基于状态空间的张紧辊间张力预警模型分析与控制

收放卷工艺要求恒张力控制。

张力的给定通过张力控制器。

张力控制器控制的原理是通过检测收卷的线速度计算卷径，负载转距=F*D/2（F为设定张力，D为当前卷径），因此当设定了张力的大小，因为当前卷径通过计算已得知，所以负载转矩就可以算出来了。

张力控制器能够输出标准的0~10V的模拟量信号，对应异步电机的额定转矩。

所以我们用该模拟量信号接入变频器，选择转矩给定。

这样在整个收卷的动态过程中，能够保证张力的恒定。

在变频器转矩模式下，对速度进行限制。

在张力控制模式下，不论直流电机、交流电机还是伺服电机都要进行速度的限制，否则当电机产生的转距能够克服负载转矩而运行时，会产生转动加速度，而使转速不断的增加，最终升速到最高速，就是所谓的飞车。

如图2中所示，收放卷的速度是通过主轴B系列变频器的模拟量输出AFM而进行限定的。

也就是将主轴B系列的变频器上3-05（模拟信号输出选择）参数设定为03（频率指令输出）,如图3所示。

将该信号分别接到收放卷变频器的模拟量输入端口上，作为频率给定和上限频率的设定信号。

零速张力控制要求。

当收放卷以0Hz运行时，电机的输出轴上有一定的张力输出，且可调。

该要求主要是防止当收放卷运转当中停车，再启动时能够保证收放卷的盘头不会松掉。

在该控制系统中，可以通过调整张力控制器上的初始张力设定而达到要求。

2.3分条机恒张力原理设计1.恒张力控制的原理。

对于收放卷过程中恒张力控制的实质是需要知道负载在运行当中卷径的变化，因为卷径的变化，导致为了维持负载的运行，需要电机的输出转矩要跟随着卷径的变化而变化。

对与V系列变频器而言，因为能够做转矩控制，因此能够完成收卷恒张力的控制。

V系列变频器提供了三路模拟量输入端口，AUI、AVI、ACI。

这三路模拟量输入口能够定义为多种功能，因此，可以任选一路作为转矩给定，另外一路作为速度限制。

0~10V对应变频器输出0~电机额定转矩，这样通过调整0~10V的电压就能够完成恒张力的控制。

张力辊组打滑现象分析及解决措施翁崇滨【摘要】打滑是铝带材拉弯矫生产线中张力辊组常见的问题之一,本文根据生产线在调试和生产过程中遇到的打滑现象进行分析,总结出造成打滑的多种原因,并提出相应的有效解决措施.【期刊名称】《有色设备》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】3页(P49-50,55)【关键词】拉弯矫生产线;张力辊组;打滑;解决措施【作者】翁崇滨【作者单位】亚洲铝业(中国)有限公司生产部,广东肇庆526238【正文语种】中文【中图分类】TG335.21作为铝带材拉弯矫生产线的重要设备之一，张力辊组的稳定运行决定着产线产品质量。

打滑是张力辊组最常见的问题，打滑会导致带材擦伤，影响产品质量，另外会对传动设备造成恶劣影响，甚至损坏传动设备。

本文根据某公司现场德国SMS拉弯矫生产线在调试和生产过程中出现的打滑现象进行分析和总结，并提出合理化建议。

1.1 张力辊组的张力放大倍数张力辊组的张力放大是通过每根张力辊的包绕效应获得的。

包绕在某个辊子上的带材会受到一定张力作用，而带材与辊面之间的摩擦力有一最大值，当辊子受到的张力超过辊面与带材之间的摩擦力将会产生打滑[1]。

此时张力放大倍数满足欧拉公式：相邻两个张力辊间的最大张力之比为：生产线张力辊摩擦系数μ=0.125，则K=e0.125×0.664π≈1.68。

入口段张力辊与出口段张力辊相邻辊子之间张力分别呈约1.68倍的递增和递减的关系，在入口段出口和出口段入口张力达到最大。

1.2 打滑现象分析打滑可分为物理性打滑和控制性打滑两种。

由欧拉公式可知，张力辊组的递增倍数取决于张力辊的辊面摩擦系数和设计包角，由于设计包角已经固定，所以张力辊组的物理性打滑多是由于张力辊的摩擦系数变小引起，而导致辊面摩擦系数变小有多个原因。

首先，张力辊辊面材料多选用聚胺脂，而铝带材表面的铝灰在生产过程会吸附在辊面上，使得辊面变得光滑，带材与辊面的摩擦系数变小，最终使两个张力辊之间无法满足相应的递增倍数，从而导致张力辊组打滑。

光整机的张力控制摘要：针对连续热镀锌生产线中光整机的张力系统,论述了带钢光整时张力的设定原则和设定方法，张力的间接控制方式和直接控制方式，以及在光整机投入和切除时张力的切换方式。

关键词：张力控制；直接张力；间接张力；张力切换1前言目前，光整机在热镀锌线上已广泛应用，光整工艺对镀锌后带钢的表面质量和性能有重要作用。

本文以中冶恒通3#镀锌线的光整机为例，着重介绍了光整机张力控制系统的硬件构成、参数设定和控制方式。

光整机前后张力控制是光整机控制系统中的重要一环，它既要满足光整工艺的要求保持整个生产线的张力协调，同时还要保证带钢板面的光整质量。

在生产线升降速和光整机投切时，同样要维持张力稳定。

2设备简介2.1设备构成光整机的张力设备主要有：5#S辊B组辊、光整机上辊、光整机下辊、入口出口三辊测张、张力计、防褶辊、防皱辊和变频调速装置。

如图1所示，5#S辊B组辊的动力来自两台交流变频电机，负责光整机入口侧的张力产生。

入口侧的三辊测张机构和张力计的传感器测量所控区域内的带钢张力，并与5#S辊B组辊形成闭环控制。

图1光整机上辊、光整机下辊动力也来自两台交流变频电机，负责光整机出口侧的张力产生。

出口侧的三辊测张机构和张力计的传感装置测量带钢张力与光整机上辊、光整机下辊形成闭环控制。

另外，光整机上辊和光整机下辊还带动工作辊对带钢表面进行光整。

带钢在通过光整机时，工作辊会对带钢表面施加高轧制力。

为了使带钢均匀的通过工作辊并均匀的延伸，带钢就必须在大张力下绷的很紧。

由于生产线速度、带钢板型的因素的影响，会经常出现张力的波动。

这就会造成光整时带钢的变形不均匀，出现褶皱并造成断带。

防褶辊和防皱辊的应用就是为了克服张力波动带来的影响。

它是通过液压的传动用升降辊的形式来把带钢绷紧，从而吸收张力波动保持张力平稳。

2.2设备参数光整机的传动系统采用了西门子SIMOVERT 6SE70系列的交流变频调速器，它是目前应用较为广泛的交流变频调速装置。

第二章 张力控制原理介绍 2．1 典型收卷张力控制示意图22．2 张力控制方案介绍对张力的控制有两个途径，一是可控制电机的输出转矩，二是控制电机转速，对应这两个途径，MD330设计了两种张力控制模式。

1、开环转矩控制模式开环是指没有张力反馈信号，变频器仅靠控制输出频率或转矩即可达到控制目的，与开环矢量或闭环矢量无关。

转矩控制模式是指变频器控制的是电机的转矩，而不是频率，输出频率是跟随材料的速度自动变化。

根据公式F=T/R（其中F为材料张力，T为收卷轴的扭矩，R为收卷的半径），可看出，如果能根据卷径的变化调整收卷轴的转矩，就可以控制材料上的张力，这就是开环转矩模式控制张力的根据，其可行性还有一个原因是材料上的张力只来源于收卷轴的转矩，收卷轴的转矩主要作用于材料上。

MD系列变频器在闭环矢量（有速度传感器矢量控制）下可以准确地控制电机输出转矩，使用这种控制模式，必须加装编码器（变频器要配PG卡）。

2、与开环转矩模式有关的功能模块：1）张力设定部分：用以设定张力，实际使用中张力的设定值应与所用材料、卷曲成型的要求等实际情况相对应，需由使用者设定。

张力锥度可以控制张力随卷径增加而递减，用于改善收卷成型的效果。

2）卷径计算部分：用于计算或获得卷径信息，如果用线速度计算卷径需用到线速度输入功能部分，如果用厚度累计计算卷径需用到厚度累计计算卷径相关参数功能部分。

3）转矩补偿部分：电机的输出转矩在加减速时有一部分要用来克服收（放）卷辊的转动惯量，变频器中关于惯量补偿部分可以通过适当的参数设置自动地根据加减速速率进行转矩补偿，使系统在加减速过程中仍获得稳定的张力。

摩3擦补偿可以克服系统阻力对张力产生的影响。

3、闭环速度控制模式闭环是指需要张力（位置）检测反馈信号构成闭环调节，速度控制模式是指变频器根据反馈信号调节输出频率，而达到控制目的，速度模式变频器可工作在无速度传感器矢量控制、有速度传感器矢量控制和V/F控制三种方式中的任何一种。