再复卷机退纸架电机控制方法研究.pdfVIP

再复卷机退纸架电机控制方法研究 The motor control m ethod research for re·rewinder back paper roll 李 茜，赵 丹，孟彦京 Ll Qian。ZHAO Dan，MENG Yan-jing (陕西科技大学 电气与信息工程学院，西安710021) 摘 要：再复卷复卷机退纸装置是由两台电机共同驱动一个退纸卷筒，再复卷过程中保证两台电机能够 同步驱动退纸卷筒。结合多电机同步控制理论，分析并仿真主从控制、并行控制、交叉耦合 控制等控制方法运用在多电机同步控制中的情况，从而为再复卷机退纸辊电机控制找出一个 最优的控制方法。 关键词：再复卷机；同步控制；仿真 中圈分类号：TM34 文献标识码：B 文章编号：1 009-01 34(2015)o4(下)-001 3-03 Doi：1 0．3969／j．issn．1 009-01 34．2015．04(下)．04 0 引言 再复卷机用于对已复卷~50g／m ～120g／m 的不合 格成品纸进行再次分切复卷，复卷成宽度紧度符合要求 的成品纸卷，在复卷过程中还可以除去质量不好的纸 张，粘结断头。再复卷机不同于普通复卷机的是它的退 纸架上有左右两台电机共同驱动退卷纸芯，对于再复卷 机退纸架电机的控制精度直接影响退卷纸幅的张力控制 精度，而退卷张力控制的稳定与否又与成品纸卷形态的 优劣紧密相关。因此，必须为再复卷机退纸架电机选择 正确的控制策略，实现退卷纸幅张力的精确控制。 1 再复卷机工作原理 河南濮阳龙丰纸业有限公司2014年下引纸再复卷机 项目中使用的在复卷机退纸架如图l所示。 图1 再复卷机退纸架 如图l所示，再复卷机是把把不合格卷筒纸放在液 压无轴退纸架上，退纸架左右两边各配有交流变频电 机、光电编码器及张力传感器以保持纸幅有均匀的张 力，并在断纸时能使纸幅快速制动。纸幅由放纸卷引 出，通过上递纸装置和导纸辊装置，经过弧形辊舒展 后，通过纵切系统进行纵切，再经过弧形辊和递纸装 置，绕过后支承辊而缠卷在卷纸筒上，卷纸筒依靠两个 支承辊的驱动而运转，从而牵动整个纸页前进。 2 再复卷机退纸电机控制要求 再复卷机是重新复卷已经复卷过得纸卷，在复卷 过程中，纸幅也是从退纸卷上引出，绕过导纸辊、舒展 辊，通过固定位置的纵切机构，从机台下面送人纸幅使 其绕过后底辊，然后卷在卷纸轴上，如图2所示。但由 于复卷机没有退纸辊，它是通过退纸架上左右两端的电 机共同驱动一个退纸纸芯，而纸芯比较柔，在高速运行 性，就对两端电机的控制提出了进一步的要求。再复卷 机运行时，必须保证两电机同步运行，因此对于再复卷 机退纸电机的控制要求就是如何保证两台电机能够稳定 同步运行。 图2 再复卷机结构示意图 3 再复卷机退纸电机同步控制方式 实现多电机同步控制，通常有两种方式：一是机 械方式，二是电方式。机械方式采用链条、齿轮等刚性 连接来实现多电机同步控制。电控制由于具有控制精度 收稿日期：2014-11-17 作者简介：李茜 (1957一)，女，陕西人，硕士，研究方向为工业 自动化和智能控制。 第37卷 第4期 2015—04(下) 【13】 学兔兔 高，灵活性好的优点，已经广泛应用，电控制一般包括 主从控制、并行控制、交叉耦合控制、偏差耦合控制等 控制方式。但由于本项目中，只有两台电机同步控制， 而偏差耦合控制是在交叉耦合控制的基础上研究出的适 用于三台及以上电机同步控制的方法，因此在本文中不 做说明。 3．1主一从控制 主／从控制仿真模型如图3所示。第一台电机作为主电 机，控制器将设定转速送入主电机，主电机的输出信号作 为下一台电机的输入信号。由此可知这种结构的系统中， 第一台电机只能作为主电机，后一台电机只能作为从电 机，因而中间的电机既是主电机也是从电机，当然，在本 项目中只有两台电机，一个主电机，一个从电机。 图3 主从控制仿真模型 在Matlab7．0中对主，从控制原理图进行负载突增的 仿真实验，两台电机给定转速设定为1500rad／min，仿真 时间为2s。得到的仿真结果如图4所示。 圈4 主从 控制转运跟随 曲线 从图中可以看到，从电机从0s得电No．3s两台电机 速度趋于稳定同步，设定在0．4s时刻给电机增加负载， 两台电机的转矩增加并出现波动，而转速也降低，直至 0．6s两台电机的速度和转矩才趋于同步稳定，受负载扰 动影响时间为0．2s。 3．2并行控制 并行控制结构简单，易于操作，其仿真模型如图 [141 第37卷 第4期 2015-04(下) 5所示。并行控制中两台电机共同拥有一个输入信号， 两台电机的控制系统之时相互独立。当某一电机受扰动 影响时，其 自身转转会发生改变，由于这两台r~)0L的系