(t);步骤4：设定系统能够容忍的最大误差为ε，如果|e(t)|>ε则执行步骤5，否则执行步骤6；步骤5：e(t)=e(t),执行步骤7；步骤6：e(t)=0,执行步骤7；步骤7：根据设定的比例系数Kp，计算并保存u1(t),u1(t)=Kp*(e(t)-e(t-1))，e(t-1)为e(t)的前一次误差测定；步骤8：根据设定积分系数为Ki，计算并保存u2(t),u2(t)=Ki*e(t)；步骤9：根据设定微分系数为Kd，计算并保存u3(t),u3(t)=Kd*(e(t)-2e(t-1)+e(t-2))，e(t-2)为e(t-1)的前一次误差测定；步骤10：将u1(t)、u2(t)、u3(t)三项相加，得出输出量大小为u(t),u(t)=u1(t)+u2(t)+u3(t)；步骤11：重复步骤1～10，t为采集的次数。2CN103066909A说明书1/3页带死区的PID控制器的控制方法及纱线恒张力控制系统技术领域[0001]本发明属于纺织电子领域，具体涉及的带死区的PID控制器的控制方法及纱线恒张力控制系统。背景技术[0002]纱线张力的平衡与稳定直接关系到产品的质量、生产效率以及后续加工的顺利进行，因此必须在整个生产过程中控制纱线张力，使张力适度和均匀。张力过大则纱线将被拉伸变长，纱线的弹性受损，反之，则成型不良，接头不易寻，降低工作效率。因此对纱线进行恒张力控制有着十分重要的意义。现代化生产中为了提高生产效率，纱线在络筒及织造退绕等各个生产过程中的运行速度都大幅度提高。随着纱线的运行速度的提高，纱线上的张力和振动幅