一种绕线伺服张力器建模及其H∞仿真控制研究

针对异形线圈绕制时速度波动造成的张力波动问题,为了降低张力波动幅度,设计出了一种伺服张力控制装置并研究了其控制方法。在分析跳辊上、下游绕线长度和跳辊上绕线速度的基础上,建立了该张力器的张力数学模型,并分析了各扰动对张力的影响程度。研究了H∞控制方法在异形线圈绕线过程中的控制应用和设计方法,以及权函数的选择方法。利用Matlab工具箱设计得到了H∞控制器,使扰动至张力传递函数H∞范数最小,并设计PI控制器进行了对比,分析了闭环控制系统中扰动至张力的幅频特性,并在不同频率、不同速度正弦信号扰动输入下对控制系统进行了仿真分析。研究结果表明,该伺服张力器能有效控制张力波动幅度,与PI相比H∞控制方法能适应不同频率的扰动,且其张力波动幅度仅是PI控制下的1/3。