1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 张力控制器简述
在纤维，冶金，造纸，电线，塑料薄膜等卷材控制及生产设备中，卷取作为生产工艺中最后一道工序直接影响产品的质量。张力控制就是要在控制卷取材料时保持物体拉伸的力的大小。在早期的工业控制中，张力控制并未受到高度重视，随着社会及科技的发展，为了满足相关加工工艺的需要，在实际生产中提高产品的成品率，张力控制技术才被逐渐重视起来。
张力控制系统是现代工业中广泛应用的系统之一，所谓张力控制，是指上述所提到的工业领域中，在生产时对材料的张紧度进行控制，过大的张力会使材料变形，甚至断裂，过小的张力又会因为松弛而跑偏；张力控制不稳也会造成切断长度不一致等现象。工业实际生产过程中的张力控制是一个大时变，非线性的系统，具有变参数，变负载，强扰动等一系列特点，而作为张力控制系统的主要应用领域的卷取工艺在实际生产过程中起到至关重要的作用。
1.2 国内外现状
早期的张力控制系统一般都是以模拟器件为主，系统复杂，调试困难，可设置选项少系统的控制精度不高。随着电力电子技术，计算机实时控制技术，检测技术的发展，全自动张力控制系统逐渐由模拟控制转向数字化控制，并从单纯的单机单路控制转向一机多路控制，全面采用单板机、可编程序控制器(PLC)控制，目前以大规模集成电路，彩色液晶显示，多层菜单操作为主。
张力控制器的种类也比较多,检测机构和执行机构也是多样的。目前主要的执行机构包括一种是磁粉离合器,磁粉制动器,一种是力矩电机,变频器,伺服电机等,还有一种是电控变换器。一般来说磁粉的驱动需要0-24V/4A,有的磁粉大一些需要0-36V,或者0-48V[i3]。磁粉产生力矩的大小和通过磁粉的电流成正比关系。力矩电机,变频器,伺服电机等需要的驱动电压一般是0-10V或者0-5V。电控变换器需要的控制信号是0-20mA或者4-20mA。执行机构不同对应张力控制器的输出也不同,有的厂家生产的张力控制器包含了以上的各个输出,有的厂家是通过不同的产品型号来满足不同的执行机构的情况。检测机构也包括了应变片式张力传感器,差动式张力传感器,接近开关,编码器等等。张力控制器的输入部分也要能包含以上检测机构的需要。
随着工业控制技术水平的提高及微电子技术的迅猛发展,微处理器与可编程控制器等大规模集成电路的广泛应用,将它们与传统工业控制方式相结合起来,越来越多的工业控制过程在使用计算机控制技术,并在实时控制方面取得了很好的效果。由于客户对产品性能的要求不断的提高,相应的加工要求也更加高,使用传统的控制方法生产很难满足客户要求,从而改良传统控制方法,新的控制思想和控制手段也被引入到张力控制当中,以满足客户要求,采用较先进的控制策略对传统的控制方法进行改进,往往能够取得满意的结果。近年来张力控制系统结合了最新的电力电子技术，检测技术，数字控制技术于一身，向着多功能，一体化，产品系列化的方向发展。相对来说，国外张力控制系统设备不仅对于卷取过程中张力有严格精确的控制，而且对于初始建立张力、抛尾过程张力都有较好的控制，并且有友好的人机界面，完善的功能，如缓冲启动，防松卷功能、手动/自动控制、模式选取、控制参数的保存和调用、自诊断模式、多种通讯接口等，但是价格却相对昂贵。国内的张力控制系统基本停留在手动随机、随时控制的水平上，有部分采用模拟检测、模拟放大控制输出的产品，可控性和人机界面差，控制精度不高，迫切需要更新换代。
1.3 目的及意义
现在很多国内很多专业使用张力控制系统的厂家，与其产品配套的张力控制器无论放卷，供料，收卷都是日本三菱公司或美国蒙特福研制的张力控制器，不但价格昂贵，而且在某些方面还不能很好的满足实际要求。近年来，很多国内企业逐渐参加到张力控制系统研究中来，并提出了很多问题和解决方案，市场上也出现了各种型号的国产张力控制器，但是大部分产品功能较单一，控制精度也不高。买一款物美价廉的张力控制器并非易事。所以，借鉴和吸取日本及欧美国家当今最新型张力控制器已成为必要。
本课题的目的是通过课程设计，对张力控制系统进行细致的研究，并推导出相应基本组成部分的数学模型，进而建立组成张力控制系统的固有系统的数学模型。对张力控制系统的固有系统的总体数学模型进行仿真设计。设计智能张力控制器硬件电路。更加完善地解决在实际卷取工艺过程中的恒张力控制问题，提高实际生产中的效率。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究的基本内容

学习张力控制器的原理，建立组成张力控制系统的固有系统的数学模型。对张力控制系统的固有系统的总体数学模型进行仿真设计。设计智能张力控制器电路。

2.2 目标

3. 研究计划与安排

第1周—第4周 查阅资料和制定方案；
第5周—第8周 建立张力控制系统数学模型。

仿真设计。

设计智能张力控制器硬件电路
第9周—第13周 对系统进行调试；
第14周—第16周 完成论文的撰写；
第17周 答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

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