三环控制系统的MATLAB设计与仿真
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2012-12-22
01:45:54
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引 言
轧钢、造纸、纺织、印染和化纤生产中，其加工物都是带状的，并且全都卷绕
成圆筒形，为使加工物不断传送，既不堆叠又不拉断，卷绕紧密、整齐，并且保证
产品加工质量，在卷绕过程中，要求在加工物内建立适宜的张力并保持恒定，这就
需要张力控制系统，这种张力控制系统通常都是在转速、电流双闭环系统外再加一
个张力环成为张力三环控制系统。张力控制是指能够持久地控制料带在设备上输送
时张力的能力。这种控制对机器的任何运行速度都必须保持有效，包括机器的加速、
减速和匀速，即使在紧急停车情况下，它也有能力保证料带不产生丝毫破损。
张力控制基本上分手动张力控制、开环式半自动张力控制和闭环式全自动张力
控制三大类。闭环式全自动张力控制是由张力传感器直接测定料带的实际张力值，
然后把张力数据转换成张力信号反馈回张力控制器，通过此信号与控制器预先设定
的张力值对比，计算出控制信号给自动控制执行单元，使实际张力值与预设张力值
相等，以达到张力稳定的目的，它是目前较为先进的张力控制方法。工程自动控制
中，有三种张力控制系统：直接法张力控制系统，间接法张力控制系统和复合张力
控制系统。按张力偏差调节的闭环控制张力系统是直接法调节系统，这种张力闭环
控制需要张力检测环节，其控制最为简便有效。
为保证此控制系统运行平稳，超调量小而准确，可以使用数字 PID 控制器。
PID 调节器结构简单，参数易于调整，在长期应用中积累了丰富的经验。其实质是
根据输入的偏差值，按比例、积分、微分的函数关系进行计算，其运算结果的增量
用以控制输出。
目前绝大多数国产的诸如造纸、纺织、印染以及化纤等设备，都是不带张力调
节的控制系统，不但车速上不去，而且生产效率也很低，并且还会影响产品质量。
如果采用张力调节系统，所添元件和设备的成本低廉，可大大提高产品质量和生产
效率。这种张力闭环控制系统，不仅可以提高自身理论和实际相结合的能力，还可
以应用到生产实际中，为企业创造利润，使之在竞争激烈的环境中能够有充足的发
展，因此对有关工业设备的更新与改造有着广泛的应用前景。
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