基于自适应PID算法的轧染机恒张力控制系统研究

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本设计介绍了现今印染行业发展的背景,轧染设备的状况与未来的发展趋势以及影响产品质量的要素。在印染行业的生产过程中,卷取单元是轧染设备的重要组成部分,其性能的优劣直接关系到最终产品的质量和影响生产效率。因此研究卷绕单元的速度与张力控制,是为了确保轧染系统具有更好的性能。本文具体介绍了轧染机的结构、工作原理,详细分析了控制系统的组成,确定了轧染机轧染系统的控制目标。然后对轧染机的总体控制方案进行了设计,设计了速度张力传动控制,确保轧染过程中,织物所受的张力保持在恒定的范围。硬件设计包括传动控制、触摸屏设计、电源模块设计。详细叙述了基于触摸屏的人机界面的设计。设计了登录界面、监控界面、参数设定界面、报警界面等,并给出了界面模拟运行结果。详细研究了卷取过程中和张力控制紧密相连的典型环节。介绍了卷绕单元控制系统中导致张力波动的因素,推导出卷径的精确计算方法以及动态转矩补偿。本设计还建立了卷绕单元三环反馈的数学模型,而且进行了常规PID控制的设计,考虑到轧染机械模型具有时变、非线性的特点,所以对模型参考自适应PID控制进行了较为理论上的研究并且采用基于李雅普诺夫稳定理论的模型参考自适应PID控制方法,设计自适应控制器与自适应控制规率,使卷绕单元能够实时的更新修正控制器的参数,进而实现恒张力恒线速度控制。最后将两种控制方法进行了仿真对比,仿真结果表明当系统正常运行时,随着卷径不断增大或者存在外界扰动时,模型参考自适应PID控制器比常规PID控制器具有更好的适应性,能够及时地修改控制器参数以适应外界的干扰,能够更快的达到稳定状态,确保系统的稳定性,以保证生产产品的质量。
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