柔性薄膜涂敷装置运动控制系统研究与设计

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1、武汉理工人学硕士学位论文摘要柔性材料加工是一类在纺织、造纸、印刷和薄膜材料等工业中常见的加工类型，随着新技术和新工艺的发展，柔性材料的卷取控制在半导体制造、生物医药和新能源等行业中的材料加工中的应用也愈来愈广泛。在燃料池膜电极连续制造中，需要将催化剂定位涂敷在质子交换膜上，由于质子交换膜是柔性薄膜，对柔性薄膜的收放卷定位控制成为加工过程的重要控制问题之一。在柔性薄膜材料涂敷的运动控制装置中，采用永磁同步电机作为驱动装置。机电系统的间隙特性和柔性材料的形变特性等因素所构成的非线性特性，使得对事先标记好的

2、柔性材料进行定位卷取的动态控制难度增加。本文针对柔性材料的卷取位置控制问题，研究获得快速和准确控制方法。由于薄膜是柔性材料，传统的对刚性材料的控制方法并不完全适用于本系统。在对包含伺服电机和柔性薄膜的收放卷系统进行了详细的动力学分析的基础上，得到各环节传递函数。针对系统柔性薄膜材料的非线性特性，设计模糊PID智能控制算法设计位置调节器。通过基于MATLAB仿真模型，分别建立柔性形变模型的系统与无形变模型的系统；研究了模糊PID智能控制算法与传统PID控制算法对控制系统稳定性、稳态精度和动态快速响应的影

3、响。通过仿真结果，表明建立柔性形变模型和采用模糊控制算法的意义。然后，对薄膜位置控制系统的硬件设计作了详细论述。系统以TI公司的TMS320F2812芯片为控制核心，设计了控制器的硬件电路部分；给出了转子位置，三相绕组相电流，速度和负载位置等检测电路；并以SANYO公司的RSlAl0AA伺服驱动器，设计了交流永磁同步电机的驱动电路。最后，对薄膜位置控制系统的软件设计作了详细论述。在系统软件设计中，主要包括：初始化程序、检测子程序、ADC中断服务子程序，调节控制程序，驱动控制程序，网络通讯程序等。主要实

4、现了系统的位置、速度、电流的检测以及闭环控制等功能。间隙和形变补偿是本文讨论的重点，但由于时间所限，只进行了初步探讨。本文的完成，对薄膜同步位置控制系统的建模，仿真及传动机械间隙，柔性材料形变的补偿控制打下了良好的基础。关键词：柔性材料，形变模型，模糊PID控制武汉理丁人学硕士学位论文AbstractFlexiblematerialprocessingisakindofprocessing，whichiswidelyusedinthetextile，paper,printingandfilmmater

5、ialprocessingindustries．Asthedevelopmentofnewtechnologyandnewprocess，thecoatingprocessingonflexiblefilmmaterialisalsomorewidelyusedintheapplicationsofmaterialprocessinginthefieldsofsemiconductormanufacturing，biomedicine，newenergyandSOon．Inthecontinuousm

6、anufacturingofmembraneelectrodeinthefuelcell，thecatalystisneededtobelocatedcoatingontheprotonexchangemembrane．Astheprotonexchangemembraneisflexiblefilmmaterial，precisepositioningcontrolofelasticmaterialrollisbecameoneofthemostimportantcontrolproblemsint

7、heprocessing．Inthemotioncontroldevicewhichisdesignedforthecoatingprocessingonflexiblefilmmaterial，apermanentmagnetsynchronousmotorisusedasdrivedevice．Thenon-linearcharacteristicswhicharecompositionsofgapcharacteristicofelectromechanicalsystemanddeformat

8、ioncharacteristicofflexiblematerialmakeitmoredifficulttofinishprecisedynamicpositioningcontrolofpre-markedelasticmaterialroll．Accordingtopositioningcontrolofelasticmaterialroll，therapidandaccuratemethodisstudied．AsthemembraneiSel