[发明专利]光纤拉丝塔中的系统设计方法

权利要求书

1.一种光纤拉丝塔中的系统设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

根据光纤拉丝塔中的系统的工作条件，建立所述系统中指定部件的微分方程，得到所述系统的时域表达式；

对所述微分方程进行拉氏变换，得到所述系统的S域表达式；

根据所述S域表达式确定所述系统的传递函数；

根据所述传递函数确定所述系统的状态方程，以及

结合所述状态方程，利用李雅普诺夫第二法判断所述系统的稳定性；

所述传递函数包括闭环传递函数和开环传递函数；

所述系统为拉丝炉控制系统，所述拉丝炉控制系统中指定部件包括拉丝炉电控柜和温度传感器，

所述拉丝炉控制系统的时域表达式为，

P₁(t)＝k_pe(t)+k_i∫e(t)dt+k_d[de(t)/dt]；

T₁(t)≈k₁P₁(t)；

e(t)＝T₀(t)–T₁(t)；

式中，P₁(t)为拉丝炉电控柜输出功率，T₁(t)为检测温度，T₀(t)为设定温度，e(t)为偏差信号，k₁为功率温度比例系数，k_d为微分系数，k_p为比例系数，k_i为积分系数，且k₁、k_d、k_p和k_i均大于0；

所述拉丝炉控制系统的S域表达式为，

P₁(s)＝(k_p+k_i/s+k_ds)E(s)＝G(s)E(s)；

T₁(s)≈k₁P₁(s)＝H(s)P₁(s)；

E(s)＝T₀(s)–T₁(s)；

式中，s为经拉氏变换后的微分算子，G(s)为前向通道的传递函数，G(s)＝k_p+k_i/s+k_ds，H(s)为反馈通道的传递函数，H(s)＝k₁；

确定所述拉丝炉控制系统的闭环传递函数为，

Φ(s)＝P₁(s)/T₀(s)＝(k_ds²+k_ps+ki)/(k₁k_ds²+(1+k₁k_p)s+k₁k_i)；

确定所述拉丝炉控制系统的开环传递函数为，

G(s)H(s)＝k₁(k_p+k_i/s+k_ds)；

确定所述拉丝炉控制系统的状态方程为，

根据李雅普诺夫第二法：A^TP+PA＝-I，可以求得判据矩阵P，其中

通过判定P是否为正定矩阵，来判断所述拉丝炉控制系统的稳定性；

或者，所述系统为排线系统，所述排线系统中指定部件包括旋转电机和平移电机，

所述排线系统的时域表达式为，

V₂(t)＝k_pe(t)+k_i∫e(t)dt+k_d[de(t)/dt]；

V₃(t)＝k₂V₂(t)；

e(t)＝V₁(t)–V₃(t)；

式中，V₁(t)为旋转电机的速度，V₂(t)为平移电机的速度，V₃(t)为V₂(t)经过几何关系换算后的速度，e(t)为偏差信号，k₂为换算系数，k_d为微分系数，k_p为比例系数，k_i为积分系数，且k₂、k_d、k_p和k_i均大于0；

所述排线系统的S域表达式为，

V₂(s)＝(k_p+k_i/s+k_ds)E(s)＝G(s)E(s)；

V₃(s)＝k₂V₂(s)＝H(s)V₂(s)；

E(s)＝V₁(s)–V₃(s)；

式中，s为经拉氏变换后的微分算子，G(s)为前向通道的传递函数，G(s)＝k_p+k_i/s+k_ds，H(s)为反馈通道的传递函数，H(s)＝k₂；

确定所述排线系统的闭环传递函数为，

Φ(s)＝V₂(s)/V₁(s)＝(k_ds²+k_ps+ki)/(k₂k_ds²+(1+k₂k_p)s+k₂k_i)；

确定所述排线系统的开环传递函数为，

G(s)H(s)＝k₂(k_p+k_i/s+k_ds)；

确定所述排线系统的状态方程为，

根据李雅普诺夫第二法：A^TP+PA＝-I，可以求得判据矩阵P，其中

通过判定P是否为正定矩阵，来判断所述排线系统的稳定性。