1 2工作原理
光電檢測(cè)頭采用光電透射式檢測(cè)方式，將織物緯紗的影像通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)成像到集成光電池上。四
只光電檢測(cè)頭內(nèi)各有一只集成硅光電池，每只硅光電池集成13片長(zhǎng)條形硅光電池，與水平成一6°~+6°排列。當(dāng)緯紗像的斜度與某一光電池相等或相近時(shí)，光電池條輸出信號(hào)幅度****，其它各路電池輸出信號(hào)較小，則輸出信號(hào)****者，其對(duì)應(yīng)角度即為織物緯紗偏角大小。
當(dāng)測(cè)速電機(jī)輸出電壓達(dá)到起始值(織物行進(jìn)速度≥5 m／s)時(shí)，四只檢測(cè)頭的52路(13×4)硅光電
池上的光信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后得到電流信號(hào)，電流信號(hào)分別經(jīng)過(guò)濾波、放大、整流等信號(hào)處理后，輸出適合ADc處理的電壓信號(hào)。這些信號(hào)在DsP發(fā)出的控制信號(hào)作用下，通過(guò)網(wǎng)個(gè)十六路模擬開(kāi)關(guān)cD4067的輸出腳經(jīng)過(guò)一個(gè)射極跟隨器后，依次分時(shí)送TMs320LF2407A“自帶的A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。DsP按數(shù)值大小，先確定各檢測(cè)頭所反映的緯紗度數(shù)，一一方面通過(guò)Rs232通訊方式傳給Pc機(jī)顯示，另一方面經(jīng)“緯紗綜合處理程序”得到緯紗變形信號(hào)，即緯斜、緯彎量值大小。由于光電檢測(cè)頭檢測(cè)的是經(jīng)過(guò)矯正裝置矯正后的緯紗變形數(shù)值，因而所得數(shù)值即為偏差e。經(jīng)過(guò)幾個(gè)采集周期后，獲得偏差變化率eC：以e和eC為輸入量，經(jīng)過(guò)TMs320LF2407A內(nèi)模糊PID控制器運(yùn)算，分別獲得緯斜、緯彎的控制輸出量。該量再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路(74Ls366、Mcl413)、電機(jī)控制電路(多諧振蕩器、可控硅驅(qū)動(dòng)電路)，分別驅(qū)動(dòng)緯斜、緯彎直流電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)緯斜、緯彎矯正裝置實(shí)施矯正。由于織物的狀態(tài)隨時(shí)改變，所以矯正裝置始終在做相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，保證剩余緯紗偏差不大于2％。
2模糊PID控制器的設(shè)計(jì)
2．1模糊PID控制結(jié)構(gòu)圖。
模糊PID控制器結(jié)構(gòu)如圖2所示
.緯紗信息輸入量經(jīng)過(guò)緯紗綜合處理程序，將緯斜、緯彎偏差分離。本裝置實(shí)際需要設(shè)計(jì)緯斜和緯彎兩個(gè)模糊PID控制器。為了克服模糊推理時(shí)實(shí)時(shí)計(jì)算量大的缺點(diǎn)，圖2中緯斜模糊控制器、緯彎模糊控制器已將一系列模糊控制規(guī)則離線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)查詢表，利用緯斜、緯彎偏差和偏差變化率對(duì)參數(shù)KP、KI、KD三個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整，經(jīng)增量式PID控制算式計(jì)算獲得控制量u，控制矯正裝置對(duì)織物實(shí)施矯正。兩個(gè)模糊PID控制器設(shè)計(jì)方法相同，下面僅以緯斜模糊PID控制器為例加以說(shuō)明。
2 2變量的模糊化
把輸入變量值e和eC經(jīng)過(guò)模糊化處理而變化成模糊量論域上的值，將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換化成合適的語(yǔ)言值，這種過(guò)程稱為“模糊化”.這里就是把e、ec分別乘以量化比例因子k1、k2。e、ec的實(shí)際變化范圍、模糊子集、量化因子等如表1所示。e、ec模糊語(yǔ)言值取“負(fù)大”(粕)、“負(fù)中”(NM)、“負(fù)小”(NS)“零”(zE)、“正小”(Ps)、“正中”(JDlw)、“正大”(PB)共七個(gè)值，隸屬函數(shù)采用三角形，如圖3所示。
同樣，對(duì)輸出變量KP、KI。、KD模糊語(yǔ)言值取NBNM、NS、ZE、PS、PM、PB共七個(gè)值，模糊量論域：[一5，一3，一l，O，+1，十3，+5]，其隸屬函數(shù)采用三角形，如圖4所示。根據(jù)以往數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)，Kp量化到(10，30)內(nèi)，K1量化到(O，7)內(nèi)，KD量化到(0，4)內(nèi)。
2．3模糊規(guī)則及模糊推理
模糊控制規(guī)則主要基于操作人員長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)KP、KI、KD三個(gè)參數(shù)分別整定的模糊控制表如表2所示。
2．4清晰化計(jì)算
通過(guò)模糊推理得到的是模糊量，而對(duì)于實(shí)際的控制則必須為清晰量，網(wǎng)此需要將模糊量轉(zhuǎn)化為清
晰量，這就是清晰化計(jì)算所要完成的任務(wù)。清晰化計(jì)算的方法有****隸屬度法、中位數(shù)法和加權(quán)平均法。本設(shè)計(jì)采用加權(quán)平均法，這種方法取μc(z)的加權(quán)平均值為z的清晰值，即：
據(jù)此，可算出不同e、ec組合時(shí)KPo、K10、KD0清晰量的實(shí)時(shí)查詢表，經(jīng)過(guò)尺度變換后得到實(shí)際控制量kp、k1、KD，再用常規(guī)PID公式計(jì)算，即可獲得緯斜、緯彎裝置的實(shí)際控制量。
3測(cè)試結(jié)果
為評(píng)定自動(dòng)光電整緯裝置的整緯效果，現(xiàn)場(chǎng)從Pc機(jī)顯示屏觀測(cè)，每隔5 s紀(jì)錄一次各光電檢測(cè)頭
緯斜數(shù)據(jù)，連續(xù)檢測(cè)18次，如表3所示。
按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)織物與針織物緯斜和弓緯試驗(yàn)方法》及《棉印染布》技術(shù)要求規(guī)定，一般織物的花斜或緯斜不大于4％，條格織物花斜或緯斜不大于3％即為優(yōu)等品，電腦光電整緯裝置企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
也是現(xiàn)在市場(chǎng)上普遍認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)，花斜或緯斜不大于2％即緯斜量和緯彎量中****者不大于1．15°。
從表3的18次檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，18次檢測(cè)均合格，即合格率為100％。并且，緯斜不大于1 5％的
概率為94．4％；緯斜不大于1％的概率為88．89％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。采用傳統(tǒng)控制方式時(shí)，整緯裝置只能保證平均85 1％時(shí)間內(nèi)緯斜小于2％；9l 48％時(shí)間內(nèi)小于3％。采用模糊PID控制方式后，產(chǎn)品整緯精度得到了明顯提高。
4結(jié)語(yǔ)
由于織物緯紗變形是不確定的、非線性的、時(shí)變的，對(duì)于不同織物常規(guī)PID控制器的參數(shù)往往整定不良、性能欠佳。將模糊算法和PID控制相結(jié)合，設(shè)計(jì)了基于工業(yè)級(jí)Pc機(jī)和高性能TMS320LF2407A芯片為硬件基礎(chǔ)，軟件采用模糊HD控制的自動(dòng)光電整緯裝置，適用織物品種廣，整緯精度達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)等品要求，具有良好的應(yīng)用前景。
