1.一种基于前馈控制的卷筒料涂布机收卷张力控制方法,其特征在于,包括以下步骤:建立收卷张力系统非线性数学模型;
基于收卷张力系统非线性化数学模型分析当前级张力单元的张力扰动量;
采用前馈控制器对当前级张力单元的张力扰动量进行补偿,采用比例‑积分‑微分控制器控制当前级张力单元的输入量和输出量,完成卷筒料涂布机收卷张力的控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于前馈控制的卷筒料涂布机收卷张力控制方法,其特征在于,建立的收卷张力系统非线性数学模型为:式中:T1(t)为收卷牵引张力单元基材张力;T2(t)为收卷张力单元基材张力;Tc(t)为冷却张力单元基材张力;L1(t)为收卷牵引张力单元基材实时长度;L2(t)为收卷张力单元基材实时长度;A为基材横截面积;E为基材弹性模量;V1(t)为收卷牵引机组的线速度,V2(t)为收卷机组的线速度,Vc(t)为冷却机组的线速度。
3.根据权利要求2所述的一种基于前馈控制的卷筒料涂布机收卷张力控制方法,其特征在于,建立收卷张力系统非线性数学模型后还包括对收卷张力系统非线性数学模型采用小偏差法线性化处理,线性化处理后的收卷张力系统模型为:式中:V1(s)为收卷牵引机组线速度的复数域形式,Vc(s)为冷却机组线速度的复数域形式,Tc(s)为冷却张力单元基材张力的复数域形式,V2(s)为收卷机组线速度的复数域形式,T1(s)为收卷牵引张力单元基材张力的复数域形式,T2(s)为收卷张力单元基材张力的复数域形式,GA1(s)为收卷牵引张力单元主回路传递函数,GΔVc(s)为扰动量Vc对收卷牵引张力单元基材张力的传递函数,GΔTc(s)为扰动量Tc对收卷牵引张力单元基材张力的传递函数,GΔV1(s)为扰动量V1对收卷张力单元基材张力的传递函数,GΔT1(s)为扰动量T1对收卷张力单元基材张力的传递函数;
在收卷牵引张力单元中,T1是输出量,V1是输入量,Vc、Tc是扰动量;在收卷张力单元中,T2是输出量,V2是输入量,V1、T1是扰动量。
4.根据权利要求3所述的一种基于前馈控制的卷筒料涂布机收卷张力控制方法,其特征在于,基于线性化处理后的收卷张力系统模型及不变性原理得到前馈控制器传递函数为:
前馈控制器传递函数为前馈控制器。
5.根据权利要求1所述的一种基于前馈控制的卷筒料涂布机收卷张力控制方法,其特征在于,前馈控制器对当前级张力单元的张力扰动量进行补偿,采用比例‑积分‑微分控制器控制当前级张力单元的输入量和输出量的具体方式如下:对收卷牵引张力单元进行张力控制时,通过前馈控制器GV1补偿冷却机组线速度对收卷牵引张力单元的扰动Vc,通过前馈控制器GT1补偿冷却张力单元基材张力对收卷牵引张力单元的扰动Tc,针对主回路传递函数GA1(s)设计比例‑积分‑微分控制器,利用前馈控制器与比例‑积分‑微分控制器共同调整收卷牵引机组线速度V1(t),完成收卷牵引张力单元的张力控制;
对收卷张力单元进行张力控制时,是通过前馈控制器GV2补偿收卷牵引机组线速度对收卷张力单元的扰动V1,通过前馈控制器GT2补偿收卷牵引张力单元基材张力对收卷张力单元的扰动T1,针对主回路传递函数GA2(s)设计比例‑积分‑微分控制器,利用前馈控制器与比例‑积分‑微分控制器共同调整收卷机组线速度V2(t),完成卷筒料涂布机收卷张力的控制。
6.根据权利要求5所述的一种基于前馈控制的卷筒料涂布机收卷张力控制方法,其特征在于,对收卷牵引张力单元进行张力控制的具体过程如下:采集收卷牵引张力单元基材张力T1,判断T1是否满足T1∈[T*‑1,T*+1]的控制精度要求,T*为张力稳态值,若满足控制精度要求,则不对收卷牵引机组线速度进行调整,否则将计算收卷牵引张力单元中前馈控制器和比例‑积分‑微分控制器输出V1(t),所述V1(t)为:V1(t)=VV1(t)+VT1(t)+VP1(t)式中:VV1(t)为收卷牵引张力单元中冷却机组线速度扰动的前馈补偿量,VT1(t)为收卷牵引张力单元中冷却张力单元张力扰动的前馈补偿量,VP1(t)为收卷牵引张力单元中比例‑积分‑微分控制器的输出量。
7.根据权利要求5所述的一种基于前馈控制的卷筒料涂布机收卷张力控制方法,其特征在于,对收卷张力单元进行张力控制的具体步骤如下:采集收卷张力单元基材张力T2,判断T2是否满足T2∈[T*‑1,T*+1]的控制精度要求,若满足控制精度要求,则不对收卷机组线速度进行调整,否则将计算收卷张力单元前馈控制器和比例‑积分‑微分控制器输出V2(t),所述V2(t)为:V2(t)=VV2(t)+VT2(t)+VP2(t)式中:VV2(t)为收卷牵引机组线速度扰动的前馈补偿量,VT2(t)为收卷牵引张力单元的张力扰动的前馈补偿量,VP2(t)为比例‑积分‑微分控制器的输出量。
8.根据权利要求1所述的一种基于前馈控制的卷筒料涂布机收卷张力控制方法,其特征在于,前馈控制器和比例‑积分‑微分控制器对卷筒料涂布机收卷张力的控制性能通过MATLAB软件验证。