Development of PLC-based Tension Control System

Fiber winding tension is an important factor in the molding techniques of composite material which influences the quality of winding product directly, and the tension control is a key technique in fiber winding techniques. This paper introduces a closed-loop tension control system with the programmable logic controller （PLC） with function modules as its control kernel, the alternating current （AC） servo motor as execute element and the radius-following device to accomplish the real-time radius compensation. The mechanism of the tension control system is analyzed and the numerical model is set up. The compensation technique of the radius of the scroll is analyzed. Experimental results show that the system is well qualified with high control precision and high reaction speed.

基于自抗扰控制的圆纬机恒张力输纱控制系统设计

针对当前圆纬机积极式送纱方式中存在的纱线张力及输送速度不可任意调节、纱线张力波动大等问题,提出了一种可为圆纬机输送恒定张力纱线的输纱控制系统。构建了以无刷直流电动机速度环为内环、以纱线张力为外环的纱线恒张力双闭环反馈控制系统,通过自抗扰控制技术获取纱线实时动态指标,并对无刷直流电动机目标转速进行调整,最后通过磁场定向控制技术驱动无刷直流电动机。详细阐述了纱线张力的形成机制、纱线恒张力输送控制方案、系统硬件设计及控制算法。输纱测试表明,该控制系统可实现多种类型纱线的恒定张力输送。其中,棉纱张力波动标准差为1.5 cN(300 m/min测试条件),氨纶包芯纱的张力波动标准差为0.33 cN(240 m/min测试条件)。输纱速度的调节范围为0~600 m/min,纱线张力的控制范围为2.0~50.0 cN。

硅钢脱碳退火机组卷取机弱磁区张力优化

由于近期硅钢市场需求强劲,连续退火机组投产10年后面临提速、提质的要求,材质单层越来越薄,整卷后工序成材率、让步率,受到卷取张力的影响越来越明显,通过研究张力控制的原理及张力优化方案、建立实际作用于带钢卷取的张力模型,逐步排查出处于弱磁区的卷取机异步电机转矩精度、线性度不足,针对电机传动(逆变器)、PLC程序的优化使得转矩精度达到工艺的要求。

带式输送机时变负载驱动特性的研究

随着带式输送机向长距离、高速度等方向发展,对其动态特性的研究极其重要。在输送机复杂驱动特性的研究领域中,将负载转矩理想地简化为恒定值,却忽略了电机转速和转矩是随负载力矩的改变而实时变化。针对此问题,首先在RecurDyn中基于Voigt输送带模型建立重锤式带式输送机动力学模型;然后利用Simulink搭建异步电机矢量控制模型;最后利用多领域协同仿真思想,用电机驱动带式输送机,将输送机的负载转矩反馈给电机形成闭环控制使其启动至稳定运行,对其电流与动态特性进行分析。研究结果表明:该模型输出的电机磁链和转速达到设定的期望值,相对误差分别为0.01%和1.29%,从而精准地控制带式输送机的启动,证明其运行规律符合实际运行工况,为带式输送机的机电一体化系统设计提供一种行之有效的研究方法与依据。

多丝切割机走丝系统的张力控制

多丝切割是一种新兴的硅片切片加工方法,在硅片的多丝切割加工中,金属丝的张力控制是影响加工的重要因素,本文分析了多丝切割机走丝系统的特点,采用张力控制电机实现走丝系统的速度差张力控制。仿真结果表明该方法可以满足走丝系统张力控制的高精度、高响应速度、波动小的控制要求。

多线切割机走线系统的张力控制

随着集成电路和光伏产业的飞速发展,硅材料加工技术越来越受到重视,其中切割是硅材料加工的一道关键工序。介绍多线切割机走线系统的总体结构,说明它的工作原理,建立放线系统张力控制结构的运动学方程,分析产生张力波动的原因,提出相应的解决方法。设计张力控制系统的硬件平台,通过多电动机同步控制进行间接张力控制,提出一种基于相邻轴误差的多电动机同步控制方法,定义多电动机系统的跟踪误差和同步误差,引入相邻轴误差的概念,构造积分滑模面,设计控制转矩,保证多电动机的同步运动,减小张力的波动,保证钢丝线的张力稳定。试验结果表明所提出的张力控制方法十分有效,该张力控制系统具有张力波动范围小、控制精度高、调整方便的优点。

张力控制数学模型应用研究

基于直流电机拖动的基本原理,结合冷轧薄板轧制过程中影响带钢张力波动的因素,分析了带钢张力转矩、摩擦风阻转矩、动态转矩与张力的关系,提出了一种张力控制数学模型,通过计算卷径、卷重、加速度等参数,调节电机电流的大小来保持带钢张力的恒定.设计了张力控制系统程序,经过两年多在某厂冷轧机组和平整机组张力控制中的应用实践,其控制误差保证在1%以内,能够完全满足工艺对张力精度的要求,具有实际应用价值.

三圈高地毯簇绒机提花控制系统

为了在毯面上形成花型图案,设计和开发了三圈高地毯簇绒机提花控制系统。该系统采用计算机控制的伺服电磁离合器相结合的提花装置,利用工控机把工艺人员设计提花织物的花型信息转化为数字化控制信息,根据工艺参数设定,控制伺服电机按一定关系实时跟踪主轴转速,通过工控机板卡输出信号到离合器功率驱动板来控制电磁离合器的状态切换,实现送纱量的控制,进而控制每次簇绒过程中的纱线张力,并最终在毯面上形成三圈高地毯图案。

多线切割机控制系统的研制

分析了多线切割机的总体结构,说明了它的工作原理,给出了其控制系统的硬件和软件实现框图。重点研究了多线切割机中张力控制和多电机同步控制两个难点问题,设计了一种机电一体化的张力控制方案,使用伺服电机代替重锤施加张力,通过伺服电机的绝对值编码器反馈实时位置,调整收放线电机的速度,保证切割线的张力稳定。分析了多电机的控制结构,建立了多电机同步的运动模型,采用基于虚拟主轴和无模型自适应控制来实现多电机的同步运动。样机实验结果表明张力控制稳定,多电机同步控制性好,证明所采用方法正确可行。

新型气-电控制张力系统的研究

介绍了一种采用PLC单片机作为主控制器,以低摩擦气缸和交流变频电机为执行元件的新型张力闭环控制系统。系统中采用摆杆机构和角度传感器来反映纤维张力变化,以取代半径检测装置和张力传感器,具体介绍了张力控制系统的组成以及数学模型的建立等。

基于模糊PID的多电机张力控制

在对多变量非线性强耦合的2台交流感应电机系统分析的基础上,设计了一个结构和应用均较为简单的模糊PID控制器。给出了系统模糊控制器的结构,定义了每个输入和输出变量的模糊集,通过分析系统行为获得模糊控制规则表。在大量实验、专家经验和模糊控制理论的基础上,还设计了一个模糊逻辑解耦补偿器。实验结果表明该系统具有良好的性能和应用价值。

单神经元自适应PSD控制的双电机同步系统

以多变量非线性强耦合的双电机同步控制系统为研究对象,针对电流跟踪型SPWM变频器供电的感应电机系统,在α、β静止坐标系下,建立双台电机系统的数学模型。采用单神经元自适应PSD控制器,对多电机同步系统的速度和张力进行解耦控制。实验结果证明了该控制系统在动态性能、稳态性能、跟踪性能方面均优于传统的PID控制器,可以实现系统转子转速和皮带张力的解耦,满足实际生产的要求。

带制动能量回馈单元的放卷张力控制系统

目前卷绕物放卷张力控制元件一般采用磁粉制动器,动态性能欠佳且工作于耗能型制动方式,为降低此类设备的耗电量,进一步提高张力控制性能以满足高速生产的要求,提出一种运行于力矩控制方式的印制绕组直流伺服电机式放卷张力控制系统,该系统能将电机制动能量回馈给电网以达到节能的目的。介绍了该系统的组成原理与设计方法,以及能适应于卷径大范围变化的张力自整定控制方法,并简介了系统实现技术,该系统具有很好的应用前景。

数控纤维缠绕机精密张力控制系统

主要论述了数控纤维缠绕机张力控制系统的设计原理、基本构成及其实现方法。在建立数学模型、研究力矩电机的工作原理、探讨PID控制算法的基础上分析了控制方案的可行性 ,并对张力传感器和力矩电机的标定方法以及主要性能指标 (静差率和波动率 )进行了分析。

数控纤维缠绕机张力控制系统的研究

论述了以工业控制机作为主控机，分别采用磁粉离合器和力矩电机作为控制元件情况下，对张力 进行有效控制的两种方案。

纤维缠绕成型工艺中张力控制系统的研究

纤维缠绕中张力的控制是关系到产品质量的关键技术。本文主要通过对张力产生的分析,论述了分别采用磁粉离合器和力矩电机作为控制元件,对张力进行有效的两种控制方案。

基于PID积分分离算法的多线切割机恒张力控制研究

以高速高精度晶体多片切割加工为研究对象,对多线切割机的恒张力控制问题进行了分析。为保证切割机生产效率和产品精度,采用力矩电机施加张力,运用PID积分分离算法实现了全闭环的恒张力控制。运行结果表明,该张力控制系统较好地抑制了张力扰动,解决了高速换向引起的全闭环控制张力振荡问题,达到了预期的工艺控制要求,为实现多线切割机高效、高精作业提供了保证,具有较好的借鉴意义。

纤维缠绕张力控制系统的设计

针对纤维缠绕时保持恒张力的要求和传统张力控制中存在张力波动大的特点,在分析摆杆式张力控制器基础上,建立其数学模型;并验证了以模糊控制结合变速积分PID为控制方式的可行性。分别进行了以传统PID与模糊变速PID为控制方式的缠绕实验,实验表明,将模糊控制与变速积分PID相结合的控制方式应用于张力控制系统,性能优于传统PID控制,对参数的变化具有较高的适应性。能解决纤维缠绕时的张力波动大,断纱,回纱速度慢等问题。

纤维缠绕机高精度闭环张力控制系统研究

大型复合材料壳体主要采用卧式纤维缠绕机缠绕成型,缠绕成型方式分为纵向缠绕及环向缠绕,其中前者是壳体成型的主要方式,纵向缠绕过程中张力的高精度控制是决定复合材料壳体成型质量的重点及难点。为提升复合材料壳体缠绕成型的质量及效率,本文针对卧式纤维缠绕机纵向缠绕张力高精度控制需求,通过分析闭环张力系统控制原理,提出了一种以伺服电机为执行元件的闭环张力控制系统,实现了纤维缠绕过程中纵向缠绕张力的高精度控制,提升了复合材料壳体成型精度。

两电机变频调速系统的神经网络广义逆解耦控制

两电机变频调速系统是一个多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)非线性强耦合的控制系统。神经网络广义逆控制方法不但可以实现MIMO系统的线性化与解耦,而且通过合理地调节广义逆系统的参数,可以使解耦后的单输入单输出(single-input single-output,SISO)系统具有开环稳定的特性,从而有利于系统的综合。论文对变频器工作在矢量控制方式下的系统数学模型进行广义逆存在性分析,进而导出系统的广义逆数学表达式。进一步构造神经网络广义逆系统串联在两电机系统之前,组成基于广义逆的伪线性复合系统。基于S7-300PLC试验平台,分别研究伪线性复合系统的开环特性和闭环特性,试验结果表明神经网络广义逆控制方法不但可以实现系统的解耦,而且可以使伪线性化后的子系统开环稳定,附加闭环控制器的问题就迎刃而解。