MATLAB卷取机张力研究+文献综述(4)
对卷取机张力控制系统的控制性能来说，其优劣程度取决于对以下三个方面的调节能力：第一，在主机加减速阶段，也就是建张阶段，如何控制卷取机使其跟随主机速度的变化，克服（补偿）加减速造成的动态力矩对张力的影响，避免张力的振荡；第二，在主机稳速阶段，如何克服卷径的变化带来的张力波动；第三，如何解决由于卷径及其它工艺参数的改变而造成的系统模型参数改变的问题。
目前国内的很多生产线中，卷取张力控制都是通过控制速度来实现的。要达到通过控制带钢速度来控制带钢张力的目的，首先必须明确带钢速度与带钢张力之间的关系。在很多教科书和有关文献中，提供的张力模型是以两点之间速度差的积分描述的。这对于实际卷取张力系统不太合适。因为在实际系统中，若张力对象为积分环节，系统中将有两个纯积分环节，属于结构不稳定系统，显然与实际情况不相符。实际卷取张力与速度之间的传递函数应当是一个惯性环节，它与卷曲速度、张力设定值和其他工艺参数有关。
卷取的过程中，随着带钢不断被卷取到卷筒上，折算到传动电机轴上的转动惯量变化很大，相应的系统参数变化就很大。如果是常规的PID调节器，随着系统参数的改变，原设计指标就达不到。应用现代控制理论，国内外许多文献都论述了相应成功的应用，如基于神经网络的张力控制系统，模糊控制在张力控制系统中的应用，自适应张力控制系统的研究与应用，等等。这些控制方法都需要得到准确的钢卷直径数值，计算控制系统参数。因此如何准确地得到钢卷的直径是必须认真考虑的。
随着现代工业控制设备水平的提高，连续带钢生产线中已广泛应用高速数字控制器，间接张力的控制算法在不断进步，由于卷取张力控制系统是一个复杂的系统，有必要对现有的张力控制算法进行研究，学习其中的优点，完善其中的钢卷直径计算方面的内容，进一步提高张力控制效果。
1.3 本课题研究的内容
卷取张力产生的机理及张力控制原理，探讨基于恒线速度的间接张力控制方法；
分析卷取惯性力矩的扰动补偿,并重点研究钢卷瞬时直径的计算方法；
在介绍实际系统的配置情况下,分析实际系统中卷径计算及张力控制的效果。
本文通过对基于恒线速的卷取张力控制系统进行分析，建立卷取系统的数学模型，通过对系统的参数变化特性分析及其调节器的参数整定原理分析，应用自适应控制的有关原理，研究和探讨了增益自调度PID控制算法在张力控制系统中的应用。本文提出的解决方案中，卷取机在主机加减速阶段，也就是建张阶段是一个速度控制系统，控制系统的目标是控制卷取机电机的转速，使卷取机入口的带钢运行速度达到设定值的要求。张力建立后，卷取机控制转为转矩控制系统，保证卷取机转矩跟随控制对象参数变化而变化，从而保证带钢张力恒定。卷取机控制系统是转速电流双闭环的反馈系统。在建立张力期间，速度调节器和电流调节器均投入使用，速度调节器的输出作为电流调节器的给定值。为了避免速度的超调造成的力矩波动，速度调节器的输出值经过一个限幅器。由于卷取机系统是一个参数时变的系统，为了适应系统参数的变化，达到较好的控制效果，速度调节器设计成自适应调节器，根据系统参数的变化调节速度调节器的比例系数。摩擦力矩补偿、惯性力矩补偿以及张力给定值力矩控制速度调节器的输出极限值。当卷取机的输出速度达到给定值，张力建立后，对速度调节器给定一个ΔV，使速度调节器进入饱和区域，由摩擦力矩补偿、惯性力矩补偿以及张力给定值力矩作为电流调节器的给定，此时电流调节器作为系统的张力控制器。当卷取机输出速度的变化在一定范围内，由电流调节器控制卷取机电机，使其根据负载的变化控制卷取机电机的输出力矩,保持张力恒定。
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