合股機(jī)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(chǎn)過(guò)程中極其重要的一環(huán)，良好的張力控制能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。本文以合股機(jī)張力系統(tǒng)為研究對(duì)象，針對(duì)在傳送過(guò)程中物料的張力難以獲得有效控制的問(wèn)題，從系統(tǒng)模型建立及控制策略選取等方面進(jìn)行了分析研究，論文的主要工作有以下四個(gè)方面:
　　(1)合股機(jī)張力系統(tǒng)分析研究。對(duì)工業(yè)過(guò)程中張力系統(tǒng)常用的控制方式進(jìn)行了分析研究，根據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)生產(chǎn)過(guò)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(yīng)用，但是不同的張力控制系統(tǒng)還是有其相同的特點(diǎn)。本文對(duì)合股機(jī)張力控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，分析了其收放卷過(guò)程中輥輪卷徑、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及速度的變化對(duì)張力的影響;介紹了合股機(jī)張力系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，原系統(tǒng)采用直流電機(jī)作為系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，現(xiàn)考慮在收放卷部位采用磁粉離合器及磁粉制動(dòng)器作為其驅(qū)動(dòng)設(shè)備，并對(duì)其進(jìn)行分析，得到了磁粉離合器及制動(dòng)器的數(shù)學(xué)模型;最后分析了張力檢測(cè)裝置，建立了其數(shù)學(xué)模型，并分析了機(jī)械檢測(cè)設(shè)備對(duì)張力信號(hào)檢測(cè)方面

3、的不足。
　　(2)合股機(jī)張力系統(tǒng)建模。傳統(tǒng)的張力系統(tǒng)建模方式都是根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡方程對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中物料的張力形成過(guò)程進(jìn)行分析研究，忽略了物料本身因素對(duì)張力的影響。本文以物料本身為研究對(duì)象，運(yùn)用胡克定律及質(zhì)量守恒定律對(duì)張力的形成過(guò)程進(jìn)行分析，建立了物料的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)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(gè)相互耦合的量，傳統(tǒng)的張力系統(tǒng)模型沒(méi)有反映出張力系統(tǒng)的這一特點(diǎn)，導(dǎo)致其對(duì)物料的張力不能取得很好的控制效果。以輥輪為研究對(duì)象，運(yùn)用

4、轉(zhuǎn)矩平衡定律對(duì)張力的形成過(guò)程進(jìn)行了分析，建立了中間輥及收放卷輥輪的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型。最后，根據(jù)物料以及輥輪的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型得到合股機(jī)張力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　(3)合股機(jī)張力系統(tǒng)控制策略選取。由于合股機(jī)張力系統(tǒng)是一個(gè)典型的大時(shí)變、強(qiáng)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(lái)克服各種干擾因素對(duì)物料張力的影響，對(duì)物料張力進(jìn)行有效的控制也是本文的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。本文針對(duì)合股機(jī)張力系統(tǒng)大時(shí)變的特點(diǎn)，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(bǔ)償控制的可行性;由于張力系統(tǒng)的時(shí)變性及模型的不確定性，提出運(yùn)用模糊PID控制技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)張力控制系統(tǒng)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，選取合適的模糊控制規(guī)則及隸屬度函數(shù)，完成了模糊PID控制器的設(shè)計(jì);由于張力系統(tǒng)中存在著輥輪速度和張力的耦合，如何對(duì)速度和張力進(jìn)行解耦控制是一個(gè)重要的問(wèn)題，而自抗擾控制器能夠把系統(tǒng)的模型內(nèi)擾和外部干擾當(dāng)作同一狀態(tài)進(jìn)行觀測(cè)和補(bǔ)償，可以將系統(tǒng)張力和速度的耦合當(dāng)作系統(tǒng)的內(nèi)擾進(jìn)行處理，因此，采用自抗擾控制技術(shù)