高速收放卷的控制方法、控制系统及分切机技术方案

本申请涉及高速收放卷的控制方法、控制系统及分切机；控制方法包括步骤：确定放料卷线速度及收料卷线速度；确定第一中间结果及第二中间结果；确定放料卷线速度控制指令及收料卷线速度控制指令；调整放料卷电机参数，放料卷速度环控制器采用放料卷电机参数控制放料卷伺服电机输出以控制放料卷的放卷速度；调整牵引辊电机参数，牵引辊速度环控制器采用牵引辊电机参数控制牵引辊伺服电机输出以控制牵引辊的转动速度；调整收料卷电机参数，收料卷速度环控制器采用收料卷电机参数控制收料卷伺服电机输出以控制收料卷的收卷速度。从原理上克服了张力造成的影响，理论上的最高收放卷速度仅受限于材料及电机转速，极大提升了收放卷的真实速度。

【技术实现步骤摘要】
高速收放卷的控制方法、控制系统及分切机
本申请涉及分切领域，特别是涉及高速收放卷的控制方法、控制系统及分切机。
技术介绍
分切机是将一大卷纸张，薄膜，无纺布，铝箔，云母带等各种薄材料分切成不同宽度小卷的设备，常用于造纸机械及印刷包装机械。分切机的基本结构如图1所示，工作原理是在放料卷100、牵引辊300和收料卷500的共同牵引下，半径为Ru的放料卷100开始放卷，经过导向辊200的引导，薄膜按照一定的路线穿过牵引辊300，在经过张力辊400后缠绕在半径为Rw的收料卷500上。张力辊400用来检测薄膜的张力。公开号为CN205294438U的中国专利公开了薄膜分切机，它包括放卷装置和机架，机架前端下方安装有展平辊，机架顶部安装有定位辊，定位辊后方的机架上依次设置有压辊和分切组件，压辊表面涂覆一层防静电涂料层，分切组件包括轴和固定于轴上的多个分切刀片，分切组件后端设置定速辊，定速辊后端安装有收卷辊，展平辊和定位辊之间安装有导向辊，机架两侧面沿竖直方向开设有滑轨，导向辊在滑轨内上下移动，导向辊端部通过锁扣件固定于滑轨内的某一位置。薄膜卷经过展平辊展平后，有利于分切，再经过导向辊、定位辊、压辊，导向辊在滑轨内上下移动，根据需要位置可调整，薄膜被平整有序的引向分切组件，分切组件将薄膜分切成若干段，在分切过程中不会变形、不会起皱，收卷好的成品料卷松紧均匀，膜卷端面整齐。公开号为CN110422680A的中国专利公开了一种分切机，包括：墙板、放料机构、纠偏机构、张力机构、分切机构、收卷机构和张力补充机构墙板竖直设置；放料机构设置于墙板上，用于对宽幅料带进行放卷；纠偏机构设置放料机构的下游，用于对宽幅料带进行纠偏；张力机构设置于纠偏机构的下游，用于调节宽幅料带的张紧力度；分切机构设置于墙板的中部，用于将宽幅料带分切成多个窄幅料带；收卷机构的数目为多个，多个收卷机构均位于墙板的右侧，且多个收卷机构的高度不同；张力补充机构设置于分切机构和收卷机构之间，用于调节分切时的料带的张紧力度。该专利技术的分切机，不仅便于操作人员监控调节，而且便于物料管理，使收料过程更加稳定。分切机的核心是在高速收放卷的情况下，保证张力恒定。高速收放卷是指收放卷的速度大于200米/分钟，尤其是收放卷的速度大于400米/分钟。由于整个分切机系统存在着强耦合、非线性、角速度、半径和惯量时变等特性，这些都会对张力产生影响。比如，随着放料卷的放卷，放料卷上的薄膜被分切转移到收料卷，放料卷的半径越来越小，收料卷半径越来越大，放卷和收卷线速度都会发生变化，张力也会发生变化。张力过大会引起材料变形，甚至造成薄膜断裂；张力过小薄膜不能完全舒展，收卷时会产生很多气泡，成品有褶皱和松弛现象。因此高精度的张力控制是保证分切质量的基础上，提高分切速度的关键。国外分切机起步较早，已经有60多年的发展历史，许多欧洲、美国和日本的公司掌握了分切机的核心技术，其分切设备性能优异，最高速度已经能达到1200m/min，但是结构复杂；而国内分切机最高速度仅能达到450m/min。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种高速收放卷的控制方法、控制系统及分切机。一种高速收放卷的控制方法，其包括以下步骤：确定放料卷线速度及收料卷线速度；根据牵引辊的线速度指令、放料卷线速度及收料卷线速度确定第一中间结果；根据张力指令及张力反馈确定第二中间结果；根据第一中间结果及第二中间结果确定放料卷线速度控制指令及收料卷线速度控制指令；根据放料卷线速度控制指令、放料卷半径及放料卷角速度调整放料卷速度环控制器的放料卷电机参数，放料卷速度环控制器采用放料卷电机参数控制放料卷伺服电机输出以控制放料卷的放卷速度；根据牵引辊的线速度指令、牵引辊半径及放料卷角速度调整牵引辊速度环控制器的牵引辊电机参数，牵引辊速度环控制器采用牵引辊电机参数控制牵引辊伺服电机输出以控制牵引辊的转动速度；根据收料卷线速度控制指令、收料卷半径及收料卷角速度调整收料卷速度环控制器的收料卷电机参数，收料卷速度环控制器采用收料卷电机参数控制收料卷伺服电机输出以控制收料卷的收卷速度。上述高速收放卷的控制方法，创新定义了放料卷线速度控制指令及收料卷线速度控制指令以实现高速收放卷过程中的有效张力控制，彻底解决了由于张力控制不符合高速收放卷实际情况所导致的材料变形、纵向条纹、错层、褶皱、翘边、暴筋、膜间滑动、松弛、拉伸及起泡等分切质量问题，从原理上克服了张力造成的影响，理论上的最高收放卷速度仅受限于材料及电机转速，极大提升了收放卷的真实速度。在其中一个实施例中，根据牵引辊的线速度指令、放料卷线速度及收料卷线速度确定第一中间结果，包括：根据牵引辊的线速度指令、放料卷线速度及收料卷线速度经过线速度平动控制计算后，结合线速度平动控制前馈补偿量确定第一中间结果。在其中一个实施例中，根据牵引辊的线速度指令、放料卷线速度及收料卷线速度经过线速度平动控制计算后，结合线速度平动控制前馈补偿量确定第一中间结果，包括：采用线速度指令，以及放料卷线速度与收料卷线速度的和值的一半，做减法运算，再经线速度平动控制器进行线速度平动控制计算后，与线速度平动控制前馈补偿量做加法运算，得到第一中间结果。在其中一个实施例中，根据张力指令及张力反馈确定第二中间结果，包括：根据张力指令及张力反馈经过线速度同步控制计算后，结合线速度同步控制前馈补偿量确定第二中间结果。在其中一个实施例中，根据张力指令及张力反馈经过线速度同步控制计算后，结合线速度同步控制馈补偿量确定第二中间结果，包括：采用张力指令与张力反馈做减法运算，再经线速度同步控制器进行线速度同步控制计算后，与线速度同步控制前馈补偿量做加法运算，得到第二中间结果。在其中一个实施例中，张力反馈通过张力传感器测量得到。在其中一个实施例中，采用比例-积分-微分控制器配合低通滤波器和/或陷阱滤波器实现控制；或采用非线性控制器实现控制。在其中一个实施例中，根据第一中间结果与第二中间结果做加法运算，得到放料卷线速度控制指令；采用第二中间结果与第一中间结果做减法运算，得到收料卷线速度控制指令。一种高速收放卷的控制系统，其包括：放料卷线速度计算模块，用于确定放料卷线速度；收料卷线速度计算模块，用于确定收料卷线速度；第一中间结果计算模块，用于根据牵引辊的线速度指令、放料卷线速度及收料卷线速度确定第一中间结果；第二中间结果计算模块，用于根据张力指令及张力反馈确定第二中间结果；放料卷线速度控制指令计算模块，用于根据第一中间结果及第二中间结果确定放料卷线速度控制指令；收料卷线速度控制指令计算模块，用于根据第一中间结果及第二中间结果确定收料卷线速度控制指令；放料卷电机参数计算模块，用于根据放料卷线速度控制指令、放料卷半径及放料卷角速度调整放料卷速度环控制器的放料卷电机参数；放料卷速度环控制器，用于采用放料卷电机参数控制放料卷伺服电机输出以控制放料卷的放卷速度；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速收放卷的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n确定放料卷线速度及收料卷线速度；/n根据牵引辊的线速度指令、放料卷线速度及收料卷线速度确定第一中间结果；/n根据张力指令及张力反馈确定第二中间结果；/n根据第一中间结果及第二中间结果确定放料卷线速度控制指令及收料卷线速度控制指令；/n根据放料卷线速度控制指令、放料卷半径及放料卷角速度调整放料卷速度环控制器的放料卷电机参数，放料卷速度环控制器采用放料卷电机参数控制放料卷伺服电机输出以控制放料卷的放卷速度；/n根据牵引辊的线速度指令、牵引辊半径及牵引辊角速度调整牵引辊速度环控制器的牵引辊电机参数，牵引辊速度环控制器采用牵引辊电机参数控制牵引辊伺服电机输出以控制牵引辊的转动速度；/n根据收料卷线速度控制指令、收料卷半径及收料卷角速度调整收料卷速度环控制器的收料卷电机参数，收料卷速度环控制器采用收料卷电机参数控制收料卷伺服电机输出以控制收料卷的收卷速度。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速收放卷的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定放料卷线速度及收料卷线速度；
根据牵引辊的线速度指令、放料卷线速度及收料卷线速度确定第一中间结果；
根据张力指令及张力反馈确定第二中间结果；
根据第一中间结果及第二中间结果确定放料卷线速度控制指令及收料卷线速度控制指令；
根据放料卷线速度控制指令、放料卷半径及放料卷角速度调整放料卷速度环控制器的放料卷电机参数，放料卷速度环控制器采用放料卷电机参数控制放料卷伺服电机输出以控制放料卷的放卷速度；
根据牵引辊的线速度指令、牵引辊半径及牵引辊角速度调整牵引辊速度环控制器的牵引辊电机参数，牵引辊速度环控制器采用牵引辊电机参数控制牵引辊伺服电机输出以控制牵引辊的转动速度；
根据收料卷线速度控制指令、收料卷半径及收料卷角速度调整收料卷速度环控制器的收料卷电机参数，收料卷速度环控制器采用收料卷电机参数控制收料卷伺服电机输出以控制收料卷的收卷速度。


2.根据权利要求1所述高速收放卷的控制方法，其特征在于，根据牵引辊的线速度指令、放料卷线速度及收料卷线速度确定第一中间结果，包括：
根据牵引辊的线速度指令、放料卷线速度及收料卷线速度经过线速度平动控制计算后，结合线速度平动控制前馈补偿量确定第一中间结果。


3.根据权利要求2所述高速收放卷的控制方法，其特征在于，根据牵引辊的线速度指令、放料卷线速度及收料卷线速度经过线速度平动控制计算后，结合线速度平动控制前馈补偿量确定第一中间结果，包括：
采用线速度指令，以及放料卷线速度与收料卷线速度的和值的一半，做减法运算，再经线速度平动控制器进行线速度平动控制计算后，与线速度平动控制前馈补偿量做加法运算，得到第一中间结果。


4.根据权利要求1所述高速收放卷的控制方法，其特征在于，根据张力指令及张力反馈确定第二中间结果，包括：
根据张力指令及张力反馈经过线速度同步控制计算后，结合线速度同步控制前馈补偿量确定第二中间结果。


5.根据权利要求4所述高速收放卷的控制方法，其特征在于，根据张力指令及张力反馈经过线速度同步控制计算后，结合线速度同步控制馈补偿量确定第二中间结果，包括：
采用张力指令与张力反馈做减法运算，再经线速度同...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾松涛，鲁克文，
申请(专利权)人：固高科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44