生箔机控制系统的设计与研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文生箔机控制系统的设计与研究姓名：衣磊申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：谭跃刚20090501摘要在铜箔过程生产中，生箔机传动控制是极其重要的一环，良好的生箔机传动控制系统可以保证铜箔产品的质量，提高生产效率。本文针对目前国内铜箔生产设备的控制精度不高，尤其张力控制性能不好等问题进行研究，研发出一套适合于铜箔生产的控制系统。首先，通过对铜箔生产线工艺流程、生箔机原理、生产技术性能及工艺参数进行详细分析，揭示出铜箔厚度、阴极辊速度及收卷辊速度之间的关系，重点探讨铜箔张力的产生及张力控制对系统

2、的影响，建立张力力学模型及恒张力控制数学模型，为进行生箔机的控制系统的设计提供理论基础和系统控制依据。其次，重点研究生箔机的张力控制策略。针对铜箔卷绕张力具有非线性、强耦合、时变性、强扰动等特点，对铜箔卷绕张力进行动态分析，建立各种扰动量与张力的数学关系，提出相关扰动补偿策略。其中针对铜箔收卷过程内松外紧的问题，重点对生箔机的卷绕特性及动态张力模型进行研究，在实际工程中引入锥度张力控制技术，并在通用锥度张力控制模型的基础上进行简化锥度控制模型，结合恒张力控制原理建立锥度分段恒张力控制模型，提出生箔机系统张力间接控制策略。为

3、了实现生箔机张力间接控制策略，采用了一些控制算法。为防止PID运算的积分饱和，引入改进的积分分离PID控制技术，并在MATLAB环境中进行仿真。在试验过程中表明间接张力控制系统的数学模型基本上能够反映张力控制的动态过程，采用积分分离PID控制算法可以满足生箔机张力控制的性能要求。然后，设计一套以PLC为主控核心，以变频器和伺服驱动器为底层控制器，以变频电机和伺服电机为执行元件，以触摸屏为人机界面的生箔机二级多机控制系统，具有更好的开放性，自主性和灵活性。通过RS．485通信实现对多机驱动单元的远程控制，提高系统的集成度与可

4、靠性。同时对实现生箔机控制系统控制功能的软件设计。最后，针对生在产调试中的一些动态参数调试及功能调试进行描述，重点介绍PID参数整定方法与结果。采用扩充临界比例度法对张力PID参数进行整定，缩短了调试时间、提高了系统精度。在完成张力控制系统的基础上，对张力的静差率、波动性做了分析，结果表明该控制系统对铜箔生产的要求。关键词：生箔机，PLC，锥度张力控制，速度控制AbstractTensioncontrolisveryimportantpartofprocesscontrolintheprocessofcopperfoilp

5、roduction．GoodCrudeFoilEnginetransmissioncontrolsystemimprovesproductionqualityandproductivity．Owingtothelowcontrolaccuracyandtheinferiortensioncontrolperformanceofthecopperfoilproductiondevice，asuitofcontrolsystemtofitcopperfoilproductionwasresearched．Firstly,the

6、copperfoilproductionprocessflow,theCrudeFoilEngineprinciple，productiontechniqueperformanceandtechnicsparameterweredetailedlyanalysedforrevealingtherelationofcopperfoilply,cathoderollervelocityandwindingrollervelocity．Thecopperfoiltensionarisingandtheimpactoftensio

7、nonthesystemwerestronglydiscussedforsettinguptensionmechanicsmodelandmathematicalmodelofconstanttensioncontr01．ThoseprovidedtheoreticalfoundationandsystemcontrolbasisforfurtherdesigningtheCrudeFoilEnginecontrolsystem．Secondly,thetensioncontrolofCrudeFoilEnginewasf

8、ocusedtoresearch．Thedynamicanalysisofcopperfoilwindingtensionwasdone，forwhichhasanon-linear,strong—coupling，time·varying，strongdisturbances，suchascharac