文档介绍：中南大学
硕士学位论文
基于模型参考自适应算法的张力控制系统研究
姓名:王林
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:鲁五一
20080528
摘要在印刷行业的生产中,张力的作用尤为重要,采用先进的控制算法控制张力可以取的更好的控制效果。本文以印刷机械的张力控制系统为研究对象,详细分析了印刷机械在印刷过程中各部件的数学模型,采用模型参考自适应控制系统理论,实现卷绕类恒张力控制,其中各单元的主传动为磁粉制动器以及直流电机。主要研究了模型参考自适应控制器的设计问题,设计了具有自适应的张力控制系统,解决了系统参数变化对系统性能的影响问题,与经典的方法相比较,取得了较好的效果。首先对模型参考自适应控制进行了理论分析,给出了模型参考自适应控制算法推导过程;然后介绍了印刷机械张力控制系统的组成,提出了经典控制的详细设计方案,建立了磁粉制动器、直流电机、张力传感器的数学模型,给出了控制系统的放卷段和印刷段的常规实现;最后运用模型参考自适应控制控制算法来替代经典控制策略,设计出基于模型参考自适应算法的张力控制调节器,并对整个模型参考自适应控制系统进行仿真实验,并与经典控制策略进行了比较分析。仿真研究表明了模型参考自适应控制系统能有效抑制系统参数变化对系统性能的影响,具有更优越的控制性能。根据控制系统对硬件的要求,选用公司系列迪窒殖】制要求,上位机采用研华工业控制计算机,不仅满足了大计算量的算法运行要求,同时也满足了使用樘募嗫爻绦虻脑诵小将模型参考自适应算法在实际的系统中实现,实际运行结果表明,模型参考自适应控制系统较经典设计方案的动态性能有明显改善,对改善系统的性能具有较明显的效果。关键词:印刷机械,张力控制系统,模型参考自适应,刂破鳎琖
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矾导师日期:型年』一月丝日签名三至竺日期:二竺兰年工月丛日垂兰垄原创性声明学位论文版权使用授权书、矽本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名:本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。
第一章绪论张力控制在卷绕系统中的重要性张力控制广泛应用于各种卷绕及滚筒组成的加工生产线上,如造纸厂、印刷厂、纺织漂染厂、食品厂等。这些生产线在处理纸张、薄片、丝、线、布等长尺寸材料的过程中,必须有一定的张力。以卷筒纸为例,为了使印刷过程稳定,必须保持纸带张力恒定不变并且有适当的大小。张力太小会导致皱褶、套印不准等弊病;张力太大会无谓增加机器负荷,并容易使纸带断裂。而张力不稳定会使纸带发生跳动,也会导致套印不准、重影等问题。因此为了保持生产的品质,效率及可靠性,一套功能完备的张力控制系统是必需的条件。论文讨论的张力控制系统集中在卷绕机构的张力控制方面。例如在化纤纺丝工艺上所需求的不同拉伸比,就需要相应的张力来实现。为了使织物的质量稳定,张力在整个过程中应该保持稳定,波动过大就会影响产品的质量。若张力过大,可能造成化纤网格增大或因应力过大而降低使用寿命;若张力过小,可能使织物过松而引起皱褶或者跑偏,大大降低了产品的质量。在造纸行业中,张力是一个主要的影响参数。张力过大可能使纸张撕裂或者过薄,影响产品质量,而过小则可能引起纸张起皱和材质的不均匀,降低其质量。在纸张生产过程中,纸张的放卷和收卷是两道关键的工序,在此过程中由于卷筒的半径在随时变化,不同半径时对张力的要求又不一样,要求内紧外松,这给纸张在收放过程中的张力控制增添了很大的难度。纸页张力的自动控制是造纸过程、纸张再加工铡⑼坎肌⒏春稀⒃ā⑻咨∷等椭秸诺恼喂复卷、分切、超轧等斜夭豢缮俚牡缙远浔缸爸谩近年来我国的造纸工业迅猛发展,造纸和加工设备向高速、高质量、高效益发展。为了适应工业发展的需要,许多单位逐渐引进了国外的一些先进技术和设备,在这些先进的造纸机和涂布机上均配备了纸页张力的自动控制装置。张力自动控制可称为近代先进造纸设备的特征之一。纸页的张力自动控制直接影响着纸机的车速提高,纸页再加工的质量;能减少损纸,增加产量;能进行合理地收卷、放卷;提高纸张的成品率及提高纸机实际运行效率;特别是当前纸张市场竞争激烈,要提高纸