无张力传感器的卷绕物多电机V-F协调控制

摘要

在纺织、造纸、软包装印刷、金属箔带及其他带材、线材、管材制造等行业中都存在着卷绕控制问题,其中张力和线速度协调控制的好坏将直接影响到产品质量和生产效率。本文重点研究了无张力传感器的卷绕物多电机速度和张力协调控制的问题,提出了相应的控制方案和技术实现方案。
　　 首先,本文对卷绕物多电机V-F协调控制系统的研究和应用现状进行综述,在此基础上,提出了无张力传感器的卷绕物多电机V-F协调控制系统的组成原理与功能,给出了系统的硬件和软件的设计方案。
　　 其次,在充分研究分析目前卷绕物生产过程中常用的有张力传感器的闭环控制系统结构方案的基础上,本文提出了一种新的卷绕物多电机V-F协调控制系统结构方案,建立了无张力传感器的卷绕物多电机V-F协调控制系统的数学模型。通过对系统的控制算法的研究,提出了将模糊自适应PID控制算法应用到卷绕物多电机V-F协调控制系统中,并且利用MATLAB软件分别对基于传统PID控制算法和模糊自适应PID控制算法的无张力传感器的卷绕物多电机V-F协调控制系统进行了仿真分析比较,仿真结果表明采用模糊自适应PID控制算法,能使张力快速稳定,V-F协调控制性能好而且基本不受卷径大范围变化的影响。
　　 最后,完成了基于嵌入式技术的无张力传感器的卷绕物多电机V-F协调控制器的软、硬件设计。硬件部分主要以ColdFire系列32位微控制器MCF52235为核心,对控制器最小系统、信号采集处理电路、功率驱动电路及系统电源电路等功能模块电路进行了详细的介绍。软件部分采用μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统模块化设计方式,将系统软件分解成若干个任务模块,详细分析了信号转换、张力软检测运算算法、控制算法、控制信号输出任务和人机界面等程序的实现,实现了控制器的控制功能。