Способ управления вытягиванием волокон при формовании и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к производству химических волокон, имеющему стадии экструзии и вытягивания, а именно к установкам формования полимерных оптических волокон Целью изобретение является повышение точности управления. Устройство содержит каналы управпения электроприводом приемного узла по сигналам датчика скорости подающего фильтра фильерного узла и датчика диметра волокна, имеющий задатчик диаметра, блок сравнения , регулятор диаметра волокна, блок депения, блок перемножения, управляемыи кьантователь блок вычисления скорости приемки и сумматор, на один из входоз которого поступает сигнал коррекции, формируемый по сигналам датчика натяжения волокна и скорости приемного узла коррелятором , широтно-импульсным модулятором , блоком дифференцирования, фильтром, промежуточным усилителем, коммутатором и i орректирующим блоком . 2 с п ф-лы 1 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ / СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4641564/12 (22) 25.01.89 (46) 23.10,91. Бюл. М 39 (71) Ивановский энергетический институт им. В.И.Ленина (72) С.B.Tapàðûêèí,-A,Ï,Áóðêoü, С.В.Софронов, Е.В.Красильникъянц, В.M.Ëåaèí и С.Н.Коломиец (53) 666,189.21 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1257064, кл. С 03 В 37/00, 1985. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЫТЯГИВАНИЕМ ВОЛОКОН ПРИ ФОРМОВАНИИ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к производству химических волокон, имеющему стадии экструзии и вытягивания, а именно к установкам формования полимернь1х оптических

Изобретение относится к производству химических волокон, имеющему стадии экструзии и вытягивания, и преимущественно для установок формования полимерных оптических волокон, Целью изобретения является повышение точности управления.

На чертеже приведено устройство для осуществления способа, Устройство содержит датчик 1, задатчик

2 и регулятор 3 диаметра волокна, подающий фильерный узел 5 с электроприводом 6 подачи расплава полимера, приемный узел

7 с электроприводом 8 приемки волокна 4, датчик 9 натяжения волокна, датчики 10 и 11 скоростей соответственно подающего 5 и приемного 7 узлов, коррелятор 12, блок 13.,. Ж „1686047 Al (505 D 01 D 5/12, С 03 В 37/02 волокон. Целью изобретения является повышение точности управления. Устройство содержит каналы управления электроприводом приемного узла по сигналам датчика скорости подающего фильтра фильерного узла и датчика диаметра волокна, имеющий задатчик диаметра, блок сравнения, регулятор диаметра волокна, блок деления, блок перемножения, управляемый квантователь, блок вычисления скорости приемки и сумматор, на один иэ входов которого поступает сигнал коррекции, формируемый по сигналам датчика натяжения волокна и скорости приемного узла коррелятором, широтно-импульсным модулятором, блоком дифференцирования, фильтром, промежуточным усилителем, коммутатором и корректирующим бло- у ком, 2 с,п.ф-лы, 1 ил, дифференцирования, фильтр 14, промежуточный усилитель 15, блок 16 перемножения, широтно-импульсный модулятор 17, коммутатор 18, корректирукчций блок 19, управляемый квантователь 20, блок 21 вычисления скорости, блок 22 сравнения, сумматор 23 и блок 24 деления.

Выход задатчика 2 диаметра волокна подключен к первому входу блока 22 сравнения, выход которого через регулятор 3 диаметра волокна связан с первым входом блока 24 деления. Выход датчика 10 скорости подающего узла подсоединен к первому входу блока 21 вычисления скорости, второй вход которого объединен с вторым входом блока 24 деления и связан с выходом задатчика 2 диаметра волокна. Выход

1686047

55 датчика 1 диаметра волокна подсоединен к второму входу блока 22 сравнения через квантователь 20, управляющий вход которого соединен с выходом блока 21 вы«исления скорости. Выход да чика 9 натяжения волокна подключен к первому входу коррелятора 12 и посредством блока

13 дифференцирования связан с входами фильтра 14 и проме>куточного усилителя

15, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора 18, Второй вхсд коррелятора 12 подключен к выходу датчика 11 скорости приемного узла, а выход через широтноимпульсный модулятор 17 подсоединен к управляющему входу коммутатора 18, выход которого соединен с входам корректирующего блока 19. Выход блока 24 деления связан с первым входам блока 16 перемножения, второй вход которого подключен к выходу блока 21 ".û÷èñëeíèÿ скорости, а выход соединен с перв.,м входом сумматора 23, Выход корректирую.цега блока 19 подсоединен к второму входу сумматора 23, выход котараго свяэан с входом электропривода 8 приемного узла.

Коррелятор 12 представляет собой блок, осуществляющий вычисление коэффициента у корреляции между сигналами натяжения F и скорости приемки Vpp волокна в соответствии с классической формулой статистических вычислений. Выходной сигнал коррелятора 12 изменяется в пределах (Π— 1) и характеризует долю отклонения натяжения волокна, определяемую лишь вариациями скорости его приемки. При этом оставшаяся часть изменения натяжения определяется работай подающего фильерного узла 5.

Блок 13 дифференцирования вычисляет приращение входного сигнала за установленный малый промежуток времени как разность между текущим и предыдущим значениями и может быть реализован на базе арифметика-логического устройства, работающего в режиме вычитания, на один вход которого непосредственно падается исходный сигнал, а на второй — тот же сигнал, но прошедший через линию задержки.

Фильтр 14 представляет собой линейное инерционное динамическое звено, в простейшем случае апериодическое звено первого порядка, которое может быть выполнено на операционных усилителях, Па. раметры фильтра подбираются таким образом, чтобы обеспечить возможно более точное определение производной диаметра по приращениям натяжения, вызванным изменением скорости приемюл волокна, 5

,0

Промежуточный усилитель 15 имеет такой коэффициент передачи, который позволяет обеспечить определение производной диаметра волокна по приращениям натяжения, вызванным воздействием подающего фильерного узла 5.

Широтно-импульсный модулятор 17 предназначен для изменения скважнасти выходного высокочастотного импульсного сигнала в зависимости от величины сигнала управления, В данном случае его параметры подбираются так, что скважность выходного сигнала численно равна величине входного сигнала, т.е. величине оценки степени корреляции между натяжением и скоростью приемки волокна.

Коммутатор 18 вь,полнен в виде малоинерционногс аналогового клокоча, подключающего к выходу свой первый или второй входы в эавислмасти от наличия на управляющем входе соответственно логической

"1" или логического "0, Корректирующий блок 19 представляет собой активный фильтр, выполненный, например, на операционных усилителя.

Его структура и параметры позволяют обеспечить желаемые динамические характеристики вспомогательного контура оперативного управления диаметром волокна, Управляемый квантователь 20 может быть построен на базе ключа, управляемого от преобразователя напряжение — частота, и выходного регистра памяти, Блок 21 вычисления скорости представляет собой вычислитель, производящий расчет скорости приемки волокна на основе информации о скорости подающего устройства и заданного диаметра, Расчет скорости приемки производится на основе уравнения неразрывности волокна вида:

Vnp. D ==С Чпод

2 где V p — действительная скорость приемки, 0 — действительный диаметр сформированного волокна;

С вЂ” коэффициент пропорциональности;

Чт рд — скорость подачи, Способ реализуется следующим образом.

Возникающие в процессе формования волокна отклонения его действительного диаметра от заданного эадатчикам 2 значения формируются блоком 22 сравнения и подаются на вход регулятора 3, который формирует исходный управляющий сигнал на изменение скорости электропривада 8 приемного узла 7, Поскольку изменение поперечных размеров волокна происходит в непосредственной близости от падаю1686047

15

25

50 щего фильерного узла 5 и будет зафиксировано датчиком 1 диаметра с запаздыванием по времени, определяемым продолжительностью прохождения волокча от фильеры к датчику 1 диаметра волокна, то для исключения преждевременных управляющих воздействий на электропривод 8 и стабилизации динамики всего основного контура регулирования, сигнал о действительном диаметре волокна подается на блок 22 сравнения в дискретизированной по времени квантователем 20 форме. При этом такт квантования меняется в зависимости от величины оценки Чпр скорости приемки волокна благодаря подключению выхода блока 21 вычисления скорости к управляющему входу квантователя 20 и поддерживается близким к величине запаздывания установки в любом скоростном режиме.

Поскольку коэффициент передачи

Кп=О/Члр от скорости приемки к диаметру готового волокна существенно зависит от скоростного режима установки, то в устройстве производится деление выходного сигнала регулятора 3 на заданный диаметр и умножение блоком 16 перемножения на величину оценки скорости приемки волокна

Vnp, чем обеспечивается стабилизация общего коэффициента усиления прямого канала регулятор — объект и всего основного контура управления диаметром.

Таким образом реализуется программная адаптация основного контура управления диаметром к изменениям скоростного режима установки, возникающим при смене артикула волокна.

Повышение быстродействия всей системы достигается формированием оценки (прогноза) ожидаемых изменений диаметра волокна по информации об изменениях его натяжения в зоне формования и оперативной компенсации флуктуаций диаметра за счет соответствующего воздействия на электропривод 8 приемного узла.

На основе информации о действительном натяжении волокна, поступающей с датчика 9 натяжения волокна, в блоке 13 дифференцирования формируется сигнал производной натяжения по времени и подается одновременно на входы фильтра 14 и промежуточного усилителя 15, выходные сигналы которых позвал. ют получить оценку производной диаметра волокна 4.

При изменении скорости приемного узла 7 определяющим является процесс одноосного растяжения, а при изменении параметров состояния расплава в фильерНоМ узле вариации диаметра и натяжения с ã ределяются особенностями сдвигового течения расплава в фильерном канале, поэтому суммирование выходных сигналов фильтра 14 и промежуточного усилителя

15 производится с определенными весовыми коэффициентами, находящимися в прямой и обратной зависимости от оценки степени корреляции между натяжением волокна и скоростью приемного устройства. вычисляемой коррелятором 12.

Так, при возмущениях со стороны подающего фильерного узла 5 происходят одновременные изменения натяжения и диаметра волокна. В начальной стадии обработки возмущения коррелятор 12 фиксирует отсутствие корреляции между натяжением и скоростью приемки, его выходной сигнал и, как следствие, скважность высокочастотного выходного сигнала широтно-импульсного модулятора 17 близки к нулю. При этом коммутатор 18 обеспечивает прохождение на вход корректирующего блока 19 лишь выходного сигнала безынерционного промежуточного усилителя 15, что позволяет получить наиболее точную для этой стадии процесса оценку производной диаметра волокна. На основе полученной информации корректирующий блок 19 формирует соответствующее управляющее воздействие на входе электропривода 8 с целью компенсации возмущения.

По мере работы электропривода 8 меняется характер взаимосвязи между диаметром и натяжением волокна 4, однако коррелятор 12 фиксирует повышение степени корреляции натяжения и скорости приемки, изменяет скважность выходного сигнала широтно-импульсного модулятора

17 и обеспечивает использование выходного сигнала фильтра 14 в оценке производной диаметра волокна.

В результате получения достоверной оценки производной диаметра волокна при соответствующей структуре корректирующего блока 19 возможно организовать устойчивую работу вспомогательного контура гибкой обратной связи по диаметру и обеспечить эффективную компенсацию флуктуаций поперечных размеров волокна в процессе формования.

Формула изобретения

1. Способ управления вытягиванием волокон при формовании, заключающийся в измерении диаметра готового волокна, сравнении его с заданным и формировании по результатам сравнения управляющего воздействия на изменение скорости приемного узла с учетом фактической скорости приемки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления, дополнительно измеряют натяжение волокна

1686047 в зоне вытяжки и скорость подачи расплава в фильеру, с учетом которых дополнительно корректируют управляющее воздействие.

2. Устройство для управления вытягиванием волокон при формовании, содержащее датчик диаметра волокна, подключенный к одному иэ.входов блока сравнения, выход которого связан с регулятором диаметра волокна, датчик скорости приемного узла, сумматор, промежуточный усилитель, фильтр, блок коррекции и злектропривод приемного узла, о т л и ч а ю щ е. е с я тем, что, с целью повышения точности управления, оно снабжено датчиком натяжения волокна, датчиком скорости подающего узла, коррелятором, блоком дифференцирования, блоками перемножения и деления, широтно-импульсным модулятором„коммутатором, управляемым квантователем и блоком вычисления скорости волокна, причем выход датчика натяжения волокна подключен к первому входу коррелятора и через блок дифференцирования — к входам фильтра и промежуточного усилител я, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, выход датчика скорости приемного узла связан с вторым входом коррелятора. выход которого через

5 широтно-импульсный модулятор подсоединен к управляющему входу коммутатора, при этом выход датчика диаметра волокна посредством квантователя связан с вторым входом блока сравнения, выход

10 датчика скорости подающего узла подключен к первому входу блока вычисления скорости волокна, выход регулятора диаметра волокна соединен с первым входом блока деления, второй вход которого обьединен

15 са вторым входом блока вычисления скорости волокна и подсоединен к выходу эадатчика диаметра волокна, первый вход блока перемножения связан с выходом блока деления, второй вход обьединен с

20 управляющим входом квантователя и подсоединен к выходу блока вычисления скорости волокна, а выход подключен к первому входу сумматора, второй вход которого через блок коррекции соединен

25 с выходом коммутатора, а выход связан с входом электропривода приемного узла.

1686047

Составитель А.Козлов

Редактор А.Шандор Техред M.Moðãåíòàë Корректор И. Муска

Заказ 3579 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101