基于SIMOTION D435的零速接纸机控制系统的研究

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零速接纸机作为印刷机的一种配套辅机,在过去的二十多年里得到快速发展,已广泛应用于商业报纸、烟盒包装、瓦楞纸印刷等行业。印刷机速度和精度的不断提高,对接纸机的控制系统提出更高的要求,张力控制是其控制的重点和难点,本文以在开发的零速接纸机为对象,开展对接纸机张力控制系统的研究。  文章首先综述接纸技术和张力控制技术研究现状,并介绍一款接纸机的机械部件、工艺流程和系统组成作为控制系统的应用背景。根据胡克定律、库伦定理和质量守恒定理推导出卷绕系统“辊间距离恒定”和“辊间距离变化”两种张力模型,由此将张力控制问题转化为速度控制问题。按工况划分对接纸机需要张力调节的三个工作阶段(开卷阶段、储纸阶段、接纸阶段)分别制定控制策略。基于伺服电机控制理论,推导了放卷机构速度模型;基于气动伺服位置控制理论,推导了储纸机构速度模型,并根据其在不同阶段的运动特性,分别进行了线性化处理。综合以上张力模型和速度模型,即建立三个阶段的张力控制系统。针对卷径和加减速可能引起的张力波动,提出了转矩补偿的方法以消除其影响。  根据建立的张力系统的特性,文章分别设计了PID、前馈-反馈复合、自适应模糊PID张力控制器,并利用Simulink搭建模型进行仿真分析。通过现场调试和仿真测试的比较,得出仿真模型可取的结论。文章最后介绍了控制系统软件的模块化的设计思路,操作界面的设计方法以及SIMOTIOND435系统的调试经验。
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