[发明专利]一种分层递阶张力控制方法及系统

权利要求书

1.一种分层递阶张力控制方法，其特征是，包括如下步骤：

获取张力控制系统的实际输出线速度V_C、实际输出张力F_C；

基于实际输出线速度V_C、实际输出张力F_C以及预设的线速度给定量和张力给定量对张力控制系统的实际输出线速度V_C、实际输出张力F_C进行解耦控制，获取解耦后的控制信号；

解耦后的控制信号包括张力控制系统的收卷辊处线速度V₁和开卷辊处张力F₂；

所述解耦控制的方法，包括：

求取实际输出线速度V_C、实际输出张力F_C与预设值的控制偏差；

基于控制偏差求取线速度和张力的解耦补偿信号；

将解耦补偿信号输入预设的解耦传递函数，获取张力控制系统的收卷辊处线速度V₁和开卷辊处张力F₂。

2.根据权利要求1所述的分层递阶张力控制方法，其特征是，所述解耦传递函数，其计算公式如下：

式中，s为复频率，V₁(s)为收卷辊处线速度V₁的频域象函数，F₂(s)为开卷辊处张力F₂的频域象函数，H₁₁(S)、H₁₂(S)、H₂₁(S)、H₂₂(S)为解耦传递函数，u₁、u₂为解耦补偿信号，u₁(s)为u₁的频域象函数，u₂(s)为u₂的频域象函数。

3.根据权利要求1所述的分层递阶张力控制方法，其特征是，所述控制偏差包括速度误差和张力误差，其计算公式如下：

式中，e_f为速度误差，e_v为张力误差，为给定量。

4.根据权利要求3所述的分层递阶张力控制方法，其特征是，基于控制偏差求取线速度和张力的解耦补偿信号，包括：

将速度误差e_f和张力误差e_v输入PID补偿器中，获取线速度和张力的解耦补偿信号。

5.根据权利要求4所述的分层递阶张力控制方法，其特征是，所述张力控制系统为伺服型张力控制系统，所述伺服型张力控制系统包括开卷辊和收卷辊；

所述解耦补偿信号，其计算公式如下：

式中u₁、u₂为解耦补偿信号，K_P1、T_I1、T_D1为控制收卷辊处线速度V₁的PID参数，K_P2、T_I2、T_D2为控制开卷辊处张力F₂的PID参数。

6.根据权利要求5所述的分层递阶张力控制方法，其特征是，所述收卷辊传动连接有工作于速度控制状态的收卷伺服电机，所述开卷辊传动连接有工作于转矩控制状态的开卷伺服电机，所述收卷伺服电机和开卷伺服电机对应连接有交流伺服驱动器；

在获取解耦后的控制信号之后，还包括：

将收卷辊处线速度V₁输入与收卷伺服电机对应连接的交流伺服驱动器，得出收卷伺服电机的转速控制量；

将开卷辊处张力F₂输入与开卷伺服电机对应连接的交流伺服驱动器，得出开卷伺服电机的转矩控制量。