基于FOC算法的驱动与控制集成智能织机控制系统设计

《Scientific Reports》：Design of a drive and control integrated intelligent loom control system based on the FOC algorithm

　　

摘要

针对超高速喷气织机驱动系统存在的高能耗、低集成度以及稳定性不足的问题，本文构建了一种集驱动与控制于一体的软硬件架构，用于实现“三合一”系统（主轴驱动电机、经轴电机和收卷电机）的功能。该系统建立了具有多种时空特性和非线性数学特性的多轴（主轴、经轴和收卷轴）耦合驱动模型，并提出了一种多轴机电参数监测与信息融合的方法。开发的智能驱动与控制集成控制器能够实时监测和诊断多轴机电系统的运行状态，同时支持矢量控制和弱磁控制，从而提高了织机驱动系统的效率并降低了能耗。此外，为了解决纺织行业中人工织物质量检测效率低下且一致性差的问题，本文基于改进的YOLOv8n算法提出了一种智能织物质量检测系统。通过构建包含七种典型织物缺陷的数据集，对原始模型进行了优化。实验结果表明，改进后的YOLOv8n在织物缺陷检测任务中的mAP_0.5达到了98.4%，推理速度达到156 FPS，比传统检测方法快20倍以上。实际应用测试表明，该系统能够稳定识别断经、断纬、污渍以及直径超过0.3mm的松散纬纱等缺陷，误检率低于0.15%，完全满足纺织生产线的实时质量检测需求。这项研究为纺织机械的智能化提供了有效的技术解决方案，并已成功应用于山东瑞发纺织机械有限公司的RFJA36系列织机中。