專利名稱：一種控制帶狀材料開卷張力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制方法，尤其涉及一種控制帶狀材料開巻張力的方法。
背景技術(shù)：
在石膏板的生產(chǎn)過程中，石膏板成品外觀的好壞決定于石膏板的成型工段。石膏 板護(hù)面紙引出的張力是影響石膏板成型的一個(gè)關(guān)鍵因素。該紙張力控制系統(tǒng)實(shí)際上是紙壓 輥的位置隨動(dòng)系統(tǒng)。位置隨動(dòng)系統(tǒng)是輸出量對(duì)于給定輸入量的跟蹤系統(tǒng)，其為一個(gè)反饋控 制系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)的是執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)于位置指令的準(zhǔn)確跟蹤。位置隨動(dòng)系統(tǒng)中的位置指令(給 定量)和被控制量(輸出量) 一樣，都是負(fù)載的空間位移(或代表位移的電量)，可以是角 位移，也可以是直線位移。當(dāng)給定量隨機(jī)變化時(shí)，系統(tǒng)能使被控制量準(zhǔn)確無誤地跟隨并復(fù)現(xiàn) 給定量。 位置隨動(dòng)系統(tǒng)與拖動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求不同。對(duì)于拖動(dòng)控制系統(tǒng)，給定量 通常是恒值，要求系統(tǒng)維持輸出量的恒定，所以抗擾動(dòng)性能指標(biāo)是主要技術(shù)指標(biāo)；對(duì)于位置 隨動(dòng)系統(tǒng)，給定量即位置指令通常是變化的，是一個(gè)隨機(jī)變量，要求輸出量即被控制量準(zhǔn)確 地跟隨給定量的變化，所以類似于石膏板護(hù)面紙張力控制系統(tǒng)這一類的隨動(dòng)系統(tǒng)，其主要 性能指標(biāo)是系統(tǒng)輸出響應(yīng)的快速性、靈敏性和準(zhǔn)確性等等。 現(xiàn)有的張力控制一般是調(diào)節(jié)出紙速度與輸送設(shè)備速度同步來實(shí)現(xiàn)的。但速度同步
時(shí)，紙的張力可能會(huì)發(fā)生變化，從而引起紙因受力不均而外觀受損或扯斷。 在鋼帶等帶狀材料的開巻過程中，同樣碰到類似問題。因此有必要提供一種有效
的控制方法，來較好地控制開巻過程中帶狀材料的張力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在于需要提供一種控制帶狀材料開巻張力的方法， 用于控制開巻過程中帶狀材料的張力。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種控制帶狀材料開巻張力的方法，包 括 接收一位置給定量； 獲得作為被控制量的輸出量； 對(duì)所述位置給定量及輸出量進(jìn)行比較，獲得一位置偏差；
對(duì)所述位置偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲得一控制輸入量；
對(duì)所述控制輸入量進(jìn)行變頻處理，獲得一驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)獲得新的用于驅(qū)動(dòng)開巻設(shè)備進(jìn)行開巻工作的輸出量并反饋。 如上所述的方法中，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以包括頻率變化的控制電機(jī)的電源信號(hào)。 如上所述的方法中，對(duì)所述位置偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲得所述控制輸入量的步驟，可以
包括對(duì)所述位置偏差進(jìn)行比例積分微分調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)，獲得所述控制輸入量。 如上所述的方法中，根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)獲得所述新的輸出量的步驟，可以包括根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)速，輸出一調(diào)速信號(hào)；根據(jù)所述調(diào)速信號(hào)進(jìn)行調(diào)速操作，獲得所述新 的輸出量。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法的各種實(shí)施方式，能夠快速、穩(wěn)定地調(diào)整帶狀材料在 開巻過程中的張力控制，使得帶狀材料開巻時(shí)保持張力恒定。


圖1為本發(fā)明所述張力控制系統(tǒng)實(shí)施例組成框圖。 圖2為本發(fā)明所述系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)一方法實(shí)施例的流程示意圖。 圖3為圖1所示實(shí)施例的SIMULINK結(jié)構(gòu)圖。 圖4為圖1所示系統(tǒng)實(shí)施例仿真結(jié)果Bode Diagram圖。 圖5為圖1所示系統(tǒng)實(shí)施例仿真結(jié)果單位階躍響應(yīng)圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用
技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的一實(shí)施例。如圖1所示，該系統(tǒng)實(shí)施例主要包括位置檢測器
110、校正器120、變頻器130及驅(qū)動(dòng)器140，其中 位置檢測器IIO，用于接收一位置給定量V以及系統(tǒng)的輸出量即被控制量U，并對(duì) 該給定量V以及被控制量U進(jìn)行比較，獲得一位置偏差； 校正器120，與位置檢測器110相連，用于對(duì)位置檢測器110所獲得的位置偏差進(jìn) 行調(diào)節(jié)，獲得一調(diào)節(jié)后的控制輸入量；該校正器在本實(shí)施例中為一比例積分微分(PID)校 正器，該輸出控制量在本實(shí)施例中是根據(jù)需要進(jìn)行處理后的一 4-20毫安的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)， 當(dāng)然，一其他單位進(jìn)行度量的其他數(shù)量電信號(hào)也是可以的； 變頻器130，與校正器120相連，用于對(duì)校正器120所獲得的控制輸入量進(jìn)行變頻 處理，輸出一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)在本實(shí)施例中為一頻率變化的控制電機(jī)的電源信號(hào)；
驅(qū)動(dòng)器140，與變頻器130相連，用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)獲得一位置輸出量即被控制量 U，該被控制量U用于驅(qū)動(dòng)開巻設(shè)備進(jìn)行帶狀材料的開巻工作； 反饋單元150，與位置檢測器IIO相連，用于采集驅(qū)動(dòng)器140的所獲得的被控制量 U，并反饋給位置檢測器llO。 如圖1所示，上述驅(qū)動(dòng)器140可以包括一執(zhí)行電機(jī)142和一減速機(jī)144，其中
該執(zhí)行電機(jī)142，與變頻器130相連，用于根據(jù)變頻器130所輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行 調(diào)速，輸出一調(diào)速信號(hào)； 該減速機(jī)144，與該執(zhí)行電機(jī)142相連，用于根據(jù)執(zhí)行電機(jī)142所輸出的調(diào)速信號(hào) 進(jìn)行減速操作，獲得該位置輸出量即被控制量U。 圖2為圖1所述系統(tǒng)實(shí)施例在應(yīng)用時(shí)一方法實(shí)施例的步驟流程示意圖。請(qǐng)參考圖
l，如圖2所示，該方法實(shí)施例主要包括如下步驟 步驟S210，接收一位置給定量V ; 步驟S220，通過反饋，采集獲得輸出量即被控制量U ; 步驟S230，對(duì)該位置給定量V以及被控制量U進(jìn)行比較，獲得一位置偏差；
步驟S240，對(duì)該位置偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲得一控制輸入量；在方法實(shí)施例中，該調(diào)節(jié) 是PID調(diào)節(jié)，該控制輸入量根據(jù)具體的需要，為一 4-20毫安的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，當(dāng)然， 一其他 單位進(jìn)行度量的其他數(shù)量電信號(hào)也是可以的； 步驟S250，對(duì)該控制輸入量進(jìn)行變頻處理，然后獲得一驅(qū)動(dòng)信號(hào)；該驅(qū)動(dòng)信號(hào)可 以是一頻率變化的控制電機(jī)的電源信號(hào)； 步驟S260，根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)獲得新的被控制量，該新的被控制量用于驅(qū)動(dòng)開巻設(shè) 備如紙張開巻設(shè)備或者鋼板開巻設(shè)備進(jìn)行開巻工作；同時(shí)，將該被新的控制量進(jìn)行所述反饋。 圖1所示的系統(tǒng)實(shí)施例是一個(gè)帶位置反饋環(huán)的位置隨動(dòng)系統(tǒng)。在石膏板護(hù)面紙開 巻設(shè)備中，該位置隨動(dòng)系統(tǒng)的被控制量即輸出量U是紙壓輥的角位移，即紙壓輥的機(jī)械轉(zhuǎn) 角。在一個(gè)石膏板護(hù)面紙開巻生產(chǎn)線上，上述位置檢測器110為一電位器，校正器120為一 石膏板廠成型站AB PLC5內(nèi)的集成控制模塊，變頻器130為一 AB變頻器1336plus。
在圖1所示實(shí)施例中，各組成部分傳遞函數(shù)一種配置方式為
PID校正器的傳遞函數(shù)為 0.2s + l0.8545s + l






G 一
WD — 2;y + l 0.000468 Ls + 1
變頻器130的傳遞函數(shù) ^ 6.25 40
順順—0層s + l 0細(xì)67s + l
執(zhí)行電機(jī)142的傳遞函數(shù) G — 24 層。"0.0063S2+0.9"1
減速機(jī)144的傳遞函數(shù)
"G腳- 根據(jù)上述傳遞函數(shù)，可以構(gòu)造如圖3所示的SMULINK結(jié)構(gòu)圖。結(jié)合圖3所示 SMULINK結(jié)構(gòu)圖，可以用下面的MATLAB程序來仿真本發(fā)明系統(tǒng)實(shí)施例的頻域性能和時(shí)域 性指標(biāo) % MATLAB PROGRAM PAPER. M % Gl = tf ([O. 2 l]， [2，1]); G2 = tf ([O. 8545 1] ，
); G3 = tf (6. 25，
); G4 = tf(40，
); G5 = tf (24，
); G6 = tf (0. 1， [10]); G = G1氺G2氺G3氺G4氺G5氺G6 ; margin (G); figure(l); [mag， phase, w] = bode (G) ;margin (mag， phase, w) ;hold on
[GM， Pm， Wcg， Wcp] = margin (mag， phase, w) sys = feedback(G， 1) ;figure(2) ;st印(sys) [y， t] = st印(sys) ;perf(l， y， ) ；t =
'; [essl] = ster(O， sys， t) ; [ess2] = ster(l， sys， t); 通過上述仿真程序，可以得到如圖4的Bode Diagram圖和圖5所示的單位階躍響 應(yīng)(St印Response)圖。圖4的橫坐標(biāo)為頻率(frequency)，其單位為弧度/秒(rad/sec); 縱坐標(biāo)分別為相位(Phase)，其單位為度(deg)，和幅度Magnitude,其單位為(dB)。圖5的 橫坐標(biāo)為時(shí)間(Time)，其單位為(sec);縱坐標(biāo)為振幅(Amplitude)。 從圖5中可以看出，上述系統(tǒng)實(shí)施例的靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)都比較好，系統(tǒng)的快 速性、靈敏性和準(zhǔn)確性均較好。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明系統(tǒng)各種實(shí)施方式，能夠保持帶狀材 料在開巻是保持張力恒定。 雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采 用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化， 但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種控制帶狀材料開卷張力的方法，其特征在于，包括接收一位置給定量；獲得作為被控制量的輸出量；對(duì)所述位置給定量及輸出量進(jìn)行比較，獲得一位置偏差；對(duì)所述位置偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲得一控制輸入量；對(duì)所述控制輸入量進(jìn)行變頻處理，獲得一驅(qū)動(dòng)信號(hào)；根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)獲得新的用于驅(qū)動(dòng)開卷設(shè)備進(jìn)行開卷工作的輸出量并反饋。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于 所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括頻率變化的控制電機(jī)的電源信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于對(duì)所述位置偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲得所述控制輸入量的步驟，包括對(duì)所述位置偏差進(jìn)行比 例積分微分調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)，獲得所述控制輸入量。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)獲得所述新的輸出量的步驟，包括根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)速，輸 出一調(diào)速信號(hào)；根據(jù)所述調(diào)速信號(hào)進(jìn)行調(diào)速操作，獲得所述新的輸出量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制帶狀材料開卷張力的方法，用于控制開卷過程中帶狀材料的張力。該方法包括接收一位置給定量；獲得作為被控制量的輸出量；對(duì)所述位置給定量及輸出量進(jìn)行比較，獲得一位置偏差；對(duì)所述位置偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲得一控制輸入量；對(duì)所述控制輸入量進(jìn)行變頻處理，獲得一驅(qū)動(dòng)信號(hào)；根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)獲得新的用于驅(qū)動(dòng)開卷設(shè)備進(jìn)行開卷工作的輸出量并反饋。采用本發(fā)明方法，能夠快速、穩(wěn)定地調(diào)整帶狀材料在開卷過程中的張力控制，使得帶狀材料開卷時(shí)保持張力恒定。
文檔編號(hào)B65H23/04GK101780896SQ20091007709
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者候迎春, 周建中, 李瑞亭, 楊震, 白宏成 申請(qǐng)人:北新集團(tuán)建材股份有限公司