何 濤

(常州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程學(xué)院，江蘇 常州 213000)

0 引言

高速卷繞機(jī)是塑料成套編織生產(chǎn)線的重要組成部分，保持成組使用狀態(tài)，多臺(tái)卷繞機(jī)設(shè)備被放置在同一機(jī)架組織之上，且能夠在后端動(dòng)力機(jī)組的作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)拉絲機(jī)的連續(xù)擠壓[1]。由于每臺(tái)卷繞機(jī)設(shè)備外都配置獨(dú)立的主驅(qū)動(dòng)電機(jī)元件，所有即便是在橫動(dòng)導(dǎo)絲塊受到非平均牽引力作用時(shí)，經(jīng)過(guò)卷繞機(jī)處理的塑料編制產(chǎn)品也可以保持平整、平滑的紗包狀態(tài)。經(jīng)過(guò)信息化改造處理后，卷繞機(jī)組結(jié)構(gòu)固件的應(yīng)用能力得以維護(hù)與升級(jí)，特別是在復(fù)雜電磁波信號(hào)的干擾下，由于機(jī)械成套元件的存在，非完整信號(hào)波段可被直接隔絕在外，故在整個(gè)處理過(guò)程中，機(jī)組元件的運(yùn)行能力始終不會(huì)發(fā)生改變[2]。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備元件的有效控制，已有多位學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究，并取得了一定的學(xué)術(shù)成果。基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)SSVEP電位數(shù)值的方式，確定動(dòng)態(tài)識(shí)別窗口的長(zhǎng)度水平，再聯(lián)合偽密鑰體系，確定控制指令在單位周期內(nèi)的執(zhí)行頻度[3]?；赗BF網(wǎng)絡(luò)的矢量控制系統(tǒng)借助PI控制器，對(duì)卷繞機(jī)設(shè)備的積分遲滯作用進(jìn)行調(diào)試，又根據(jù)永磁同步電機(jī)的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度，確定橫動(dòng)導(dǎo)絲的當(dāng)前形變程度[4]。然而上述兩類(lèi)系統(tǒng)的應(yīng)用能力相對(duì)有限，并不能保證導(dǎo)絲形變量始終小于極限變形數(shù)值。為解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)基于STM32F103的高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲控制系統(tǒng)。STM32F103是一種嵌入式的微控制器元件，由于其在電力網(wǎng)絡(luò)中保持集成式連接狀態(tài)，所以隨著傳輸電流數(shù)值水平的增大，元件設(shè)備所承擔(dān)的負(fù)載電壓數(shù)值也會(huì)不斷增大。對(duì)于高速卷繞機(jī)設(shè)備而言，STM32F103芯片可以直接控制橫動(dòng)導(dǎo)絲的形變水平，在主動(dòng)運(yùn)行方面，可以有效避免機(jī)組控制行為的出現(xiàn)[5]。

1 控制系統(tǒng)應(yīng)用部件

高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲控制系統(tǒng)由CPU主控電路、STM32F103控制器、錠軸夾頭等多個(gè)部件結(jié)構(gòu)共同組成，本章節(jié)將針對(duì)其具體設(shè)計(jì)方法展開(kāi)研究。

1.1 CPU主控電路

CPU主控電路連接于高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲控制系統(tǒng)的+VCC端口與-VDD端口之間，可以同時(shí)調(diào)配多個(gè)下級(jí)負(fù)載電阻，并能夠在C電容元件的作用下，對(duì)電量信號(hào)進(jìn)行同步調(diào)節(jié)處理，從而避免因傳輸電量累積對(duì)卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲的形變水平造成影響。硬件電路的核心連接結(jié)構(gòu)為CPU主控部分，包括兩個(gè)CAN驅(qū)動(dòng)元件、一個(gè)SPI信號(hào)調(diào)節(jié)設(shè)備和一個(gè)AT91RM9200芯片[6-7]。其中，兩個(gè)CAN驅(qū)動(dòng)元件分別與CPU主控部分GCC端口與GND端口相連，前者負(fù)責(zé)接收高壓輸入信號(hào)，可以根據(jù)CPU主控電路的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)電量信號(hào)進(jìn)行按需整合；后者負(fù)責(zé)輸出低壓信號(hào)參量，不具備處理傳輸信號(hào)的能力，只可以在保障高速卷繞機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)需求的基礎(chǔ)上，將電量信號(hào)由一個(gè)端口組織傳輸至另一個(gè)端口組織。具體的CPU主控電路布局形式如圖1所示。

圖1 CPU主控電路布局結(jié)構(gòu)

SPI信號(hào)調(diào)節(jié)設(shè)備與AT91RM9200芯片之間保持單向連接關(guān)系，在整個(gè)CPU主控電路中，起到承上啟下的過(guò)渡作用。一般來(lái)說(shuō)，為避免高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲出現(xiàn)過(guò)于明顯的形變狀態(tài)，單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)由單向回路中傳輸?shù)碾娏啃盘?hào)不宜過(guò)多。

1.2 STM32F103控制器

作為高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲控制系統(tǒng)的核心應(yīng)用部件，STM32F103控制器對(duì)于卷繞機(jī)組設(shè)備的控制包括同步反饋、電量信號(hào)傳輸兩種基礎(chǔ)模式，具體連接結(jié)構(gòu)如圖2所示。CPU主控電路輸出的電量信號(hào)直接進(jìn)入控制器組件的STM32F103-C8T6設(shè)備之中，且設(shè)備體具備自主運(yùn)行的能力，可以二次調(diào)取未被完全消耗的電信號(hào)參量。STM32F103-C8T6設(shè)備外部負(fù)載多個(gè)引腳結(jié)構(gòu)，是電量信號(hào)的輸出通路，當(dāng)這些信號(hào)參量完全達(dá)到下級(jí)Cortex-M3內(nèi)核時(shí)，STM32F103控制器機(jī)組就實(shí)現(xiàn)了經(jīng)由電量信號(hào)傳輸模式的機(jī)械控制行為[8]。

圖2 STM32F103控制器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

由STM32F103-C8T6設(shè)備直接指向Cortex-M3內(nèi)核的就是STM32F103控制器機(jī)組的同步反饋模式。由于Cortex-M3內(nèi)核同時(shí)負(fù)載3個(gè)普通定時(shí)器和一個(gè)高級(jí)定時(shí)器，且這些結(jié)構(gòu)元件分別與不同的端口組織相連，所以STM32F103控制器在對(duì)高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲形變量進(jìn)行控制時(shí)，并不局限于一種運(yùn)行模式[9]。Cortex-M3內(nèi)核、定時(shí)器元件、端口組織共同組成了STM32F103控制器的核心運(yùn)行機(jī)制，且為了配合CPU主控電路與高速卷繞機(jī)零部件結(jié)構(gòu)不同的運(yùn)行需求，該機(jī)組元件中負(fù)載的端口組織必須保持完全閉合的連接狀態(tài)。

1.3 高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲的主要零部件

高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲的主要組成部件包括錠軸夾頭和機(jī)械卷繞頭，前者負(fù)責(zé)夾持生產(chǎn)線上的塑料制品，后者則提供了橫動(dòng)導(dǎo)絲發(fā)生形變時(shí)所需的力學(xué)作用。

1.3.1 錠軸夾頭

錠軸夾頭連接在高速卷繞機(jī)械內(nèi)部，借助上、下兩個(gè)端轉(zhuǎn)子與機(jī)組設(shè)備固定在一起，在高速卷繞機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，端轉(zhuǎn)子所提供的力學(xué)作用方向完全一致，所以外部負(fù)載皮帶在CPU主控電路的作用下，呈現(xiàn)出循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)，因此當(dāng)塑料制品被運(yùn)輸至既定位置處之后，皮帶還會(huì)在循環(huán)力作用下，再次回到初始運(yùn)輸位置之處[10]。錠軸夾頭與CPU主控電路元件之間的連接需借助電機(jī)觸片，這兩個(gè)片狀結(jié)構(gòu)負(fù)載于傳輸皮帶內(nèi)部隔板之上，且在傳輸皮帶的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其連接位置與連接形態(tài)并不會(huì)發(fā)生改變。絕緣板存在于傳輸皮帶與CPU主控電路之間，負(fù)責(zé)阻隔電量信號(hào)，從而避免錠軸夾頭結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)帶電狀態(tài)[11]。錠軸夾頭的具體連接結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 錠軸夾頭的結(jié)構(gòu)示意圖

電機(jī)觸片前端支出兩個(gè)帶有墊子的支撐桿，在錠軸夾頭抓取塑料制品時(shí)，墊子出現(xiàn)壓縮狀態(tài)，由于其平均密度相對(duì)較小，在外力作用下會(huì)呈現(xiàn)出明顯的粗糙狀態(tài)，所以在負(fù)載皮帶的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不會(huì)因夾頭出現(xiàn)松動(dòng)而出現(xiàn)物品脫落的情況。

1.3.2 機(jī)械卷繞頭

機(jī)械卷繞頭為高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲的物理形變提供了動(dòng)力學(xué)作用，隨著CPU主控電路不斷向外輸出電量信號(hào)，該元件的轉(zhuǎn)動(dòng)速率也會(huì)不斷加快。正常運(yùn)行狀態(tài)下，機(jī)械卷繞頭設(shè)備受到水平、豎直、縱深3個(gè)方向上的力學(xué)作用，具體受力情況如圖4所示。

圖4 機(jī)械卷繞頭受力分析

整個(gè)卷繞頭部件的兩端連線相對(duì)較為平滑，所以在高速卷繞機(jī)設(shè)備受力運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電量信號(hào)并不會(huì)在元件外側(cè)大量累積，而這也是錠軸夾頭在夾持塑料制品時(shí)外表并不帶電的主要原因[12-13]。分析圖4可知，機(jī)械卷繞頭設(shè)備首部、中部、尾部的受力狀態(tài)完全相同，當(dāng)力學(xué)作用累積量足夠大時(shí)，機(jī)械卷繞頭拉動(dòng)橫動(dòng)導(dǎo)絲，使其呈現(xiàn)出形變狀態(tài)，此時(shí)力學(xué)作用水平分量與豎直分量之間的夾角數(shù)值保持不變，而豎直分量與縱深分量、水平分量與縱深分量之間的夾角數(shù)值卻會(huì)不斷增大。

2 高速卷繞機(jī)動(dòng)力學(xué)建模

為完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還應(yīng)根據(jù)聯(lián)接關(guān)系處理結(jié)果，確定變卷裝轉(zhuǎn)化標(biāo)準(zhǔn)，再聯(lián)合求解所得的橫動(dòng)導(dǎo)絲同步渦動(dòng)頻率指標(biāo)，推導(dǎo)得到標(biāo)準(zhǔn)的彈性微分方程表達(dá)式。

2.1 聯(lián)接關(guān)系處理

對(duì)于高速卷繞機(jī)設(shè)備而言，在設(shè)計(jì)橫動(dòng)導(dǎo)絲控制系統(tǒng)時(shí)，聯(lián)接關(guān)系是指錠軸夾頭元件與機(jī)械卷繞頭元件之間的對(duì)應(yīng)相連關(guān)系。所謂聯(lián)接關(guān)系處理就是指確定錠軸夾頭元件、機(jī)械卷繞頭元件之間的動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)換關(guān)系，在動(dòng)力累積量數(shù)值足夠大的情況下，如若使錠軸夾頭元件、機(jī)械卷繞頭元件均保持自由連接狀態(tài)，則有可能導(dǎo)致橫動(dòng)導(dǎo)絲出現(xiàn)過(guò)于明顯的形變，故而為解決此問(wèn)題，可以分別對(duì)二者的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行求解，再通過(guò)聯(lián)合計(jì)算的方式，確定聯(lián)接關(guān)系處理結(jié)果[14-15]。具體計(jì)算流程如下：

錠軸夾頭元件的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)：

(1)

機(jī)械卷繞頭元件的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)：

(2)

聯(lián)接關(guān)系處理表達(dá)式：

(3)

2.2 變卷裝轉(zhuǎn)化

變卷裝轉(zhuǎn)化從動(dòng)力學(xué)角度出發(fā)，聯(lián)合多個(gè)動(dòng)力參量，在確定高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲實(shí)時(shí)形變量的同時(shí)，判斷錠軸夾頭元件、機(jī)械卷繞頭元件之間的聯(lián)接關(guān)系是否符合控制系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模需求[16]。如果STM32F103控制器能夠?qū)Ω咚倬砝@機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲零部件進(jìn)行直接調(diào)試，那么就表示當(dāng)前情況下推導(dǎo)所得機(jī)械元件聯(lián)接關(guān)系能夠符合控制系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模需求。所謂“變”是對(duì)高速卷繞機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述，受到動(dòng)力作用的影響，橫動(dòng)導(dǎo)絲元件的實(shí)時(shí)形變量并不能保持絕對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值狀態(tài)，因此在求解變卷裝轉(zhuǎn)化表達(dá)式時(shí)，應(yīng)對(duì)多個(gè)不同的導(dǎo)絲形變量參數(shù)進(jìn)行同步取值[17]。設(shè)i1、i2、…、in表示n個(gè)隨機(jī)選取的高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲形變量參數(shù)，其取值條件滿足公式(4)所示的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

(4)

聯(lián)立式(3)、式(4)，可將變卷裝轉(zhuǎn)化表達(dá)式定義為：

(5)

式中，q表示與STM32F103控制器運(yùn)行狀態(tài)相匹配的變積分參數(shù)。如果高速卷繞機(jī)設(shè)備未能在STM32F103控制器元件的配合下實(shí)現(xiàn)對(duì)橫動(dòng)導(dǎo)絲的卷裝處理，那么式(5)也就無(wú)法求得實(shí)值結(jié)果。

2.3 橫動(dòng)導(dǎo)絲同步渦動(dòng)頻率

同步渦動(dòng)描述了高速卷繞機(jī)設(shè)備中電量信號(hào)的渦流傳輸行為，由正向渦動(dòng)、逆向渦動(dòng)兩種形式共同組成。橫動(dòng)導(dǎo)絲作為高速卷繞機(jī)設(shè)備中的核心負(fù)載元件，其對(duì)于正向渦動(dòng)的規(guī)定就是指由設(shè)備正向轉(zhuǎn)動(dòng)而帶來(lái)的電量信號(hào)渦流傳輸行為(逆向渦動(dòng)是指由設(shè)備逆向轉(zhuǎn)動(dòng)而帶來(lái)的電量信號(hào)渦流傳輸行為)，一般來(lái)說(shuō)，兩類(lèi)渦動(dòng)指標(biāo)的頻率水平不可能相等，且正方向上頻率指標(biāo)的取值始終較大，故而規(guī)定正向同步渦動(dòng)參量的取值為ymax、逆向同步渦動(dòng)參量的取值為ymin。設(shè)U表示橫動(dòng)導(dǎo)絲內(nèi)的動(dòng)力負(fù)載向量，且U≠0的不等式取值條件恒成立，若U>0則表示系統(tǒng)主機(jī)在控制高速卷繞機(jī)時(shí)承載正向力學(xué)作用，若U<0則表示系統(tǒng)主機(jī)在控制高速卷繞機(jī)時(shí)承載逆向力學(xué)作用[18-19]。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式(5)，推導(dǎo)橫動(dòng)導(dǎo)絲同步渦動(dòng)頻率的計(jì)算結(jié)果如下：

(6)

如果兩個(gè)同步渦動(dòng)參量的取值方向相同，則規(guī)定數(shù)值較小的一個(gè)參量指標(biāo)為ymin，另一個(gè)則為ymax(如兩個(gè)同步渦動(dòng)參量的取值同時(shí)為負(fù)方向，在對(duì)其數(shù)值進(jìn)行對(duì)比時(shí)，首先應(yīng)求解兩個(gè)參數(shù)指標(biāo)的絕對(duì)值結(jié)果)。

2.4 彈性微分方程

STM32F103控制器元件是具有彈性作用能力的微分應(yīng)用設(shè)備，其對(duì)于高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲的控制遵循彈性微分思想，所以即便是在同步渦動(dòng)頻率求解數(shù)值不能保持規(guī)律分布狀態(tài)的情況下，經(jīng)過(guò)多次微分處理，STM32F103元件依然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制[20]。所謂彈性微分就是一種較為理想化的微分處理思想，特別是在同步渦動(dòng)參量取值不唯一的情況下，這種處理方式能夠?qū)M動(dòng)導(dǎo)絲形變量參數(shù)細(xì)化為多個(gè)極為接近的參量指標(biāo)，且彈性思想要求，任意兩個(gè)指標(biāo)之間的差值水平都不會(huì)超過(guò)當(dāng)前情況下橫動(dòng)導(dǎo)絲形變量的真實(shí)數(shù)值。對(duì)于彈性微分方程的求解滿足公式(7)：

(7)

3 模態(tài)控制量

模態(tài)控制量并不是一個(gè)實(shí)體概念，但對(duì)于高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲控制系統(tǒng)而言，其實(shí)際控制能力受到STM32F103元件的直接影響，故而根據(jù)邊界條件推導(dǎo)模態(tài)控制量指標(biāo)，將決定有限元模態(tài)系數(shù)是否能夠適應(yīng)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行需求。

3.1 邊界條件

受到STM32F103控制器運(yùn)行特性的影響，高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中所涉及的所有邊界條件均為有限元邊界，且具體邊界范圍的限定還必須考慮彈性微分方程表達(dá)式的實(shí)際求解結(jié)果。邊界是一個(gè)相對(duì)寬泛的數(shù)值范圍，由于控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行需求是有效調(diào)節(jié)高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲的形變量水平，所以在推導(dǎo)邊界條件表達(dá)式時(shí)，應(yīng)在同一機(jī)械運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)選取大量的數(shù)據(jù)樣本，以保證所得結(jié)果能夠?qū)⒄鎸?shí)邊界完全包括在內(nèi)[22-23]。對(duì)于邊界條件的計(jì)算如下：

(8)

3.2 有限元模態(tài)系數(shù)

(9)

受到STM32F103控制器運(yùn)行特性的影響，如果有限元模態(tài)系數(shù)求解結(jié)果與邊界條件表達(dá)式不匹配，則表示系統(tǒng)主機(jī)不能對(duì)高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲進(jìn)行有效控制。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

橫動(dòng)導(dǎo)絲是具有一定彎曲能力的設(shè)備元件，對(duì)于高速卷繞機(jī)設(shè)備而言，在力學(xué)作用下，橫動(dòng)導(dǎo)絲的形變量越大，其與帶電卷棒之間的間隔距離就越小，當(dāng)前情況下，由于機(jī)械元件間滑動(dòng)摩擦力的不斷增大，設(shè)備結(jié)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程所承擔(dān)的相對(duì)阻力也會(huì)隨之增大，而這種阻力作用就是導(dǎo)致高速卷繞機(jī)空轉(zhuǎn)問(wèn)題的主要原因。因此本次實(shí)驗(yàn)的核心目的就是選擇應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)橫動(dòng)導(dǎo)絲形變量進(jìn)行控制，從而避免高速卷繞機(jī)空轉(zhuǎn)問(wèn)題的出現(xiàn)。以圖5所示的高速卷繞機(jī)設(shè)備作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，借助雙絞線將電機(jī)設(shè)備與220 V交流電源相連，使舵輪進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，待其轉(zhuǎn)速達(dá)到額定標(biāo)準(zhǔn)水平后，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

圖5 實(shí)驗(yàn)用高速卷繞機(jī)設(shè)備

舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)為橫動(dòng)導(dǎo)絲提供了力學(xué)作用，而電機(jī)則為橫動(dòng)導(dǎo)絲提供了電力作用，因此高速卷繞機(jī)設(shè)備的運(yùn)行能力受到力學(xué)、電學(xué)作用的同時(shí)影響。

4.2 流程與步驟

本次實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施流程如下：

1)將圖5所示的高速卷繞機(jī)設(shè)備接入實(shí)驗(yàn)環(huán)境，閉合控制開(kāi)關(guān)。

2)以本文中基于STM32F103的高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲控制系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)組應(yīng)用方法，記錄在該系統(tǒng)控制下，導(dǎo)絲形變量的實(shí)驗(yàn)數(shù)值。

3)以文獻(xiàn)[3]中基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的控制系統(tǒng)作為A對(duì)照組應(yīng)用方法，記錄在該系統(tǒng)控制下，導(dǎo)絲形變量的實(shí)驗(yàn)數(shù)值。

4)以文獻(xiàn)[4]中基于RBF網(wǎng)絡(luò)的矢量控制系統(tǒng)作為B對(duì)照組應(yīng)用方法，記錄在該系統(tǒng)控制下，導(dǎo)絲形變量的實(shí)驗(yàn)數(shù)值。

5)將所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果與橫動(dòng)導(dǎo)絲變形極值進(jìn)行對(duì)比，總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

4.3 結(jié)果討論

對(duì)于高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲變形極值的求解滿足下式：

σ=ξ×ψ

(10)

其中：ξ表示勁度系數(shù)，ψ表示承力參量，本次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，σ取值恒為10.0 mm。

空卷狀態(tài)下的導(dǎo)絲形變量如圖6所示。

圖6 導(dǎo)絲形變量(空卷狀態(tài))

空卷狀態(tài)下，實(shí)驗(yàn)組導(dǎo)絲形變量保持先增大、再穩(wěn)定、最后繼續(xù)增大的數(shù)值變化態(tài)勢(shì)，A對(duì)照組、B對(duì)照組導(dǎo)絲形變量則都保持不斷增大的變化態(tài)勢(shì)，當(dāng)力學(xué)作用強(qiáng)度達(dá)到8.0×108N時(shí)，實(shí)驗(yàn)組最大值為0.77 mm、A對(duì)照組最大值為1.26 mm、B對(duì)照組最大值為1.62 mm，很明顯實(shí)驗(yàn)組導(dǎo)絲形變水平最低。

滿卷狀態(tài)下的導(dǎo)絲形變量如圖7所示。

圖7 導(dǎo)絲形變量(滿卷狀態(tài))

滿卷狀態(tài)下，實(shí)驗(yàn)組、A對(duì)照組、B對(duì)照組導(dǎo)絲形變量都保持不斷增大的數(shù)值變化態(tài)勢(shì)，當(dāng)力學(xué)作用強(qiáng)度達(dá)到8.0×108N時(shí)，實(shí)驗(yàn)組最大值為8.35 mm、A對(duì)照組最大值為12.24 mm(超過(guò)導(dǎo)絲變形極值)、B對(duì)照組最大值為11.90 mm(超過(guò)導(dǎo)絲變形極值)，很明顯實(shí)驗(yàn)組導(dǎo)絲形變水平最低。

綜上可知本次實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：

1)基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的控制系統(tǒng)、基于RBF網(wǎng)絡(luò)的矢量控制系統(tǒng)的應(yīng)用，不足以使橫動(dòng)導(dǎo)絲形變量始終小于變形極值，所以在特定情況下，依然有可能存在高速卷繞機(jī)空轉(zhuǎn)的問(wèn)題。

2)基于STM32F103的高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲控制系統(tǒng)的應(yīng)用，空卷狀態(tài)下、滿卷狀態(tài)下橫動(dòng)導(dǎo)絲形變量均小于導(dǎo)絲變形極值，這就表示高速卷繞機(jī)的空轉(zhuǎn)問(wèn)題能夠得到較好解決，符合對(duì)機(jī)械設(shè)備元件進(jìn)行有效控制的實(shí)際應(yīng)用需求。

5 結(jié)束語(yǔ)

高速卷繞機(jī)橫動(dòng)導(dǎo)絲控制系統(tǒng)在STM32F103控制器元件的支持下，聯(lián)結(jié)CPU主控電路、錠軸夾頭與機(jī)械卷繞頭零部件，求解高速卷繞機(jī)的動(dòng)力學(xué)建模表達(dá)式，又根據(jù)有限元模態(tài)系數(shù)的求解結(jié)果，確定模態(tài)控制量的實(shí)際取值范圍。相較于基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的控制系統(tǒng)、基于RBF網(wǎng)絡(luò)的矢量控制系統(tǒng)，這種新型系統(tǒng)的應(yīng)用，可以解決因橫動(dòng)導(dǎo)絲形變量過(guò)大而造成的高速卷繞機(jī)空轉(zhuǎn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備元件的有效控制。