碳纤维多层角联织机多经轴送经机构经纱张力计算及控制算法

玻璃钢/复合材料 ›› 2017, Vol. 0 ›› Issue (12): 14-18.

碳纤维多层角联织机多经轴送经机构经纱张力计算及控制算法

卢绪凤^1,2,3,杨建成^1,2,3*

1.天津工业大学机械工程学院,天津300387
2.天津市现代机电装备技术重点实验室,天津300387
3.天津市机械基础及纺织装备设计虚拟仿真实验教学中心,天津300387

收稿日期:2017-06-16 出版日期:2017-12-20 发布日期:2017-12-20
通讯作者: 杨建成(1962-),男,教授,博士,主要从事纺织机械设计及自动化方面的研究,yjcg589@163.com。
作者简介:卢绪凤(1991-),女,硕士生,主要从事碳纤维多层织机经纱张力方面的研究
基金资助:
国家十二五科技支撑项目(2011BAF08B00;2011BAF08B02)

STUDY ON CALCULATION AND CONTROL ALGORITHM OF WARP TENSION OF MULTI-SHAFT MECHANISM OF CARBON FIBER MULTI-LAYER DIAGONAL LOOM

LU Xu-feng^1,2,3, YANG Jian-cheng^1,2,3*

1.School of Mechanical Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China
2.Tianjin Key Laboratory of Modern Mechanical and Electrical Equipment Technology, Tianjin 300387, China
3.The Virtual Simulation Experimental Teaching Center of Machinery and Textile Equipment Design Basis, Tianjin 300387, China

Received:2017-06-16 Online:2017-12-20 Published:2017-12-20

摘要/Abstract

摘要： 新型多层碳纤维角联织机可织造立体织物,特别是当织造30层角联织物时,经纱纱路长、工段多、距离长、经纱层数多,因此导致经纱张力不均匀,张力的波动对三维织物的品质具有较大影响。为了研究立体织机退绕环节对碳纤维经纱张力的影响,首先结合立体织物的织造要求及碳纤维纱线的物理特性,对多经轴送经机构进行了设计与研究,进而建立了碳纤维经纱张力数学模型,经纱张力采用模糊PID进行控制,利用Matlab/Simulink获取经纱张力控制曲线。实验结果表明,送经过程中碳纤维经纱张力满足多层角联织机的特殊要求,通过模糊PID控制后纱线张力的稳定性和控制精度都有明显提高,经纱张力无明显波动。

关键词: 碳纤维, 三维织机, 送经机构, 模糊PID控制

Abstract: In order to study the influence of carbon fiber unwinding tension of three-dimensional loom, combined with the requirements of three-dimensional fabric weaving and physical properties of carbon fiber yarns, the warp mechanism is designed and investigated, based on which the mathematical model of carbon fiber warp tension was established. The warp tension is controlled by Fuzzy PID, and the warp tension control curve is obtained by using Matlab/Simulink. The experimental results show that the tension of carbon fiber warp yarns satisfies the special requirements of multi-layer angle loom. In addition, the stability and control accuracy are significantly improved, and there is no obvious fluctuation of warp tension.

Key words: carbon fiber, three-dimensional loom, let-off mechanism, fuzzy PID control

中图分类号:

TB332

卢绪凤,杨建成. 碳纤维多层角联织机多经轴送经机构经纱张力计算及控制算法[J]. 玻璃钢/复合材料, 2017, 0(12): 14-18.

LU Xu-feng, YANG Jian-cheng. STUDY ON CALCULATION AND CONTROL ALGORITHM OF WARP TENSION OF MULTI-SHAFT MECHANISM OF CARBON FIBER MULTI-LAYER DIAGONAL LOOM[J]. Fiber Reinforced Plastics/Composites, 2017, 0(12): 14-18.

参考文献

[1] 彭金涛, 任天斌. 碳纤维增强树脂基复合材料的最新应用现状[J]. 中国胶粘剂, 2014(8): 48-52.
[2] Panin S V, Burkov M V, Lyubutin P S, et al. Fatigue damage evaluation of carbon fiber composite using aluminum foil based strain sensors[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2014, 129: 45-53.
[3] 申屠年. 魅力碳纤维-未来主宰世界的先进材料[J]. 高科技纤维与应用, 2016, 41(3): 1-5.
[4] 马立敏, 张嘉振, 岳广全, 等. 复合材料在新一代大型民用飞机中的应用[J]. 复合材料学报, 2015, 32(2): 317-322.
[5] 唐见茂. 航空航天复合材料发展现状及前景[J]. 航天器环境工程, 2013, 30(4): 352-359.
[6] 陈云军. 碳纤维多层角联织机多经轴送经系统关键技术研究[D]. 天津: 天津工业大学, 2015.
[7] 龚小舟, 吴世林, 李宇, 等. 静态张力作用下多层经纱的悬垂特征[J]. 纺织学报, 2016, 37(11): 32-36.
[8] 谷攀攀, 马丹丹, 汪东琰, 等. 三维立体打印织物的制备及其拉伸性能[J]. 材料导报, 2016, 30(2): 99-102.
[9] 刘薇, 蒋秀明, 杨建成, 等. 碳纤维多层角联机织装备的集成设计[J]. 纺织学报, 2016, 37(4): 128-136.
[10] 秦建锋. 碳纤维整经机卷绕装置及张力控制关键技术研究与应用[D]. 天津: 天津工业大学, 2013.
[11] 邓海龙.现代织机电子送经机构控制模式的研究[J].纺织机械, 2012(3):27-30.
[12] 李坤全, 文睿. 焊接机器人焊缝模糊PID跟踪控制[J]. 控制工程, 2017, 24(2):351-354.
[13] 杨建成, 蒋秀明, 周国庆,等. 织机经纱张力Fuzzy-PID控制及其检测方法[J]. 纺织学报, 2008, 29(10):105-108.
[14] 张玲娜, 马艳, 张建军. PID控制与模糊PID控制在电机调速系统中的比较与仿真[J]. 自动化与仪器仪表, 2016(7):52-54.
[15] 鲁喜, 杨建成. 用于碳纤维织物的多层织机经纱张力检测方法[J]. 纺织学报, 2016, 37(7):137-141.