[发明专利]一种柔性膜张力纠偏控制系统

摘要

本发明属于物料输送质量监控相关领域，并公开了一种柔性膜张力纠偏控制系统，其包括张力测量辊、纠偏框架、传动机构、驱动电机和纠偏控制器，其中张力测量辊由水平联接成一体的总张力检测单元和张力分布检测单元共同组成，并同时测量获得柔性膜输送过程中的总张力和张力分布信号；纠偏控制器基于张力分布信号来计算输出相应的控制电压，并控制驱动电机转动相应的转角，由此带动传动机构同步旋转；纠偏框架将传动机构的旋转运动转换为张力测量辊的纠偏动作，由此完成整体的纠偏过程。通过本发明，不仅能够实现总张力和张力分布的同步高精度测量，并可基于张力分布信号来执行实现纠偏控制，相应可显著提高最终纠偏控制的质量和精度。

主权项

一种柔性膜张力纠偏控制系统，该系统包括张力测量辊(1)、纠偏框架(2)、传动机构(3)、驱动电机(4)和纠偏控制器(5)，其特征在于：所述张力测量辊(1)由水平联接成一体的总张力检测单元(1A)和张力分布检测单元(1B)共同组成，其中该总张力检测单元呈底座的形式，并具有应变式传感器用于对柔性膜输送过程中的总张力执行检测；该张力分布检测单元(1B)由模块化的多个辊单元(120)首尾连接而成，并可根据柔性膜的工作段长度来进行数量调整；此外，各个辊单元的辊筒表面设置有一层柔性传感器，该柔性传感器具有同时沿着所述辊筒的轴向和周向分布的网格式压力感应点阵列，也即形成了呈行和列排布的多个测量点，由此用于对柔性膜输送过程中的张力分布状况执行检测；其中对于所述总张力检测单元而言，其基于下列公式(一)来计算输出柔性膜输送过程中的总张力信号F0，其中K表示预设的总张力比例系数，U0表示由所述应变式传感器采集且经过放大的电压值：F0＝KU0  (一)而对于所述张力分布检测单元而言，其基于以下的公式(二)来计算输出柔性膜输送过程中的张力分布信号，其中i＝1,2,...,n且表示所述柔性传感器的网格式压力感应点阵列沿着所述辊筒周向的编号也即列编号，Fi相应表示各列测量点所对应的张力值；Ki分别表示为各列测量点所预设的张力分布比例系数，Ui则表示由各列测量点采集且经过放大的电压值：Fi＝KiUi  (二)所述纠偏控制器(5)用于接收来自所述张力测量辊的张力分布状况检测值，并对其进行计算处理后输出相应的控制电压；所述驱动电机(4)则基于该控制电压来转动相应的转角，并带动与其输出轴相连的所述传动机构(3)同步旋转；所述纠偏框架(2)联接在所述张力测量辊(1)与所述传动机构(3)之间，并用于将该传动机构(3)的旋转运动转换为该张力测量辊(1)的纠偏动作，由此完成整体的纠偏过程；此外，对于上述纠偏控制器(5)而言，其基于以下过程来计算处理后输出相应的控制电压：(a)根据所述张力分布检测单元所实时输出的张力分布信号F1,F2,F3...Fi,..Fn，采用以下公式(三)求出张力分布的不均匀度Vσ：(b)将步骤(a)所求出的不均匀度Vσ与预设的阀值Vσmax进行比较，其中当Vσ小于Vσmax时，继续采用以下公式(四)来求出纠偏转角θ：其中，imax表示在所测张力值非零的所有测量列中，列号最大的一列的列编号；d表示所述柔性传感器的轴向分布密度,以测量点之间的距离来表示；imaxd则表示柔性膜边沿实际所在的位置，x0表示缠绕在所述张力测量轴上的柔性膜自身的基准边沿位置；H则表示所述张力测量辊与其导向辊之间的距离；而当Vσ大于或等于Vσmax时，则将纠偏转角θ直接设定等于与所述张力测量轴自身的最大转角θmax；(c)所述纠偏控制器根据步骤(b)所求出的纠偏转角θ来输出相应的控制电压，进而所述驱动电机(4)则基于该控制电压来转动相应的转角，并带动与其输出轴相连的所述传动机构(3)同步旋转。