基于離散pid和錐度張力控制的薄膜分切機(jī)張力調(diào)節(jié)方法

技術(shù)領(lǐng)域

1.本發(fā)明屬于張力調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于離散pid和錐度張力控制的薄膜分切機(jī)張力調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

2.隨著手持終端、移動(dòng)設(shè)備的不斷發(fā)展，對(duì)高集成化的要求越來越高，對(duì)器件體積要求越來越小，對(duì)作為電子行業(yè)主要元件的電容同樣提出很高的要求，其中薄膜電容由于其穩(wěn)定，無極性，自愈性，成為電子行業(yè)電容的主流產(chǎn)品。薄膜電容小型化的基礎(chǔ)在于其原料金屬化薄膜的小規(guī)格化。而小規(guī)格產(chǎn)品的開發(fā)中，高精度分切機(jī)就成為關(guān)鍵設(shè)備，原料金屬化薄膜需通過高精度分切機(jī)分隔成超小塊。目前國(guó)內(nèi)的薄膜電容都集中在3.8μm以上，大多數(shù)都是4.8～6.8μm的薄膜電容為主，這部分市場(chǎng)早已飽和，而相對(duì)的2μm厚度以下的薄膜電容，為國(guó)外主導(dǎo)，國(guó)產(chǎn)化率極低，這部分產(chǎn)品年需求量約2萬噸，國(guó)內(nèi)目前只有少數(shù)幾家可以生產(chǎn)，采用的是全套進(jìn)口設(shè)備，年產(chǎn)能不足千噸，且質(zhì)量不穩(wěn)定，成品率較低，造成這一情況主要是由于國(guó)內(nèi)無法生產(chǎn)滿足2μm厚度以下薄膜電容分切的高精度分切機(jī)。

3.從分切機(jī)整體功能出發(fā)，整個(gè)設(shè)備包括開卷、分切和收卷三部分組成，其主要是將整張的料金屬化薄膜縱向分切和復(fù)卷，張力控制是整臺(tái)設(shè)備中最關(guān)鍵的控制技術(shù)，卷繞過程中薄膜徑向的伸張程度即卷繞張力，張力偏高容易引起材料形變，嚴(yán)重時(shí)將直接斷裂；張力偏低，收卷過程無法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一處理，生產(chǎn)質(zhì)量下降；而張力失去穩(wěn)定性時(shí)，容易造成薄膜線速度受到影響，松緊性出現(xiàn)差異，帶來更多的次品或者廢品。也就是說分切機(jī)張力控制的穩(wěn)定性決定了分切后產(chǎn)品的質(zhì)量，現(xiàn)有技術(shù)的分切機(jī)無法滿足這一要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供基于離散pid和錐度張力控制的薄膜分切機(jī)張力調(diào)節(jié)方法，該方法使得張力控制穩(wěn)定、可靠性高。

5.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

6.基于離散pid和錐度張力控制的薄膜分切機(jī)張力調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟：

7.s1：測(cè)得薄膜的實(shí)時(shí)張力值f；

8.s2：測(cè)得收卷軸的實(shí)時(shí)直徑d；

9.s3：通過分段錐度張力模型得到最佳張力值f0；

10.s4：通過磁粉制動(dòng)器控制放卷軸扭矩，使所述放卷軸和牽引軸之間的所

11.述薄膜實(shí)時(shí)張力值f調(diào)整到所述最佳張力值f0；

12.s5：將所述實(shí)時(shí)張力值f與最佳張力值f0進(jìn)行差值比較得到張力偏移值δf，將所述張力偏移值δf信號(hào)傳入離散pid控制器，通過所述離散pid控制器控制收卷電機(jī)扭矩，使所述牽引軸與所述收卷軸之間的所述薄膜實(shí)時(shí)張力值f調(diào)整到所述最佳張力值f0。

13.根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，s1中通過張力傳感器測(cè)得所述薄膜的所述實(shí)時(shí)張力值f。

14.根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，s5中：

15.當(dāng)所述張力傳感器所測(cè)角度在0°至20°之間時(shí)，使用所述離散pid控制器中第一段補(bǔ)償所述收卷電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器脈沖頻率；

16.當(dāng)所述張力傳感器所測(cè)角度在20°至40°之間時(shí)，使用所述離散pid控制器中第一段補(bǔ)償所述收卷電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器脈沖頻率；

17.所述伺服驅(qū)動(dòng)器將控制信號(hào)發(fā)送給所述收卷電機(jī)以改變其扭矩。

18.根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，s2中，測(cè)得收卷線速度v、收卷電機(jī)轉(zhuǎn)速n、牽引軸直徑d，設(shè)兩個(gè)收卷周期為n1和n2，所述收卷軸的實(shí)時(shí)直徑d通過如下公式得到：

[0019][0020][0021]其中，t為當(dāng)前時(shí)刻；dn為第n個(gè)收卷周期輸出的收卷軸直徑；tn為第n個(gè)收卷周期輸出收卷軸直徑的時(shí)刻。

[0022]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，通過測(cè)得所述牽引軸轉(zhuǎn)速和直徑d測(cè)得所述收卷線速度v。

[0023]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，所述收卷電機(jī)轉(zhuǎn)速n和所述牽引軸轉(zhuǎn)速均通過轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)得。

[0024]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，s2中，當(dāng)所述收卷軸的實(shí)時(shí)直徑d＝1.5d0時(shí)，進(jìn)行s3?s5步驟，d0為所述收卷軸的初始直徑。

[0025]本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使其與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

[0026](1)本發(fā)明通過s1?s5步驟，實(shí)現(xiàn)了薄膜收放卷過程中穩(wěn)定的張力控制，防止了薄膜卷產(chǎn)生褶皺，可靠性高。

[0027](2)本發(fā)明當(dāng)張力傳感器所測(cè)角度在0°至20°

之間、在20°至40°之間時(shí)分別采用離散pid控制器中的兩端補(bǔ)償控制，實(shí)現(xiàn)在不同張力數(shù)值下，進(jìn)行更精確的計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)盡可能快的改正偏移量，提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，實(shí)現(xiàn)分段錐度張力控制。

附圖說明

[0028]

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中：

[0029]

圖1為本發(fā)明的整體架構(gòu)示意圖；

[0030]

圖2為本發(fā)明的架構(gòu)連接結(jié)構(gòu)框圖；

[0031]

圖3為本發(fā)明的放卷部分張力控制流程圖；

[0032]

圖4為本發(fā)明的收卷部分張力控制流程圖；

[0033]

圖5為本發(fā)明的張力控制方法流程圖；

[0034]

圖6為本發(fā)明的收卷張力分段曲線；

[0035]

圖7為本發(fā)明的采用分段錐度控制后內(nèi)張力分布曲線。

[0036]

附圖標(biāo)記說明：

[0037]

1：薄膜；2：收卷軸；3：放卷軸；4：磁粉制動(dòng)器；5：牽引軸；6：離散pid控制器；7：收卷電機(jī)；8：轉(zhuǎn)速傳感器。

具體實(shí)施方式

[0038]

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

[0039]

需要說明，本發(fā)明實(shí)施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后

……

)僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對(duì)位置關(guān)系、運(yùn)動(dòng)情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時(shí)，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。

[0040]

參看圖1至7，本發(fā)明的核心是提供一種基于離散pid和錐度張力控制的薄膜分切機(jī)張力調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟：

[0041]

s1：測(cè)得薄膜1的實(shí)時(shí)張力值f；

[0042]

具體的，通過張力傳感器測(cè)得薄膜1的實(shí)時(shí)張力值f，測(cè)得的實(shí)時(shí)張力值f傳輸至控制器。

[0043]

s2：測(cè)得收卷軸2的實(shí)時(shí)直徑d；

[0044]

具體的，薄膜1分切機(jī)在正常工作過程中，各工位的薄膜1實(shí)時(shí)線速度保持一致，用比率計(jì)算方法根據(jù)牽引軸5與收卷軸2和放卷軸3的線速度相同、角速度與直徑成正比之一特點(diǎn)，通過建立兩者的比率關(guān)系方程得到實(shí)時(shí)直徑d。通過分別在牽引軸5、收卷軸2和放卷軸3上安裝計(jì)數(shù)脈沖用的編碼器和基準(zhǔn)脈沖用編碼器，在單位時(shí)間內(nèi)得到計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)和基準(zhǔn)脈沖個(gè)數(shù)，將脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化為角速度從而建立比例關(guān)系：

[0045][0046]

式中，m代表基準(zhǔn)脈沖編碼器旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)；n代表計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)；n為計(jì)數(shù)脈沖編碼器旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)；d代表牽引軸5直徑。

[0047]

比例計(jì)算方法利用了薄膜1收卷過程中線速度與角速度的比率關(guān)系來求解實(shí)時(shí)直徑d，不需要檢測(cè)材料厚度，因此求解精度較高。

[0048]

但是利用比率計(jì)算直徑時(shí)，以單個(gè)脈沖作為采樣基準(zhǔn)，由于采樣時(shí)間太短，計(jì)算所得前后直徑變化不明顯。同時(shí)機(jī)械制造與裝配誤差、張力的突變、外部環(huán)境因素等都會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。為了提高計(jì)算準(zhǔn)確，采用積分算法進(jìn)行優(yōu)化。由于在實(shí)際工作過程中，薄膜1傳送的線速度與收放卷角速度不是定值，因此對(duì)其進(jìn)行積分優(yōu)化，積分優(yōu)化后得到收放卷長(zhǎng)度與收卷軸2轉(zhuǎn)動(dòng)弧度的關(guān)系式：

[0049][0050]

式中，s為收放卷薄膜1長(zhǎng)度。

[0051]

再測(cè)得收卷線速度v、收卷電機(jī)7轉(zhuǎn)速n、牽引軸5直徑d，通過測(cè)得牽引軸5轉(zhuǎn)速和直徑d測(cè)得收卷線速度v，收卷電機(jī)7轉(zhuǎn)速n和牽引軸5轉(zhuǎn)速均通過轉(zhuǎn)速傳感器8測(cè)得。設(shè)兩個(gè)收卷周期為n1和n2，積分算法中得到的每個(gè)計(jì)算周期內(nèi)的實(shí)時(shí)直徑d，是利用計(jì)算周期n1內(nèi)收卷軸2轉(zhuǎn)過的弧度與角度的比值計(jì)算而來，如下公式得到：

[0052]

[0053][0054]

其中，t為當(dāng)前時(shí)刻；d

n

為第n個(gè)收卷周期輸出的收卷軸2直徑；t

n

為第n個(gè)收卷周期輸出收卷軸2直徑的時(shí)刻。

[0055]

這種方法算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)；計(jì)算值線性變化，穩(wěn)定性高；直徑輸出是周期內(nèi)的平均值，計(jì)算結(jié)果精度高，可以滿足薄膜1分切機(jī)的張力控制要求。

[0056]

收卷部分的收卷電機(jī)7轉(zhuǎn)速收到私服放大器的信號(hào)改變電機(jī)扭矩，使薄膜1張力穩(wěn)定符合分段錐度張力在設(shè)定值允許的范圍內(nèi)。

[0057]

當(dāng)收卷軸2的實(shí)時(shí)直徑d＝1.5d0時(shí)，進(jìn)行s3

?

s5步驟，d0為收卷軸2的初始直徑。

[0058]

s3：通過分段錐度張力模型得到最佳張力值f0；

[0059]

具體的，為防止相同的收卷張力時(shí)，隨著收卷軸2直徑的逐漸增大，對(duì)收卷軸2的扭矩正比例增加，導(dǎo)致了材料層間的位移力加大，薄膜1層的位移力大于最大靜摩擦力時(shí)，層間將會(huì)滑移，從而導(dǎo)致了材料起皺、端面出現(xiàn)凹凸、軸向竄動(dòng)等質(zhì)量問題。因此，為了減少收卷過程中的褶皺發(fā)生頻率高的問題，需要通過分段錐度張力模型得到最佳張力值f0，即在不同卷徑時(shí)采用與之對(duì)應(yīng)的收卷張力曲線，最大限度地減小因?yàn)樵O(shè)備穩(wěn)定性及原材料厚薄不均等偶然因素對(duì)收卷造成的影響。

[0060]

同時(shí)，在為了保證收卷質(zhì)量而提高初始收卷張力的情況下，較為平穩(wěn)的內(nèi)部張力避免了恒力矩收卷時(shí)內(nèi)部張力過大而造成的薄膜1拉伸及摩擦因數(shù)上升問題，同時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榻Y(jié)束張力過小而導(dǎo)致膜面竄卷的現(xiàn)象。

[0061]

采用錐度張力收卷有一個(gè)特點(diǎn)，即在靠近卷芯的地方通常會(huì)出現(xiàn)一個(gè)內(nèi)張力最低點(diǎn)，這個(gè)位置的薄膜1在收卷時(shí)，一旦出現(xiàn)一些偶然因素，如原材料蕩邊、機(jī)器張力不穩(wěn)定等，就可能導(dǎo)致收卷變松，從而產(chǎn)生皺折。恒力矩收卷則存在初始張力過大、張力下降過快、結(jié)束張力過小等問題，會(huì)導(dǎo)致卷膜內(nèi)部拉伸、摩擦因數(shù)上升、復(fù)合膜表面竄卷等問題，實(shí)用應(yīng)用也存在一定局限性，這就要求隨收卷軸2直徑的增大，卷曲張力要遞減，實(shí)時(shí)直徑d在1d0～1.5d0處褶皺發(fā)生的概率最高，以d＝1.5d0作為減張力和減力矩的分界點(diǎn)，進(jìn)行分段錐度張力控制，以保證收卷出的薄膜1無褶皺。實(shí)時(shí)直徑d從d0增加到1.5d0時(shí)，薄膜1內(nèi)張力均保持較為平穩(wěn)的水平，和恒力矩相比并沒有發(fā)生劇烈下降；當(dāng)實(shí)時(shí)直徑d達(dá)到1.5d0后，薄膜1的內(nèi)張力開始下降，實(shí)現(xiàn)所謂“內(nèi)緊外松"的收卷效果，卷內(nèi)張力分布如圖6所示。

[0062]

此時(shí)，由于收卷后的薄膜1靠近卷芯的地方具有較大內(nèi)張力，可以最大限度地減小因設(shè)備穩(wěn)定性及原材料厚薄不均等偶然因素對(duì)收卷造成的影響。同時(shí)，在為了保證收卷質(zhì)量而提高初始收卷張力的情況下，較為平穩(wěn)的內(nèi)部張力避免了恒力矩收卷時(shí)內(nèi)部張力過大而造成的薄膜1拉伸及摩擦因數(shù)上升問題，同時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榻Y(jié)束張力過小而導(dǎo)致膜面竄卷的現(xiàn)象，使用分段錐度張力控制后卷內(nèi)張力分布如圖7所示。

[0063]

s4：通過磁粉制動(dòng)器4控制放卷軸3扭矩，使放卷軸3和牽引軸5之間的薄膜1實(shí)時(shí)張力值f調(diào)整到最佳張力值f0；

[0064]

具體的，基于張力傳感器測(cè)得的實(shí)時(shí)張力值f與最佳張力值f0對(duì)比，放卷時(shí)張力f是主動(dòng)力，若原料進(jìn)給速度恒定，由于放卷軸3的卷徑和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量隨時(shí)間而減小，而放卷軸3的角速度逐漸增大，張力就會(huì)增大，因此要保證張力恒定，必須引入張力反饋，使用磁粉制動(dòng)器4產(chǎn)生一個(gè)反向阻力緩沖放卷軸3在高速運(yùn)行中產(chǎn)生的慣性，使張力穩(wěn)定在設(shè)定值允許

的范圍內(nèi)?？刂破鞲鶕?jù)張力傳感器所測(cè)得的薄膜1實(shí)時(shí)張力值f與最佳張力值f0對(duì)比來判斷是否進(jìn)行張力矯正。如張力出現(xiàn)偏差，則通過設(shè)置磁粉制動(dòng)器4驅(qū)動(dòng)和放卷電機(jī)驅(qū)動(dòng)來改變磁粉制動(dòng)阻力和放卷電機(jī)扭矩，來實(shí)現(xiàn)錐度張力控制?；诒∧?實(shí)時(shí)張力值f與最佳張力值f0的差值，利用磁粉制動(dòng)器4，產(chǎn)生阻力來緩沖放卷軸3在高速運(yùn)行中產(chǎn)生的慣性，磁粉制動(dòng)器4根據(jù)電磁原理，利用磁粉來傳遞扭矩，制動(dòng)扭矩mz與勵(lì)磁電流在一定范圍內(nèi)成正比例，可以看做是一種接近線性的調(diào)節(jié)裝置。將其安裝在放卷軸3上，可以產(chǎn)生一個(gè)反向阻力矩來緩沖放卷軸3在高速運(yùn)行中產(chǎn)生的慣性，因此可以通過控制磁粉制動(dòng)器4的阻力矩(即控制電流)來調(diào)節(jié)放卷軸3的張力大小。通過張力傳感器獲得薄膜1實(shí)時(shí)張力值f數(shù)據(jù)，通過張力放大器后再與最佳張力值f0進(jìn)行比較的得到張力偏移δf，通過磁粉驅(qū)動(dòng)器控制磁粉制動(dòng)器4對(duì)薄膜1張力進(jìn)行修正。

[0065]

s5：將實(shí)時(shí)張力值f與最佳張力值f0進(jìn)行差值比較得到張力偏移值δf，將張力偏移值δf信號(hào)傳入離散pid控制器6，通過離散pid控制器6控制收卷電機(jī)7扭矩，使?fàn)恳S5與收卷軸2之間的薄膜1實(shí)時(shí)張力值f調(diào)整到最佳張力值f0。

[0066]

具體的，張力執(zhí)行部件是收卷電機(jī)7，收卷電機(jī)7為伺服電機(jī)，以扭矩控制方式進(jìn)行張力控制。薄膜1收卷過程實(shí)時(shí)張力值f由張力傳感器轉(zhuǎn)換為電量并放大信號(hào)反饋到離散pid控制器6的輸入端，最佳張力值f0與實(shí)時(shí)張力值f經(jīng)過比較運(yùn)算后得到偏差值δf，伺服驅(qū)動(dòng)器將偏差值δf轉(zhuǎn)換為頻率指令傳給收卷電機(jī)7，收卷電機(jī)7通過調(diào)節(jié)收卷軸2的卷曲速度實(shí)現(xiàn)張力的補(bǔ)償控制。

[0067]

為了防止非線性系統(tǒng)的強(qiáng)耦合、非線性與實(shí)時(shí)性，本文采用基于積分分離的pid控制算法。當(dāng)被控制量與設(shè)定值的誤差較大時(shí)，取消積分環(huán)節(jié)，抑制超調(diào)量，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；當(dāng)被控量與設(shè)定值相近時(shí)，積分算法可以用來消除靜差，提高了張力控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)度。

[0068][0069]

式中：e(k)是k時(shí)刻輸入輸入的差值，t1是采樣周期，k

p

、k

i

、k

d

分別為比例、積分、微分系數(shù)，υ是積分想的開關(guān)系數(shù)，ε為實(shí)際系統(tǒng)設(shè)定的閾值。

[0070][0071]

為了進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少收卷過程中的張力波動(dòng)，我們?cè)僖腚x散pid控制，具體方法如下：

[0072]

當(dāng)張力傳感器所測(cè)角度在0°

至20°

之間時(shí)，使用所述離散pid控制器6中第一段補(bǔ)償收卷電機(jī)7伺服驅(qū)動(dòng)器脈沖頻率；

[0073][0074]

為張力傳感器所測(cè)角度在0°

至20°

之間時(shí)離散pid控制器6的增益值，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定好的張力—轉(zhuǎn)速增益表獲得。

[0075]

當(dāng)張力傳感器所測(cè)角度在20°

至40°

之間時(shí)，使用離散pid控制器6中第一段補(bǔ)

償收卷電機(jī)7伺服驅(qū)動(dòng)器脈沖頻率；

[0076][0077]

為張力傳感器所測(cè)角度在20°

至40°

之間時(shí)離散pid控制器6的增益值，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定好的張力—轉(zhuǎn)速增益表獲得。

[0078]

然后將計(jì)算獲得的偏移量δf，傳送給伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器將控制信號(hào)發(fā)送給收卷電機(jī)7以改變其扭矩，以對(duì)張力進(jìn)行補(bǔ)償控制，實(shí)現(xiàn)了在不同張力數(shù)值下，進(jìn)行更精確的計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)盡可能快的改正偏移量δf，提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。然后將計(jì)算獲得的數(shù)據(jù)，傳送給伺服驅(qū)動(dòng)器，修正收卷電機(jī)7扭矩對(duì)張力進(jìn)行補(bǔ)償控制，實(shí)現(xiàn)分段錐度張力控制。

[0079]

本發(fā)明張力傳感器實(shí)時(shí)張力值f、收卷線速度v、收卷電機(jī)7轉(zhuǎn)速n為輸入，磁粉制動(dòng)器4驅(qū)動(dòng)信號(hào)和收卷電機(jī)7控制器信號(hào)為輸出，適用于不同材質(zhì)薄膜1在不同張力下的張力穩(wěn)定控制，放卷側(cè)使用磁粉制動(dòng)，中和放卷軸3在高速運(yùn)行中產(chǎn)生的慣性，調(diào)節(jié)放卷部分薄膜1的張力大小，收卷側(cè)利用張力傳感器對(duì)薄膜1張力進(jìn)行檢測(cè)，使用比率計(jì)算積分算法計(jì)算出收卷軸2實(shí)時(shí)張力值f，采用離散pid控制算法對(duì)收卷電機(jī)7轉(zhuǎn)矩進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)薄膜1張力錐度控制，達(dá)到在不同薄膜1張力偏移下，薄膜1張力的快速修正。提高薄膜1張力控制的準(zhǔn)確性和可靠性，從而提高金屬化薄膜1電容器產(chǎn)品的合格率。

[0080]

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式。即使對(duì)本發(fā)明作出各種變化，倘若這些變化屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則仍落入在本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。

技術(shù)特征：

1.基于離散pid和錐度張力控制的薄膜分切機(jī)張力調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括如下步驟：s1：測(cè)得薄膜的實(shí)時(shí)張力值f；s2：測(cè)得收卷軸的實(shí)時(shí)直徑d；s3：通過分段錐度張力模型得到最佳張力值f0；s4：通過磁粉制動(dòng)器控制放卷軸扭矩，使所述放卷軸和牽引軸之間的所述薄膜實(shí)時(shí)張力值f調(diào)整到所述最佳張力值f0；s5：將所述實(shí)時(shí)張力值f與最佳張力值f0進(jìn)行差值比較得到張力偏移值δf，將所述張力偏移值δf信號(hào)傳入離散pid控制器，通過所述離散pid控制器控制收卷電機(jī)扭矩，使所述牽引軸與所述收卷軸之間的所述薄膜實(shí)時(shí)張力值f調(diào)整到所述最佳張力值f0。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離散pid和錐度張力控制的薄膜分切機(jī)張力調(diào)節(jié)方法，其特征在于，s1中通過張力傳感器測(cè)得所述薄膜的所述實(shí)時(shí)張力值f。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于離散pid和錐度張力控制的薄膜分切機(jī)張力調(diào)節(jié)方法，其特征在于，s5中：當(dāng)所述張力傳感器所測(cè)角度在0°

至20°

之間時(shí)，使用所述離散pid控制器中第一段補(bǔ)償所述收卷電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器脈沖頻率；當(dāng)所述張力傳感器所測(cè)角度在20°

至40°

之間時(shí)，使用所述離散pid控制器中第一段補(bǔ)償所述收卷電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器脈沖頻率；所述伺服驅(qū)動(dòng)器將控制信號(hào)發(fā)送給所述收卷電機(jī)以改變其扭矩。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離散pid和錐度張力控制的薄膜分切機(jī)張力調(diào)節(jié)方法，其特征在于，s2中，測(cè)得收卷線速度v、收卷電機(jī)轉(zhuǎn)速n、牽引軸直徑d，設(shè)兩個(gè)收卷周期為n1和n2，所述收卷軸的實(shí)時(shí)直徑d通過如下公式得到：，所述收卷軸的實(shí)時(shí)直徑d通過如下公式得到：其中，t為當(dāng)前時(shí)刻；d

n

為第n個(gè)收卷周期輸出的收卷軸直徑；t

n

為第n個(gè)收卷周期輸出收卷軸直徑的時(shí)刻。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于離散pid和錐度張力控制的薄膜分切機(jī)張力調(diào)節(jié)方法，其特征在于，通過測(cè)得所述牽引軸轉(zhuǎn)速和直徑d測(cè)得所述收卷線速度v。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于離散pid和錐度張力控制的薄膜分切機(jī)張力調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述收卷電機(jī)轉(zhuǎn)速n和所述牽引軸轉(zhuǎn)速均通過轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)得。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離散pid和錐度張力控制的薄膜分切機(jī)張力調(diào)節(jié)方法，其特征在于，s2中，當(dāng)所述收卷軸的實(shí)時(shí)直徑d＝1.5d0時(shí)，進(jìn)行s3

?

s5步驟，d0為所述收卷軸的初始直徑。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了基于離散PID和錐度張力控制的薄膜分切機(jī)張力調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟：S1：測(cè)得薄膜的實(shí)時(shí)張力值F；S2：測(cè)得收卷軸的實(shí)時(shí)直徑D；S3：通過分段錐度張力模型得到最佳張力值F0；S4：通過磁粉制動(dòng)器控制放卷軸扭矩，使所述放卷軸和牽引軸之間的所述薄膜實(shí)時(shí)張力值F調(diào)整到所述最佳張力值F0；S5：將所述實(shí)時(shí)張力值F與最佳張力值F0進(jìn)行差值比較得到張力偏移值ΔF，將所述張力偏移值ΔF信號(hào)傳入離散PID控制器，通過所述離散PID控制器控制收卷電機(jī)扭矩，使所述牽引軸與所述收卷軸之間的所述薄膜實(shí)時(shí)張力值F調(diào)整到所述最佳張力值F0。該方法使得張力控制穩(wěn)定、可靠性高?？煽啃愿摺？煽啃愿?。

技術(shù)研發(fā)人員：郝英奇 謝鯤 丁新 劉征宇

受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.02.08

技術(shù)公布日：2021/6/7