基于简单自适应算法的张力控制系统研究

摘要

在电线电缆的绝缘加塑生产过程中，张力控制是极其重要的一环。良好的张力控制性能指标能够确保产品质量，提高生产效率。20世纪70年代末，K.Sobel和H.Kaufman等学者提出一种新型直接自适应控制算法，即简单自适应控制。其控制算法结构简单，可调参数少，系统的控制性能只与选定的参考模型有关，从而使系统的设计几乎与被控对象无关，可用于单变量系统和多变量系统以及非线性系统，在工业过程控制中有广泛的应用发展前景。 本论文基于简单自适应控制算法，针对电线绝缘加塑过程中收卷和放卷张力系统存在大时变、强耦合、多干扰的特点，进行了基于简单自适应算法的电线加塑恒张力控制仿真和实际应用研究。 首先，论文分析了卷绕过程中影响张力变化的因素，比较了几种张力控制方式的优缺点后，介绍了一种间接——直接复合控制方法。在建立张力阶段，采用电流单闭环PID控制，实现快速建立张力；小范围张力调整阶段，采用简单自适应控制算法，实现恒张力闭环控制，通过简单自适应控制来提高系统的鲁棒性，从而消除参数变化带来的张力波动。 其次，以配有PCI插槽的数据采集板卡和组态软件的PC机作为主控单元，结合全数字直流调速装置SIMOREG DC-MASTER 6RA70，以及其他外围设备，对收卷恒张力控制系统进行了仿真和实际应用研究，结果表明该控制策略是有效、可行的。 最后，利用组态王支持自制ActiveX控件的特性，采用Visual Basic开发算法控件，组态软件调用控件，设计了上位机监控系统。并以FESTO液位系统为被控对象进行了实验，实验结果表明，通过组态软件调用 ActiveX控件实现控制算法，通过PCI板卡完成数据的输入输出，是完全能够进行实时控制的，可以用于像张力这样的快速量的控制。这也为先进的控制方法应用到实际生产过程提供了参考，具有非常重要的实际意义。