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基于交流电机调速的恒张力控制系统的研究

作　者: 武学艺
导　师: 罗惠谦
学　校: 武汉理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 变频传动张力控制恒线速 PID控制器
分类号: TM921.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 249次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来,随着电力电子器件的性能的不断完善,交流电机调速技术与变频调速技术的取得重大突破,而且它们在设备上的应用日益广泛。恒张力控制系统就是在变频传动的恒张力控制系统对提高设备的生产效率和产品质量至关重要,而设备收线过程能否实现恒张力直接影响着其产品的质量。本文在前面部分主要介绍了交流电机调速的基本原理以及现代交流调速系统的调速方法,又着重研究了变频器调速的实现方式,以及目前张力控制技术的发展现状和恒张力控制系统的控制策略。对大轴承捻股机收线过程进行了研究,对其张力控制系统的基本组成及控制原理进行了分析,对基于变频器驱动的异步电动机用作主传动时的控制策略进行了研究。收线过程中的张力主要是通过两个传动单元之间的线速度差形成的。收线过程中卷径(D)是收线长度(L)的函数,而卷径(D)的变化又引起线速度(V)和张力(F)的变化,所以收线过程是一个动态变化过程。在设备的运行中,如果对速度和张力进行都PID闭环控制改进设计,那么就能实现恒线速度和恒张力控制。最后,本文设计了一套由通用可编程控制器(PLC)、变频器、触摸屏、编码器、张力传感器等为硬件的恒张力控系统。该系统的特点是集多种张力控制手段于一身,采用模块化设计各,部分都相对独立有很好的通用性,且控制精确动态性能良好。该系统现已成功通过调试,现已交付使用,运行情况令人满意。本系统不仅适合大轴承成绳机的收线设备,也可用于其它有放收卷过程的机械中,如印刷设备、造纸设备、纺织设备等,具有极好的市场推广应用前景。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-12
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 张力控制研究的现状与发展  10-11
  1.3 论文的主要研究内容  11-12
第2章交流电机调速及恒张力控制系统的研究  12-23
  2.1 交流电机调速系统原理  12-13
    2.1.1 同步电动机调速原理  12
    2.1.2 异步电动机调速原理  12-13
  2.2 变频调速  13-16
    2.2.1 基频以下调速  13-15
    2.2.2 基频以上调速  15-16
  2.3 张力控制系统的概念及原理  16-19
    2.3.1 间接法张力控制原理  17-18
    2.3.2 直接法张力控制原理  18-19
  2.4 传感器在张力测量中的应用  19-23
    2.4.1 张力控制系统中张力的检测  19-20
    2.4.2 基于交流变频技术的恒张力控制策略  20-23
第3章新型PID控制在张力系统中的应用  23-28
  3.1 PID控制的基本原理  23-26
    3.1.1 增量式PID控制算法  23-24
    3.1.2 位置式PID控制算法  24-26
  3.2 PID控制的改进算法  26-27
    3.2.1 带有死区的PID控制  26
    3.2.2 积分分离的PID控制  26
    3.2.3 不完全微分的PID算法  26-27
    3.2.4 自寻最优参数的PID算法  27
  3.3 大轴承捻股机张力控制器的构成  27-28
第4章张力控制系统设计方案  28-38
  4.1 大轴承成绳机收线过程的概述及其特点  28-29
    4.1.1 大轴承成绳机收线过程的概述  28
    4.1.2 大轴承成绳机收线过程的特点  28-29
  4.2 大轴承成绳机控制系统的构成及工作原理  29-34
    4.2.1 控制系统框架  29-31
    4.2.2 控制方案确定  31-34
  4.3 大轴承成绳机控制系统的硬件设计  34-36
    4.3.1 选型参数计算  34-35
    4.3.2 主要器件选型  35-36
  4.4 大轴承成绳机控制系统的算法设计  36-38
    4.4.1 收线长度的算法  36
    4.4.2 收线轮卷径计算方法  36-37
    4.4.3 收线轮输出转矩的计算方法  37-38
第5章大轴承成绳机控制系统的实现  38-45
  5.1 大轴承成绳机控制系统的现场调试介绍  38
  5.2 大轴承成绳机控制系统的电气系统  38-40
  5.3 大轴承成绳机的软件设计  40-45
    5.3.1 PLC程序设计  40
    5.3.2 触摸屏画面组态  40-45
第6章总结及展望  45-46
附  46-51
致谢  51-52
参考文献  52-55
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  55

基于交流电机调速的恒张力控制系统的研究

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