模糊控制技术在刺绣机上的应用 (一)技术领域
本发明属于工业自动化控制领域，特别涉及到模糊控制技术在刺绣机上的应用。
(二)背景技术
70年代末开始的智能控制理论和大系统理论的研究与应用，是现代控制理论在深度和广度上的开拓，受到各国学者的极大关注。80年代以来，随着自动控制系统被控对象的复杂化以及对控制性能要求日益高度化，当到达一定程度时，复杂性和精确性将相互排斥，要想精确地描述复杂对象与系统的任何物理现象和运动状态，实际上已成为不可能，关键是如何使准确和简明之间取得平衡，使问题的描述具有实际意义，这种描述的模糊性对问题的求解不仅无害，且能高效率地对复杂事物作出正确的判断和处理，因此，模糊控制理论的研究和应用，在现代自动控制领域中有着重要的地位和意义。
随着计算机技术的发展，现代控制理论在大规模线性多变量系统中，也得到广泛应用，但是对于非线性复杂系统，原有控制策略却难以适用。模糊控制不仅适用于小规模线性单变量系统，而且逐渐向大规模、非线性复杂系统扩展，它具有易于熟悉、输出量连续、可靠性高、能发挥熟练专家操作的良好自动化效果等优点。
我国模糊控制理论及其应用方面的研究工作是从1979年开始，至今已有二十来年时间，其研究成果应用主要集中于工业炉窑方面，如退火炉、电弧冶炼炉、水泥窑以及后来发展的对造纸机的控制等。而对于刺绣工业地自动控制，迄今为止还没有先例将这种模糊控制的理论与技术真正实用于生产实践中。
电脑绣花机是一种高精度数字机电一体化设备，其核心是计算机控制部分，机头电机、X、Y步进电机都是计算机控制器的执行机构。计算机控制器根据程序设计花样控制机头电机运转和X、Y步进电机的位移，由针迹构成绣品图案。
采用传统控制模式的绣花机电脑控制器只能确保在低转速运转下有较高的绣品质量，而在高转速情况下电脑控制器则不能保证绣品质量。这主要是由于当转速升高时，绣线的张力、步进电机的加减速控制都变得非常复杂，采用传统控制算法很难得到优秀的控制数据。模糊控制技术在解决复杂对象问题方面具有较强的优势，采用模糊控制技术设计的电脑控制器，能够确保在高转速运转下具有优秀的控制数据解，从而保证较高的绣品质量。
目前，国内刺绣机电控制系统，不论是真彩大液晶显示的高档型电控，还是普通的经济型电控，其核心还是采用单片机控制原理，在刺绣机性能不断提高，功能不断加强的今天，要想进一步发展拓宽将受到了限制，本研究小组将模糊电控技术开拓应用到刺绣机控制系统中，设计了模糊控制计算机软件，对主轴电机、X及Y向步进电机和外围控制部分用单片机分别进行控制，改善了主轴电机、步进电机的运动曲线(参见图1a.1b)，表示采用模糊控制技术前后步进运动曲线的变化，同时，模糊控制的应用提供了功能扩展空间。
(三)发明内容
为了解决在已有的刺绣机电控系统中，对刺绣工作效率进一步提高及绣品质量进一步优化所受到的限制，就希望利用模糊数学的控制原理，重新设计刺绣机电控系统并进行计算机软件的模糊控制，改善主轴电机、步进电机的运动曲线，提供功能扩展的空间，优化绣品质量。为解决这一目的，是采用以下技术方案来实现的，一种模糊控制技术在刺绣机上的应用，包括已有的工控主板对主轴电机、X向步进电机、Y向步进电机和外围单元的控制以及对显示器的控制，其特征在于，采用模糊控制技术后，需在原有硬件设备上增设新硬件，设有主板，其上设有主板电路；还增设隔离板及I/O板，其上分别有隔离电路，I/O电路，新增硬件上固化有计算机软件，该软件的控制流程为：按常规方法显示系统状态、复位、显示颜色及速度；调节键盘显示最大速度，按照设计软件调节改善步进运动曲线至平滑状态，进行移框；进入回停绣点程序，再进入判断程序，是，则继续回停绣点；否，则进入刺绣程序。
所述主板和I/O板之间增设一块隔离板避免下部因特殊原因对上部影响，有效地保护了工控主板和主板的安全，提高了系统的安全性。
本技术方案的有益效果是，通过模糊控制技术，使被控的主轴电机、X向步进电机、Y向步进电机运动曲线更趋平滑，转动更平稳，在相同机械条件下，提高了转速，从而提高了机械的工作效率和刺绣产品的质量。
(四)附图说明
图1a—图1b分别为采用模糊控制技术前及后步进运动曲线
图2为模糊控制刺绣机原理框图
图3a—图3d为主板电路1—3部分及该3部分连接关系图
图4为隔离板电路
图5a—于5e为I/O电路板1—4部分及该4部分相互连接关系图
图为6计算机软件流程图
(五)具体实施方式
参照图1a及图1b，为刺绣机采用模糊控制技术前后之比较，可知采用后步进曲线变得平滑，图2为模糊控制刺绣机原理框图，图中1为模糊控制技术应用新设置的主板硬件，与其相连的是2，2为新设置的隔离板，其下方连接着I/O板3，图3a、图3b、图3c分别表示设置在主板上的电路图，它们分别是SIO4A4—1、SIO4A4—2和SIO4A—3，图3d表示这三幅电路图各芯片管脚之间的连接关系图，图4为隔离板2中所设置的电路图，图中也表示了各管脚间的连接标注，图5a、图5b、图5c及图5d分别表示在I/O输入输出板3上的4部分电路I/O1、I/O2、I/O3x及I/O4，图5e表示该4部分I/O电路中各芯片管脚之间的连接关系，图6表示模糊控制技术中所采用的计算机软件的控制流程图，当显示出电机转动速度后可调节键盘获得最大速度，通过调节改善了步进运动曲线，移框程序后进入判别程序，决定回停绣点还是刺绣。