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分条机张力控制系统研究及实现（硕士学位论文），共73页。
摘要
在包装、造纸、印刷等行业中,张力控制是极其重要的一个环节;良好的张力控制在保证产品高质量的同时,还可以提高生产效率。本文针对JHS-1000MC型分条机的收放卷及纸张传动过程中的张力控制进行研究。
文章重点研究了分条机张力控制系统的系统方案设计、建模及仿真、系统实现等问题。分条机张力控制系统主要由放卷、分切和收卷三个子系统组成,放卷子系统的执行机构是磁粉制动器,其余子系统的执行机构都是直流电动机及其驱动装置。由分条机的组成及相关技术指标,设计了分条机放卷张力控制方案、收卷张力控制方案,并分析了系统综合方案。从动态力矩平衡原理和胡克定律两大主要机理入手,详细分析了分条机张力控制系统中张力与速度的相互作用以及各段张力之间的相互影响关系,并建立了整个张力系统的关系结构图和系统中各个常用元件的数学模型。从数学模型中可以得出系分条机张力控制系统是一个典型的时变、非线性、强耦合的多变量控制系统。提出了基于Smith预估器的模糊参数自整定PID控制算法,并在SIMULINK环境中建立了分条机张力控制系统的多输入多输出仿真模型。仿真结果表明,基于Smith预估器的模糊参数自整定PID控制算法具有较强的自适应能力和良好的动态性能。最后,文章重点研究了系统实现问题。
关键词:分条机;模糊控制;Smith预估器;张力控制;

目录
原创性声明 I
摘要 II
目录 IV
1 m ife 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.3研究内容 5
1.4章节安排 6
2系统总体设计 7
2.1分条机工艺分析 7
2.2系统设计需求分析 8
2.3总体方案设计 9
2.3.1放卷张力控制方案设计 9
2.3.2收卷张力控制方案设计 10
2.3.3张力控制方案综合分析 13
2.4本章小结 14
3张力控制系统建模 15
3.1系统总体结构 15
3.2张力的产生机理分析 16
3,3放卷过程的动力学模型 17
3.4系统中相关元件模型分析 21
3.4.1磁粉制动器及其驱动装置的建模 21
3.4.2张力检测元件及其放大电路的建模 24
3.4.3直流电机动态数学模型 25
3.4.4直流电机及其相关参数计算 26
3.4.4.1直流电机相关参数计算 27
3.4.4.2调节器相关参数设计 28
3.4.4.3电流调节器的设计 29
3.4.4.4转速调节器的设计 29
3.4.5减速箱及各段转矩关系分析 30
3.5分条机张力控制系统模型 31
3.6本章小结 32
4系统控制算法的研究及仿真 33
4.1模糊参数自整定PID控制器的设计 33
4.1.1模糊控制器的结构设计 33
4.1.2模糊控制器各变量隶属函数的设计 34
4.1.3模糊自整定的规则研究 35
4.2模糊参数自整定PID控制算法仿真结果及分析 37
4.3 Smith-模糊参数自整定PID控制器的设计及仿真 40
4.4收卷段的张力仿真 43
4.5系统张力综合仿真 44
4.6本章小结 46
5系统实现 47
5.1控制系统构成 47
5.2系统软件设计 48
5.2.1系统硬件组态 48
5.2.2 PLC程序结构 49
5.2.3上位机程序结构 49
5.2.4模糊参数自整定PID控制算法的实现 51
5.2.5 Smifli预估器的实现 54
5.2.6数字滤波 55
5.3运行结果及分析 56
5.4本章小结 57
6总结与展望 58
6.1总结 58
6.2展望 58
参考文献 60
攻读硕士期间取得的研究成果 65
一、攻读硕士期间申请的国家发明专利 65
二、攻读硕士期间参加的科研项目 65