钢带缠绕系统锥度张力模糊控制

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1、济南大学硕士学位论文摘要缠绕模具在机械制造业中应用广泛，生产钢带缠绕预应力模具的关键是张力控制。卷绕系统中采用恒张力控制易造成缠绕层呈现内松外紧状态，导致模具强度和抗疲劳性降低。钢带缠绕预应力模具进行的是变张力缠绕，缠绕张力随着缠绕半径的增大而减小，使得模具内部的应力分布合理，从而延长了模具寿命、提高了产品的精度。本课题进行了关于钢带缠绕系统锥度张力模糊控制的研究，完成的主要工作如下：综述了国内外相关技术领域的文献，阐述了锥度张力的概念和控制策略，并对锥度张力控制器的选择进行了分析。在对钢带缠绕锥度张力控制系统的组成

2、和工作原理进行分析的基础上，钢带缠绕系统的收卷侧采用三相异步电机的矢量变频控制实现钢带的恒线速度控制。在钢带缠绕系统放卷侧建立张力反馈实现锥度张力控制，提出了采用带自调整因子的张力模糊控制器的控制策略，设计了张力模糊控制器。基于所提出的控制策略，在Matlab／Simulink仿真环境下，分别对钢带缠绕系统收卷侧恒线速度控制和放卷侧张力模糊控制进行仿真建模和研究。仿真结果表明，收卷侧具有稳定的恒线速度特性，放卷侧通过带自调整因子的张力模糊控制算法实现了钢带缠绕系统的锥度张力控制。采用带自调整因子的张力模糊控制器的张力

3、控制系统性能与采用固定模糊规则的模糊控制器的张力控制系统性能进行比较，表明采用带自调整因子的张力模糊控制器的系统输出张力超调量更小、调节时间较短，并且系统的抗干扰能力更强。运用力控组态软件设计钢带缠绕系统的监控程序，通过对收卷侧三相异步电机和放卷侧伺服电机的控制实现锥度张力控制。在监控程序中设计了带自调整因子的张力模糊控制器。通过监控程序和伺服电机的Sigmawin+软件进行钢带缠绕系统监控调试，将采用带自调整因子的张力模糊控制器的系统输出张力与采用PID控制的系统输出张力相比，验证了采用带自调整因子的张力模糊控制器

4、的系统缠绕张力对期望张力具有更好的跟随性。关键词：钢带缠绕系统；锥度张力；带调整因子的模糊控制器；仿真建模：组态监控钢带缠绕系统锥度张力模糊控制lV济南大学硕士学位论文AbstractWindingdieiswidelyusedinmachinerymanufacturingindustry．Thekeytotheproductionofprestressedstripwounddieistensioncontr01．Inthewindingsystem，theuseofconstanttensioncontroli

5、seasytocausethelooseinnerlayerandthetightouterlayer，andreducethestrengthandfatigueresistanceofthedie．Thevariabletensionwindingisusedinthemanufactureofprestressedstripwounddie．Thewindingtensiondecreasesgraduallywithincreasingwindingradius．Sothedieinternalstressd

6、istributionisreasonable，therebythelifeofthedieisextended，andtheaccuracyoftheproductisimproved．Thispaperstudiesontapertensionfuzzycontrolofstripwindingsystem，andthemainworkcompletedinthispaperisasfollows：Literaturesrelatedtechnicalfieldsathomeandabroadarereviewe

7、d．Theconceptandcontrolstrategyoftapertensionareelaborated，andtheselectionoftapertensioncontrollerisanalyzed．Basedonanalysisofcompositionandworkingprincipleofthestripwindingtapertensioncontrolsystem，constantlinearvelocitycontrolofthestripisrealizedbyusingvectori

8、nvertercontrolofthethree-phaseasynchronousmotorinthewindingsideofthestripwindingsystem．Torealizetapertensioncontrol，tensionfeedbackisbuiltintheunwindingsideofthestripwinding