基于模糊控制理论的同步带恒张力控制系统.pdf

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1、第6期机械设计与制造2012年6月MachineryDesign&Manufacture15文章编号：11301—3997(2012)06—0015—03基于模糊控制理论的同步带恒张力控制系统张永胜高宏力刘庆杰(西南交通大学机械工程学院，成都610031)ConstantTensionControlSystemBasedonFuzzyControlTheoryZHANGYong-sheng，GAOHong-li，LIUQing-jie(SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUnivers

2、ity，Chengdu610031，China)【摘要】在工业的生产过程中，经常遇到收卷或放卷过程中的张力控制问题，由于收放卷张力系统具有非线性、时变性、复杂性，及模型的不确定性等特点，传统的开闭环控制不能达到很好的效果，而模糊控制不需要被控系统的精确的数学模型，同时可以有效且便捷的融合人的控制策略和经验，基于模糊控制理论的自适应恒张力控制系统，利用模糊系统的优点来解决控制系统的非线性、时变性，并在MatLab环境下对系统进行仿真，仿真结果表明算法具有良好的动态特性和稳定性，取得了较好的张力控制效果。关键词：恒张力控制；模糊控制理论；SIMU

3、LINK仿真【Abstract】Duringindustrialproduction，weoftenmeetthetensioncontrolproblemintheprocessofwindingandunwinding．Becauseofnonlinearity，timevariation，complexityandthenondeterminacyofmodelofthewindingandunwindingsystem，thetraditionalopenorclosed-loopcontrolfailsinrealizingbett

4、erresuh．However，thefuzzycontrolmaymeshcontrolstrategiesandexperienceintothecontrolsystemrnoreefectivelyandmoreconvenientlywithoutrequiringaccuratemathmaticmodelofthecontrolledsystem-Thus，itpresentsanadaptiveconstanttensioncontrolsystembasedonfuzzycontroltheory．Byusingthefuz

5、zysystemadvan-tages，theadaptiveconstanttensioncontrolsystemsolvesthenonlinear,time-varyingofthecontrolsystem．AndthesystemissimulatedundertheMatlab，whichturnsoutthatthealgorithmisgoodindynamiccharac-teristicandstabilitybyachievingasatisfactoryeffectoftensioncontrolsystem．Key

6、words：ConstantTensionCOntrOl；FuzzyControlTheory；MatlabSimulation中图分类号：TH16，TP273．4文献标识码：A辊产生微小的转速差，引起两棍之间钢丝绳产生弹性形变△，根1引言据胡克定律产生的张力的计算公式为12]：在同步带的成型过程(放卷过程)中，为保证同步带强力层2钢丝绳在工作中受力一致，排线时必须对线绳施加张力。绳间张F=KAL=f(2-V1)=丁~rroEf(2-V。)(1)力差必须要小，线绳张力的均匀性对于同步带强力层在使用中受式中：S—钢丝绳的截面积；r『—钢丝绳的半

7、径；E-_钢丝绳的弹性力均匀性影响极大，从而影响同步带拉断强度，而同步带失效形模量；卜收卷棍和放卷棍之间的钢丝绳长度(如图1中l式中整根带拉断导致的失效所占比例很高，所以同步带成型过程点和2点之间的钢丝绳长度)；v厂—牵引辊的速度；v．—放中的张力控制极为重要ll】。目前国内大部分张力系统使用传统的卷棍的速度。张力设定值为PID控制系统，PID控制基于被控对象的数学模型，具有结构简单，控制精度较高，鲁棒性强等特点，但是对于非线性的、时变的，模型不确定的系统很难达到稳定的控制效果．模糊控制系统无需建立被控对象的数学模型，对同步带成型过程中张力系

8、统的非线性、时变性具有良好的适应能力，且鲁棒性好闭，并可以有效且便捷的把现有的控制策略和经验融人其中，基于模糊控制理论的自调节自适应恒张力控制系统，对时变的同步带成