计算机控制多路精密张力系统的研究

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1、摘要张力控制是纤维缠绕工艺中的关键技术之一，直接影响着缠绕制品的质量。合理的张力值能否得以准确和稳定的实施，取决于张力控制系统。本文首先回顾了复合材料的发展和应用，总结了国内外纤维缠绕技术及张力器的发展概况。在对张力系统的组成和工作原理进行分析和研究后，提出了以工业控制计算机和功能模板作为主控制器，以交流数字伺服电机为执行元件，用半径跟随臂补偿纱团半径变化的多路张力闭环控制方案。交流数字伺服电机工作在力矩控制方式下，利用伺服系统的力矩与速度反馈信号实现张力闭环控制，提高了张力控制精度。伺服电机既作为执行元件又作为回纱电机，因而简化了控

2、制系统。文中建立了张力控制系统的数学模型，分析了控制系统的工作原理。在探讨了PID控制算法及其离散化方法以后，提出张力系统应采用积分分离式数字PID控制方法。软件设计中，运用VisualC十+编译环境和Windows编程技术，使用人机对话方式，充分利用数据采集卡提供的DL以动态链接库)函数，调用计算机中的软件资源，简化了编程，提高了资源的利用率。在建立张力控制软件整体框架结构的基础上，开发出控制系统软件。试验中对张力器进行标定之后，对张力控制系统进行联机调试。通过试验以及对试验结果的分析，得出了张力控制系统的静差率及波动率，证明了控制

3、方案的可行性。该张力控制系统稳定性好，反应速度快，控制精度较高。关键词张力控制系统;交流数字伺服电机;数控缠绕机哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTensioncontrolisakeytechnologyduringthefiberwindingprocess,itresultsinadirectinfluencetothequalityofproducts.Thereasonabletensioncouldbebroughtintoeffectexactlyandstablydependonthetensioncont

4、rolsystem.Inthispaper,thedevelopmentandapplicationofcompositematerialisreviewedfirst,thenfiberwindingtechniqueandtensioncontrollerathomeandabroadissummarized.Amulti-pathclosedlooptensioncontrolsystem,whichischosenindustrycomputerandfunctionmouldboardsasthemaincontroller

5、andalternatingnumericservo-electromotorastheservoelement,afollowerarmcompensatingthechangeofradius,isputforwardafteranalyzedandstudiedthecompositionandoperationalprincipleoftensioncontrolsystem.Alternatingnumericservo-electromotorworksinthemomentcontrolmode,usingthemome

6、ntandspeedfeedbacksignalsintheservosystemimplementstensionclosedloopcontrol,whichimprovesthetensioncontrolprecision.Servo-electromotoractasexecutingelementandtakingbackmotor,aspredigeststhesystem.Inthispaper,amathematicalmodelofthetensioncontrolsystemisfounded.Theoperat

7、ionalprincipleofcontrolsystemisanalyzed.AfterstudiedPIDcontrolanddigitalPIDcontrol,authorsuggeststhatintegralseparatedPIDcontrolmethodshouldbeusedinthesystem.Insoftwaredesign,VisualC++IDE、WindowsProgrammingtechnologyandman-machineconversationisapplied.Themethodofutilizi

8、ngtheDLLfunctionsprovidedbydataacquisitionboardandsoftwareresourceinthecomputermakesprogrameasierandresourcemo