一类非晶带材在线卷取控制系统的研究和设计

摘要

非晶带材作为新型导磁材料，比传统材料具有更高的导磁率和性价比，广泛应用于变压器磁芯制造等需要导磁的领域。非晶带材的生产已经具有相当的规模，但是国内除个别企业外，绝大多数生产商采用离线卷取方式，影响了非晶带材的生产效率。本文对非晶带材的在线卷取进行研究，主要工作如下:
　　 首先，设计了非晶带材在线卷取的整体方案，选择永磁同步电机作为工作电机，介绍了永磁同步电机的矢量控制方法。对各辊的物理尺寸进行了设计，针对负载惯量匹配和功率匹配的要求，确定电机的型号。在VisualC++6.0编译环境中采用MFC模块完成了参数界面的设计。
　　 其次，完成基于DSP28335芯片的控制电路板硬件设计，包括最小系统模块、通信模块和人机交互模块。在CCS3.3编译环境中完成软件设计，包括通信程序、液晶屏驱动程序和电机控制程序。完成了永磁同步电机速度环和电流环的双闭环调试。采用MFC编写PC端人机界面，进行电机运行状态的在线监控。
　　 最后，介绍了张力系统的一般组成和分类，设计了恒张力卷取的闭环张力控制策略。建立了由永磁同步电机作为动力元件的张力系统数学模型。采用基于状态方程的自适应鲁棒控制(ARC)算法设计了张力环和转速环的控制器，仿真结果表明了设计的有效性。进行了离散状态张力观测器的设计，仿真结果表明了设计的有效性。在matlab/Simulink模块中进行在线卷取系统的综合控制，得到了各电机的转速曲线;分析各电机的工作状态，与仿真结果一致。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 非晶材料的国内外生产现状

1．2．2 卷取技术的国内外现状

1．3 本论文的主要工作

2 在线卷取方案设计

2．1 总体框架

2．2 物理尺寸设计

2．3 电机选型

2．4 电机控制方案

2．5 参数界面设计

2．6 本章小结

3 硬件设计

3．1 控制板组成

3．2 电源模块

3．3 基本模块

3．4 通信模块

3．5 ADC调理模块

3．6 人机交互模块

3．7 本章小结

4 软件设计

4．1 控制板程序

4．1．1 张力闭环模块

4．1．2 人机交互模块

4．1．3 通信模块

4．2 电机控制程序

4．3 PC端人机界面程序

4．3．1 总体框图

4．3．2 串口模块

4．3．3 其它模块

4．4 本章小结

5 张力系统控制策略研究

5．1 张力控制方案

5．1．1 张力控制方案分类

5．1．2 张力控制系统构成

5．2 张力系统数学模型

5．3 基于ARC的张力系统控制策略

5．3．1 基本原理

5．3．2 直接ARC的转速控制器设计和仿真

5．3．3 ARC+Backsteping的张力控制器设计和仿真

5．4 离散状态张力观测器

5．5 在线卷取系统四电机综合控制

5．6 本章小结

6 调试结果

6．1 控制板基本功能测试

6．2 程序调试

6．3 本章小结

7 总结与展望

7．1 工作总结

7．2 研究展望

致谢

参考文献