[发明专利]一种基于双预测PI的薄膜转绕系统张力控制方法

说明书

本发明公开了一种基于双预测PI的薄膜转绕系统张力控制方法，涉及薄膜制造行业的工业控制领域，其实质是控制张力稳定来保证薄膜的生产质量，其针对薄膜转绕张力系统存在的积分加纯滞后的特点，使用双预测PI控制算法的I部分消除系统的积分特性，使用双预测PI算法的预测部分来消除滞后特性，内环采用预测PI控制器将积分加纯滞后对象转换成为常见的一阶惯性加纯滞后对象，外环采用预测PI控制对包括内环控制器在内的广义对象进行控制，提高了对薄膜转绕张力系统的张力的实时控制，能稳定的保持输出跟随输入变化；根据薄膜转绕张力系统的滞后时间来计算双预测PI控制算法中的控制参数，根据控制效果来调节控制器的时间常数T，根据增加干扰来确定双预测PI控制算法的抗稳定能力。

技术领域

本发明涉及一种基于双预测PI的薄膜转绕系统张力控制方法，属于工业控制领域。

背景技术

在工业生产现场中，卷绕张力控制一直是冶金、纺织、造纸等行业中研究的重点。随着科学技术的提高，围绕卷绕张力的研究不断展开和深入。研究表明，良好的卷绕控制系统在高精度制造行业中，起着决定性的作用，直接决定了产品的优劣性。在印刷生产过程中，张立波动影响产品的产出速度以及产出质量甚至会影响设备的使用周期和使用寿命，生产过程中，张力的大小会影响纸张，薄膜等的均匀度，甚至产生裂痕。在纺织行业的织造过程中，织品的张力松弛或张紧会直接影响到致密性，且当织品张力小于工艺值时，会使织口的位置发生变化，严重的可能造成停车；织品张力产生的周期性变化，会引起织品抖动，使得纱线出现解体、断头等情况。在切割加工页，当切割张力过小时，会出现切割线松弛，轻则使切片加工精度降低造成资源浪费，重则无法通过其带动磨料完成对工件的切割，当张力过大时，会使切割线发生形变，从而改变工件之间的平行性和厚度。为此，研究并制造高精度的卷绕张力控制系统，将先进控制技术应用其中不但能解决流程工业中遇到的实际问题，提高整个薄膜转绕张力系统的控制性能，同时对提高国产设备控制精度也显得格外重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是薄膜转绕张力系统中存在的积分加滞后，抗干扰能力差以及稳定性差等问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种基于双预测PI的薄膜转绕系统张力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立PLC与S120驱动系统通讯，使用PLC控制S120驱动电机操作，用STEP7来搭建薄膜转绕张力系统项目，设计双预测PI控制器对张力进行控制，通过仿真和实际效果确定控制器参数。具体流程如下：

步骤S1，系统搭建过程；

步骤S1.1，组态配置；

首先在新创建的SIMATIC T station工作站中进行硬件配置，添加PLC辅助模块(数字和模拟模块)，为PN-IO槽位添加一条工业以太网总线，并设置地址为PLC的地址，然后将S120挂在工业以太网总线上，并设置地址；在DP(DRIVE)添加IM174，用于将速度设定值通过模拟量通道输出给驱动和接收编码器返回的实际速度给PLC；

步骤S1.2，主程序编写；

完成步骤S1.1之后，在OB1程序功能块中用LAD语言与梯形图结合来实现控制逻辑，然后添加变量表添加变量读取张力值，修改变量值，对电机使能操作。

步骤S1.3，配置外部编码器；

完成步骤S1.2之后，为项目添加外部编码器，并修改参数为旋转编码器，分辨率为1024，周长为0.157米，接IM174的四号接口。然后创建DB1，在主程序中增加编码器的FB功能块，对其使能，在DB1中最后两个参数变量分别表示实际位置和实际速度。

步骤S2，控制算法设计；

步骤S2.1，根据薄膜转绕张力系统积分加滞后特性，设计两个预测PI控制器对其进行控制；