直接法張力控制原理

1、直接法張力控制原理間接法張力控制系統(tǒng)，是通過針對現(xiàn)場的各種干擾因數(shù)，改變電動機的電氣 參數(shù)來達(dá)到張力恒定的目的的。然而實際運行環(huán)境中，張力控制的現(xiàn)場是十分惡 劣的，各種干擾因數(shù)對系統(tǒng)的影響比較嚴(yán)重，因而就造成了間接法張力控制不能 對這些干擾要素動態(tài)的做出補償，調(diào)整輸出力矩，從而使控制精度不高，系統(tǒng)構(gòu) 建也顯得復(fù)雜，昂貴。相比之下，采用直接法進(jìn)行控制，能夠取得比較好的控制 效果。應(yīng)用到張力控制中，就是通過張力檢測元件，將現(xiàn)場織物的張力轉(zhuǎn)化與之 相應(yīng)的電信號，并作為反饋信號接入到輸入端，與設(shè)定的張力信號進(jìn)行比較，運 算，調(diào)節(jié)張力執(zhí)行部件，從而構(gòu)成張力閉環(huán)的控制系統(tǒng)，這樣能夠?qū)ΜF(xiàn)場總的干 擾因數(shù)做出

2、電氣上的補償，因而這類張力控制系統(tǒng)能夠運行穩(wěn)定，控制精度高， 能顯著提高織物產(chǎn)品的質(zhì)量，在現(xiàn)實的工業(yè)生產(chǎn)中，此類控制系統(tǒng)得到了廣泛的 應(yīng)用。下圖是直接法張力控制系統(tǒng)的典型框架，該系統(tǒng)利用張力傳感器直接測量 現(xiàn)場織物的承受張力，輸入到控制器中，進(jìn)行運算，直接輸出控制信號，控 制磁粉制動器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動力矩，從而實現(xiàn)張力的恒值控制。系統(tǒng)總體的原理框圖如下I嘿力_rF圖1.3直接張力控制系統(tǒng)的原理框圖張力控制系統(tǒng)中張力的檢測在目前的張力檢測中，廣泛應(yīng)用的是一種三輥式的張力測量結(jié)構(gòu)。其中一個 叫做測量輥，另外兩個叫做輔助輥。被測量的織物繞于三個輥上，如圖所示。 圖三輥張力測量結(jié)構(gòu)圖圖中，為測量輥自重，為纏

3、繞于測量輥上的織物張力，為施加于張力測量期間上的總的合力。由圖，我們可以得到 - 7 C壓電式偉暮圖3T 壓電式傳感器的張力檢測圖1.4二暇張力測量結(jié)構(gòu)圖其中測量輥的自重我們可以通過調(diào)節(jié)壓力傳感器的調(diào)零功能加以消除，因而當(dāng)A=60的時候F=T。圖中，將張力轉(zhuǎn)化為壓力，因而我們可以想到，只要能 夠測量壓力的傳感器，一般都可以用來測量張力。恒流供橋5.7張力控制系統(tǒng)的系統(tǒng)建模由F磁粉制動器線圈是-個比較大的感性負(fù)載,磁通的增長速度取決于磁粉 自身的電感量，是一個憤性的環(huán)節(jié)。另外，系統(tǒng)控制信號的輸出到磁粉制動器產(chǎn) 生制動力矩.期間存在著一個時間的滯后環(huán)節(jié)，從相關(guān)的文獻(xiàn)中，我們可以查閱 到磁粉制動器的

4、典型的傳遞函數(shù)為：G（s）二*%f（5-24）TS+1其中，Ko一為磁粉制動器的制動增益*郊為屯流驅(qū)動環(huán)日的增益*r為磁粉制幼器滯后時閭；T為時間常數(shù)：為了形象的得出改變P1I）控制算法比例，積分，微分參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響，建立張力控制系統(tǒng)的整個系統(tǒng)模型如圖8所7TJ: -圖=8控制系統(tǒng)框圖從框圖中，可以得到.為h疽如為滯后時間單元，叩反饋景滯后了（0.6/Ts）個周期.時間常數(shù)T取12,由丁本系統(tǒng)中零階保持環(huán)節(jié)上=和 階質(zhì)性環(huán)節(jié)潔T，需要將其轉(zhuǎn)換到離散的時域以便在計算機程序中實現(xiàn).IPID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)堪定值與實際輸出值構(gòu)成控制偏差 成小將偏差的比例（P）、積分（I）和微

5、分（D）通過線性組合構(gòu)成控制量，對被 控對象進(jìn)行控制，故稱為PID控制器珂.I由于計算機控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時刻的偏差值訪算控制量 因此，上面公式中的積分項和微分項不能用，需要進(jìn)行離散化處理。將模擬P1D控制算法的表達(dá)式進(jìn)行離散化，離散化的方法為：以T為采樣周期， k作為采樣序號，則離散采樣時間kT對應(yīng)著連續(xù)時間以和式代替積分，以差式 代替微分,可作如下近似變換：心T（村02妞八妣）y臨- i）r二孔-dt TP為了表示方便，將類似于cQ。簡化成幺等叫得到離散的PID表達(dá)式；心）F *+咨勺+爭（勺-3（3-5 2、積分分離的PID控制算法在普通的數(shù)字PID控制器中加入積分環(huán)節(jié)的

6、主要目的是為了消除靜差，提高精 度“但在過程的啟動、結(jié)束或大幅度增減設(shè)定值時，短時間內(nèi)系統(tǒng)輸出有很大的偏 差，會造成積分積累，使控制量超過執(zhí)行機構(gòu)最大動作范圍對應(yīng)的極限控制量，最 終引起系統(tǒng)較大的超調(diào)，甚至造成系統(tǒng)振蕩，這在某些生產(chǎn)過程中是絕對不允許 的”弓I入積分分離PID控制算法，即保持了積分作用又減少了超調(diào)量，使得控制性 能有較大的改善，這神算法具體實現(xiàn)拓下：（1）根據(jù)要求，人為設(shè)定最大偏差J（2）當(dāng)、le,即偏差1% I比較大時，采用PD控制，不進(jìn)行積分運算，只進(jìn) 行比例微分運算，即把積分項分離出去,這樣可避免過大的超調(diào)，又使系統(tǒng)有較快 的響應(yīng)。（3）當(dāng)0IWJ即偏差I(lǐng)#比較小時，采用PID控制，可保證系統(tǒng)的控制精 度。積分分離PID算法通常寫成下述形式：吼=&（勺-7）+欣由+*（%-咨t+S）（3-9）N1若同八（0若張力系統(tǒng)采用了增量式數(shù)字PED控制器，為了防止造成PID運算的積分積累， 致使計算得到的控制量超過執(zhí)行機構(gòu)最大動作范圍對痘的極限控制量，采用了積分 分離式的PID控制，當(dāng)時，進(jìn)行PD控制，其算法為：(幻式中 # =舟(1+令)KpT。 DT當(dāng)y IWE,采用PID控制，由式(3-8)可札 其算法為,式中 A =Kp(lC-KpTi/r(3-10)即吟N=(3-10)-1) +O項N =0 N =1由式（3-10）即可編