一种三驱动涂布卷绕设备鲁棒控制方法与流程

本发明属于涂布卷绕设备技术领域，特别涉及一种三驱动涂布卷绕设备鲁棒控制方法。

技术背景

涂布卷绕设备的控制是涂布生产行业的一项关键技术，尤其是对设备运动过程中的速度以及布料之间张力的控制，这两项因素直接决定了产品质量的高低。目前市面上比较流行的涂布卷绕设备的控制方法大都采用速度和张力信号的反馈对设备进行控制，即设备中的元件包括张力传感器、张力控制器和速度编码器等。由于张力传感器是整个系统的关键一环，一旦发生故障，需要停止生产并进行修理或者更换，如无相关技术人员在场，便会造成一定的经济损失。

技术实现要素：

发明目的：为了解决现有技术的问题，本发明提供一种在张力传感器发生故障时能对设备进行应急控制，且够满足产品精度的需求的三驱动涂布卷绕设备鲁棒控制方法

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种三驱动涂布卷绕设备鲁棒控制方法，包括如下步骤：

(1)监测张力传感器的张力值，张力数值超出产品质量的有效范围时，发出故障警报，关闭设备原有的速度—张力控制；

(2)设置放卷卷轴与牵引卷轴之间目标张力值、收卷卷轴与牵引卷轴之间目标张力值以及设置牵引卷轴目标线速度，并将所述的目标张力值和所述的目标线速度写入控制器；

(3)启动卷径测量装置，测量放卷卷轴卷径、牵引卷轴卷径和收卷卷轴卷径；

(4)控制放卷卷轴线速度、收卷卷轴线速度与牵引卷轴目标线速度相同；并

控制放卷卷轴线速度与牵引卷轴之间的布料张力达到目标张力以及收卷卷轴线速度与牵引卷轴之间的布料张力达到目标张力。

进一步，所述产品质量合格的张力有效范围为：

与

式中，f1为放卷卷轴与牵引卷轴之间的张力，f1为放卷卷轴与牵引卷轴之间的目标张力值，l1为放卷卷轴与牵引卷轴之间布料长度，f2为收卷卷轴与牵引卷轴之间的张力，f2为收卷卷轴与牵引卷轴之间目标张力值，l2为收卷卷轴与牵引卷轴之间布料长度，e为杨氏模量，s为布料的横截面积。

进一步，所述的放卷卷轴的目标转速的表达式为：

式中，w1为放卷卷轴的目标转速；d1为测量放卷卷轴卷径、v2为牵引卷轴目标线速度。

进一步，所述的收卷卷轴的目标转速的表达式为：

式中，w3收卷卷轴的目标转速，d3为收卷卷轴卷径，v2为牵引卷轴目标线速度。

进一步，所述的放卷卷轴线速度与牵引卷轴之间的布料张力达到目标张力的表达式为：

式中，f1为目标张力，t1为放卷卷轴转矩，d1为测量放卷卷轴卷径。

进一步，所述的收卷卷轴线速度与牵引卷轴之间的布料张力达到目标张力的表达式为：

式中，f2为目标张力，t2收卷卷轴转矩，d3为收卷卷轴的卷径。

有益效果：本发明的控制方法在涂布生产时对张力传感器的状态进行检测，可实时在线检测张力环节的故障，并作出判断发出报警。同时，本发明的故障下鲁棒控制方法结构简单，将原本速度与张力的两套控制系统整合成一套来完成整机控制。当故障发生无相关技术人员在场时，可用故障下鲁棒控制方法使设备继续运行，减少经济损失。

附图说明：

图1为本发明的涂布卷绕设备的示意图；

图2为本发明的涂布卷绕设备控制方法流程图。

具体实施方式：

下面结合附图具体实例对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，涂布卷绕设备从右往左依次包括放卷卷轴、放卷卷轴的卷径测量装置、牵引卷轴、收卷卷轴的卷径测量装置、收卷卷轴；设备运行方向为从右至左，如图中的箭头所示。图中d1、v1分别代表放卷卷轴的半径与线速度，d2、v2分别代表牵引卷轴的半径与线速度，d3、v3分别代表收卷卷轴的半径与线速度，f1代表放卷卷轴与牵引卷轴之间的张力，f2代表收卷卷轴和牵引卷轴之间的张力。

如图2所示，本发明的三驱动涂布卷绕设备鲁棒控制方法，包括如下步骤：

步骤1：监测张力传感器的张力值，张力数值超出产品质量的有效范围时，发出故障警报，并关闭设备原有的速度—张力控制；所述的张力数值超出产品质量的有效范围，即:

当放卷卷轴与牵引卷轴之间的张力f1满足：

或

式中，f1为放卷卷轴与牵引卷轴之间的目标张力值，l1为放卷卷轴与牵引卷轴之间布料长度，e为杨氏模量，s为布料的横截面积。

收卷卷轴与牵引卷轴之间的张力f2满足：

或

式中，f2为收卷卷轴与牵引卷轴之间目标张力值，l2为收卷卷轴与牵引卷轴之间布料长度，e为杨氏模量，s为布料的横截面积。

即：产品质量合格的张力有效范围为：

与

步骤2：设置放卷卷轴与牵引卷轴之间以及收卷卷轴与牵引卷轴之间目标张力值，此处分别为步骤1所述f1与f2，将值写入控制器内，f1与f2由使用者根据想要得到涂布效果设置；设置牵引卷轴目标线速度v2，将值写入控制器内，v2值由使用者根据想要得到的生产速度设置。

步骤3：启动卷径测量装置，测量放卷卷轴卷径d1、牵引卷轴卷径d2和收卷卷轴卷径d3；

步骤4：控制放卷卷轴线速度与牵引卷轴目标线速度v2相同；收卷卷轴线速度与牵引卷轴目标线速度v2相同，由于放卷卷轴与收卷卷轴半径变化，两者半径不相同，在线速度都与牵引卷轴相同时，角速度值不一样；牵引卷轴目标线速度v2设置是依据使用者想要得到的生产速度。

得到放卷卷轴的目标转速w1和收卷卷轴的目标转速w3，其表达式为：

控制放卷卷轴线速度与牵引卷轴之间的布料张力达到目标张力，此处目标张力为步骤2中所述f1根据放卷卷轴转矩t1放卷以及使用卷径测量装置测得放卷卷轴的实时卷径d1，得到目标张力：

控制收卷卷轴线速度与牵引卷轴之间的布料张力达到目标张力，此处目标张力为步骤2中所述f2。根据收卷卷轴转矩t1放卷以及使用卷径测量装置测得收卷卷轴的实时卷径d3，得到目标张力：