【摘 要】
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针织物与机织物在细观结构上存在差异,针织物是由线圈结构相互串接而成,受力时变形呈现较强的复杂性。如何准确表征、分析针织物在平幅加工过程中的线圈细观状态及宏观形变,建立较高精度的针织物低张力-形变控制模型,开发低张力控制技术,既是针织物平幅印染基础问题研究的重点,也是针织物平幅加工需要解决的关键技术。数字孪生作为基于信息、传感器技术发展起来的新技术,为设计、调试环节和生产过程控制提供了新思路和方法。
【基金项目】
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国家重点研发计划资助项目,针织物全流程平幅印染技术（2017YFB0309700）；
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针织物与机织物在细观结构上存在差异,针织物是由线圈结构相互串接而成,受力时变形呈现较强的复杂性。如何准确表征、分析针织物在平幅加工过程中的线圈细观状态及宏观形变,建立较高精度的针织物低张力-形变控制模型,开发低张力控制技术,既是针织物平幅印染基础问题研究的重点,也是针织物平幅加工需要解决的关键技术。数字孪生作为基于信息、传感器技术发展起来的新技术,为设计、调试环节和生产过程控制提供了新思路和方法。本文以课题组自主设计的1800mm针织物冷轧堆染色机为物理对象,创新性地提出了数字孪生驱动的平幅针织物连续加工张力控制模型研究的框架,建立了冷轧堆染色机的数字孪生体模型,用于指导试验机张力控制系统调试。具体研究内容如下:1.针对数字孪生技术中的数字模型与物理模型的映射问题,根据针织物冷轧堆染色试验机生产特性,基于平幅针织物机械-电气-控制多领域模型耦合方案,建立应用于张力控制技术研究和系统调试的冷轧堆染色机数字孪生体架构。2.根据纱线物理性能及线圈几何结构,建立针织物平幅加工拉伸和收卷两种形变状态的张力控制模型,以线圈细观状态及宏观形变为控制量,计算针织物平幅运行张力值;以卷层间压力分布为控制目标,计算收卷张力初值和锥度系数,确定多电机张力控制目标。3.基于Unity平台,集成针织物张力计算模型、冷轧堆染色机机械模型、异步电机变频调速模型,建立冷轧堆染色机虚拟运行模型,编制物理设备和数字模型的通讯软件,实现物理设备与数字模型的数据双向驱动。4.利用数字模型进行张力控制系统调试,并应用于冷轧堆染色机物理设备的调试,验证本文提出的研究方法及模型的正确性。
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