A control system is disclosed for controlling the operation of the main driving unit and the secondary driving unit in the web winder system to provide tension control of the continuous material web. The control system enables the main driving unit to operate in the speed mode to set the linear speed of the continuous material web. The control system receives input from the tension and speed detector detecting the tension and speed of the continuous material web in the web winder system, and makes the secondary driving unit operate in the modified closed-loop tension control mode of torque regulation, so as to control the tension in the web material. The control system makes the secondary driving unit adjust the tension according to the torque The closed-loop tension control mode operates and integrates a speed feedback loop into the closed-loop tension control mode of the torque regulation so as to introduce active damping into the tension control.
【技术实现步骤摘要】
幅材卷绕机张力控制系统中的动态性能和主动阻尼方法
技术介绍
本专利技术大体上涉及控制连续材料幅材中的张力，且更具体地说涉及用于控制连续材料幅材中的张力的系统和方法，在所述连续材料幅材中，系统阻尼得到改进且因此较好张力响应得以实现。带材和片材的生产和处理，即，“幅材处置应用”，积极用于许多领域，例如幅材印刷、报纸压制等等。在此类幅材处置应用中，基本的要求是根据规格生产材料的幅材，所述规格通常包含至少预先确定的厚度和预先确定的材料特性。为实现此类预先确定的要求，必须准确地控制在处理期间施加到幅材的任何机械力。将带材材料从过程的一个部分输送到另一部分的传递辊必须在施加受控张力或压力时输送幅材材料，所述受控张力或压力得到准确地控制且均匀分布在辊的宽度上。在控制施加到幅材的机械力时，最重要的要求是使系统的张力和线速度稳定。因此，已建议相当多的张力控制方法，例如常规的比例积分(PI)控制、模糊自适应比例-积分-微分(PID)控制和自抗扰控制。常规的PI控制方法主要基于转矩调节的或速度调节的控制。图1A和图1B分别说明此类转矩调节的(1A)和速度调节的(1B)张力控制。如可见，转矩调节的张力控制技术由转矩电流回路和张力回路组成，而速度调节的张力控制技术不仅具有转矩电流回路和张力控制回路，且还具有级联到张力回路中的中间速度回路。根据图1A，转矩调节的张力控制的二阶开环传递函数根据以下获得：其中，在图1A和[方程1]中，F*是给定张力，F是实际张力，ω′m是主要电动机的实际速度，ωm是卷绕机的实际速度，GPI_F(z)是张力回路的P...
【技术保护点】
1.一种控制系统，用于控制幅材卷绕机系统中的主要驱动单元和次要驱动单元的操作以当连续材料幅材在所述幅材卷绕机系统的拆卷机与卷绕机之间平移时提供对所述连续材料幅材的张力控制，所述控制系统具有处理器，所述处理器被编程成：/n使所述主要驱动单元在速度模式中操作以设定所述连续材料幅材的线速度；/n从所述幅材卷绕机系统中的检测所述连续材料幅材中的张力和所述连续材料幅材的速度的张力和速度检测器接收输入；且/n使所述次要驱动单元在修改的转矩调节的闭环张力控制模式中操作，以便控制所述幅材材料中的张力，其中在所述修改的转矩调节的闭环张力控制模式中操作包括：/n基于来自所述张力检测器的输入，使所述次要驱动单元根据转矩调节的闭环张力控制模式操作；以及/n经由来自所述速度检测器的输入，将速度反馈回路集成到所述转矩调节的闭环张力控制模式中，以便将主动阻尼引入到所述张力控制中。/n
【技术特征摘要】
1.一种控制系统，用于控制幅材卷绕机系统中的主要驱动单元和次要驱动单元的操作以当连续材料幅材在所述幅材卷绕机系统的拆卷机与卷绕机之间平移时提供对所述连续材料幅材的张力控制，所述控制系统具有处理器，所述处理器被编程成：
使所述主要驱动单元在速度模式中操作以设定所述连续材料幅材的线速度；
从所述幅材卷绕机系统中的检测所述连续材料幅材中的张力和所述连续材料幅材的速度的张力和速度检测器接收输入；且
使所述次要驱动单元在修改的转矩调节的闭环张力控制模式中操作，以便控制所述幅材材料中的张力，其中在所述修改的转矩调节的闭环张力控制模式中操作包括：
基于来自所述张力检测器的输入，使所述次要驱动单元根据转矩调节的闭环张力控制模式操作；以及
经由来自所述速度检测器的输入，将速度反馈回路集成到所述转矩调节的闭环张力控制模式中，以便将主动阻尼引入到所述张力控制中。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述处理器被编程成使所述次要驱动单元根据定义为如下的闭环传递函数在修改的转矩调节的闭环张力控制模式中操作：
其中F是实际张力，ωm是所述卷绕机的实际速度，Ka是电磁转矩与转矩电流之间的比例系数，KF是张力系数，是速度与转矩之间的传递函数，GFΔv是张力的动态传递函数，R是所述卷绕机的实时直径，J是卷绕块的转动惯量，s是一阶速度项。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述处理器被编程成使所述次要驱动单元根据定义为如下的开环传递函数在修改的转矩调节的闭环张力控制模式中操作：
其中F是实际张力，Ka是电磁转矩与转矩电流之间的比例系数，R是所述卷绕机的实时直径，J是所述卷绕块的转动惯量，KF是张力系数，Ki_F和Kz是张力PI系数，ωn是固有频率，s是一阶速度项，且ξ是阻尼因子。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其中所述开环传递函数中的支配极对具有由以下定义的位置：
其中F是实际张力，Ka是电磁转矩与转矩电流之间的比例系数，J是卷绕块的转动惯量，Kz是张力PI系数，ωn是固有频率，s是一阶速度项，且wp、ξp是所述支配极对的频率和阻尼因子。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述处理器被编程成基于所述速度反馈回路的所述集成而增大所述转矩调节的闭环张力控制模式的交叉频率。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述处理器被编程成基于所述速度反馈回路到所述转矩调节的闭环张力控制模式中的所述集成而消除在所述幅材材料的速度干扰期间的张力振荡。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述处理器被编程成使所述主要驱动单元用作主驱动单元且所述次要驱动单元用作从驱动单元。
8.一种用于控制幅材材料中的张力的幅材处置系统，所述幅材处置系统包括：
卷绕机和拆卷机，幅材材料在所述卷绕机与所述拆卷机之间传递；
主要驱动单元，包括第一电动机和第一可调式速度驱动器，所述第一电动机和第一可调式速度驱动器旋转地驱动导向辊以将所述幅材材料从所述拆卷机平移到所述卷绕机；
次要驱动单元，包括第二电动机和第二可调式速度驱动器，所述第二电动机和第二可调式速度驱动器旋转地驱动所述卷绕机以将所述幅材材料卷绕到所述卷绕机上；
张力和速度检测器，用以检测所述拆卷机与所述卷绕机之间的所述幅材材料中的张力和所述幅材材料的速度；以及
控制装置，用以控制所述主要驱动单元和所述次要驱动单元的操作以按所要转速分别旋转地驱动所述导向辊和所述卷绕机；
其中，在控制所述主要驱动单元和所述次要驱动单元的操作以按所要转速旋转地驱动所述导向辊和所述卷绕机时，所述控制装置被配置成：
使所述主要驱动单元在速度模式中操作以设定所述幅材材料的线速度；
经由来自所述张力检测器的输入，使所述次要驱动单元在转矩调节的闭环张力控制模式中操作，以便控制所述幅材材料中的张力；且
经由来自所述速度检测器的输入，将速度反馈回路集成到所述转矩调节的闭环张力控制模式中，以便将主动阻尼引入到所述张力控制中。
9.根据权利要求8所述的幅材处置系统，其中具有集成的速度回路的所述转...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·李，姚文熙，陈发毅，吕征宇，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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