[發明專利]基于卷徑自適應估計的多電機耦合系統間接張力控制方法

有效

• 申請號: 201811450322.0
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109534064B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 張裊娜;盧曉暉;邵向鑫;李宗昊;張曉芳;秦喜文;王曉東;呼薇;姜春霞;矯德強;牛文靜;韓宗志
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: B65H23/198
• 分類號: B65H23/198;B65H18/10
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 田春梅

基于卷徑自適應估計的多電機耦合系統間接張力控制方法涉及汽車安全氣囊生產線多電機耦合系統控制領域，該方法根據汽車安全氣囊生產線的工作機理建立了四個電機智能體協同工作的數學模型，根據汽車安全氣囊生產線多電機耦合系統張力恒定的目標，建立了四個電機理想角速度之間的函數關系，取消張力傳感器，間接實現張力的恒定。本發明有效降低氣囊材料不均造成的卷軸周期性擾動，使系統快速達到期望的性能指標，在目前已有技術人員提出的卷徑計算方法的基礎上，提出卷徑的自適應估計方法，減少了因卷徑計算的偏差而引起的張力波動，有效保持卷繞過程中張力的恒定，提高了系統的靈活性和魯棒性，不僅節省了成本，而且提高了氣囊產品質量。

技術領域

本發明涉及汽車安全氣囊生產線多電機耦合系統控制領域，主要涉及一種基于卷徑自適應估計的汽車安全氣囊生產線多電機耦合系統間接張力控制方法。

背景技術

張力控制，通俗地講就是要控制卷取物體時保持物體相互拉長或者繃緊的力。張力應用于最廣泛的造紙、纖維、塑料薄膜、電線、印刷品、磁帶等輕工業中，帶材或線材的收放卷張力對產品的質量起著至關重要的作用。在收卷和放卷的過程中，為保證生產的質量及效率，保持恒定的張力是很重要的。

近年來，汽車的安全性越來越受到人們的重視，作為安全氣囊生產的氣囊生產設備產業也得到了迅猛的發展。通常情況下，氣囊生產線由設備、設備控制層、工位、工位協調控制層、上位機監控五層結構組成。每個工位由多個設備及設備智能體(agent)組成，其中卷袋工位為多電機耦合的張力控制系統，該工位由卷袋電機與驅動電缸直線運動的電機、缸體磁開關、接近開關、轉矩傳感器、轉速傳感器等設備組成。在卷袋的過程中，當卷袋電機轉矩增大時，布袋張力減小，卷袋過松；當直線運動的電機速度增加時，布袋張力增大，卷袋過緊，卷繞過程中的這種各段張力控制的不均勻，致使卷繞后的各段半徑誤差較大，不僅給后續工序裝配帶來困難，嚴重的甚至影響氣囊展開時的時效，失去氣囊安全保護的功效。可見在卷袋過程中必須保持張力的恒定，以達到折疊的均勻性，保證汽車在遇到猛烈撞擊時安全氣囊能夠平整的展開，因此，汽車安全氣囊生產線多電機耦合系統屬于典型的張力控制系統。

隨著伺服驅動技術、信息處理技術、自動控制技術、檢測技術的迅猛發展，張力控制設備也得到了快速的發展，其技術已經趨于成熟。例如：張海燕在文獻1【張海燕,徐金苓.凹印機變頻收卷張力控制系統建模研究[J].輕工機械,2010,28(4):60-63】中建立凹印機運動模型推導出所需控制矢量，利用變頻器驅動交流電動機，以達到調速的目的，從而保持張力的恒定。宋祥雙在文獻2【宋祥雙.基于模糊神經網絡的慢走絲恒張力系統的研究[D].合肥工業大學,2010】中采用了模糊神經網絡控制算法實現張力控制，該算法具有較強的學習能力，能夠適應難以建模的非線性系統，在不同的工作環境下仍能夠保證控制精度，控制效果令人滿意。蔣近在文獻3【蔣近,戴瑜興,郜克存,等.多線切割機走線系統的張力控制[J].機械工程學報,2011,47(5):183-187】中指出傳統的張力控制系統中張力大小一般通過張力傳感器測出，但是由于其抗干擾能力差、安裝不便、價格昂貴等缺陷，使其應用大大受到限制，因此有科技文獻利用張力觀測器的方式進行張力值檢測，并利用擾動觀測器減少外界擾動對系統的影響，從而大大的提高了控制精度。相比于其它設計的張力控制器，考慮摩擦因素對張力控制系統的影響，王樂在文獻4【王樂.低重力模擬器吊索張力控制算法研究[D].哈爾濱工業大學,2011】中采用一定的補償算法對摩擦進行補償，但是沒有考慮不同摩擦類型，因此這種補償方式具有一定的局限性。

多智能體系統在表達實際系統時，通過各智能體間的通訊、合作、互解、協調、調度、管理及控制來表達系統的結構、功能及行為特性。多智能體系統具有自主性、分布性、協調性，并具有自組織能力、學習能力和推理能力。在多智能體系統中，各智能體之間互相通信，彼此協調，并行地求解問題，采用多智能體系統解決實際應用問題，具有很強的魯棒性和可靠性，并具有較高的問題求解效率。運用智能體之間的協調配合完成復雜的工作任務，不僅節省了成本，還提高了系統的靈活性和魯棒性。因此，基于復雜系統的多智能體協同控制將具有廣泛的應用背景。將多智能體技術應用到多電機的協調控制中已成為一個重要的發展趨勢。

發明內容