| 【中文题名】 | 复合机张力系统建模及控制策略的研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-10-16 |
| 【中关键词】 | 复合机,张力控制,自适应PID控制,张力观测器,自适应LQR, |
| 【英关键词】 | laminator,tension control,adaptive PID control,tension observer,adaptive linear quadratic regulator（LQR）, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>自动控制、自动控制系统>计算机控制、计算机控制系统 |
| 【论文摘要】 |
在物料传送系统中，张力控制是极其重要的一个环节，高精度的张力控制是保证产品质量的关键性能指标，而张力和线速度又相互耦合，因此如何对物料张力和线速度进行独立的控制，一直是我们关注的焦点问题。
本文以复合机为研究对象，复合机系统是由放卷、贴合、印刷和收卷四个子系统组成。放卷子系统的执行机构是磁粉制动器，其余子系统的执行机构都是直流电机及其驱动装置；放卷和收卷子系统的检测装置是测压张力传感器，贴合—印刷子系统的检测装置是浮动调节辊。复合机系统包含了张力控制的常用执行机构和检测元件，因此，它是一个良好的张力控制的研究平台。
复合机生产线是一个三电机拖动的三段式张力控制系统，文中详细的叙述了张力系统的一般建模方法，并推导出了复合机生产线的方框图模型和状态空间模型。它是一个典型的非线性、时变、强耦合的多变量控制系统，这使得控制算法的设计有一定的难度。
针对系统的放、收卷半径时变的特征，采用传统的定参数控制模式难以获得令人满意的效果，因此，提出了参数自适应PID控制算法并以放卷段为例进行了仿真研究。以降低硬件成本和提高生产线速度为出发点，根据辊的动态转矩平衡方程式，提出了一种基于张力观测器... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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ABSTRACT |
4-8 |
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第一章 绪论 |
8-16 |
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1.1 张力控制系统概述 |
8-9 |
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1.2 张力控制系统的应用领域 |
9-11 |
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1.3 张力控制方法与张力控制策略 |
11-13 |
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1.3.1 张力控制方法 |
11 |
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1.3.2 张力控制器的发展历程 |
11-12 |
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1.3.3 张力控制策略的研究现状 |
12-13 |
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1.4 选题背景与意义 |
13 |
|
1.5 主要研究内容与论文结构安排 |
13-16 |
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第二章 复合机张力控制系统的结构 |
16-36 |
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2.1 湿式复合机的工艺流程 |
16-17 |
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2.2 复合机张力控制系统的结构 |
17-18 |
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2.3 复合机放卷段恒张力控制的实现 |
18-24 |
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2.3.1 放卷段的执行机构—磁粉制动器 |
18-20 |
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2.3.2 放卷段的检测元件—测压传感器 |
20-21 |
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2.3.3 放卷过程的动力学分析 |
21-23 |
|
2.3.4 放卷段恒张力控制的实现 |
23-24 |
|
2.4 复合机贴印段恒张力控制的实现 |
24-32 |
|
2.4.1 贴印段的执行机构—直流电动机 |
25-27 |
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2.4.2 贴印段的检测元件—浮动调节辊 |
27-29 |
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2.4.3 贴印过程的动力学分析 |
29-30 |
|
2.4.4 贴印段恒张力控制的实现 |
30-32 |
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2.5 复合机收卷段恒张力控制的实现 |
32-34 |
|
2.5.1 收卷过程的动力学分析 |
32-33 |
|
2.5.2 收卷段恒张力控制的实现 |
33-34 |
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2.6 张力控制系统的硬件配置及通信网络 |
34-35 |
|
2.7 本章小结 |
35-36 |
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第三章 复合机生产线的数学建模 |
36-53 |
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3.1 物料的动力学模型 |
36-42 |
|
3.1.1 胡克定律 |
38-39 |
|
3.1.2 库仑定律 |
39-40 |
|
3.1.3 质量守恒定律 |
40-42 |
|
3.2 卷辊的动力学模型 |
42-44 |
|
3.3 复合机张力系统组成部件的数学模型 |
44-48 |
|
3.3.1 磁粉制动器的数学模型 |
44-45 |
|
3.3.2 直流电动机的简化模型 |
45 |
|
3.3.3 测压传感器的简化模型 |
45-46 |
|
3.3.4 浮动调节辊的数学模型 |
46-48 |
|
3.4 复合机生产线的简化 |
48-49 |
|
3.5 基于传递函数的复合机生产线建模 |
49-50 |
|
3.6 基于状态空间方程的复合机生产线建模 |
50-52 |
|
3.7 本章小结 |
52-53 |
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第四章 张力控制策略的研究与MATLAB仿真 |
53-72 |
|
4.1 PID控制的基本原理 |
53-55 |
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4.2 自适应 PID控制算法的研究 |
55-60 |
|
4.2.1 自适应PID控制的基本原理 |
55-56 |
|
4.2.2 自适应 PID控制在复合机放卷中的应用 |
56-57 |
|
4.2.3 自适应 PID控制的MATLAB仿真研究 |
57-60 |
|
4.2.4 自适应PID控制算法的评价 |
60 |
|
4.3 基于观测器的无传感器张力控制的研究 |
60-68 |
|
4.3.1 状态观测器的提法 |
60-61 |
|
4.3.2 基于观测器的无张力传感器研究的意义 |
61-62 |
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4.3.3 张力观测器在复合机收卷中的应用 |
62-63 |
|
4.3.4 张力观测器的MATLAB仿真研究 |
63-67 |
|
4.3.5 张力观测器的评价 |
67-68 |
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4.4 自适应 LQR控制算法的研究 |
68-71 |
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4.4.1 LQR算法的提法 |
68-69 |
|
4.4.2 增益自调整思想 |
69 |
|
4.4.3 LQR算法的MATLAB仿真 |
69-71 |
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4.5 本章小结 |
71-72 |
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第五章 总结与展望 |
72-74 |
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5.1 主要研究工作总结 |
72 |
|
5.2 后续工作展望 |
72-74 |
|
参考文献 |
74-78 |
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致谢 |
78-80 |
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攻读硕士学位期间的科研及论文发表情况 |
80 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.386017 |
