论文导读：本研究着重对卷曲装置的控制系统进行探讨。为实现轮胎双复合胶片的恒张力卷取,采用扭矩控制。将模糊控制器输出后的全部对象作为一个广义对象，应用机理建模法建立了反映恒张力卷取控制系统动态性能的数学模型，并依据建立的模糊控制规则，分析了Ke、Kec、Ku三个参数对广义对象数学模型输出响应曲线的影响
关键词：模糊算法，恒张力，卷曲

　　1引言
　　轮胎双复合胎面联动线由五大部分组成:挤出机,压延机,冷却装置,导开装置,卷取裁断装置。生产线采用的仍是直流电机作传动设备,对张力控制不精确,缺乏胶片的自动测厚系统,监控系统不够完善,整个生产线控制系统未成体系。本研究着重对卷曲装置的控制系统进行探讨。
　　2卷曲段工艺
　　卷取装置的控制会直接影响双复合胶片的厚度，其控制的关键就是要使卷取、牵引和运输带实现线速度匹配。进行卷取段的控制，必须考虑挤出速度、压延速度、导开速度，如果不协调，就会影响胶片的质量，造成厚薄不均、堆积拉伸，甚至影响生产。牵引的速度影响着塑料垫片的速度,卷取的半径也会逐渐增大,卷取装置的具体结构如图1所示。
　　
　　1、卷取2、胶片运输带3、牵引
　　图1 卷取装置的结构
　　3广义对象建模
　　在本课题中，将图2张力模糊控制框图中的力矩电机驱动器和力矩电机一起作为广义对象，运用机理建模的方法导出描述对象动态性能的数学表达式。
　　
　　图2 张力模糊控制框图
　　若忽略电力拖动系统传动机构中的粘性摩擦的扭转弹性，根据电力拖动系统运动方程，可得
　　（1）
　　式中 ——电磁转矩
　　——负载阻转矩
　　 ——机组的转动惯量
　　 ——电机角速度
　　（2）
　　式中 ——负载的转动惯量
　　——摩擦系数
　　——负载角速度
　　 将式（4-1）代入式（4-2）中，得
　　（3）
　　式中 ——负载的转角
　　——电机的转角
　　因为负载的转角和电机的转角是通过皮带和齿轮啮合相互传动，所以可以表示成线性关系
　　（4）
　　式中 ——负载与电机的转角系数；
　　在卷取过程中，辊轴带动双复合胶片转动的位移量与所控制的张力值成线性关系，力矩电机控制电压与电机转矩亦成线性关系，其关系可表示为
　　（5）
　　（6）
　　式中 ——位移量与张力的比例系数
　　 ——力矩电机控制电压与电机转矩的比例系数
　　 ——张力值
　　将式（4）、式（5）代入式（3）中，得
　　（7）
　　在卷取控制系统中，半径与转矩成非线性关系，且随着双复合胶片卷取进程半径在实时发生变化，故判断式（6）为时变的二阶系统。为了更好的研究这个时变二阶系统，假设在某个固定时刻，则可以把看作是一个定值，并且令
（8）
　　（9）
　　将式（6）进行拉普拉斯变换，写成传递函数的形式，整理得
　　（10）
　　4建立模糊控制规则表
　　对误差、误差变化和控制量的模糊集及其论域定义如下：
　　、和的模糊集均为：，和的论域均为：，的论域为：
　　根据操作者的手动控制经验可以得到如表1所示的模糊控制规则表，共49条模糊规则，各个模糊语句之间是或的关系，由第一条语句所确定的控制规则可以计算出。同理，可以由其余各条语句分别求出控制量，…，，则控制量为模糊集合，可表示为：。
　　表1 模糊控制规则表
　　

	NB	NM	NS	Z	PS	PM	PB
NB	PB	PB	PM	PM	PS	Z	Z
NM	PB	PB	PM	PS	PS	Z	NS
NS	PM	PM	PM	PS	Z	NS	NS
Z	PM	PM	PS	Z	NS	NM	NM
PS	PS	PS	Z	NM	NS	NM	NM
PM	PS	Z	NS	NB	NM	NM	NB
PB	Z	Z	NM	NM	NM	NB	NB

5 Ke、Kec、Ku对系统的影响
　　我们选择的被控对象为，利用Matlab 6.5进行仿真，模型框图如下。
　　
　　图3 模糊控制模型框图
　　1. 改变对系统的影响
　　由图4可知：大，调节死区小，上升速率大。但是，取得过大，将使系统产生较大的超调，调节时间增大，甚至产生振荡，使系统不能稳定工作。一般而言，增加，稳态误差将减小。
　　2. 改变对系统的影响
　　由图5可知：大，反应较迟钝；小，反应快，上升速率大。而过小，引起较大的超调，使调节时间长，严重时不能稳定工作。一般而言，增大，稳态时误差变化率也将减小。
　　3. 改变对系统的影响
　　由图6可知：相当于常规系统中的比例增益，一般加大，上升速率较快。但是过大，将产生较大超调，严重时会影响稳态工作。和一般控制系统不同的是，一般不影响系统的稳态误差。
　　
　　图4 对系统性能的影响 图5对系统性能的影响 图6对系统性能的影响
　　6 结束语
　　本控制系统应用于青岛市橡胶二厂双复合生产线的卷取控制,避免了由于牵引速度和卷取速度不同步而造成的胶片在牵引辊上自卷或者胶片厚度达不到要求等问题,使生产更加稳定,提高了胶片收卷质量。

参　考　文　献
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