CN116281334A - 一种卷材张力控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷材张力控制系统及控制方法，方法包括：采集卷材的线速度和角速度，计算卷径比数据；采集卷材的张力，计算其与设定的张力基准值之间的张力偏差信息；对张力偏差信息作PID调节，输出PID校正结果；对实时的线速度信息和PID校正结果作运算处理，得到线速度偏差值；判断是否达到预设的加速补偿使能条件、减速补偿使能条件和/或减速伸长补偿使能条件，若是，则输出速度补偿值；根据预设的线速度基准值、线速度偏差值及速度补偿值，计算线速度校准目标值；对线速度校准目标值和卷径比数据作DIV运算，根据DIV运算结果控制卷材收放的驱动机构的输出转速，在卷材大中小轴径变化和加减速过程中，均能稳定控制卷材张力。

Description

一种卷材张力控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及卷材收放卷控制领域，尤其涉及一种卷材张力控制系统及控制方法。

背景技术

在卷材收放卷过程中，卷材的卷径处于不断变化的状态：放卷过程时，卷径不断变小；收卷过程时，卷径不断变大。在加速和减速过程中，因卷材的惯量和加速度、减速度以及机械损耗的变化，造成了控制系统的数学模型的变化，造成了张力控制的不稳定。为了解决此问题，要求能对控制系统进行动态补偿，控制张力的波动。

目前，主要控制方式为通过计算机或PLC计算出收放卷装置的张力，同时计算出收放卷的直径，根据M＝F*R，其中M代表力矩，F代表丝片张力，R代表卷曲或退卷的半径，计算出当前的力矩，以控制卷材的张力。

这种控制方式至少存在以下缺陷：

一、在加速和减速中，直径的计算和力矩的控制有滞后，无法实时跟踪，造成张力不稳定，导致卷材松弛或过紧，造成产品品质不良；

二、更换不同的原料时，因原材料的不同，造成了系统的惯量变化大，导致卷材张力不稳定；

三、在卷材处于不同的直径时，系统的惯量变化大，系统由线性变为非线性，造成系统不稳定以及卷材张力不稳定。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的是提供一种卷材张力控制系统及控制方法，大中小轴径变化和加减速过程中，能稳定控制卷材的收放转速以控制其张力保持稳定范围。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种卷材张力控制系统，用于对卷材在收放过程中的张力进行控制，所述系统包括主控制器以及以下模块：

张力补偿调节模块，其配置有张力偏差子模块、卷径比计算子模块、PID调节子模块，其中，所述PID调节子模块根据所述张力偏差子模块输出的张力偏差信息得到PID校正结果，所述卷径比计算子模块根据实时的线速度和角速度信息计算得到卷径比数据；

速度补偿调节模块，其配置有加速补偿子模块、减速补偿子模块、减速伸长补偿子模块中的一者或多者，若达到所述加速补偿子模块预设的加速补偿使能条件，则所述加速补偿子模块输出预设的加速补偿值；若达到所述减速补偿子模块预设的减速补偿使能条件，则所述减速补偿子模块输出预设的减速补偿值；若达到所述减速伸长补偿子模块预设的减速伸长补偿使能条件，则所述减速伸长补偿子模块输出预设的减速伸长补偿值；若所述加速补偿使能条件、减速补偿使能条件、减速伸长补偿使能条件均未达到，则所述速度补偿调节模块输出为零的速度补偿值；

所述卷材张力控制系统的主控制器被配置为：

对所述实时的线速度信息和所述PID校正结果作运算处理，得到线速度偏差值；

根据预设的线速度基准值、所述线速度偏差值及所述速度补偿调节模块输出的速度补偿结果，计算线速度校准目标值；

对所述线速度校准目标值和所述卷径比数据作DIV运算，根据DIV运算结果控制卷材收放的驱动机构的输出转速。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述张力补偿调节模块还配置有惯量调节子模块，其根据卷材的物理参数预估所述卷材的惯量补偿度，并根据所述卷材的惯量调节所述PID调节子模块的比例值P。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述系统预构建卷材卷径值与比例调节系数之间的映射关系，所述卷径比计算子模块还被配置为根据实时的线速度和角速度信息计算得到卷材卷径值；

根据所述卷材卷径值所对应的比例调节系数来调节所述PID调节子模块的比例值P。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述张力补偿调节模块还被配置为输出所述实时的线速度；所述系统根据所述实时的线速度计算所述卷材的加速度值；

若所述加速度值大于预设的为正数的第一加速度阈值，则达到所述加速补偿使能条件；

若所述加速度值小于预设的为负数的第二加速度阈值，则达到所述减速补偿使能条件；

若所述加速度值维持在预设的容忍阈值范围内的时长达到预设的时间阈值，则达到所述减速伸长补偿使能条件，其中，所述容忍阈值范围的下限值大于所述第二加速度阈值，所述容忍阈值范围的上限值小于所述第一加速度阈值。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述系统还包括线速度传感器和角速度传感器，所述线速度传感器被配置为检测实时的线速度，所述角速度传感器被配置为检测实时的角速度。

根据本发明的另一方面，提供了一种卷材张力控制系统，用于对卷材在收放过程中的张力进行控制，所述系统包括主控制器以及以下模块：

张力补偿调节模块，其配置有张力偏差子模块、卷径比计算子模块、PID调节子模块，其中，所述PID调节子模块根据所述张力偏差子模块输出的张力偏差信息得到PID校正结果，所述卷径比计算子模块根据实时的线速度和角速度信息计算得到卷径比数据；

速度补偿调节模块，其配置有加速补偿子模块、减速补偿子模块、减速伸长补偿子模块中的一者或多者，若达到所述加速补偿子模块预设的加速补偿使能条件，则所述加速补偿子模块输出预设的加速补偿值；若达到所述减速补偿子模块预设的减速补偿使能条件，则所述减速补偿子模块输出预设的减速补偿值；若达到所述减速伸长补偿子模块预设的减速伸长补偿使能条件，则所述减速伸长补偿子模块输出预设的减速伸长补偿值；若所述加速补偿使能条件、减速补偿使能条件、减速伸长补偿使能条件均未达到，则所述速度补偿调节模块输出为零的速度补偿值；

所述卷材张力控制系统的主控制器被配置为：

对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算，得到DIV运算结果；并对所述DIV运算结果和所述PID校正结果作运算处理，得到转速偏差值；

对所述速度补偿调节模块输出的速度补偿结果和所述卷径比数据作DIV运算，得到转速补偿值；

对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算，得到转速基准值；

根据所述转速基准值、转速偏差值和转速补偿值，计算转速校准目标值；

根据所述转速校准目标值控制卷材收放的驱动机构的输出转速。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，对所述速度补偿调节模块输出的速度补偿结果和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为两个独立运算过程；

或者，对所述速度补偿调节模块输出的速度补偿结果和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为一体运算过程，包括：对预设的线速度基准值、所述速度补偿结果作运算处理，得到补偿后的线速度目标值；对所述补偿后的线速度目标值和所述卷径比数据作DIV运算。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为两个独立运算过程；

或者，对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为一体运算过程，包括：对预设的线速度基准值、所述实时的线速度信息作运算处理，得到校正偏差后的线速度目标值；对所述校正偏差后的线速度目标值和所述卷径比数据作DIV运算。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述张力补偿调节模块还配置有惯量调节子模块，其根据卷材的物理参数预估所述卷材的惯量补偿度，并根据所述卷材的惯量调节所述PID调节子模块的比例值P。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述系统预构建卷材卷径值与比例调节系数之间的映射关系，所述卷径比计算子模块还被配置为根据实时的线速度和角速度信息计算得到卷材卷径值；

根据所述卷材卷径值所对应的比例调节系数来调节所述PID调节子模块的比例值P。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述张力补偿调节模块还被配置为输出所述实时的线速度；所述系统根据所述实时的线速度计算所述卷材的加速度值；

若所述加速度值大于预设的为正数的第一加速度阈值，则达到所述加速补偿使能条件；

若所述加速度值小于预设的为负数的第二加速度阈值，则达到所述减速补偿使能条件；

若所述加速度值维持在预设的容忍阈值范围内的时长达到预设的时间阈值，则达到所述减速伸长补偿使能条件，其中，所述容忍阈值范围的下限值大于所述第二加速度阈值，所述容忍阈值范围的上限值小于所述第一加速度阈值。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述系统还包括线速度传感器和角速度传感器，所述线速度传感器被配置为检测实时的线速度，所述角速度传感器被配置为检测实时的角速度。

根据本发明的再一方面，提供了一种卷材张力控制方法，包括以下步骤：

实时采集卷材的线速度和角速度信息，计算卷径比数据；实时采集卷材的张力，计算其与设定的张力基准值之间的张力偏差信息；

对所述张力偏差信息作PID调节，输出PID校正结果；

对所述实时的线速度信息和所述PID校正结果作运算处理，得到线速度偏差值；

判断是否达到预设的加速补偿使能条件、减速补偿使能条件和/或减速伸长补偿使能条件，若是，则输出速度补偿值；

根据预设的线速度基准值、所述线速度偏差值及所述速度补偿值，计算线速度校准目标值；

对所述线速度校准目标值和所述卷径比数据作DIV运算，根据DIV运算结果控制卷材收放的驱动机构的输出转速。

此外，本发明还提供了另一种卷材张力控制方法，包括以下步骤：

实时采集卷材的线速度和角速度信息，计算卷径比数据；实时采集卷材的张力，计算其与设定的张力基准值之间的张力偏差信息；

对所述张力偏差信息作PID调节，输出PID校正结果；

对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算，得到DIV运算结果；

对所述DIV运算结果和所述PID校正结果作运算处理，得到转速偏差值；

判断是否达到预设的加速补偿使能条件、减速补偿使能条件和/或减速伸长补偿使能条件，若是，则输出速度补偿值；

对所述速度补偿值和所述卷径比数据作DIV运算，得到转速补偿值；

对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算，得到转速基准值；

根据所述转速基准值、转速偏差值和转速补偿值，计算转速校准目标值；

根据所述转速校准目标值控制卷材收放的驱动机构的输出转速。

进一步地，对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算、对所述速度补偿值和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为各自独立的运算过程；

或者，对所述速度补偿调节模块输出的速度补偿值和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为一体运算过程，包括：对预设的线速度基准值、所述速度补偿值作运算处理，得到补偿后的线速度目标值；对所述补偿后的线速度目标值和所述卷径比数据作DIV运算；

或者，对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为一体运算过程，包括：对预设的线速度基准值、所述实时的线速度信息作运算处理，得到校正偏差后的线速度目标值；对所述校正偏差后的线速度目标值和所述卷径比数据作DIV运算。

本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

a.不仅采用PID控制方式来计算用于控制张力稳定的速度偏差值，还计算用于控制张力稳定的速度补偿值，形成共同控制卷材张力的解决方案，稳定性高，无论卷材原料如何变换，都可以自动切换相适配的张力控制解决方案；

b.在张力控制策略中纳入惯量变化的因素，实时调节PID控制的比例值，使得卷材张力控制的稳定性和精度进一步得到提升，进而使产品质量稳定；

c.本发明的张力控制系统和方法既适用于具有伸长性能的卷材，又适用于零伸长性的卷材，应用场景广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个示例性实施例提供的第一种卷材张力控制系统的框架示意图；

图2为本发明的一个示例性实施例提供的张力补偿调节模块的框架示意图；

图3为本发明的一个示例性实施例提供的速度补偿调节模块的框架示意图；

图4为本发明的一个示例性实施例提供的张力补偿调节模块中PID控制的比例系数调节架构图；

图5为本发明的一个示例性实施例提供的第二种卷材张力控制系统的框架示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本发明的一个实施例中，提供了一种卷材张力控制系统，用于对卷材在收放过程中的张力进行控制，如图1所示，所述系统包括主控制器以及张力补偿调节模块、速度补偿调节模块，其中，张力补偿调节模块输出线速度偏差值△V，速度补偿调节模块输出速度补偿值(包括图1中的加/减速补偿和减速伸长速度补偿)和速度基准值，以上线速度偏差值△V、速度补偿值和速度基准值作加运算处理，处理得到线速度校准目标值；该线速度校准目标值与卷材的卷径比数据作DIV处理，得到目标转速，以此来控制驱动卷材转动的电机的输出转速。其中，卷材的卷径比数据通过张力补偿调节模块来计算得到。

本系统的工作原理为：

用户通过触摸屏，设定卷曲或退卷的张力值。在设备运转时，卷材的张力通过张力传感器，检测到张力变化。PLC或计算机接收设定的张力值后，将检测到的张力与设定的张力值进行比较，得到的张力差，通过PID算法，调节执行元件，改变其转速，达到控制张力的作用。

为了进一步保持恒张力的控制或提高张力控制的稳定性，追加卷材的直径检测和计算功能，在卷材不同大小时，实时计算出卷材的直径。直径测量的方法为，实时检测卷材的线速度，同时检测卷材的角速度。卷径比计算模块利用线速度和角速度，计算出实际的卷径比，控制执行元件，改变转动力矩和角速度，实现恒线速度控制。

在实际工况中，尤其在纺织设备，比如长丝的收放卷装置的卷去和退卷过程中。在启动速度0m/min，加速到1000m/min以上，加速时间在40s以内，减速时间为11s以内。在加减速过程中，要求控制系统安定，同时张力稳定。同时因为退卷和卷曲过程中，随着卷材直径的变化，收放卷的材料的惯量变化非常大，要实时进行低张力控制，需要考虑加速减速时，收放卷时的速度差的补偿，在更换不同材质的原料时，在不同直径时，需要考虑惯量的补偿，从而达到稳定的张力控制和恒定的线速度控制。

具体参见图2，张力补偿调节模块包括张力偏差子模块、卷径比计算子模块、PID调节子模块，其中，所述PID调节子模块根据所述张力偏差子模块输出的张力偏差信息得到PID校正结果，所述卷径比计算子模块根据实时的线速度和角速度信息计算得到卷径比数据；对所述实时的线速度信息和所述PID校正结果作运算处理，得到上述的线速度偏差值△V。其中，所述系统还包括线速度传感器和角速度传感器，所述实时的线速度信息由线速度传感器采集得到，实时的角速度信息由角速度传感器采集得到。

具体参见图3，速度补偿调节模块包括加速补偿子模块、减速补偿子模块、减速伸长补偿子模块；若达到所述加速补偿子模块预设的加速补偿使能条件，则所述加速补偿子模块输出预设的加速补偿值；若达到所述减速补偿子模块预设的减速补偿使能条件，则所述减速补偿子模块输出预设的减速补偿值；若达到所述减速伸长补偿子模块预设的减速伸长补偿使能条件，则所述减速伸长补偿子模块输出预设的减速伸长补偿值。具体判断是否达到以上三种使能条件的依据如下：

如图2所示，所述张力补偿调节模块还被配置为输出所述实时的线速度；所述系统根据所述实时的线速度计算所述卷材的加速度值；

若所述加速度值大于预设的为正数的第一加速度阈值，则达到所述加速补偿使能条件；

若所述加速度值小于预设的为负数的第二加速度阈值，则达到所述减速补偿使能条件；

若所述加速度值维持在预设的容忍阈值范围内的时长达到预设的时间阈值，则达到所述减速伸长补偿使能条件，其中，所述容忍阈值范围的下限值大于所述第二加速度阈值，所述容忍阈值范围的上限值小于所述第一加速度阈值。

正如上述，加速补偿值、减速补偿值和减速伸长速度补偿值均为速度补偿调节模块输出的速度补偿项；若所述加速补偿使能条件、减速补偿使能条件、减速伸长补偿使能条件均未达到，则所述速度补偿调节模块输出为零的速度补偿值。

在一个实施例中，所述张力补偿调节模块还配置有惯量调节子模块，其根据卷材的物理参数预估所述卷材的惯量补偿度，比如，对于不同材质的原料，在大、中、小卷径时，根据惯性曲线，取不同的P(比例)值，如图4所示，系统根据所述卷材的惯量调节所述PID调节子模块的比例值P。

在一个实施例中，所述系统预构建卷材卷径值与比例调节系数之间的映射关系，如图4所示的卷径-比例调节系数曲线，所述卷径比计算子模块还被配置为根据实时的线速度和角速度信息计算得到卷材卷径值；

为了保证在加减速和不同材质和不同直径变化时，PID控制系统的稳定。采取P(比例)的不同数值控制，控制系统的稳定和非线性系统的线性控制。如图4所示，系统根据所述卷材卷径值所对应的比例调节系数来调节所述PID调节子模块的比例值P，随着卷材收放的进行，卷径值发生变化而调节PID调节子模块的比例值P，使得能够更精准地动态控制卷材张力。具体地，在恒定线速度时，取恒定的P(比例)，在不同的直径时，大中小卷径时，取不同的P(比例)值；在加减速时，在不同的直径时，对应大、中、小卷径时，取不同的P(比例)值。

在本发明的另一实施例中，提供了第二种卷材张力控制系统，用于对卷材在收放过程中的张力进行控制，所述系统包括主控制器以及以下模块：

张力补偿调节模块，其配置有张力偏差子模块、卷径比计算子模块、PID调节子模块，其中，所述PID调节子模块根据所述张力偏差子模块输出的张力偏差信息得到PID校正结果，所述卷径比计算子模块根据实时的线速度和角速度信息计算得到卷径比数据；

速度补偿调节模块，其配置有加速补偿子模块、减速补偿子模块、减速伸长补偿子模块中的一者或多者，若达到所述加速补偿子模块预设的加速补偿使能条件，则所述加速补偿子模块输出预设的加速补偿值；若达到所述减速补偿子模块预设的减速补偿使能条件，则所述减速补偿子模块输出预设的减速补偿值；若达到所述减速伸长补偿子模块预设的减速伸长补偿使能条件，则所述减速伸长补偿子模块输出预设的减速伸长补偿值；若所述加速补偿使能条件、减速补偿使能条件、减速伸长补偿使能条件均未达到，则所述速度补偿调节模块输出为零的速度补偿值；

与上一实施例中张力补偿调节模块输出线速度偏差值△V不同，如图5所示，本实施例中的张力补偿调节模块输出转速偏差值△N，具体方法如下：

对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算，得到DIV运算结果；

对所述DIV运算结果和所述PID校正结果作运算处理，得到转速偏差值△N。

同理地，对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算，得到转速基准值；

对所述速度补偿调节模块输出的速度补偿结果和所述卷径比数据作DIV运算，得到转速补偿值；

然后转速偏差值△N、转速基准值、转速补偿值作加运算处理，就得到转速校准目标值；根据所述转速校准目标值控制卷材收放的驱动机构的输出转速。

本实施例也不限定速度基准值从速度补偿调节模块输出，比如，其可以从额外一独立的模块输出(未图示)，即对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算、对所述速度补偿调节模块输出的速度补偿结果和所述卷径比数据作DIV运算、对所述DIV运算结果和所述PID校正结果作运算处理，得到转速偏差值△N为三个各自独立的运算过程。

再比如，速度基准值从速度补偿调节模块输出(如图1所示)，则对所述速度补偿调节模块输出的速度补偿结果和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为一体运算过程，包括：对预设的线速度基准值、所述速度补偿结果作运算处理，得到补偿后的线速度目标值；对所述补偿后的线速度目标值和所述卷径比数据作DIV运算，其运算结果与转速偏差值△N作加处理运算，得到所述转速校准目标值。

还比如，速度基准值输入张力补偿调节模块，并从该模块输出(未图示)，则对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为一体运算过程，而速度补偿调节模块输出的速度补偿结果和所述卷径比数据作DIV运算得到转速补偿值，一体运算过程包括：对预设的线速度基准值、所述实时的线速度信息作运算处理，得到校正偏差后的线速度目标值；对所述校正偏差后的线速度目标值和所述卷径比数据作DIV运算。其运算结果与转速补偿值作加处理运算，得到所述转速校准目标值。

在本发明的一个实施例中，提供了一种卷材张力控制方法，包括以下步骤：

实时采集卷材的线速度和角速度信息，计算卷径比数据；实时采集卷材的张力，计算其与设定的张力基准值之间的张力偏差信息；

对所述张力偏差信息作PID调节，输出PID校正结果；

对所述实时的线速度信息和所述PID校正结果作运算处理，得到线速度偏差值；

判断是否达到预设的加速补偿使能条件、减速补偿使能条件和/或减速伸长补偿使能条件，若是，则输出速度补偿值；

根据预设的线速度基准值、所述线速度偏差值及所述速度补偿值，计算线速度校准目标值；

对所述线速度校准目标值和所述卷径比数据作DIV运算，根据DIV运算结果控制卷材收放的驱动机构的输出转速。

本实施例提供的卷材张力控制方法与上述实施例提供的第一种卷材张力控制系统属于相同的发明构思，在此通过引用的方式将第一种卷材张力控制系统的说明内容引入本控制方法实施例。

在本发明的一个实施例中，提供了第二种卷材张力控制方法，包括以下步骤：

实时采集卷材的线速度和角速度信息，计算卷径比数据；实时采集卷材的张力，计算其与设定的张力基准值之间的张力偏差信息；

对所述张力偏差信息作PID调节，输出PID校正结果；

对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算，得到DIV运算结果；

对所述DIV运算结果和所述PID校正结果作运算处理，得到转速偏差值；

判断是否达到预设的加速补偿使能条件、减速补偿使能条件和/或减速伸长补偿使能条件，若是，则输出速度补偿值；

对所述速度补偿值和所述卷径比数据作DIV运算，得到转速补偿值；

对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算，得到转速基准值；

根据所述转速基准值、转速偏差值和转速补偿值，计算转速校准目标值；

根据所述转速校准目标值控制卷材收放的驱动机构的输出转速。

本实施例提供的卷材张力控制方法与上述实施例提供的第二种卷材张力控制系统属于相同的发明构思，在此通过引用的方式将第二种卷材张力控制系统的说明内容引入本控制方法实施例。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种卷材张力控制系统，用于对卷材在收放过程中的张力进行控制，其特征在于，包括主控制器以及以下模块：

张力补偿调节模块，其配置有张力偏差子模块、卷径比计算子模块、PID调节子模块，其中，所述PID调节子模块根据所述张力偏差子模块输出的张力偏差信息得到PID校正结果，所述卷径比计算子模块根据实时的线速度和角速度信息计算得到卷径比数据；

速度补偿调节模块，其配置有加速补偿子模块、减速补偿子模块、减速伸长补偿子模块中的一者或多者，若达到所述加速补偿子模块预设的加速补偿使能条件，则所述加速补偿子模块输出预设的加速补偿值；若达到所述减速补偿子模块预设的减速补偿使能条件，则所述减速补偿子模块输出预设的减速补偿值；若达到所述减速伸长补偿子模块预设的减速伸长补偿使能条件，则所述减速伸长补偿子模块输出预设的减速伸长补偿值；若所述加速补偿使能条件、减速补偿使能条件、减速伸长补偿使能条件均未达到，则所述速度补偿调节模块输出为零的速度补偿值；

所述卷材张力控制系统的主控制器被配置为：

对所述实时的线速度信息和所述PID校正结果作运算处理，得到线速度偏差值；

根据预设的线速度基准值、所述线速度偏差值及所述速度补偿调节模块输出的速度补偿结果，计算线速度校准目标值；

对所述线速度校准目标值和所述卷径比数据作DIV运算，根据DIV运算结果控制卷材收放的驱动机构的输出转速。

2.一种卷材张力控制系统，用于对卷材在收放过程中的张力进行控制，其特征在于，包括主控制器以及以下模块：

张力补偿调节模块，其配置有张力偏差子模块、卷径比计算子模块、PID调节子模块，其中，所述PID调节子模块根据所述张力偏差子模块输出的张力偏差信息得到PID校正结果，所述卷径比计算子模块根据实时的线速度和角速度信息计算得到卷径比数据；

速度补偿调节模块，其配置有加速补偿子模块、减速补偿子模块、减速伸长补偿子模块中的一者或多者，若达到所述加速补偿子模块预设的加速补偿使能条件，则所述加速补偿子模块输出预设的加速补偿值；若达到所述减速补偿子模块预设的减速补偿使能条件，则所述减速补偿子模块输出预设的减速补偿值；若达到所述减速伸长补偿子模块预设的减速伸长补偿使能条件，则所述减速伸长补偿子模块输出预设的减速伸长补偿值；若所述加速补偿使能条件、减速补偿使能条件、减速伸长补偿使能条件均未达到，则所述速度补偿调节模块输出为零的速度补偿值；

所述卷材张力控制系统的主控制器被配置为：

对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算，得到DIV运算结果；并对所述DIV运算结果和所述PID校正结果作运算处理，得到转速偏差值；

对所述速度补偿调节模块输出的速度补偿结果和所述卷径比数据作DIV运算，得到转速补偿值；

对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算，得到转速基准值；

根据所述转速基准值、转速偏差值和转速补偿值，计算转速校准目标值；

根据所述转速校准目标值控制卷材收放的驱动机构的输出转速。

3.根据权利要求2所述的卷材张力控制系统，其特征在于，对所述速度补偿调节模块输出的速度补偿结果和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为两个独立运算过程；

或者，对所述速度补偿调节模块输出的速度补偿结果和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为一体运算过程，包括：对预设的线速度基准值、所述速度补偿结果作运算处理，得到补偿后的线速度目标值；对所述补偿后的线速度目标值和所述卷径比数据作DIV运算。

4.根据权利要求2所述的卷材张力控制系统，其特征在于，对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为两个独立运算过程；

或者，对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为一体运算过程，包括：对预设的线速度基准值、所述实时的线速度信息作运算处理，得到校正偏差后的线速度目标值；对所述校正偏差后的线速度目标值和所述卷径比数据作DIV运算。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的卷材张力控制系统，其特征在于，所述张力补偿调节模块还配置有惯量调节子模块，其根据卷材的物理参数预估所述卷材的惯量补偿度，并根据所述卷材的惯量调节所述PID调节子模块的比例值P。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的卷材张力控制系统，其特征在于，所述系统预构建卷材卷径值与比例调节系数之间的映射关系，所述卷径比计算子模块还被配置为根据实时的线速度和角速度信息计算得到卷材卷径值；

根据所述卷材卷径值所对应的比例调节系数来调节所述PID调节子模块的比例值P。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的卷材张力控制系统，其特征在于，所述张力补偿调节模块还被配置为输出所述实时的线速度；所述系统根据所述实时的线速度计算所述卷材的加速度值；

若所述加速度值大于预设的为正数的第一加速度阈值，则达到所述加速补偿使能条件；

若所述加速度值小于预设的为负数的第二加速度阈值，则达到所述减速补偿使能条件；

若所述加速度值维持在预设的容忍阈值范围内的时长达到预设的时间阈值，则达到所述减速伸长补偿使能条件，其中，所述容忍阈值范围的下限值大于所述第二加速度阈值，所述容忍阈值范围的上限值小于所述第一加速度阈值。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的卷材张力控制系统，其特征在于，所述系统还包括线速度传感器和角速度传感器，所述线速度传感器被配置为检测实时的线速度，所述角速度传感器被配置为检测实时的角速度。

9.一种卷材张力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时采集卷材的线速度和角速度信息，计算卷径比数据；实时采集卷材的张力，计算其与设定的张力基准值之间的张力偏差信息；

对所述张力偏差信息作PID调节，输出PID校正结果；

对所述实时的线速度信息和所述PID校正结果作运算处理，得到线速度偏差值；

判断是否达到预设的加速补偿使能条件、减速补偿使能条件和/或减速伸长补偿使能条件，若是，则输出速度补偿值；

根据预设的线速度基准值、所述线速度偏差值及所述速度补偿值，计算线速度校准目标值；

对所述线速度校准目标值和所述卷径比数据作DIV运算，根据DIV运算结果控制卷材收放的驱动机构的输出转速。

10.一种卷材张力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时采集卷材的线速度和角速度信息，计算卷径比数据；实时采集卷材的张力，计算其与设定的张力基准值之间的张力偏差信息；

对所述张力偏差信息作PID调节，输出PID校正结果；

对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算，得到DIV运算结果；

对所述DIV运算结果和所述PID校正结果作运算处理，得到转速偏差值；

判断是否达到预设的加速补偿使能条件、减速补偿使能条件和/或减速伸长补偿使能条件，若是，则输出速度补偿值；

对所述速度补偿值和所述卷径比数据作DIV运算，得到转速补偿值；

对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算，得到转速基准值；

根据所述转速基准值、转速偏差值和转速补偿值，计算转速校准目标值；

根据所述转速校准目标值控制卷材收放的驱动机构的输出转速。

11.根据权利要求10所述的卷材张力控制方法，其特征在于，对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算、对所述速度补偿值和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为各自独立的运算过程；

或者，对所述速度补偿调节模块输出的速度补偿值和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为一体运算过程，包括：对预设的线速度基准值、所述速度补偿值作运算处理，得到补偿后的线速度目标值；对所述补偿后的线速度目标值和所述卷径比数据作DIV运算；

或者，对所述实时的线速度信息和所述卷径比数据作DIV运算、对预设的线速度基准值和所述卷径比数据作DIV运算为一体运算过程，包括：对预设的线速度基准值、所述实时的线速度信息作运算处理，得到校正偏差后的线速度目标值；对所述校正偏差后的线速度目标值和所述卷径比数据作DIV运算。

Images