高性能并条机的纤维运动参数在线辨识和智能自调匀整研究

本项目拟对高性能并条机自调匀整控制中的棉条结构特性和运动特性的在线参数辨识、棉条并合的智能匀整控制、棉条的高精度自抗扰牵伸运动控制等关键理论问题展开研究。研究内容包括：1）并条牵伸过程的纤维运动建模和模型参数在线辨识算法研究；2）自调匀整参数自适应整定算法研究；3）高精度、自抗扰的罗拉同步运动控制算法研究。项目主要的创新点在于：1）提出新的棉条结构参数和牵伸动力学参数在线辨识算法，实现棉条纤维前端密度实时估计器。大幅度改善传感信号的精确性；2）提出模糊自适应自调匀整参数整定算法，动态适应环境变化和输入棉条特性变化；3）提出自抗扰同步运动控制算法，有效抑制干扰转矩和谐振。本项目的研究成果会丰富和完善纺纱过程的运动控制理论，可以扩展到并条之外的纺纱设备控制，对提高我国纺织设备自动化水平、开发高速度、高质量的并条机具有重要的应用价值。

本基金项目针对高性能并条机自调匀整控制中的棉条结构特性和运动特性的在线参数辨识、棉条并合的智能匀整控制、棉条的高精度自抗扰牵伸运动控制等关键理论问题展开研究，取得了一些创新性成果。分析了罗拉结构参数和棉条牵伸速度对输出棉条的影响；对棉条牵伸中的纤维运动行为进行分析并提出了一种浮游纤维运动的分析方程，从中可得到纤维头端变速分布规律；建立了一种棉条线性密度变化方程，可以分析出输出棉条的线性密度。鉴于高速并条机的牵伸机理较为复杂，而且工作环境不同和参数的变化，目前还不能建立精确实用的数学模型。本项目采用系统参数辨识方法，提出了基于最小二乘法辨识的自调匀整系统一阶和二阶模型，并且在并条机上面对该模型进行了验证，为设计控制系统提供了依据。本项目提出了Kalman滤波进行牵伸力的实时估计算法并用于同步运动控制的前馈，提出了一种基于小波分析的自调匀整参数自适应整定算法和自抗扰同步运动控制算法。所开发的自调匀整控制系统在天门纺织机械有限公司的D81L并条机上进行了调试与实验，结果表明该系统稳定性良好。目前该并条机已通过中国纺织协会组织的专家鉴定，认为其整体技术水平达到“国际先进”，并已由该公司在全国范围内推广。