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连续轧染机属于典型多单元联合加工的染整设备,主要包括放卷单元、轧染单元和收卷单元。为保证织物的印染质量和设备的正常运行,织物在连续轧染机上运行时需要受到恒张力的作用。如果织物张力偏大,织物会发生经伸纬缩变形甚至断裂;如果织物张力偏小,会导致织物打滑跑偏,还会产生褶皱。本文以连续轧染机张力控制系统为研究对象,针对织物张力波动的问题,从系统数学模型建立、控制算法的设计以及控制系统的开发等方面进行研究。 首先,根据放卷过程的运行机理,对放卷过程中卷径、转动惯量等时变参数进行分析,建立放卷单元动力学模型。轧染单元是连续轧染机最关键的单元,该单元张力控制效果会直接影响织物的印染质量,本文运用织物的质量守恒和胡克定律,建立织物张力数学模型,得出织物的张力和轧辊的线速度存在耦合关系。收卷单元是连续轧染机工作的最后一步,为了保证收卷质量,该单元采用张力锥度控制,建立锥度收卷张力数学模型。 其次,根据对连续轧染机张力系统数学模型的分析,该系统具有非线性、时变性、多干扰、强耦合性的特点,特别是在放、收卷过程中,料卷辊装置的动态特性会发生很大变化,考虑到常规PID控制器很难保证张力系统运行过程中的动态性能。基于以上原因,本文提出模糊控制与自抗扰控制相结合算法,取得了较好的控制效果。利用MATLAB/simulink对各单元张力系统仿真实验,得到张力响应曲线,分析了常规PID控制器和Fuzzy ADRC控制器的控制效果。实验表明Fuzzy ADRC具有对内外部参数变化不敏感,较强的抗干扰性和良好解耦效果的特点,可以实现对该张力系统的良好控制。 最后,对连续轧染机张力控制系统的硬件和软件进行研究。设计了硬件结构和上位软件监控系统,并进行现场设备级网络和设备监控级网络的分层设计,实现良好的通讯效果。通过连续轧染机张力控制平台进行实验验证,结果表明本文提出的模糊自抗扰控制器稳定性好,精度高,能够有效抑制内外界干扰造成的张力波动。所设计的监控系统具有良好的人机交互性,对提高织物印染质量和降低次品率,改善设备整体运行性能有重要的意义。