【正文】 摘要 本文所設(shè)計的紗線恒張力控制裝置以 SST89E564RD 芯片為其控制核心，硬件部分包含張力測量，張力調(diào)節(jié)，硬件電路設(shè)計及設(shè)備產(chǎn)品外形設(shè)計等四大模塊。張力控制過程中張力調(diào)節(jié)模塊根據(jù)張力測量模塊所測得張力數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后以遺傳算法來對PID 控制器參數(shù)進行自適應調(diào)整，并生成控制量改變直流無刷電機轉(zhuǎn)速，從而對紗線中的張力進行控制，此設(shè)計解決了紡織過程中紗線張力小和張力變化速度快所帶來的紗線張力難以控制的問題。 關(guān)鍵詞 ： 紗線張力控制 ,自適應 ,遺傳算法 ,PID 控制 目錄 ....................................................... 1 紗線恒力控制器的背景 ............................................... 1 研究的目的及意義 .................................................. 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ..................................................... 1 課題研究及內(nèi)容 ..................................................... 2 ................................................... 3 紗線張力的產(chǎn)生和作用 ............................................... 3 紗線張力組成 ....................................................... 3 影響張力波動的因素 ................................................. 3 張力控制系統(tǒng)方案設(shè)計 ............................................... 3 張力控制系統(tǒng)的測量模塊 ............................................. 3 張力測量 模塊 ......................................................... 3 .................................................. 4 紗線張力調(diào)節(jié)模塊 ................................................... 5 電機選擇及控制原理 ................................................ 6 PID 控制 ............................ 7 使用 PID 進行紗線張力控制的意義 ..................................... 7 遺傳算法 PID 控制的引入 ............................................ 7 遺傳算法基本原理 .................................................. 7 基于遺傳算法的 PID 參數(shù)優(yōu)化 ........................................ 8 基于遺傳算法整定 PID控制器的參數(shù)的步驟 ................................ 8 參數(shù)編碼與解碼 ....................................................... 9 初始種群的構(gòu)建 ...................................................... 10 適應度函數(shù)的確定 .................................................... 10 4 硬件電路設(shè)計 .............................................. 11 硬件電路功能分析 ................................................. 11 A/D 轉(zhuǎn)換接口 ...................................................... 11 ADC0809 與單片 機接口設(shè)計 .......................................... 12 直流電機驅(qū)動電路 ................................................. 13 驅(qū)動電路的選型 ...................................................... 13 驅(qū)動電路接口設(shè)計 .................................................... 14 人機接口（顯示器、按鍵） ......................................... 15 ........................................ 17 6，軟件設(shè)計 ................................................. 18 遺傳算法 PID 的實現(xiàn) ................................................ 18 電機驅(qū)動程序 ..................................................... 19 A/D 轉(zhuǎn)換程序 ..................................................... 20 ................................................ 22 研究結(jié)論 ......................................................... 22 工作展望 ......................................................... 22 參考文獻 .................................................... 23 紗線恒力控制器 1 1 前言 隨著人類生活水平的提高，對衣食住行的要求也隨之提高，而衣更具有代表性；人們越來越注重自己的外在表現(xiàn)，尤其是能夠體現(xiàn)自己品味和氣質(zhì)的穿著，例如，根據(jù)每天的天氣或者要見什么人，或去什么地方，來決定穿什么樣的衣服；以至于人們對衣物的需求越來越個性化和多樣化，這些都是紡織行業(yè)需要面對的挑戰(zhàn)和機遇。但在紡織過程中，存在很多因素影響產(chǎn)品的質(zhì)量， 其中最關(guān)鍵的一個因素就是紡織過程中紗線張力的恒定問題。本文研究的目的就是要解決這一難題，并設(shè)計一套紗線恒張力控制器。 紗線恒力控制器 的 背景 紡織業(yè)是關(guān)系到國民生計的傳統(tǒng)行業(yè)。我國的紡織企業(yè)在新世紀以來得到了快速發(fā)展，使紡織機械行業(yè)也得到了較大的發(fā)展。我國紡織機械制造商的技術(shù)含量也得到了提高，但我國的紡織機械部分產(chǎn)品源于對外國設(shè)備的仿造，以及專利的購買，少數(shù)產(chǎn)品走引進、消化、吸收、二次開發(fā)的道路。目前，國內(nèi)紡織新產(chǎn)品的開發(fā)仍然以仿造為主，技術(shù)整體水平相比較于發(fā)達國家來說仍然比較落后。紡織機械的光機電一體 化、自動化、智能化水平急需提高。這些都是造成我國紡織設(shè)備水平低下，產(chǎn)品檔次低下，質(zhì)量和生產(chǎn)率低下的原因 [1]。 在紡織過程中，無論是繞線，編織，紡織還是染色等，紗線中的張力對于產(chǎn)品質(zhì)量、品質(zhì)以及生產(chǎn)率都會產(chǎn)生極大的影響，因此當務之急是通過來控制紗線張力來提高產(chǎn)品質(zhì)量。 研究的目的及意義 紗線張力控制對于紡織工藝的質(zhì)量和效率是一個極其重要的參數(shù)。它決定了包裝的結(jié)構(gòu)和外形，而且它對于不同的工藝的生產(chǎn)率具有重要的意義，比如纏繞、扭曲和布線，以及隨后的工藝，例如機織和針織、染色等。然而，大多數(shù)的紗線是用原始 的方法來張緊的，造成質(zhì)量和生產(chǎn)率低下。 與此同時，紗線張力的變化帶來了在其他一些方面的變化。首先，它影響了所生產(chǎn)的紗線的物理性能，例如它的拉伸強度和彈性，以及它的應力應變特征。紗線張力過大將會在紗線的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這將會影響所生產(chǎn)紗線的外形、染色能力以及質(zhì)地 [2]。 對于中國國內(nèi)的情況，以紡織設(shè)備紗線張力控制作為應用對象，運用現(xiàn)代控制技術(shù)研制一套可以應用在紡織行業(yè)多個工藝中的控制設(shè)備，例如織布、繞線、紡織、染色等。研究的目的在于解決紡織過程中紗線張力難以進行控制的難題。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 由于國 外對紗線張力控制方面的研究起步較早，所以對此研究已經(jīng)比較深入，例如日本村田機械、意大利的薩維奧公司、德國賜來福公司等少數(shù)幾家廠商紗線恒力控制器 2 壟斷著國際市場上絡絲機的生產(chǎn)和銷售，中國以及其他國家的紡織機械廠商在短時間內(nèi)在自動化程度和設(shè)備性能上很難超越他們 [3]。 在對紗線張力進行測量方面，英國的里茨大學用了兩年多的時間來開發(fā)出了一臺先進的張力檢測儀器，通過 C