铜箔后处理生产线控制系统研究

摘要

在铜箔后处理系统中，张力控制是生产过程中极其重要的一环，良好的张力控制能够确保产品质量，提高生产效率。本论文具体针对在铜箔后处理过程中的收放卷张力控制进行讨论与研究。
　　铜箔后处理系统是一个典型的大时变、强耦合、多干扰的非线性卷绕系统，而且生产环节众多，具有许多不可测因素；各机组间卷材的张力相互耦合，前端的张力变化会造成前后端张力的波动；而且现在对铜箔要求更薄、平，这又增加了张力控制的难度。论文推导了张力系统的数学模型，建立了张力系统动态方程，分析了在卷绕过程中传统PI控制规律下系统各参量的变化，说明了仅PI控制律显然不能满足高精度张力控制的要求，我们必须对其进行PID控制算法的改进。
　　本文的主要研究内容如下：
　　论文中提出了使用经典的PID控制，然后对PID参数进行优化的控制策略，在对参数进行优化之后，得到的仿真结果无论是动态性能还是静态性能都得到大大提高，达到了控制性能要求。
　　以张力控制器、磁粉制动器、张力传感器搭建的闭环张力控制系统，改变了以往的开环张力控制或半闭环张力控制方案，大大地提高了系统的控制精度，同时，使系统在运行过程中，很好地保证了对铜箔材料张力的实时检测和调整，提升产品的质量。
　　引入现场总线和PLC技术组成全数字化交流传动控制系统，提高了系统的可靠性和控制精度。
　　采用人机界面不仅使操作简单，而且能动态监控收、放卷的运行过程，大大降低了对工人的技术要求和其劳动强度，提高了生产效率。
　　论文完成了张力控制放卷系统的张力控制器的研制，并根据已建立的数学模型，研究了系统的闭环控制算法，给出了控制系统仿真结果，试验表明系统具有较好的响应性能，实现了收卷的恒张力控制。同时，对主程序和人机界面的软件编程，实现了作者的控制策略，并结合实际的运行过程，设计了用于补偿的运行曲线，优化了张力控制器的性能。

目录

铜箔后处理生产线控制系统研究

CONTROL SYSTEM DESIGN OF COPPER FOIL POST-PROCESSING PRODUCTION LINE

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题的背景

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 恒张力控制系统国内外研究现状

1.4 本文研究的主要内容

第2章 张力控制系统的结构和工作原理

2.1 张力控制系统的基本环节

2.2 收放卷张力控制系统的结构

2.3 张力调节辊和张力传感器

2.4 张力控制系统的工作原理

2.5 本章小结

第3章 系统受力分析及控制策略的研究

3.1 放卷辊的受力分析

3.2 PID控制算法研究

3.3 磁粉制动器的分析和参数整定

3.4 本章小结

第4章 控制系统的仿真与试验研究

4.1 Simulink搭建系统框图

4.2 张力PID控制参数的整定

4.3 本章小结

第5章 基于现场总线的控制系统设计与实现

5.1 控制系统主程序的设计

5.2 基于Profibus-DP的通讯系统

5.3 人机界面程序的开发设计

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢

附录