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简述热定型机PID张力控制器设计原理


引言

造纸网热定型机是专门用于聚酯造纸网热定型的设备。用它对已编制好的网子进行加热,使织物的聚酶分子处在高弹状 态,消除应力而到达定型效果,使网子保持必定的张力与平坦性。因而,张力操控在热定型过程中尤为重要;若运用简略的操控办法,很难对网子的纵向、横向拉伸起到抱负的操控。

热定型机主运动的方向及其速度,是通过变频器对三相异步电动机的实时调整来实现的。通过调整变频器的相关参数,实现电机正/反转及转速的调整控制。热定型机的拉幅器一般是个转盘,在上面装有扎钉,在定型机工作时,通过压力杆机构下压网子,使扎钉扎进网子里,从而实现拉幅器的纵向运转,进而实现拉幅器对网子横向拉伸。

1.热定型机的工作原理

图1 给出了造纸网热定型工艺流程。
如图l 所示,拉 伸 和拉 幅就是热定型机图中张力控制过程。由此可见,张力控制在定 型机热定型过程中有着举足轻重的作用。 

图 2 给出了热定型机纵 向拉伸、横向拉幅工作原理图。
如图2所示,定型机纵向拉伸是由三相异步电动机通过链条带动装有网子的主动轴运转,这是定型机的主运动。当网子张紧时,网子和轴间具有一定的摩擦力,从而带 动从动轴转动,使网子进行循环运转。运动过 程中,张力传感器实时对纵向拉 力进行检测,将检测到的张力信号传递给控制单元,由控制单元 发出控制信号,控制交流伺服电机带动丝杠纵向往返拉 伸, 实现 对网子纵向张力的实时调整。

图 2定型机纵向拉伸、横向拉幅原理图

同理,定型机横向拉幅的实现是在网子运转的过程中,张力传感器检测到的张力信号传递给控制单元,控制单元发出控制 指令,控制交流伺服电机带动丝杠横向往返运动,进而带动与丝杠相连的平台上的拉幅器横向往返运动,实现对网子横向张力的实时调整。

作者在此系统中应用了PID张力控制器,并利用 MATLAB对其进行参数整定。实践证明用此方法设计的张力控制器,具有稳态误差小、鲁棒性强、方法简单等诸多优点。 

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