对带材收卷过程中正弦式跑偏跟踪控制

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文对带材收卷过程中正弦式跑偏的跟踪控制研究生：张培娟指导教师：陈德传教授级高工2012年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterTrackingControlforSinusoidalDeviationintheStripWingdingProcessCandidate:ZhangPeijuanSupervisor:Prof.ChenDechuanDecember，2012杭州电子科技大学学位

2、论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表

3、论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日杭州电子科技大学硕士学位论文摘要带材跑偏是指纸张、软包装印刷材料、带钢、塑料薄膜、织物等可绕性带材在卷绕过程中，由于卷取带材的张力变化、前道工序卷绕不齐以及带材的厚度不均匀等多种因素的影响，而呈现出交替随机的横向跑偏。这种现象导致带材在收卷时边缘不整齐，

4、若不及时纠偏，不仅影响带材的加工、无法保证产品质量，而且增加原料能源消耗，严重时会使生产设备不能正常运行。本文针对带材在收卷过程中存在的交变式跑偏，设计了一种基于重复控制与自适应PD控制两种方法相结合的纠偏控制系统。首先，本文对带材跑偏控制的背景、意义及国内外同行的研究现状进行了分析，介绍了常用的跑偏传感器、纠偏执行器、纠偏控制算法，并探讨了基于CCD传感器的新型跑偏检测方法。在此基础上，根据带材纠偏控制系统的特点，以带材收卷纠偏为例提出新型跑偏跟踪控制方案，介绍了该纠偏控制系统的组成及工作原理，以及软硬件方案和主要

5、功能。其次，本文分析了收卷纠偏控制系统的数学模型，并根据PID控制具有良好的动态性能与重复控制具有良好的稳态性能的特点，设计了新型纠偏控制算法，即基于重复控制的自适应PD控制算法。然后在MATLAB环境下，对采用自适应PD控制的算法和采用重复控制与自适应PD控制相结合的算法进行仿真比较，仿真结果表明：采用新型纠偏控制算法可以很好地改善系统的跟踪性能，可以解决正弦式交变跑偏问题，使带材收卷纠偏控制系统具有良好的动、静态性能。为后续研究奠定了理论基础。最后，基于嵌入式芯片STM32F103VET6对新型纠偏控制器进行软、

6、硬件设计。其中，硬件部分主要包括主控板电路设计、人机界面设计、驱动电路设计、信号处理设计、电源电路设计；软件部分基于嵌入式实时操作系统μC/OS-II的设计思路，对系统的主程序、中断服务程序及子程序进行了模块化设计，介绍了新型纠偏控制算法、信号采集和PWM输出等的实现方法。经过理论研究与实验，表明本系统达到了预期的目的。关键词：带材收卷，跑偏，重复控制，自适应PD控制，嵌入式系统I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTIntheprocessofreelabilitystripproduction,suchas

7、paper,flexiblepackagingprintingmaterials,stripsteel,plasticfilm,textiles,itpresentsahorizontaldeviationalternatedwithrandom,whichiscausedbyachangeofwindingstriptension,irregularwindinginthepre-procedure,non-uniformitystripthicknessandotherfactors.Thisphenomenon

8、willcausethestripedgeirregularwhenwinding.Ifnotcorrectedintime,itcouldnotonlyaffectstripprocessingtoleadinferiorqualityofproducts,butalsoincreasematerialandenergyconsumption