專利名稱：生產(chǎn)菱形花筒管的紡織機(jī)卷筒傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)權(quán)利要求1的前序部分限定的卷筒傳動(dòng)裝置。
在筒子機(jī)方面，例如已由DE 4336312A1公知了卷繞筒管借助于一個(gè)摩擦輥、即所謂的卷繞滾筒來傳動(dòng)，后者同時(shí)用于襯放紗線。每個(gè)卷繞位置的卷繞滾筒在此情況下具有自己的傳動(dòng)裝置，該傳動(dòng)裝置受卷繞位置計(jì)算機(jī)的控制。通常卷繞滾筒傳動(dòng)裝置以電子換流的直流電動(dòng)機(jī)來構(gòu)成，因?yàn)檫@種傳動(dòng)裝置在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單，并由此成本相對(duì)合理。
在這種直流電動(dòng)機(jī)中，驅(qū)動(dòng)電流的換流通過霍爾傳感器來控制。類似的霍爾傳感器也被用來檢測(cè)卷繞滾筒傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)數(shù)。這就是說，由一角度發(fā)送器系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)數(shù)信息，該轉(zhuǎn)數(shù)信息借助于公知的調(diào)節(jié)方法、例如使用PID調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換成一個(gè)預(yù)定的卷繞滾筒轉(zhuǎn)數(shù)。
在這種公知的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，當(dāng)卷繞滾筒以低轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，例如在起動(dòng)階段就是這種情況，轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)總是困難的。在低轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，這種公知的傳感器系統(tǒng)因其相對(duì)粗的角度分辨率，故在一定轉(zhuǎn)數(shù)以下時(shí)就不能提供出關(guān)于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子角度位置的足夠精確的信息，以致常常不能得到無沖擊的卷繞滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，假定提供了一種設(shè)有兩個(gè)錯(cuò)開90度的霍爾傳感器及一個(gè)譬如有32個(gè)相對(duì)的磁環(huán)的霍爾傳感器系統(tǒng)，則角度分辨率及由此傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)僅能以約2.8度的步進(jìn)量來識(shí)別。
如

圖1中曲線a所表明的，對(duì)于一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的換流控制，這樣相對(duì)粗的角度分辨率不能足以保證，在該動(dòng)力系統(tǒng)中，傳動(dòng)裝置-卷繞滾筒進(jìn)行均勻起動(dòng)及紗線端頭尋找時(shí)可反向均勻轉(zhuǎn)動(dòng)。由圖1中曲線a可以看出，在公知的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中不是一種角速度的線性增長(zhǎng)，而是一種分級(jí)式的加速。這樣一種沖擊式的運(yùn)行尤其干擾了在紗線連接后卷繞滾筒的加速過程，因?yàn)橛纱艘鹆瞬痪鶆虻募喚€拉力，它不但對(duì)紗線的質(zhì)量而且對(duì)筒管卷繞的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了負(fù)作用，并且在卷繞滾筒慢速運(yùn)行、如尋找紗線頭時(shí)，會(huì)干擾卷繞的運(yùn)行，因?yàn)榫砝@滾筒的不均勻轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)譬如導(dǎo)致在菱花筒管上卷繞的紗線形成環(huán)結(jié)。
雖然通過使用具有相對(duì)高角度分辨率的傳感器系統(tǒng)可以避免在低轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及由此卷繞滾筒的不均勻運(yùn)行，但是對(duì)于這樣的高分辨率系統(tǒng)則需要相當(dāng)大的成本。因此這種系統(tǒng)是相當(dāng)昂貴的，其中隨著可達(dá)到的角度分辨率的精度增大成本急劇上升。
因而本發(fā)明的任務(wù)在于，創(chuàng)立一種成本低廉的卷繞滾筒傳動(dòng)裝置，它不但在起動(dòng)階段而且在低轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)均能保證毫無問題的均勻運(yùn)行。
該任務(wù)將根據(jù)本發(fā)明通過具有權(quán)利要求1特征的裝置來解決。
本發(fā)明的有利變型為從屬權(quán)利要求的技術(shù)方案。
根據(jù)本發(fā)明的卷繞滾筒傳動(dòng)裝置具有的優(yōu)點(diǎn)在于，盡管使用了成本低廉的、粗分辨率的角度發(fā)送器系統(tǒng)，即使在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)也能保證卷繞滾筒的無沖擊運(yùn)行。通過使用一種模擬真實(shí)傳動(dòng)裝置-卷繞滾筒系統(tǒng)運(yùn)行的模型-它被連接在傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)回路中，就能夠保證，即使在低轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，即在低于一個(gè)最小轉(zhuǎn)數(shù)界線以下的轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)該傳動(dòng)裝置也不會(huì)發(fā)生沖擊性運(yùn)行的傾向。通過將該模型耦合在真實(shí)調(diào)節(jié)區(qū)段的輸出端，該模型將持續(xù)地適應(yīng)真實(shí)的轉(zhuǎn)數(shù)變化。
在此情況下，最好在筒子機(jī)或相應(yīng)的卷繞位置的計(jì)算機(jī)中借助已知的傳動(dòng)裝置數(shù)據(jù)及卷繞滾筒數(shù)據(jù)以數(shù)字方式來建立該傳動(dòng)裝置-卷繞滾筒系統(tǒng)的模型。但這種模型也可附帶具有外部的模擬量部分。該模型對(duì)調(diào)節(jié)器提供了由粗分辨率角度發(fā)送系統(tǒng)所不能提供的、位于其測(cè)量脈沖之間的狀態(tài)參量，以控制卷繞滾筒驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)。
通過使用一個(gè)開關(guān)可在粗分辨率角度發(fā)送器系統(tǒng)之足夠高的脈沖密度時(shí)有選擇地使模擬模型與調(diào)節(jié)回路斷開，而一個(gè)狀態(tài)量可直接地由真實(shí)線路區(qū)段的輸出端提供給調(diào)節(jié)器。當(dāng)?shù)陀谝婚撝禃r(shí)，該模型重新起作用，而真實(shí)線路區(qū)段輸出端到調(diào)節(jié)器的直接連接被切斷。
該模型譬如可根據(jù)所謂的魯思伯格(Luenberger)觀察器的型式來工作。這種觀察器是公知的，例如已詳細(xì)地描述在奧特·弗林格(OttoFllinger)著的專業(yè)書“調(diào)節(jié)技術(shù)”中，1985年它由海德堡Dr.AlfredHüthig出版社發(fā)行。在該專業(yè)書的第340頁(yè)及下頁(yè)也對(duì)上述“Luenberger觀察器”作了相應(yīng)描述。
對(duì)該模型預(yù)定了與真實(shí)傳動(dòng)裝置相同的調(diào)節(jié)量。通過該模型輸出信號(hào)與測(cè)量的實(shí)際(IST)信號(hào)在一求和點(diǎn)上的組合產(chǎn)生出一個(gè)量，通過該量可使模型的動(dòng)態(tài)性能適配于真實(shí)的運(yùn)行區(qū)段的動(dòng)態(tài)性能。接著將該模型狀態(tài)傳送給傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)器、例如一個(gè)狀態(tài)調(diào)節(jié)器。這時(shí)該調(diào)節(jié)器根據(jù)模型狀態(tài)來影響真實(shí)的運(yùn)行區(qū)段。這就是說，接入的觀察器可以作到對(duì)調(diào)節(jié)器提供具有足夠精確度的內(nèi)部狀態(tài)，該狀態(tài)正如在真實(shí)運(yùn)行區(qū)段中所存在的那樣。對(duì)此就不需要角度發(fā)送器系統(tǒng)之更高的角度分辨率了。調(diào)節(jié)回路中的信號(hào)處理根據(jù)所采用的技術(shù)來進(jìn)行并可用數(shù)字量或模擬量來實(shí)現(xiàn)，而不會(huì)由此對(duì)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)帶來影響。
對(duì)于本發(fā)明的卷繞滾筒調(diào)節(jié)方法將借助圖2來詳細(xì)說明。在直流電動(dòng)機(jī)足夠高的轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)回路用于調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置的電流i就夠用了，其中對(duì)調(diào)節(jié)器1輸入傳動(dòng)裝置的真實(shí)角速度ωist作為調(diào)節(jié)量。調(diào)節(jié)器1通過一個(gè)額定值發(fā)送器W的相應(yīng)調(diào)節(jié)得到控制量ω、即卷繞速度。傳動(dòng)裝置及卷繞滾筒構(gòu)成真實(shí)運(yùn)行區(qū)段S的主要組成部分。在傳動(dòng)裝置-卷繞滾筒系統(tǒng)2上作用著兩個(gè)干擾量Z1及Z2。一個(gè)在求和點(diǎn)4上從外部作用于區(qū)段S的干擾量Z1譬如是電流末級(jí)12的誤差，該電流末級(jí)例如執(zhí)行一個(gè)脈寬調(diào)制。該傳動(dòng)裝置-卷繞滾筒系統(tǒng)2的所有內(nèi)部干擾量作為另外的干擾量Z2，例如為電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部摩擦、轉(zhuǎn)子及卷繞滾筒的慣性及系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)條件。該傳動(dòng)裝置-卷繞滾筒系統(tǒng)2的內(nèi)部狀態(tài)(角度、角速度、角加速度)的組合3產(chǎn)生出作為輸出量的實(shí)際角速度ωist。該實(shí)際角速度ωist作為調(diào)節(jié)量在正常運(yùn)行時(shí)連接到調(diào)節(jié)器1前面的求和點(diǎn)5上。在正常卷繞運(yùn)行期間調(diào)節(jié)量ωist至調(diào)節(jié)器1的反饋是通過圖示開關(guān)狀態(tài)的一個(gè)開關(guān)9來實(shí)現(xiàn)的。
如已知描述的，在小轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，如在加速及在菱花筒管表面上導(dǎo)紗期間的反向運(yùn)行和與除去斷紗相關(guān)的紗頭退繞時(shí)，測(cè)知ist實(shí)際角速度的粗分辨率的角度發(fā)送系統(tǒng)的脈沖序列是極不精確的。真實(shí)系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)，如電流及角速度僅僅可以不精確地被測(cè)量，以致于不能作到直流電動(dòng)機(jī)電子換流之毫無問題的調(diào)節(jié)及由此也達(dá)不到卷繞滾筒元沖擊的運(yùn)行。
在此情況下，根據(jù)本發(fā)明，這種現(xiàn)有的調(diào)節(jié)回路可通過模型、即觀察器B來改變路線，如在圖2中所示的那樣。這就是，調(diào)節(jié)量角速度ωist至求和點(diǎn)5的直接信號(hào)路徑在開關(guān)9處切斷，觀察器B作為并聯(lián)區(qū)段連接到真實(shí)運(yùn)行區(qū)段S上。對(duì)于該模型B主要輸入來自于調(diào)節(jié)器1的調(diào)節(jié)量i，即用于卷繞滾筒傳動(dòng)裝置的相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電流，這時(shí)在調(diào)節(jié)量i信號(hào)路徑中的開關(guān)10接通到觀察器B。這就是說，在觀察器B的計(jì)算器中將借助于相應(yīng)的計(jì)算模型在由調(diào)節(jié)器1預(yù)定相同調(diào)節(jié)量i的情況下模擬計(jì)算真實(shí)運(yùn)行區(qū)段S的特性。
該模型B包括模擬計(jì)算出的傳動(dòng)裝置-卷繞滾筒系統(tǒng)6及該模擬計(jì)算系統(tǒng)6的內(nèi)部狀態(tài)的組合7。從系統(tǒng)6可求得的內(nèi)部狀態(tài)，即電流iB和角速度ωB為模型狀態(tài)，它們通過一個(gè)反饋矢量11，在其中與一常數(shù)進(jìn)行相乘后作為調(diào)節(jié)量ωb傳送到求和點(diǎn)5并由此傳送到調(diào)節(jié)器1，在調(diào)節(jié)器1上它們用來調(diào)節(jié)運(yùn)行區(qū)段S的真實(shí)卷繞滾筒傳動(dòng)裝置。
模擬計(jì)算的傳動(dòng)裝置-卷繞滾筒系統(tǒng)6的內(nèi)部狀態(tài)組合7提供了模擬計(jì)算的角速度ωB，它在求和點(diǎn)8上與實(shí)際角速度ωist反向地相加。所產(chǎn)生的量ωd在觀察器工作期間輸入到相應(yīng)觀察器B的模擬計(jì)算的傳動(dòng)裝置-卷繞滾筒系統(tǒng)6，并由此使該模擬計(jì)算系統(tǒng)6的動(dòng)態(tài)特性適配于真實(shí)傳動(dòng)裝置-卷繞滾筒系統(tǒng)2的特性。
該模型、即觀察器B在此情況下最好至少這樣長(zhǎng)地與調(diào)節(jié)器回路相連接，即一直到粗分辨率角度發(fā)送器系統(tǒng)根據(jù)足夠高的轉(zhuǎn)數(shù)能提供如此密的信號(hào)鏈，以致能保證卷繞滾筒傳動(dòng)裝置無沖擊的運(yùn)行為止。
當(dāng)模型B的計(jì)算器速度足夠快時(shí)，該觀察器B也可一直保持連接在調(diào)節(jié)回路中，但是由于在高轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)角度發(fā)送器的高信號(hào)密度，這樣用于無沖擊的運(yùn)行是沒有必要的。
這種調(diào)節(jié)的結(jié)果用圖1中的曲線b來表示。如從曲線b可看出的，在卷繞滾筒傳動(dòng)裝置的調(diào)節(jié)中引入一個(gè)觀察器B導(dǎo)致了信號(hào)的平滑，以致不再是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的有級(jí)加速(曲線a)而是傳動(dòng)裝置角速度ω的上升實(shí)現(xiàn)了一個(gè)幾乎辯認(rèn)不到波動(dòng)的運(yùn)行。在此情況下曲線b實(shí)際是由遞增的小臺(tái)階構(gòu)成的。
權(quán)利要求
1．生產(chǎn)菱形花筒管的紡織機(jī)之卷繞滾筒傳動(dòng)裝置，它的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以電子換流的直流電動(dòng)機(jī)來構(gòu)成并具有用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)的、處理角度發(fā)送器輸出量的調(diào)節(jié)器(1)，其特征在于在基本上包含設(shè)有一個(gè)粗分辨率角度發(fā)送器系統(tǒng)(2a)的真實(shí)運(yùn)行區(qū)段(S)上并聯(lián)了一個(gè)模擬模型(B)，該模型基本上包含一個(gè)模擬計(jì)算的傳動(dòng)裝置-卷繞滾筒的系統(tǒng)(6)，為了持續(xù)地適配于該真實(shí)運(yùn)行區(qū)段(S)對(duì)該模擬計(jì)算系統(tǒng)提供粗分辨率角度發(fā)送器系統(tǒng)(2a)的信號(hào)；并且，該模型的至少一個(gè)狀態(tài)量(ωb)用作調(diào)節(jié)量。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的卷繞滾筒傳動(dòng)裝置，其特征在于模擬模型(B)借助于一個(gè)開關(guān)(9)可與用于調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)的調(diào)節(jié)回路分離。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的卷繞滾筒傳動(dòng)裝置，其特征在于該開關(guān)(9)是一個(gè)閾值開關(guān)，它在一個(gè)給定的角速度值(ω)以上時(shí)使調(diào)節(jié)回路與模擬模型(B)的連接分開。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的卷繞滾筒傳動(dòng)裝置，其特征在于模擬模型(B)是所謂的魯恩伯格(Luenberger)觀察器。
5．根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的卷繞滾筒傳動(dòng)裝置，其特征在于真實(shí)運(yùn)行區(qū)段(S)的輸出端及模擬模型(B)的相應(yīng)輸出端反向地連接到一個(gè)求和點(diǎn)(8)上，其中和值又輸入到模擬模型(B)的一個(gè)輸入端，用于使模型對(duì)真實(shí)運(yùn)行區(qū)段(S)動(dòng)態(tài)地適配。
6．根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的卷繞滾筒傳動(dòng)裝置，其特征在于真實(shí)運(yùn)行區(qū)段(S)的角速度或模擬模型(B)的角速度(ωist,ωb)被輸入到一個(gè)求和點(diǎn)(5)上，對(duì)該求和點(diǎn)(5)還反向地輸入額定的角速度(ωsoll)，求和點(diǎn)的輸出端則連接到調(diào)節(jié)器(1)。
7．根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的卷繞滾筒傳動(dòng)裝置，其特征在于模型(B)的輸入端可連接到調(diào)節(jié)器(1)的輸出端上。
全文摘要
在作為一種紡織機(jī)卷繞裝置的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電子換流直流電動(dòng)機(jī)的控制中,在低轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)公知的角度發(fā)送器系統(tǒng)的分辨率已不足以保證卷筒的無沖擊傳動(dòng)。因此根據(jù)本發(fā)明提出了:在調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的、用以產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)換流用的角度發(fā)送器系統(tǒng)信號(hào)的調(diào)節(jié)回路中接入一個(gè)所謂的觀察器。
文檔編號(hào)B65H54/74GK1208782SQ9811834
公開日1999年2月24日 申請(qǐng)日期1998年8月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月16日
發(fā)明者F·J·赫爾曼斯 申請(qǐng)人:W·施拉夫霍斯特公司