鋼帶纏繞系統(tǒng)張力檢測與控制研究.pdf

1、鋼帶纏繞預(yù)應(yīng)力模具作為一種新型模具,它具有使用壽命長、制造周期短、制造成本低、承載能力高等優(yōu)點(diǎn),成為模具的重要發(fā)展方向。在鋼帶纏繞預(yù)應(yīng)力模具的制造過程中,纏繞張力和纏繞速度的控制至關(guān)重要。由于鋼帶纏繞控制系統(tǒng)是一個多變量、非線性、多干擾的復(fù)雜系統(tǒng),且纏繞張力和纏繞速度之間存在著強(qiáng)耦合關(guān)系,常規(guī)PID控制策略難以實(shí)現(xiàn)纏繞張力和纏繞速度的高精度控制,嚴(yán)重的影響到纏繞預(yù)應(yīng)力模具的使用壽命和應(yīng)用強(qiáng)度。因此,如何解決鋼帶纏繞控制系統(tǒng)中存在的問題,

2、實(shí)現(xiàn)張力和速度的高精度控制,保證纏繞過程平穩(wěn)、快速、有效的進(jìn)行具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　 本論文依托國家自然科學(xué)基金項目“鋼帶纏繞預(yù)應(yīng)力模具變張力設(shè)計理論與實(shí)驗研究”(項目編號:50875111)。通過大量閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),在分析研究了鋼帶纏繞控制系統(tǒng)的運(yùn)動模型的基礎(chǔ)上,建立了鋼帶纏繞控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。針對鋼帶纏繞控制系統(tǒng)中恒速度控制和變張力控制中存在的問題,分別提出了收卷側(cè)的恒線速度模糊PI控制策略和放卷側(cè)的變張

3、力帶補(bǔ)償模糊PI控制策略,并進(jìn)行了仿真研究。建立了雙電機(jī)模式的鋼帶纏繞控制系統(tǒng)裝置,并設(shè)計了鋼帶纏繞控制系統(tǒng)的監(jiān)控與管理軟件。
　　 在研究了纏繞預(yù)應(yīng)力模具制造工藝的基礎(chǔ)上,分析設(shè)計了鋼帶纏繞控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的工作過程。進(jìn)行了鋼帶纏繞控制系統(tǒng)中收卷側(cè)、放卷側(cè)和張力檢測機(jī)構(gòu)主要部件的動力學(xué)分析,建立了鋼帶纏繞控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　 針對常規(guī)PI控制器無法實(shí)現(xiàn)鋼帶纏繞控制系統(tǒng)中速度的精確控制問題,應(yīng)用模糊理論,設(shè)

4、計了模糊PI速度控制器。基于Matlab/Simulink建立了鋼帶纏繞控制系統(tǒng)收卷側(cè)的恒線速度控制的仿真模型。通過仿真研究,分別對比了模糊PI控制器和常規(guī)PI控制器的控制性能。研究結(jié)果表明,模糊PI控制下的恒線速度控制系統(tǒng)具有更高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
　　 為了解決鋼帶纏繞控制系統(tǒng)放卷側(cè)的變張力控制中存在張力抖動和靜態(tài)誤差等問題,提高張力控制精度,應(yīng)用前饋補(bǔ)償原理和模糊控制原理,設(shè)計了張力控制器。在Matlab/Simuli