1.1研究的背景、目的及意义

1.1.1纤维缠绕概括：

纤维缠绕是把浸有树脂的纤维材料（如玻璃纤维，碳纤维等）尽可能均匀地包在芯模表面的加工技术。控制纤维和芯模的运动，使纤维完全覆盖芯模并形成满足强度要求的厚度，从而形成复合材料产品。纤维缠绕是树脂基复合材料制品成型常用的工艺方法，该方法可充分发挥纤维拉伸强度高的特性，用于制造承受内外压、弯曲、扭转、轴向载荷等情况下的产品，由于纤维缠绕制品具有强度高、耐腐蚀、成本低、质量稳定等优点，而且易于机械化、自动化、生产效率高，因而应用十分广泛。

1.1.2纤维缠绕技术的发展

纤维缠绕技术可追溯到20世纪40年代二战时期的美国Manhattan原子弹工程，该工程部需要重量轻的FRP加强带。Richard Eyoung 首先考虑以高强度的玻璃钢来代替金属，并最先形成了把纤维缠绕在芯模上的缠绕原始概念，同时设计制造了第一台由旧马达和齿轮组成的简易纤维缠绕机，随后缠绕了第一个复合材料火箭发动机壳体，以及用于防化学腐蚀的首条玻璃钢管道投入使用。

20世纪50年代，纤维缠绕技术已能生产各种尺寸的火箭发动机壳体，广泛用于火箭、战略导弹等尖端军用产品上。

20世纪60年代到70年代是纤维缠绕技术飞速发展的阶段，这个时期缠绕所用的纤维以玻璃纤维为主，随着新纤维的不断问世，纤维缠绕的应用领域也不断拓宽，从军事部门扩展到化工、污水处理，石油及风能系统等重要的民用部门，已可缠绕巨大体积的复合材料产品。

20世纪80年代，由于世界性的军备竞赛，虽然纤维缠绕制品仍集中用于航空，航天和国防项目之中，但纤维缠绕在民用领域进一步扩展，丰富了民用产品的种类，如用于供水系统的高压管道及潜水装置等。

进入20世纪90年代，纤维缠绕技术发展明显加快，进入新的快速发展时期。商用领域进一步扩张至汽车、救生设备、运动器材等，多轴缠绕机已经出现并得到发展。

到目前为止，绝大部分纤维缠绕机是简单地二轴缠绕机和三轴联动机器，而且80年代以前的缠绕机绝大都是机械控制的，首台计算机控制的纤维缠绕机诞生于这个时期，其控制系统使用的计算机是微机。微机控制纤维缠绕机缠绕功能更加完善，编程语言简单，编程和程序转换方便；由于该机是按照既定纤维缠绕线性轨迹的数学模型准确编程，因而丝嘴更能精确的跟踪理论轨迹线，实现稳定缠绕线性。基于以上优点，可以认为微机控制纤维缠绕机是实现纤维缠绕工艺自动化、精密化较理想的发展方向，也是当代工业控制发展的方向^[1]