基于RBF系统辨识与PID控制的收卷机张力控制系统研究

薄膜拉伸生产线的核心是张力控制,它直接决定了所生产薄膜的质量、收取膜卷的表面平整程度和端面是否整齐。本文将传统PID控制与基于RBF神经网络的系统辨识相结合,并运用于薄膜收卷机张力控制系统。仿真和实验结果表明,该系统具有良好的自学习以及自调整能力,提高了收卷质量。     

基于张力测量的收卷机动态称重系统设计与实现

为在满足企业收卷机动态称重精度情况下,找出适合其生产现状的最佳卷取方式,提出了一种基于张力信号空间分解的动态称重方案。同时结合理论力学和动力学等理论,对比分析了恒张力(恒线速度)、恒转速、锥张力三种控制条件下的信号特征及误差模型,并对最终所选定的恒转速收卷方案进行了实验验证。实验结果表明,所测实时重量相对误差小于0.5%,收卷操作稳定、效率高,满足企业要求。     

薄膜收卷机收卷张力分析

对薄膜拉伸生产线性能优劣的评价标准是生产成膜的质量和效率,收膜成卷后膜卷端面的整齐程度及表面是否光滑无皱。本文将对收卷机的国内外发展现状做简要说明,就常用的收卷张力控制方法进行推导和分析并提出控制方程,同时通过计算收卷过程中膜卷内部的张力变化,给出两种避免出现膜卷褶皱的收卷张力曲线方程。     

基于NSGA-Ⅱ算法的多层共挤吹塑装备张力控制系统研究

薄膜收卷张力控制系统具有非线性、多模态、强干扰的特性,普通的控制策略无法解决快速、准确的控制难题。为此,设计了一种基于PID的薄膜收卷张力控制系统,以绝对误差积分、稳态误差和调整时间为目标函数,提出一种基于NSGA-Ⅱ的多目标优化算法,采用个体迭代优化机制及多项式变异的方法获取最佳PID控制器参数;通过搭建模拟试验台及现场测试,并与PLC控制系统相比,结果表明,基于NSGA-II算法的PID控制器能快速有效的找到最优PID参数,且张力变化曲线响应时间短,超调量小,稳态误差小,波动量小,具有更好的动态性能。     

输送带收卷装置设计及其恒张力控制研究

在带式输送机换带过程中,存在因输送带收卷张力不稳定造成的松卷或收卷电机过载等问题,对卷带机恒张力控制进行了研究,提出了一种卷带张力控制数学模型,通过该模型设计了一款中心收卷式卷带机,以及一种基于PI变频调速来实现恒张力收卷的控制策略。通过将卷带机模型进行简化,利用Recurdyn-R2R2D建立了卷带机简化后的动力学仿真模型,并根据张力控制模型在Colink联合仿真分析中搭建了输送带收卷恒张力控制策略;最终,对Recurdyn与Colink进行了联合仿真,分析了恒张力收卷效果。研究结果表明:运用张力控制模型设计的PI变频调速来实现恒张力收卷的控制策略,能够使带式输送机收卷过程中单位张力稳定在5 N/mm~2,且最大超调量不超过8%;并且能够感应收卷张力突增信号从而迅速控制卷带机停机,防止电机过载,为卷带机设计及现场运用提供了参考依据。     

自动PET薄膜收卷机机械系统设计

通过分析PET薄膜特性和自动PET薄膜收卷机的工作原理,对PET薄膜收卷机的功能提出了要求,并设计出自动PET薄膜收卷机的机械结构。通过采用张力控制系统和纠偏系统,保证薄膜在生产中所受张力恒定,能够不被划伤,运行过程中不跑偏,并确保收卷时料卷的端部整齐。在此基础上,研制了自动PET薄膜收卷机的样机,并分别对不同厚度的PET薄膜进行了连续实验,实验结果表明：设备运行良好、收卷整齐、自动化程度高,各项性能指标都达到了设计要求。     

张力同步系统微机控制算法的实现

针对多电机同步运行的收卷系统,提出了微机实现控制的方案,及由软件完成动态补偿,卷径计算和改变张力给定的算法。     

基于STM32的卷对卷空间隔离原子层沉积设备张力控制系统设计

为了改善卷对卷空间隔离原子层沉积设备由于柔性运输基板张力控制引起的薄膜产品质量降低的问题,设计了一种基于STM32的闭环张力自动控制系统以实现张力的精确控制。该系统通过张力传感器对张力进行实时检测,结合PID控制算法通过电气比例阀对气缸出力进行控制,从而实现对张力的闭环控制。将该系统应用在卷对卷空间隔离原子层沉积设备上并进行测试,结果表明:该张力控制系统具有良好的稳定性与可靠性,在设备静止工况下张力的稳态误差最低能达到5%以内,运动工况下的张力波动率最低能达到15%以内。并且在较好的张力控制下,薄膜的制造重复性与产品质量均得到显著改善。     

基于LS-DYNA流延薄膜收卷的动态分析

对流延薄膜的收卷过程进行研究,报告了流延薄膜在收卷时要求达到的标准和目前存在的问题.通过建立合适的理论模型,描述薄膜材料在收卷生产的物理过程.采用有限元及有限差分法,利用LS-DYNA软件对这个物理过程的位移场、速度场、应力场等进行精确的数值模拟计算.通过大量的数值模拟,得到薄膜在收卷过程中,在薄膜宽度方向的同一截面上,最易产生问题的是薄膜的两端处.而通过对收卷过程中不同单元的分析,根据薄膜材料的最大拉伸率,求得收卷过程中拉力的范围.并确定恒定收卷速度保证收卷拉力的稳定使薄膜收卷平整,满足收卷质量要求.     

基于模糊控制理论的同步带恒张力控制系统

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。     

Design and Analysis of a Novel Tension Control Method for Winding Machine

Filament winding has emerged as the main process for carbon fiber reinforced plastic(CFRP) fabrication, and tension control plays a key role in enhancing the quality of the winding products. With the continuous improvement of prod?uct quality and e ciency, the precision of the tension control system is constantly improving. In this paper, a novel tension control method is proposed, which can regulate the fiber tension and transport speed of the winding process by governing the outputs of three di erent driven rollers(the torque of the unwind roll, the torque of the magnetic powder brake roller, and the speed of the master speed roller) in three levels. The mechanical structures and dynamic models of the driven rollers and idle rollers are established by considering the time?varying features of the roller radius and inertia. Moreover, the influence of parameters and speed variation on fiber tension is investigated using the increment model. Subsequently, the control method is proposed by applying fiber tension in three levels accord?ing to the features of the three driven rollers. An adaptive fuzzy controller is designed for tuning the PID parameters online to control the speed of the master speed roller. Simulation is conducted for verifying the performance and sta?bility of the proposed tension control method by comparing with those of the conventional PID control method. The result reveals that the proposed method outperforms the conventional method. Finally, an experimental platform is constructed, and the proposed system is applied to a winding machine. The performance and stability of the tension control system are demonstrated via a series of experiments using carbon fiber under di erent reference speeds and tensions. This paper proposes a novel tension control method to regulate the fiber tension and transport speed.     

Decentralized coordinated control of elastic web winding systems without tension sensor

In elastic web winding systems, precise regulation of web tension in each span is critical to ensure final product quality, and to achieve low cost by reducing the occurrence of web break or fold. Generally, web winding systems use load cells or swing rolls as tension sensors, which add cost, reduce system reliability and increase the difficulty of control. In this paper, a decentralized coordinated control scheme with tension observers is designed for a three-motor web-winding system. First, two tension observers are proposed to estimate the unwinding and winding tension. The designed observers consider the essential dynamic, radius, and inertial variation effects and only require the modest computational effort. Then, using the estimated tensions as feedback signals, a robust decentralized coordinated controller is adopted to reduce the interaction between subsystems. Asymptotic stabilities of the observer error dynamics and the closed-loop winding systems are demonstrated via Lyapunov stability theory. The observer gains and the controller gains can be obtained by solving matrix inequalities. Finally, some simulations and experiments are performed on a paper winding setup to test the performance of the designed observers and the observer-base DCC method, respectively.     

可定张力,定速度工作的卷绕控制系统

】介绍了并非必需配用张力测量传感器及半径测量传感器的直流电机控制器用于卷绕系统工作在定张力控制下的工作原理。以及定张力、定速度工作的卷绕控制系统的设计及其在我公司产品ＺＺ１８００Ｌ卷绕镀膜机上的应用。     

卷绕机构薄膜张力的模糊控制研究

介绍一种新的薄膜张力控制方法——模糊一线性复合控制。参考电容器卷绕装置制作了由单片机控制的张力控制系统,并设计了模糊控制器。实验证明控制效果良好,具有响应速度快、超调量小、控制精度高的特性,对数学模型难以建立、时变、非线性系统尤为合适。     

高速层绕系统的速度跟踪控制

针对焊丝高速层绕时放线线速度失配收线线速度,导致张力波动过大的问题,提出一种前馈-串级的速度跟踪PID控制方法.通过分析层绕机的机械结构,得到浮动辊的速度与张力波动的关系,进而总结出张力控制的实质是速度跟踪控制问题的结论.这种前馈-串级的速度跟踪控制方法,是通过控制浮动辊的位置间接地对张力进行控制,同时闭环控制放线电机的转速,实现放线线速度快速跟踪收线线速度.线速度测量采用了基于速度预估的M法.实验表明在放线电机高速转动,收线线速度有较大阶跃变化时,放线线速度能够快速跟踪收线线速度,调节时间不超过0.32 s,对张力有很好的控制效果.     

小型金属窄带恒张力卷绕控制系统设计

针对金属窄带材卷绕质量要求,设计了一套恒张力控制系统。分析了金属窄带材卷绕生产工艺过程控制中张力产生及其影响因素,在保持恒张力控制的基础上,提出、设计、制作了窄带材卷绕的双闭环、串级、动态控制系统。采用单片机为核心控制单元实现信号采集与控制信号输出,以三相交流力矩电机为主执行机构,结合转速、张力双闭环控制,实现了基于力矩电机的带材卷绕可控恒张力机构;同时以步进电机为辅执行器,以位移检测为反馈量的盘绕机构横移控制;以及以带材厚度为前馈信号的超前控制。通过设计电路图、制作电路板、系统集成应用效果表现出,带材卷绕过程用力均匀,张力稳定,匝间间隙合适,层间松紧适度,盘绕平整、均匀,保证了生产质量。     

Variable tension control for discontinuous tape winding of composites based on constant extension ratio

Discontinuous tape winding, which has obvious advantages in large extension ratio winding, is widely used in the molding of composites. Therefore, the research on technological parameters becomes the focus of many scholars. However, how to accomplish the variable tension control is usually not fully considered. Accordingly, the constant extension ratio and the smoothness of winding process cannot be ensured. Aiming at the problem of tension control, this paper first gives a comparatively deep research on the control method and the interaction mechanism of tension, extension ratio, automatic lap and automatic rectification. Then, according to the winding process features, the mechanical device and the mathematical model of tension control system are established respectively. With regard to the characteristics of PID controller and fuzzy controller, the fuzzy self-tuning PID controller is designed. As a result, the variable tension control is realized during the winding and lapping process, and the constant extension ratio is guaranteed. Finally, a sample application is presented for demonstration. By presenting the variable tension control techniques for discontinuous tape winding, the constant extension ratio of tapes is achieved, the consecution and the automation degree of winding process is improved as well. Thus, the quality of wound products is guaranteed.     

线缆卷绕机的PLC控制系统设计

设计了线缆卷绕机的控制系统.该系统以可编程控制器(PLC)为核心,还包括触摸屏、变频器、伺服驱动器/伺服电动机等部件.卷绕时,PLC根据设定值通过放线变频器控制放线速度,通过张力调节控制绕线变频器实现绕线与放线同步,排线由伺服电动机根据绕线速度协调完成.设备使用表明:系统运行平稳,卷绕紧密、美观,避免了叠线,塌边等现象...     

基于神经网络的缠绕过程张力积分鲁棒控制

纤维缠绕系统是典型的非线性系统,缠绕过程张力控制精度决定了缠绕制品成型品质,然而系统非线性特性、摩擦及外干扰等严重制约了缠绕过程张力控制性能的提升。目前现有方法主要以收/放卷两轴同步控制为基础,通过解耦等复杂操作展开张力控制研究,计算量大且不利于控制算法的应用。为了避免上述问题并准确描述缠绕系统张力产生机理和实际的摩擦特性,建立简化的缠绕系统非线性数学模型。同时以自适应作为神经网络权值训练方法,基于自适应神经网络设计出干扰量的逼近函数,在基于连续积分鲁棒（RISE）控制器设计的控制律中补偿扰动的影响,并基于Lyapunov稳定性理论证明了系统的渐近稳定性。最后,给出所提出控制器与现有方法的对比验证实例,结果表明所提出基于神经网络扰动补偿的积分鲁棒控制显著增强了系统抑制外干扰的能力,提升了张力控制精度。     

交流异步电机神经元变结构PID速度控制器设计

为了提高异步电动机调速系统的动态品质,提出了一种基于神经元变结构PID控制的速度控制器。该控制策略用一个神经元控制器实现变结构PID控制的同时,用另一个神经元控制器实时调整变结构PID控制器的参数。仿真结果表明,与传统PID调节器相比,该速度控制器能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性。