合股機張力系統(tǒng)建模與控制策略研究.pdf

1、在物料的傳送系統(tǒng)中，張力控制是生產過程中極其重要的一環(huán)，良好的張力控制能夠確保產品質量，提高系統(tǒng)的生產效率。本文以合股機張力系統(tǒng)為研究對象，針對在傳送過程中物料的張力難以獲得有效控制的問題，從系統(tǒng)模型建立及控制策略選取等方面進行了分析研究，論文的主要工作有以下四個方面:
　　(1)合股機張力系統(tǒng)分析研究。對工業(yè)過程中張力系統(tǒng)常用的控制方式進行了分析研究，根據生產工藝對生產過程中張力控制精度要求的不同，可以采取不同的控制方式。雖然張

2、力控制系統(tǒng)在各行各業(yè)都有所應用，但是不同的張力控制系統(tǒng)還是有其相同的特點。本文對合股機張力控制系統(tǒng)進行了簡單介紹，分析了其收放卷過程中輥輪卷徑、轉動慣量及速度的變化對張力的影響;介紹了合股機張力系統(tǒng)的驅動設備，原系統(tǒng)采用直流電機作為系統(tǒng)的驅動設備，現考慮在收放卷部位采用磁粉離合器及磁粉制動器作為其驅動設備，并對其進行分析，得到了磁粉離合器及制動器的數學模型;最后分析了張力檢測裝置，建立了其數學模型，并分析了機械檢測設備對張力信號檢測方面

3、的不足。
　　(2)合股機張力系統(tǒng)建模。傳統(tǒng)的張力系統(tǒng)建模方式都是根據轉矩平衡方程對生產過程中物料的張力形成過程進行分析研究，忽略了物料本身因素對張力的影響。本文以物料本身為研究對象，運用胡克定律及質量守恒定律對張力的形成過程進行分析，建立了物料的動力學數學模型，得出在張力系統(tǒng)中物料的張力和輥輪的速度是兩個相互耦合的量，傳統(tǒng)的張力系統(tǒng)模型沒有反映出張力系統(tǒng)的這一特點，導致其對物料的張力不能取得很好的控制效果。以輥輪為研究對象，運用

4、轉矩平衡定律對張力的形成過程進行了分析，建立了中間輥及收放卷輥輪的動力學數學模型。最后，根據物料以及輥輪的動力學數學模型得到合股機張力系統(tǒng)的數學模型。
　　(3)合股機張力系統(tǒng)控制策略選取。由于合股機張力系統(tǒng)是一個典型的大時變、強耦合、多干擾的非線性系統(tǒng)，所以如何選取有效的控制策略來克服各種干擾因素對物料張力的影響，對物料張力進行有效的控制也是本文的一個重要研究內容。本文針對合股機張力系統(tǒng)大時變的特點，分析了采用傳統(tǒng)PI控制的控制

5、系統(tǒng)的不足，探討采用前饋補償控制的可行性;由于張力系統(tǒng)的時變性及模型的不確定性，提出運用模糊PID控制技術來設計張力控制系統(tǒng)，根據工程經驗，選取合適的模糊控制規(guī)則及隸屬度函數，完成了模糊PID控制器的設計;由于張力系統(tǒng)中存在著輥輪速度和張力的耦合，如何對速度和張力進行解耦控制是一個重要的問題，而自抗擾控制器能夠把系統(tǒng)的模型內擾和外部干擾當作同一狀態(tài)進行觀測和補償，可以將系統(tǒng)張力和速度的耦合當作系統(tǒng)的內擾進行處理，因此，采用自抗擾控制技術