一种低成本工业缝纫机驱动系统的研究
工业缝纫机系统设计毕业设计论文
Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制元件及线路设计题目：工业缝纫机系统设计院系：航天学院控制科学与工程系班级：1204201设计者：学号：指导教师：设计时间：2015年春季学期哈尔滨工业大学目录第1章绪言 (4)1.1工业缝纫机的现状与发展 (4)1.1.1工业缝纫机的市场前景 (4)1.1.2工业缝纫机驱动电机的发展 (4)1.2工业缝纫机的机械组成 (6)1.3需求分析与性能指标 (7)第二章电机选型与驱动方案 (8)2.1电机方案对比 (8)2.1.1 直流有刷电机方案 (8)2.1.2 交流异步电机 (8)2.1.3 小功率同步电机 (8)2.1.4步进电机 (9)2.1.5永磁交流电机 (9)2.2电机具体型号与传动机构选择 (10)2.2.1刺线机构的结构分析与运动分析 (10)2.2.2传动机构的选取 (10)2.2.3电机的期望转速计算 (11)2.2.4电机的输出力矩计算 (11)2.2.5电机选型 (12)2.3驱动方案 (15)2.3.1 桥式逆变电路 (15)2.3.2 驱动芯片 (16)2.3.3 驱动框架 (18)第三章测量元件 (19)3.1传感器介绍 (19)3.1.1旋转变压器 (19)3.1.2感应同步器 (22)3.1.3编码器encoder (23)3.1.4光栅grating (24)3.1.5霍尔电流传感器Hall Current Sensor (25)3.2测量元件选型 (25)3.2.1位置测量 (25)3.2.2速度测量 (29)3.2.3电流测量 (30)第四章控制系统 (32)4.1三闭环PID控制策略 (32)4.2制动方式 (33)4.2.1工业缝纫机制动方法介绍 (33)4.2.2制动方式选择 (33)第五章总结 (35)5.1系统评价与结论： (35)5.2参考资料： (35)第1章绪言1.1工业缝纫机的现状与发展1.1.1工业缝纫机的市场前景缝纫机是制衣成套设备这个大家庭中最大的家族，也是最古老、应用面最广的门类。
哈尔滨工业大学科技成果——工业缝纫机伺服驱动系统
哈尔滨工业大学科技成果——工业缝纫机伺服驱动系统
主要研究内容
电控驱动系统是构成工业缝纫机的核心部件。
目前我国是工业缝纫机生产和应用最多的国家，但其中所采用的后两种先进技术方案主要来自日本，我们国内只有少数几家企业和高校能够提供基本的技术方案。
我校微特电机与控制研究所结合自身在永磁电机设计与控制方面的优势，研制成功了工业缝纫机用伺服驱动系统，解决了其中电机设计、传感器设计和低成本永磁电机伺服驱动等难题。
本系统采用优化设计的永磁同步电动机，加装简易编码器，使得驱动缝纫机的电机部件体积小、加工容易、成本低。
本系统采用一片价格低、功能强的新型DSP芯片作为主控单元实现对永磁同步电动机的矢量控制，同时通过采用新型的智能功率模块减小了驱动器电子线路部分的体积。
另外系统使用成本低的电流传感器，使得所开发的系统在同类方案中在成本方面占有一定优势。
技术特点及优势
本系统目前达到的指标是：额定转速4000rpm，最高转速5000rpm （在带动缝纫机头的情况下），额定功率400W，供电电压220V@50Hz。
本系统实现的功能有：快速起动和制动能力（在带缝纫机头情况
下从0加速至4000rpm需要200ms，减速时间约150ms），随脚踏板传感器自动无极调速功能，缝纫后自动停下针位功能（停针精度<+/-2度），自动剪线、拨线功能，倒缝功能。
本系统可实现过流、过压、欠压、传感器失常和堵转等保护。
系统还可拓展通讯功能，从而实现对缝纫机的自动控制。
应用领域
本系统的直接用户为工业缝纫机驱动控制器生产厂家，同时还可拓展应用到低精度、低成本工业控制、纺织机械等场合。
工业缝纫机计算机控制系统研制
西北工业大学硕士学位论文工业缝纫机计算机控制系统研制姓名：***申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：***20040301西北工业大学硕士论文摘要摘要论文分析了工业高速自动剪线缝纫机（简称工缝机）计算机控制系统的工作原理，提出了以８０Ｃ１９６ＫＣ单片机为控制核心的系统设计方案，并详述了关键部分的功能与实现方法。
设计了电路原理图，完成了系统软／硬件设计、安装，调试，和对系统原理样机的性能测试。
在硬件设计上，提出了单片机最小系统的实现方法，以及信号调理电路、数据采集电路、键盘控制电路、数码管显示电路、电磁离合器和电磁阀的功率驱动电路的实现方法等。
在软件设计上，主要使用Ｃ１９６和汇编语言混合编程的方式，采用模块化程序设计方法，设计出了Ａ／Ｄ采样子程序、键盘扫描子程序、中断采样子程序、ＬＥＤ显示子程序、数据计算及处理子程序、工缝机各种控制功能的实现模块等最后，总结出作者在系统设计调试时所遇到问题、解决措施和个人心得体会。
关键词：８０Ｃ１９６ＫＣ单片机电磁离合器功率驱动脉冲宽度调制电磁制动器ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆａｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｓｅｗｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ。
Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍ’Ｓｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ、ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｎａｔｉｏｎｗｉｔｌｌｔｈｅｃｏｒｅｏｆ８０Ｃ１９６ＫＣＭＣＵ（ｍｉｃｒｏ—ｃｈｉｐｃｏｍｐｕｔｅｒ）ａｌｓｏａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｔｈｅｄｉｓｓｅｒｒａｔｉｏｎ。
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基于矢量控制的工业缝纫机用低成本永磁同步电动机驱动系统
中图分类号:T M 351 T M341 文献标识码:A 文章编号:100126848(2006)0920051203基于矢量控制的工业缝纫机用低成本永磁同步电动机驱动系统朱宏伟1,邹继斌1,陈阿三2(1.哈尔滨工业大学电气工程系,哈尔滨 150001;2.宁波韵升高新技术研究院,宁波 315040)摘 要:给出一种低成本工业缝纫机用永磁同步电动机(P MS M )驱动系统方案。
首先通过改进永磁同步电动机的结构,简化了加工工艺,同时采用简易的光电编码器作为位置传感器,选用新型器件设计了低成本高性能的驱动控制器硬件系统。
基于矢量控制技术,进行了驱动控制系统的软件设计。
采用P I D 控制策略,实现驱动系统的加速、减速、调速及准确定位等控制功能。
所设计的系统满足工业缝纫机的性能需求,动态响应良好,而且降低了驱动系统的成本。
实验表明系统方案可行。
关键词:矢量控制;缝纫机;永磁同步电动机;PI D 控制A L ow C ost P M S M D r ive Syste m for I ndustry Sew i n g M achi ne Ba sed on Vector Con trolM e thodZH U Hong 2wei 1,Z OU J i 2bin 1,CHEN A 2san2(1.Electrical Engineering De part ment,Harbin I nstitute of Technology,Har bin 150001,China;2.N ingbo Yunsheng High and N e w Technology Acade m y,N ingbo 315040,China )ABSTRAC T :A lo w cost P MS M (per manent m agnet synchr onousm otor )drive syste m for industry se wing m achine is p r e sented in this paper .The ne w p r oduct po wer module and contr ol I C were used t o design ase t of low cost,high perf or m ance hard ware .And the syste m cost was r educed advanced by si mp lifymo 2tor manufacture p r ocedure and using a lo w cost encoder .The real ti m e contr ol soft ware was p r ogra mmedbased on the P MS M vec t or contr ol m ethod .Stable pe r f or mances of speed adjust and positi on l ocation wasachieved by using the P I regulat or .The experi m enta l results show that the syste m can satisfy the applica 2ti on field requires,and the l ow cost drive syste m ha s high dyna m ic perf or m ance .KEY W O RDS:V ector contr ol;Se w ing m achine;P MS M;P I D contr ol收稿日期62520 引 言工业缝纫机在中国的市场巨大。
工业缝纫机电气控制系统的研制
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工业 缝纫 机 广泛 应 用于 服装 、 织 、 革 行 业 ， 针 皮 随
第２ ５卷 第 １ 期 １
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摘 要 ： 实现 一 种 新 型 高度 自动 化 ＿ 业 缝 纫 机 电 气控 制 系统 的 设 计 ， 点 阐 述 了 工 业 缝 纫 机 嵌 入 式 控 为 Ｔ － 重
制 器 （ 式 盒 ） 步 进 电 机 控 制 驱 动 模 块 的 研 制 ， 出 了 在 Ｔ Ｓ ２ Ｆ ８２ 数 字 信 号 处 理 器 （ Ｓ ） 模 及 提 Ｍ ３０ ２ ｌ ＤＰ 、 Ａ Ｐ６ ３ ０ ０现 场 可 编 程 门 阵 列 （ Ｐ Ａ 硬 件 平 台上 搭 建 实 时 操 作 系 统 Ｉ ／ ＳＩ 的 模 式 盒 控 制 方 案 ， 在 分 ＦＧ ） ｘ Ｏ— Ｃ Ｉ 并 析 步 进 电机 动 态 特 性 的 基 础 上 ， 出 了步 进 电 机 升 降 速 曲 线 实 现 方 式 ， 现 了 高 速 状 态 下 三 轴 电 机 联 动 给 实
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第 ２ ５卷
三轴工业缝纫机控制系统的研究的开题报告
三轴工业缝纫机控制系统的研究的开题报告一、选题背景与意义工业缝纫机作为一种主要的纺织设备，被广泛应用于服装、家纺、工业制品等领域。
随着生产自动化程度不断提高，机械控制系统被广泛运用于工业缝纫机中，能够提高生产效率，并且保证了产品质量的稳定。
其中，三轴控制系统中的三轴分别指针头在X、Y、Z三个方向上的移动，控制缝纫机完成各种图案的绣花工作。
本项目将研究三轴工业缝纫机控制系统的开发，力图优化系统的性能和功能，提高生产效率和产品质量，同时促进工业缝纫机的进一步智能化和自动化。
二、研究内容和研究方法1.研究内容（1）了解缝纫机的构成和原理，研究缝纫机的工作方式和参数要求，设计三轴控制系统的整体框架。
（2）研究控制系统的软硬件结构，分析嵌入式系统的相关技术，设计缝纫机控制器硬件电路并完成软硬件系统的接口设计。
（3）采用C语言等相关编程语言，设计并实现三轴控制系统的控制算法，运用PID等技术进行实时控制，实现绣花图案的精准绣制。
（4）研究基于Android平台的远程控制技术，设计并实现远程控制应用，支持用户对缝纫机的远程控制和实时监测。
2.研究方法（1）文献调研法：通过查阅国内外相关文献，了解缝纫机的构成和原理、三轴控制系统的相关技术以及基于Android平台的远程控制技术。
（2）系统分析法：通过分析缝纫机工作流程和控制系统的软硬件结构，确定三轴控制系统整体框架。
（3）硬件设计：通过Altium Designer等绘图软件进行硬件电路设计，采用适宜的电路元器件搭建硬件平台。
（4）软件编码：采用Keil uVision、MATLAB等编程软件进行程序编写和调试，实现三轴控制系统的控制系统算法。
（5）方法综合：结合上述技术，完成三轴控制系统的开发与应用，实现缝纫机的智能化控制。
三、预期成果及其应用1.预期成果（1）三轴工业缝纫机控制系统的完整设计方案。
（2）缝纫机控制器硬件电路设计及PCB制板。
（3）三轴控制系统的控制算法开发和实现。
工业平缝机伺服控制系统的研究的开题报告
工业平缝机伺服控制系统的研究的开题报告一、研究方向本项目研究的是工业平缝机伺服控制系统，主要探究其在垂直缝、平缝、Z字缝等工艺中的应用，旨在提高工业生产的效率、质量和安全性。
二、研究背景目前，随着工业生产的不断发展，机械化程度逐渐提高，对于工业平缝机的要求也越来越高。
传统的工业平缝机采用机械传动的方式，难以满足现代生产的需求。
而采用伺服控制系统的工业平缝机，由于具有精度高、速度快、操作简便等优点，被广泛应用于工业生产中，并得到了越来越多的关注和研究。
三、研究内容本项目将围绕工业平缝机伺服控制系统展开研究，主要包括以下几个方面：（一）工业平缝机伺服控制系统的研究与设计通过对现有工业平缝机的控制系统进行研究，设计一种基于伺服控制技术的控制系统，提高工业平缝机的稳定性和精度。
（二）工业平缝机垂直缝、平缝、Z字缝的伺服控制应用研究对工业平缝机在垂直缝、平缝、Z字缝等不同工艺中的应用进行研究和分析，通过改进控制系统，提高缝合的效率和质量。
（三）工业平缝机伺服控制系统的优化研究优化工业平缝机的伺服控制系统，提高其动态响应能力和控制精度，在满足工艺要求的前提下，实现最佳的性能指标。
四、研究意义随着工业生产对精密度和效率的要求不断提高，采用伺服控制系统的工业平缝机的应用前景广阔。
本项目研究的结果，将有助于提高工业平缝机的性能和精度，进一步推动工业生产的发展。
五、研究方法本项目主要采用理论研究和实验研究相结合的方法，通过文献调研、实验数据采集分析等手段，对工业平缝机伺服控制系统进行深入研究。
六、预期成果通过本项目的研究，将实现以下预期成果：（一）开发出一种基于伺服控制技术的工业平缝机控制系统，提高工业平缝机的性能和精度。
（二）研究出工业平缝机在垂直缝、平缝、Z字缝等不同工艺中的应用方法，并提高缝合的效率和质量。
（三）优化工业平缝机的伺服控制系统，提高其动态响应能力和精度，实现最佳的性能指标。
七、进度安排本项目计划分为以下几个阶段：（一）文献调研阶段：1个月对工业平缝机伺服控制系统的文献资料进行搜集和调研，制定研究方案。
工业缝纫机伺服控制系统仿真及控制面板设计的开题报告
工业缝纫机伺服控制系统仿真及控制面板设计的开题报告一、研究背景及意义工业缝纫机是一种重要的纺织设备，广泛应用于服装、鞋帽、箱包等工业制品的生产过程中。
随着现代化生产工艺的不断发展，对缝纫机产品的质量、效率和智能化水平提出了更高的要求。
在这种背景下，缝纫机伺服控制系统应运而生，它能够实现缝纫机的高速、高精度、高效率的控制，从而满足现代化工业生产的需求。
本项目将研究工业缝纫机伺服控制系统的仿真模型以及控制面板的设计，旨在提高缝纫机的自动化控制水平，减少人工干预，提高生产效率和品质，降低生产成本，进一步促进工业制品生产的现代化、智能化和高效化发展。
二、研究内容及方法本项目的具体研究内容包括工业缝纫机伺服控制系统仿真模型的建立和控制面板的设计。
其中，仿真模型的建立将基于Simulink工具，包括电机驱动系统、传动机构、缝纫机机械结构等子系统的建立和参数设置，从而实现对缝纫机的实时仿真和动态控制。
控制面板的设计将基于LabVIEW工具，包括面板用户接口、控制逻辑程序、数据传输通信等方面的设计，从而实现对缝纫机的实时监测、报警处理、参数调整等功能。
本项目将采用理论分析与仿真模拟相结合的方法进行研究，通过建立工业缝纫机的仿真模型、设计控制面板实现对缝纫机的控制可视化和智能化，通过分析仿真结果和面板控制效果验证系统的稳定性和鲁棒性。
三、研究计划及进度安排本项目的研究时间为一年，主要分为以下几个阶段：第一阶段：文献调研、理论学习。
主要是对工业缝纫机伺服控制系统的基本原理、Simulink与LabVIEW工具的使用、相关文献和专利的调研学习。
第二阶段：仿真模型的建立。
主要是对工业缝纫机驱动系统、传动机构、机械结构等进行建模、仿真验证，并确定合适的控制算法与控制方案。
第三阶段：控制面板的设计。
主要是采用LabVIEW工具进行面板用户接口、控制逻辑程序、数据传输通信等方面的设计。
第四阶段：系统测试与优化。
主要是对系统进行测试，评估系统的性能、稳定性、鲁棒性，并针对实际情况进行系统优化。
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Ｖｏ１ ， ． ． Ｎｏ２ ２４ Ｍａｒ．０１ ．２ １
一
种低 成 本 工 业缝 纫 机 驱 动 系统 的研 究
姜 泽 ，刘 峙 飞
（． 州 卧龙 电气 研究 院 ，浙 江 杭 州 ３２ ０ ；２浙 江 绍 兴 锋龙 电机 有 限 公 司 ，浙 江 绍 兴 ３ １２ ） １ 杭 １３０ ． ３ ０ ３
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果验证 了该 方案 的 可靠性 和优 良性 。
关 键 词 ：Ｓ Ｗ Ｍ ； 工 业 缝 纫 机 ；伺 服 控 制 ：低 成 本 ＶＰ
中图分类 号 ： Ｐ ９ ｒ ２
文 献 标 识 码 ：Ａ ｄ ｉ ０３ ６ ／．ｓ ．０ ２ ６ ７ ．０ １ ２０ ４ ｏ： ．９ ９ ｉｓｎ１０ — ６ ３２ ｌ ． ． １ ｉ ０ ０
摘
要 ：介 绍 了 一 种 专 为 低 成 本 工 业 缝 纫 机 控 制 领 域 而 设 计 ， 采 用 ＤＳ 芯 片 ＴＭ ｓ２ Ｌ ２Ｏ Ａ 实现 永 磁 同 Ｐ ３０ Ｆ４６
步 电机 空 间 矢 量 脉 宽调 制 （Ｖ Ｗ Ｍ ） 控 制 器 的 原 理 ，给 出 了一 种 基 于精 确 的 光 电 编 码 信 号 测 速 的 ＳＰ 无 电 流 环 直 接 电压 控 制 策 略 ， 来 设 计 工 业 缝 纫 机 控 制 器 的 硬 件 组 成 结 构 及 软 件 设 计 思 想 。 实验 结
第２ ４卷 第 ２期 ２１ ０ １年 ３月
文 章 编 号 ：１ ０ — ６ ３ （ ０ ）０ — １ — ２ ０２６７ ２ １ １ ２０００
机 电产 品 开 崖 与钏 新
Ｄ ｖ ｌｐ ｎ ＆ Ｉｎ ｖ ｔ ｎ ｏ ａ ｈｎ ｒ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｎ ｏ ａｉ ｆ ｏ Ｍ ｃ ｉ ｅｙ＆ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｌ ｒｄ ｃｓ ｌｃｒ ａ ｏ ｕ ｔ ｉ Ｐ
工 业 缝 纫 机 是 纺 织 行 业 中使 用 面 最 为 广 泛 的 设 备 之 ｌ
一
ｌ转矩 ，Ｓ ＷＭ 的作用 就 是 控制 其 转 矩 。光 电编 码 器检 ＶＰ
目的在 于控 速 ，对 于电机 来说 即控 制其
Ｓ 其 工作原 理是 通 过 电机带 动机 头运 转 ，转速 一般 在 ： 测 到 脉 冲 后 由 Ｄ Ｐ控 制 器 计 算 出 当 前 的 转 速 ， 同 设 定 ４０￣ｍ左右 ，采 用永磁 同步 电机 （ Ｍ Ｍ）作为工业 ｌ 的转 速进 行 比较 ， 比较 后通 过积 分分 离 的 ＨＤ算法 ，得 ００ ＰＳ
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０ 引 言
ｌ 空间矢量脉宽调制
ｌ控 制 电机 的根本
（ Ｖ ＷＭ） 控 制 电机 转 速 的 模 式 ， ＳＰ
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