一种高精度张力控制系统及控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106339010A(43)申请公布日2017.01.18(21)申请号201611018103.6(22)申请日2016.11.18(71)申请人威科达（东莞）智能控制有限公司地址523000广东省东莞市松山湖高新技术产业开发区南山路一号中集智谷12栋A户(72)发明人蓝希清冀国文王浩冀艳香付明亮张小飞(74)专利代理机构东莞市华南专利商标事务所有限公司44215代理人肖冬(51)Int.Cl.G05D15/01(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种高精度张力控制系统及控制方法(57)摘要本发明涉及张力控制领域，具体地，涉及一种高精度张力控制系统及控制方法，包括上位机控制系统、张力控制伺服驱动器、主轴伺服驱动器、主轴电机、张力传感器和收/放卷轴电机，述张力控制伺服驱动器包括卷径滤波模块、层厚补偿模块、卷径PI调节模块和卷径评估模块，所述卷径滤波模块、层厚补偿模块和卷径PI调节模块分别输出卷径滤波信号和层厚补偿信号及需要增加的卷径值至卷径评估模块进行卷径评估，最终得到电子齿轮比。本发明的张力控制系统及控制方法增加卷径评估功能，用于精确计算出材料的卷径，同时，弱化张力调节器的控制能力，极大地减小了张力波动范围，提高了张力控制的稳定性。CN106339010ACN106339010A权利要求书1/2页1.一种高精度张力控制系统，包括上位机控制系统、张力控制伺服驱动器、主轴伺服驱动器、主轴电机、张力传感器和收/放卷轴电机，上位机监控系统通过RS485总线分别与张力控制伺服驱动器和主轴伺服驱动器电性连接，用于与张力控制伺服驱动器和主轴伺服驱动器进行通信；张力控制伺服驱动器的信号输出端连接至收/放卷轴电机的信号输入端，用于驱动收/放卷轴电机旋转；主轴伺服驱动器的信号输出端连接至主轴电机的信号输入端，用于驱动主轴电机旋转；张力传感器连接在收/放卷轴电机和主轴电机之间，用于检测主轴电机的张力信号；其特征在于：所述张力控制伺服驱动器内部设置有卷径滤波模块、层厚补偿模块、卷径PI调节模块和卷径评估模块，所述卷径滤波模块、层厚补偿模块和卷径PI调节模块分别输出卷径滤波信号和层厚补偿信号及需要增加的卷径值至卷径评估模块进行卷径评估，最终得到电子齿轮比。2.根据权利要求1所述的一种高精度张力控制系统，其特征在于：所述张力控制伺服驱动器包括TMS320F2407芯片和STM32芯片，TMS320F2407芯片用于实现张力调节和收/放卷轴电机控制功能；STM32芯片用于完成卷径评估功能，并将评估后的卷径转化为电子齿轮比输入至TMS320F2407芯片，从而对收/放卷电机进行控制。3.根据权利要求2所述的一种高精度张力控制系统，其特征在于：所述张力控制伺服驱动器还包括张力放大器，该张力放大器用于对差分的张力信号进行放大，将放大后的张力信号输入给TMS320F2407芯片和STM32芯片。4.根据权利要求1‐3任一项所述的一种高精度张力控制系统，其特征在于：该系统张力波动<±0.5N。5.根据权利要求1‐3任一项所述的一种高精度张力控制系统，其特征在于：该系统卷径精度≥100um。6.一种高精度张力控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：采集收/放卷轴电机转动一周内主轴电机输出的主轴进料脉冲信号，计算出实时卷径；计算公式是其中X为主轴电机转一周之内采集到的主轴进料脉冲的个数。a为主轴的进料每米脉冲数，Dr为实时卷径；S2：实时卷径分别经过先入先出(FIFO)队列和卷径滤波模块后得到均值滤波后平均卷径；计算公式是其中，Di为前i周的实时卷径,Davg为滤波后的平均卷径，N为FIFO队列的大小；S3：层厚补偿模块对对滤波后的卷径进行层厚补偿；计算公式为Dpre＝Davg±N×b，其中b为层厚值，Dpre为滤波补偿后的当前卷径；S4：卷径PI调节模块对输入的张力给定和张力反馈进行函数运算得到需要增加的卷径值；计算公式为Dpi＝Kp(Fref-Ffd)+Ki∫(Fref-Ffd)dt，其中，Dpi为卷径PI调节器的输出值，Fref为张力给定值，Ffd为张力反馈值，Kp为PI调节器的比例增益，Ki为PI调节器的积分增益；S5：卷径评估系统叠加接收到的层厚补偿后的卷径、卷径调节器的输出值得到最终评估卷径值；计算公式是D＝Dpre+Dpi；2CN106339010A权利要求书2/2页S6：根据最终评估卷径值计算出电子齿轮比，计算公式是D为最终评估卷径，n为电子齿轮比，b为收/放卷轴电机轴每转脉冲数；S7:张力控制伺服驱动器根据电子齿轮比，调节收/放卷轴电机的转速，实现张力的调节。3CN106339010A说明书1/5页一种高精度张力控制系统及控制方法技术领域[0