文献综述
1.课题研究的目的与背景
线缆绕制过程中的张力控制问题是我们现代工业中时常遇到的问题之一。所谓张力控制,是指在一些常见的工业领域中,在线缆绕制时侯对材料的张紧度进行控制。这是因为如果张力过大,材料可能会面临变形、甚至断裂等问题,但是过小的张力则可能会跑偏;如果张力控制不稳,也可能会造成切断的长度不稳定这些问题。因此我们在线缆绕制的生产过程中,要研究的张力控制系统其实是一种时变非线性、强耦合多干扰系统。
最近这几年以来,随着国内外控制系统智能化、自动化的不断发展,许多国外的企业都在张力控制系统使用了具有高性能的控制器如MCU(微控制器)、PLC和工业PC,出现了大量的数字式控制系统。国外大部分卷绕系统都己实现了微型计算机控制,而在国内某些低成本的卷绕系统中数字化的程度还较低。由于人们对线缆绕制速度和质量的需求不断提高,对线缆绕制设备的需求量也不断增加。但是目前来说,国内普遍使用的张力控制器基本上是日本三菱(MITSUBISHI)公司或美国蒙特福 (MONTALVO)的,难免存在着价格偏贵,市场需求不能满足等问题。
2、国内外在该方向的研究现状及分析
目前看来,在对张力控制的精度要求高的一些行业中,线缆绕制设备绝大部分依赖于进口,其价格昂贵,并且其核心控制技术保密,我们缺乏详细的技术知识和理论依据在这一方面。国内对张力系统的研究,目前还处于一个起步阶段(其主要是针对各自行业不同的特点,分别采用采用基于PID控制算法,例如模糊PID控制算法、自适应PID控制算法等)。
Lee C, Shin K[1]通过数学推导,研究了有关绕组系统伸缩的锥度控制问题。Richard C. Benson[2]借由横向动力学的相关知识对于动态系统的测量和控制给出了相应的开发思路。D.Knittel, E.Laroche, D.Gigan[5]研究了具有两度自由度子的splinfm控制器的绕组系统的张力控。Stahl, Hippe P[7]对于UFF-Pade模型简化方法进行了详尽的阐述,对控制系统的设计给出了另一种思路。Bar-Kana, Kaufman[9]研究了有关大型柔性空间结构的简单自适应控制问题。
周孚宏[10]采用独特的控制方式,具有高转矩、高精度、宽调 速驱动等良好控制特性,实现了通用变频器的高性能化;万箭波[11] 研究了电驱式张紧器恒张力控制系统和实施方案,并开展了张紧器制造技术研究,开发出150咖原理样机,对张紧器控制 技术进行了验证。马立飞[12]以所研究的控制方法和仿真的实验结果为基础,对张力控制 系统进行了改进设计。盛广全[13] 利用跳舞杆对线缆或绕包带的放出张力变化进行动态反馈,维持其张力稳定,根据纯机械结构的恒张力控制原理,设计了一种控制方法简单,控制效果较好,成本较低而又实用的恒张力控制机构,现已经在多种线缆设备上得到了成功的应用。刘静楠[14] 通过数学推导对张力控制中的被控对象进行了详尽的分析,并利用所建立起来的仿真模型拟合出被控对象的传递函数,了解了遗传算法的基本理论,并通过反复的实验对遗传算法中的目标函数加以修正,对PID 参数的优化起到了良好的效果,为研制出功能 齐全的张力控制器提供理论依据。张俊亮,王晓波,林立等[17]对于海洋铺管船用张紧器进行了重新设计,让其工作效率得以提升,更为稳定安全。张治冈[19]以ARM为基础,对于印刷机张力控制系统进行了更智能化,人性化的设计。肖超[21]对于凹版印刷机张力控制系统进行研究,避免了传统的PID控制很难对张力进行精确控制的缺点。董谦,谢剑英[24]利用PID调节器,对于常见的运动控制系统进行了改进。
通过上述可供参考的文献中可以得出结论:当前的线缆绕制过程依旧存在自动化程度偏低,耗费人力时间等缺陷。
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