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柔性石墨卷绕系统的建模与仿真

花匠小妙招
2024-08-19 22:34

柔性石墨卷绕系统的建模与仿真

【摘要】： 柔性石墨由于具有较高的化学稳定性且具有良好的柔韧性、自黏性和润滑性，目前已广泛应用于石油、化工、冶金等领域，由于柔性石墨的材料特点（弹性大，易折断）以及卷绕张力的特殊性（非线性、强耦合、时变性、强扰动），张力控制成为柔性石墨卷绕控制系统中极其重要的一个技术环节。张力控制的精度和稳定性直接影响柔性石墨制品的质量，若收卷时张力波动过大，就会出现松卷、绷卷现象，严重时物料甚至会破裂而使得生产无法正常进行，因此良好的张力控制是提高产品质量和生产效率的保证。本文以柔性石墨卷绕系统为研究对象，完成了该系统的建模与仿真。本文以胡克定律和动态力矩平衡为理论依据，建立了柔性石墨卷绕系统的动态数学模型，分析了放卷、牵引、收卷区张力和速度的耦合关系。在此基础上，选取了以PLC为控制核心、伺服电机为张力执行元件、测压传感器实时反馈物料张力变化、带有动态转矩补偿的恒张力恒线速度闭环控制系统。最后，本文以放卷系统为例，运用MATLAB/Simulink工具分别建立了卷绕系统中各个元件（如PMSM、测压传感器）的子模型，并引入PID控制器完成了该系统的建模与仿真，仿真结果表明恒张力控制策略确实可行，且控制效果较好。

【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012

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