钢带缠绕系统张力检测与控制分析

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1、济南大学硕l：学位论文I目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．IIIABSTRACT．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．V第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l1．1课题研究背景和研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．2国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．1钢带缠绕预应力模具研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．21．2．2常见的张力控制系统结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．3常用的张力控制算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．61．3主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯．．8第二章钢带缠绕控制系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1l2．1钢带缠绕控制系统结构及工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1l2．1．1钢带缠绕控制系统的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．112．1．2钢带缠绕控制系统的工作过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．2钢带缠绕控制系统数学建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．132．2．1张力产生原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132．2．2钢带缠绕控制系统收卷侧数学建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯152．2．3钢带缠绕控制系统放卷侧数学建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯172．3钢带缠绕控制系统驱动设备的选型和计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．182．3．1收卷侧驱动设备选型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯192．3．2放卷侧主要参数计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯192．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．20第三章模糊控制在钢带缠绕控制系统中的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．213．1模糊控制原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．213．1．1模糊控制的基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯213．1．2模糊控制的基本构成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯223．1．3模糊PID控制器的设计原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯243．2钢带缠绕控制系统控制策略⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．263．3收卷侧的恒线速度控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．28钢带缠绕系统张力柃测‘j控制研究3．3．1恒线速度常规P

4、I控制策略⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．283．3．2恒线速度模糊PI控制策略⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．323．4放卷侧的变张力控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．353．4．1常规PID张力控制策略⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．353．4．2带补偿的张力控制策略⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．403．4．3带补偿的张力模糊PI控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．433．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．45第四章钢带缠绕控制系统硬件及软件设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．474．1钢带缠绕控制系统硬件设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．474．1．1控制器的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯474．1．2传感器的选择和

5、接线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯474．1．3伺服变频及控制柜信号接线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯504．2钢带缠绕控制系统监控与管理软件的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．524．3信号的抗干扰处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯544．3．1硬件抗干扰措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．544．3．2软件抗干扰措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．．554．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．57第五章结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．59参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．61致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯65附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯67n济南人学

6、硕fj学位论丈摘要钢带缠绕预应力模具作为一种新型模具，它具有使用寿命长、制造周期短、制造成本低、承载能力高等优点，成为模具的重要发展方向。在钢带缠绕预应力模具的制造过程中，缠绕张力和缠绕速度的控制至关重要。由于钢带缠绕控制系统是一个多变量、非线性、多干扰的复杂系统，且缠绕张力和缠绕速度之间存在着强耦合关系，常规PID控制策略难以实现缠绕张力和缠绕速度的高精度控制，严重的影响到缠绕预应力模具的使用寿命和应用强度。因此，如何解决钢带缠绕控制系统中存在的问题，实现张力和速度的高精度控制，保证缠绕过程平稳、快速、有效的进行具有重要的理论意义和应用价值。本论文依托国家自然科学基金项目“钢带缠绕预应力模具

7、变张力设计理论与实验研究"(项目编号：50875111)。通过大量阅读国内外相关文献，在分析研究了钢带缠绕控制系统的运动模型的基础上，建立了钢带缠绕控制系统的数学模型。针对钢带缠绕控制系统中恒速度控制和变张力控制中存在的问题，分别提出了收卷侧的恒线速度模糊PI控制策略和放卷侧的变张力带补偿模糊PI控制策略，并进行了仿真研究。建立了双电机模式的钢带缠绕控制系统装置，并设计了钢带缠绕控制系统的监控与管