[發(fā)明專利]基于智能雙閉環(huán)控制的卷筒機(jī)及其控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010137930.3
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN101844420A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀超英
• 申請（專利權(quán)）人: 中南林業(yè)科技大學(xué)
• 主分類號: B31C1/00
• 分類號: B31C1/00;B31C1/08;F42B4/30;G05B11/42
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于花炮卷筒機(jī)及其控制領(lǐng)域，設(shè)計(jì)一種基于智能雙閉環(huán)控制的卷筒機(jī)及其控制方法。本發(fā)明的卷筒機(jī)尤其適用于制作長度在50～150cm乃至更長的紙筒。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的卷筒機(jī)，主要為適合于制作小型紙筒的小型卷筒機(jī)，成品紙筒的長度為10-15cm；對于制作長度在50～150cm乃至更長的花炮紙筒，由于技術(shù)要求完全不一樣，因此，小型卷筒機(jī)根本無法適用。現(xiàn)有的大型卷筒機(jī)，只有卷筒機(jī)構(gòu)，沒有送紙機(jī)構(gòu)，送紙還需人工輔助，而且還需人工在紙張的一端涂上用于將紙筒封口的水或膠，因此自動化程度低，生產(chǎn)效率低。而且，由于紙筒次品率與涂膠或點(diǎn)水的多少有極大的關(guān)系，人工涂膠或點(diǎn)水很難均勻，因此，造成紙筒產(chǎn)品的一致性差、次品率居高不下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決技術(shù)問題是克服現(xiàn)有卷筒機(jī)的不足，提出一種基于智能雙閉環(huán)控制的卷筒機(jī)及其控制方法，本發(fā)明提出的卷筒機(jī)自動化程度高、成本低且能保證產(chǎn)品和合格率高。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于智能雙閉環(huán)控制的卷筒機(jī)，其特征在于，包括用于將紙張卷成紙筒的卷筒機(jī)構(gòu)、用于為卷筒機(jī)構(gòu)喂送紙張的送紙機(jī)構(gòu)以及用于控制送紙機(jī)構(gòu)的微處理器；

所述的送紙機(jī)構(gòu)包括機(jī)架、安裝于機(jī)架底部的定滑輪、用于拉動紙帶的主動輪和壓輪、用于切斷紙帶的切刀、用于為紙張的一端噴水的噴頭組、電機(jī)、用于調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器以及用于驅(qū)動主動輪的間歇式傳動機(jī)構(gòu)；所述的切刀和噴頭組設(shè)置在機(jī)架的面板上方；壓輪與主動輪呈上下方向設(shè)置在機(jī)架上；由紙卷引出的紙帶繞過定滑輪并從主動輪與壓輪之間穿過，在主動輪與壓輪的共同拉動作用下，所述的紙帶的端部沿機(jī)架的面板延伸；電機(jī)通過間歇式傳動機(jī)構(gòu)與主動輪傳動連接；

微處理器設(shè)置在機(jī)架上，在機(jī)架上還設(shè)置有濕度傳感器、用于數(shù)據(jù)輸入的鍵盤以及用于檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器，在卷筒機(jī)構(gòu)的斜板的上端和下端各設(shè)置有1個(gè)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(qū)動機(jī)構(gòu)與切刀連接；噴頭組與水源之間的水管上設(shè)有開度可調(diào)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(jī)的電源端；

微處理器上設(shè)有轉(zhuǎn)速控制器和噴水量控制器。

所述的轉(zhuǎn)速控制器為PID控制器，PID控制器的輸入量為預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速n0與實(shí)際轉(zhuǎn)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(shí)際轉(zhuǎn)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(diào)控制器和微調(diào)控制器；

實(shí)際轉(zhuǎn)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(zhǔn)值；實(shí)際轉(zhuǎn)速值n的論域?yàn)?000～1500r/min；語言變量為S1、M1和L1，分別表示小、中和大；濕度x的論域?yàn)?～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?yàn)?.3～0.9，語言變量為NL3、NM3、NS3、PS3、PM3和PL3，分別表示負(fù)大、負(fù)中、負(fù)小、正小、正中和正大；

模糊推理規(guī)則為：

粗調(diào)控制器的步進(jìn)值ΔQ1為0.05；微調(diào)控制器的步進(jìn)值ΔQ2為0.01；

噴水量控制器根據(jù)模糊控制器輸出的基準(zhǔn)值再結(jié)合粗調(diào)控制器累加的粗調(diào)值以及微調(diào)控制器累加的微調(diào)值，最后得出的輸出量為比例閥開度值Q。

所述的間歇式傳動機(jī)構(gòu)為扇形齒輪-齒輪機(jī)構(gòu)；電機(jī)的輸出軸與扇形齒輪連接，扇形齒輪與用于驅(qū)動主動輪的齒輪相嚙合。

上述基于智能雙閉環(huán)控制的卷筒機(jī)的控制方法，其特征在于，首先微處理器通過電機(jī)以及間歇式傳動機(jī)構(gòu)控制紙帶在機(jī)架面板上間歇式運(yùn)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(jīng)噴頭組噴水后被送入卷筒機(jī)構(gòu)制成紙筒，紙筒經(jīng)卷筒機(jī)構(gòu)的斜板滾落；檢測紙筒在卷筒機(jī)構(gòu)的斜板滾落的速度作為評價(jià)紙筒合格的參量；

微處理器通過控制變頻器的頻率調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；微處理器通過噴水量控制器控制比例閥開度，從而調(diào)節(jié)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(diào)控制器獲得粗調(diào)量k0＊ΔQ1，再采用微調(diào)控制器獲得微調(diào)量m0＊ΔQ2，其中k0和m0分別為粗調(diào)次數(shù)和微調(diào)次數(shù)，則最終的比例閥開度值Q為：Q＝Q0+k0＊ΔQ1+m0＊ΔQ2；