[发明专利]带材生产过程中的多电机速度指令分配方法

说明书

技术领域

本发明属于工业自动化领域，涉及一种带材生产过程中的多电机速度指令分配方法，在生产速度满足要求的同时，使带材张力也符合要求。

背景技术

诸如软包装材料、塑料薄膜、纺织物等各类带材的加工生产过程一般均由多个生产单元组成，均涉及多电机协调控制问题。目前，在很多的此类生产设备中，为简化设备结构、降低造价，不直接对张力进行闭环控制，而是使按生产流程设置的前后各电机驱动辊处的线速度间具有一定的微梯度，例如，一个生产单元一般设置有进料驱动电机（也称前邻辊）与出料电机（也称后邻辊），而后邻辊的线速度比前邻辊的线速度要略高一点，使得带材在该生产单元中产生微形变而建立带材张力。这类速度分配方法存在的主要不足点之一是：前后各电机驱动辊间的线速度微梯度一般均按经验设置，需反复调试才可满足要求，导致成品的废品率高、原料损耗大，张力不稳定，严重制约了生产质量与生产速度的提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种带材生产过程中的多电机速度指令分配方法，能根据带材的张力期望值、带材的物理属性参数进行多电机速度指令分配，使得在无张力闭环控制下的带材张力也符合特定的要求，且无需调试。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤(1).根据带材的宽度B（单位：m）、厚度h（单位：m）、杨氏模量E（单位：N/m²）物理属性参数，计算带材的理论倍伸张力                                               （单位：N）；

步骤(2).根据带材的理论倍伸张力和对某生产单元中带材的张力期望值（单位：N），计算相邻两电机驱动辊的线速度链系数；

步骤(3).根据线速度链系数，以一台电机驱动辊的线速度指令（单位：m/min）为基准，且称该电机为基准辊电机，计算相邻的前一台电机驱动辊的线速度指令（单位：m/min），称相邻的前一台电机为前邻辊电机；其中，i为自然数；

步骤(4).将得到的相邻两电机驱动辊的线速度指令、，分别转换成相邻两电机转轴的转速指令、（单位：r/min）；

步骤(5).将得到的相邻两电机转轴的转速指令、，分别输出给相邻两电机的驱动器。

步骤(1)中所述的带材的理论倍伸张力与带材的宽度B（单位：m）、厚度h（单位：m）、杨氏模量E（单位：N/m²）物理属性参数之间的函数关系，由如下公式表示：

                                           （1）

步骤(2)中所述的某生产单元中相邻两电机驱动辊的线速度链系数、带材的理论倍伸张力和带材的张力期望值之间的函数关系，由如下公式表示：

                                         （2）

步骤(3)中所述的相邻的前邻辊电机驱动辊的线速度指令与线速度链系数、基准辊电机驱动辊的线速度指令之间的函数关系，由如下公式表示：

                                           （3）

步骤(4)中所述的相邻两电机转轴的转速指令、，与其对应的驱动辊线速度指令、之间的函数关系、，分别由如下公式表示：

                                          （4）

                                       （5）

其中，为前邻辊电机转轴与其驱动辊轴间的减速比，为前邻辊电机驱动辊的半径（单位：m），为基准辊电机转轴与其驱动辊轴间的减速比，为基准辊电机驱动辊的半径（单位：m）。

步骤(5)中所述的将相邻两电机转轴的转速指令、，分别输出给对应的相邻两电机的驱动器，是由多电机线速度指令的生成装置，将由上述计算得到的相邻两电机转轴的转速指令、，分别通过各自的接口电路输出到各自的电机驱动器的速度指令接收端，以实现对多电机驱动辊线速度的协调控制，并使带材张力符合生产要求。

本发明的有益效果：

（1）不需要增加传感器与现有控制系统的硬件配置；

（2）既能实现对多电机驱动辊线速度的协调控制，也使得不需张力闭环控制，也能使稳态张力符合生产要求；

（3）该方法通用性好，使用简便，无需反复调试；