[發明專利]基于智能雙閉環控制的卷筒機及其控制方法

無效

• 申請號: 201010137930.3
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN101844420A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 賀超英
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: B31C1/00
• 分類號: B31C1/00;B31C1/08;F42B4/30;G05B11/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于智能雙閉環控制的卷筒機，其特征在于，包括用于將紙張卷成紙筒的卷筒機構、用于為卷筒機構喂送紙張的送紙機構以及用于控制送紙機構的微處理器；

所述的送紙機構包括機架(12)、安裝于機架底部的定滑輪(2)、用于拉動紙帶的主動輪(15)和壓輪(4)、用于切斷紙帶的切刀(5)、用于為紙張的一端噴水的噴頭組(6)、電機、用于調節電機轉速的變頻器以及用于驅動主動輪的間歇式傳動機構；所述的切刀(5)和噴頭組(6)設置在機架(12)的面板(7)上方；壓輪(5)和主動輪(15)呈上下方向設置在機架上；由紙卷引出的紙帶(3)繞過定滑輪(2)并從主動輪(15)與壓輪(4)之間穿過，在主動輪(15)與壓輪(4)的共同拉動作用下，所述的紙帶(3)的端部沿機架的面板(7)延伸；電機通過間歇式傳動機構與主動輪(15)傳動連接；

微處理器設置在機架上，在機架上還設置有濕度傳感器、用于數據輸入的鍵盤以及用于檢測電機轉速的轉速傳感器，在卷筒機構的斜板的上端和下端各設置有1個用于檢測紙筒滾落速度的光電傳感器；濕度傳感器、光電傳感器和鍵盤均與微處理器的輸入端連接；微處理器通過氣動式驅動機構與切刀連接；噴頭組與水源之間的水管上設有開度可調的比例閥，微處理器的輸出端與比例閥的開度控制端連接；變頻器的控制端接微處理器，變頻器的電能輸出端接電機的電源端；

微處理器上設有轉速控制器和噴水量控制器。

2.根據權利要求1所述的基于智能雙閉環控制的卷筒機，其特征在于，所述的轉速控制器為PID控制器，PID控制器的輸入量為預設轉速n0與實際轉速值n的誤差，PID控制器的輸出量為變頻器的頻率值；

所述的噴水量控制器的輸入量為實際轉速值n、濕度x和紙筒滾落速度值v，輸出量為比例閥開度值Q；噴水量控制器中包含有模糊控制器、粗調控制器和微調控制器；

實際轉速值n和濕度x作為模糊控制器的輸入量，模糊控制器的輸出量為初始比例閥開度值Q0，即基準值；實際轉速值n的論域為1000～1500r/min；語言變量為S1、M1和L1，分別表示小、中和大；濕度x的論域為0～100％，語言變量為S2和L2，分別表示小和大；

初始比例閥開度值Q0的論域為0.3～0.9，語言變量為NL3、NM3、NS3、PS3、PM3和PL3，分別表示負大、負中、負小、正小、正中和正大；

模糊推理規則為：

粗調控制器的步進值ΔQ1為0.05；微調控制器的步進值ΔQ2為0.01；

噴水量控制器根據模糊控制器輸出的基準值再結合粗調控制器累加的粗調值以及微調控制器累加的微調值，最后得出的輸出量為比例閥開度值Q。

3.根據權利要求1或2所述的基于智能雙閉環控制的卷筒機，其特征在于，所述的間歇式傳動機構為扇形齒輪-齒輪機構；電機的輸出軸與扇形齒輪(13)連接，扇形齒輪(13)與用于驅動主動輪的齒輪(14)相嚙合。

4.根據權利要求1所述的基于智能雙閉環控制的卷筒機的控制方法，其特征在于，首先微處理器通過電機以及間歇式傳動機構控制紙帶在機架面板上間歇式運動，微處理器再控制切刀從紙帶上依次切下一張張長度相等的紙張；切下來的紙張的一端經噴頭組噴水后被送入卷筒機構制成紙筒，紙筒經卷筒機構的斜板滾落；檢測紙筒在卷筒機構的斜板滾落的速度作為評價紙筒合格的參量；

微處理器通過控制變頻器的頻率調節電機的轉速；微處理器通過噴水量控制器控制比例閥開度，從而調節噴頭組的噴水量；

噴水量控制器的控制策略為，先采用模糊控制器獲得初始比例閥開度值Q0，再采用粗調控制器獲得粗調量k0＊ΔQ1，再采用微調控制器獲得微調量m0＊ΔQ2，其中k0和m0分別為粗調次數和微調次數，則最終的比例閥開度值Q為：Q＝Q0+k0＊ΔQ1+m0＊ΔQ2；

模糊控制器的輸入量為實際轉速值n和濕度x，模糊控制器的輸出量為初始比例閥開度值Q0，即基準值；實際轉速值n的論域為1000～1500r/min；語言變量為S1、M1和L1，分別表示小、中和大；濕度x的論域為1～99％；語言變量為S2和L2，分別表示小和大；

初始比例閥開度值Q0的論域為0.3～0.9，語言變量為NL3、NM3、NS3、PS3、PM3和PL3，分別表示負大、負中、負小、正小、正中和正大；

模糊推理規則為：

粗調控制器的步進值ΔQ1為0.05；微調控制器的步進值ΔQ2為0.01。