[發明專利]帶材生產過程中的多電機速度指令分配方法

有效

• 申請號: 201210292754.X
• 申請日: 2012-08-17
• 公開（公告）號: CN102820838A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 陳德傳;盧玲
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H02P5/50
• 分類號: H02P5/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于工業自動化領域，涉及一種帶材生產過程中的多電機速度指令分配方法，在生產速度滿足要求的同時，使帶材張力也符合要求。

背景技術

諸如軟包裝材料、塑料薄膜、紡織物等各類帶材的加工生產過程一般均由多個生產單元組成，均涉及多電機協調控制問題。目前，在很多的此類生產設備中，為簡化設備結構、降低造價，不直接對張力進行閉環控制，而是使按生產流程設置的前后各電機驅動輥處的線速度間具有一定的微梯度，例如，一個生產單元一般設置有進料驅動電機（也稱前鄰輥）與出料電機（也稱后鄰輥），而后鄰輥的線速度比前鄰輥的線速度要略高一點，使得帶材在該生產單元中產生微形變而建立帶材張力。這類速度分配方法存在的主要不足點之一是：前后各電機驅動輥間的線速度微梯度一般均按經驗設置，需反復調試才可滿足要求，導致成品的廢品率高、原料損耗大，張力不穩定，嚴重制約了生產質量與生產速度的提高。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供了一種帶材生產過程中的多電機速度指令分配方法，能根據帶材的張力期望值、帶材的物理屬性參數進行多電機速度指令分配，使得在無張力閉環控制下的帶材張力也符合特定的要求，且無需調試。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

步驟(1).根據帶材的寬度B（單位：m）、厚度h（單位：m）、楊氏模量E（單位：N/m²）物理屬性參數，計算帶材的理論倍伸張力???????????????????????????????????????????????（單位：N）；

步驟(2).根據帶材的理論倍伸張力和對某生產單元中帶材的張力期望值（單位：N），計算相鄰兩電機驅動輥的線速度鏈系數；

步驟(3).根據線速度鏈系數，以一臺電機驅動輥的線速度指令（單位：m/min）為基準，且稱該電機為基準輥電機，計算相鄰的前一臺電機驅動輥的線速度指令（單位：m/min），稱相鄰的前一臺電機為前鄰輥電機；其中，i為自然數；

步驟(4).將得到的相鄰兩電機驅動輥的線速度指令、，分別轉換成相鄰兩電機轉軸的轉速指令、（單位：r/min）；

步驟(5).將得到的相鄰兩電機轉軸的轉速指令、，分別輸出給相鄰兩電機的驅動器。

步驟(1)中所述的帶材的理論倍伸張力與帶材的寬度B（單位：m）、厚度h（單位：m）、楊氏模量E（單位：N/m²）物理屬性參數之間的函數關系，由如下公式表示：

???????????????????????????????????????????（1）

步驟(2)中所述的某生產單元中相鄰兩電機驅動輥的線速度鏈系數、帶材的理論倍伸張力和帶材的張力期望值之間的函數關系，由如下公式表示：

?????????????????????????????????????????（2）

步驟(3)中所述的相鄰的前鄰輥電機驅動輥的線速度指令與線速度鏈系數、基準輥電機驅動輥的線速度指令之間的函數關系，由如下公式表示：

???????????????????????????????????????????（3）

步驟(4)中所述的相鄰兩電機轉軸的轉速指令、，與其對應的驅動輥線速度指令、之間的函數關系、，分別由如下公式表示：

??????????????????????????????????????????（4）

???????????????????????????????????????（5）

其中，為前鄰輥電機轉軸與其驅動輥軸間的減速比，為前鄰輥電機驅動輥的半徑（單位：m），為基準輥電機轉軸與其驅動輥軸間的減速比，為基準輥電機驅動輥的半徑（單位：m）。

步驟(5)中所述的將相鄰兩電機轉軸的轉速指令、，分別輸出給對應的相鄰兩電機的驅動器，是由多電機線速度指令的生成裝置，將由上述計算得到的相鄰兩電機轉軸的轉速指令、，分別通過各自的接口電路輸出到各自的電機驅動器的速度指令接收端，以實現對多電機驅動輥線速度的協調控制，并使帶材張力符合生產要求。

本發明的有益效果：

（1）不需要增加傳感器與現有控制系統的硬件配置；

（2）既能實現對多電機驅動輥線速度的協調控制，也使得不需張力閉環控制，也能使穩態張力符合生產要求；

（3）該方法通用性好，使用簡便，無需反復調試；