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金属化薄膜电容器全自动卷绕机是一种高速度、高精度、高可靠性的机电一体化设备。在实际生产中,国内的企业主要还是依靠进口这种设备来完成生产,以提高产品质量和竞争力。我国是生产电容器电子元器件的大国,研制这种设备可降低对电容器卷绕机从国外引进的依赖,因此对该设备进行研究有重要的意义。作为生产电容器素子的设备,高速度的卷绕控制是其关键技术,卷绕控制性能的好坏直接影响到产品的质量。为此,本文对电容器卷绕机卷绕张力控制系统进行了研究和分析,主要包括以下内容:
1.推导并建立电容器卷绕机卷绕系统各个环节的数学模型,包括张力产生模型、实时卷径模型和动力学模型,并在此基础上分析卷绕系统的特性和张力控制的实质。
2.根据电容器卷绕机卷绕系统的特性要求分析并设计卷绕张力控制系统,分别对卷绕控制系统的动力执行元件、反馈测量装置进行分析选取,找出合适于电容器卷绕机卷绕控制系统的结构,以建立完整的系统模型。
3.针对卷绕系统的特点,分析卷绕张力控制算法,主要是常规PID控制算法和模糊控制算法,提出一种模糊自适应PID控制算法,并依据模糊控制器的组成对所提的模糊自适应PID控制器进行设计。
4.利用Matlab软件构建整个卷绕控制系统的仿真模型,对常规PID控制策略和模糊自适应PID控制策略进行仿真,并对仿真结果进行讨论分析,探讨两种控制策略对卷绕系统的影响,包括系统的实时响应特性、稳定性等。同时探讨不同开卷初始半径、不同加速过程以及不同主卷初始半径对卷绕控制系统性能的影响。
5.对卷绕张力控制系统进行硬件设计,包括硬件连接与硬件抗干扰措施。并对控制软件进行设计。
本文的研究工作为电容器卷绕机的开发设计打下了一定的基础。同时对卷绕张力控制的工程设计具有一定的参考价值。