复合机张力系统建模及控制策略的研究

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1、硕士学位论文摘要在物料传送系统中，张力控制是极其重要的一个环节，高精度的张力控制是保证产品质量的关键性能指标，而张力和线速度又相互耦合，因此如何对物料张力和线速度进行独立的控制，一直是我们关注的焦点问题。本文以复合机为研究对象，复合机系统是由放卷、贴合、印刷和收卷四个子系统组成。放卷子系统的执行机构是磁粉制动器，其余子系统的执行机构都是直流电机及其驱动装置；放卷和收卷子系统的检测装置是测压张力传感器，贴合一印刷子系统的检测装置是浮动调节辊。复合机系统包含了张力控制的常用执行机构和检测元件，因此，它是一个良好的张力控制的研究平台。复合机生产线是一个三电机拖

2、动的三段式张力控制系统，文中详细的叙述了张力系统的一般建模方法，并推导出了复合机生产线的方框图模型和状态空间模型。它是一个典型的非线性、时变、强耦合的多变量控制系统，这使得控制算法的设计有一定的难度。针对系统的放、收卷半径时变的特征，采用传统的定参数控制模式难以获得令人满意的效果，因此，提出了参数自适应PID控制算法并以放卷段为例进行了仿真研究。以降低硬件成本和提高生产线速度为出发点，根据辊的动态转矩平衡方程式，提出了一种基于张力观测器的无传感器控制方案，并与基于传感器张力反馈的常规控制方案进行了SIMULINK仿真比较，仿真结果表明提出的方案完全可以达

3、到常规控制方案的动态性能，而且具有更高的稳态精度，这充分验证了观测器的可行性。由于复合机系统是一个多变量控制系统，因此本文研究了LQR控制算法，又针对系统参数时变的本质特征，采用了自适应增益调整的思想，最后对算法进行了MATLAB仿真研究。关键词：复合机，张力控制，自适应PID控制，张力观测器，自适应LQR硕一t学位论文摘要ABSTRACTTensioncontrolisaveryimportantpartinwebtransportsystem．Highprecision’Stensioncontrolisthekeyperformanceindexo

4、fkeepingproducts’quality．Ourmainconcernisalwayshowtocontrolindependentlytensionandlinearspeedinspiteoftheirstrongcoupling．Thispapertakeslaminatorasourresearchingobject，whichincludesfoursub-systems：unwinding、jointing、printingandrewinding．Unwindingsubsystemtakesmagneticparticlebrak

5、e8．8itsactuator,andtheothersa11takeDCmotorsandDCdrivesasl吐leiractuators．Unwindingandrewindingsubsystemsbothtakeloadcellsastheirmeasuringdevices，butjointing-printingsubsystemtakesdancerroll．Laminatingsystemincludesmostusualactuatorsandmeasuringdevicesintensioncontrolsystem，SOitisa

6、goodresearchingplatformoftensioncontr01．．LaminatingproductlineisatypicalthreesegmenttensioncontrolsystemwhichisdrivenbythreeDCmotors．Thispaperspecifiesageneralmodelingmethodsoftensionsystemsindetail，concludeslaminator’Sblockdiagramandstatespacemodel．Fromitsmodels，wecanseethatitis

7、anonlinear、time—variant、strongcross—coupling、multi—variablescontrolsystems，allofthesereasonsmakeitmoredifficulttodesignaappropriatecontroller．Becausewebtransportsystemhasatypicalcharacteristicswhichisunwindingandrewindingradiusandinertiatime—variant,itmakesconventionalcontrolstra

8、tegiesdifficulttoachievesatisfyingperfor