一类轮胎冠带缠绕张力控制系统设计

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1、分类号：学校代码：10426密级：学号：2013040002硕士学位论文MASTERDEGREETHESIS一类轮胎冠带缠绕张力控制系统设计作者：董晓斐指导教师：于镭学科专业：控制科学与工程专业代码：081100研究方向：控制理论与控制工程2016年6月8日一类轮胎冠带缠绕张力控制系统设计－－学位论文完成日期：２０６０８—ｊｙ指导教师签字：公答辩委员会成员签字：－醉Ｉ许一类轮胎冠带缠绕张力控制系统设计摘要为了提高轮胎成型工艺中冠带缠绕张力的控制精度以及改善胎坯成型质量，本文以半钢乘用（轻卡）子午线轮胎二次法二段LCE1418-0

2、2JY成型机为例，设计了一套以冠带张力控制器为核心部件，以可外部存储数据的触摸屏MT4424TE和三菱伺服电机为辅件的轮胎冠带张力控制系统，本文是以高性能的DSCMC56F8037作为主控芯片，采用双输入单输出的闭环反馈控制方式。同时，针对现场大功率电气设备的运行环境，设计了可抗强电磁干扰的张力信号调理硬件电路，保证张力信号的有效控制；主芯片通过光耦隔离驱动伺服电机，进一步提高了信号的传输可靠性。根据轮胎冠带张力模型分析和系统功能设计要求，本文软件设计中选取了带死区的积分限幅PID控制算法，并以速度扰动时的系统响应情况为例，进行了Matlab仿真验证

3、；使用UML工具对系统软件进行详细的模块化设计及动态建模分析，主要包括：系统状态图、控制顺序图及活动图等。经过现场测试，系统冠带张力控制可正常运行，冠带缠绕时张力波动范围在±2N之内，缠绕速度达到400m/min，触摸屏与张力控制器可靠通讯，张力设定值为3N~15N，控制精准，基本无脱出和打结现象；可实现缠绕过程中的手自动无扰切换，降低了冠带废料，提高了轮胎成型机的工作效率，且在一定程度上提高了轮胎质量。本设计系统可靠、经过一年期限的样机运行，其控制效果满足厂家需求，完成了对国产二次法成型机二段冠带缠绕控制系统的自动化改造，为智能一体化控制设计打下了

4、坚实的基础。关键词：二次法成型机数字信号控制器光耦隔离UML建模IDESIGNOFTIREBELTTENSIONCONTROLSYSTEMABSTRACTToimprovethecontrolprecisionofcapplywindingtensionandmoldingqualityinthebuildingprocessoftire,thispapertakesthesecondsectionoftwo-stagemoldingmachineofsemi-steelradialtireasanexample,thatisLCE1418-02JY

5、,andthendesignsasetoftirebelttensioncontrolsystem.Thissystemsetsthecapplytensioncontrollerasthecorecomponent,andmeanwhile,HMIMT4424TEwithexternalstoringdataandMitsubishiservomotorasauxiliarydevices.ThisarticleregardsahighperformanceDSCMC56F8037asthemaincontrolchip,withtheclosed

6、-loopfeedbackcontrolmethodofdoubleinputsandoneoutput.Simultaneously,basedontheoperatingconditionofhighpowerelectricalequipments,itdesignsthetensioncircuitofanti-electromagneticdisturbinginordertoensuretheeffectivecontroloftension.Besides,themainchipdrivestheservomotorbytheoptoc

7、ouplerisolationtofurtherimprovethereliabilityofsignaltransmission.Accordingtotheanalysisoftirecapplytensionmodelandthesystemfunctionrequirements,thesoftwaredesignofthispaperselectstheintegrallimitPIDcontrolalgorithmwithdeadband.Thesystemmakesresponseinthecaseofthespeeddisturban

8、ce,andwhichisvalidatedbyMatlabsimulation.Thesystemsoft