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纤维缠绕过程中的自动纠偏控制研究 口 何林玲 口 王志辉 武汉理工大学 机 电工程学院 武汉 430070 摘 要 ：简要阐述 了纤维带缠绕成型过程 中跑偏的原因，介绍 了自动纠偏控制系统的原理 以及硬件 、软件 的设计方法， 分析 了纠偏控制 系统的数学模型，并运用 FuzzY—PID复合控制器进行纠偏控制 ，最后进行 了实验的论证。实验证明，该 系统具有 自动化程度高、响应速度快、精度高等特点。 关键词 ：纤维带 纠偏控制 纠偏辊 FUZZY--PID 中图分类号：TH132．3 l 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—4998(2010)12—0009—04 在缠绕 制 品加 工生 产 过程 中 ，要 求纤 维 带高速 、稳 有 绕 0点逆 时针方 向旋转 的趋 势 ，由于导 向辊 固定在 定 地 沿传送 方 向运 动 ，尽 管 在设 备 中采 取 了许 多使 纤 支 架上 ，所 以纤 维带 就 以右 移 的方式 来 求得 暂态 的平 维 带找 正 的措施 ，但纤 维 带跑偏仍 不 可避 免 ，特 别是在 衡 即跑 偏 。 斜 缠过 程 中纤 维带 产生 变 形 ，从 而 易使 布带 产 生皱 褶 从 以上 所述 可 以看 出 ，纤 维 带跑 偏是 多 方 面原 因 现 象 ，若 不 进行 灵 敏检 测 和及 时 纠偏 ，将 引起 张力 波 造成 的 ，要 克 服它 有一 定难 度 ，而通 过机 器本 身来 保证 动 、边缘 质 量超 差 、甚 至材料 出轨等 ，而 且 轮 廓轨迹 难 跑偏 在 所要 求 的范 围内就 比较 困难 ，通 常利 用外 加一 以控制 ，影 响产 品质 量 。 套 纠偏 系统来 实 现跑 偏 的 自动纠 正 。 在平 缠 过程 中 ，由于缠 绕 张力 使纤 维带 拉 直 ，纤 维 2 纠偏控制系统设计 带均 匀地 承 受载 荷 ，纠 偏控 制 系统 要 克服 张 力不 稳定 以及 辊子偏 心 的影 响 ，而降低 了对 纠偏控 制 的要 求 ；而 2．1 纠偏 控 制 系统原 理 在斜 叠缠 绕 中 ，斜纹 纤 维带 承载 能 力较 低 ，纤 维带 在缠 纠偏 控制 系 统 由 4个 部分 组成 ：光 电传感 器 、单 片 绕过 程 中 由于变 形使 两 个边 缘 的张力 不等 ，加上 纤维 机 、纠偏辊 、驱 动装 置 。驱 动装 置选 择 步进 电机 ，因为步 带 因变形 而 引起 褶皱 而 滑移 的作 用 ，这 些 因素使 得在 进 电机具 有较 好 的定位 精 度 ，无漂 移 和 累积定 位误 差 ， 缠 绕 过程 中 引入 纠偏 控 制尤 为重 要 。解 决 这一 问题 的 能 跟 踪一 定频 率 的脉 冲序 列 ，它 的角位 移量 和 输入 脉 方 法就 是在 缠 绕过程 中对 布带进行 纠偏 自动控 制 。 冲的个 数 严格 成 正 比，在 时间上 角位移 量 和输 入脉 冲 同步 ，可 以作 为 同步 电机使 用 ，并 且 步进 电机 体积 小 ， 1 纤维带跑偏原因及对策 价 格 也较便 宜 。 纤 维带 跑偏 的主 要原 因有 ：①纤 维 带含胶 量 的不 光 电传 感 器检 测纤 维 带 边缘 位 置 ，并与 给定 量 比 均 匀 ；②纤 维 带上 张 力 的分 布 不均 匀 ；③ 纤 维带 与导 向 较 ，如 有偏 移 ，则令 执行 机 构去 纠正 偏移 直 至在 给定量 辊 之 间摩 擦 力 分布 不 均 ；④ 导 向辊安 装 、制 造精 度 不 要求 之 中 。由于 中心位 置 的偏移 难 以测量 ，因此通 常取 高 。其 中 ，纤 维 带上 张力