電機(jī)卷繞恒張力控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種電機(jī)卷繞恒張力控制方法，所述卷繞為收卷或放卷，所述方法包括：根據(jù)當(dāng)前的卷繞線速度與電機(jī)頻率計(jì)算并實(shí)時(shí)檢測(cè)卷繞半徑，所述卷繞半徑為收卷半徑或放卷半徑；根據(jù)卷繞張力和所述卷繞半徑計(jì)算并控制目標(biāo)轉(zhuǎn)矩；檢測(cè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)且電機(jī)為收卷操作的正向旋轉(zhuǎn)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)且電機(jī)為放卷操作的正向旋轉(zhuǎn)，若是，給出斷料報(bào)警信號(hào)。還公開一種電機(jī)卷繞恒張力控制系統(tǒng)。本發(fā)明無(wú)需安裝張力傳感器和光電傳感器就可以實(shí)現(xiàn)恒張力控制和斷料判斷，成本低。
【專利說明】電機(jī)卷繞恒張力控制方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及恒張力控制技術(shù)，特別是涉及一種電機(jī)卷繞恒張力控制方法和系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在紡織、印刷、造紙、線纜等行業(yè)都存在產(chǎn)品收放卷的工況，為保證產(chǎn)品的質(zhì)量，要求產(chǎn)品在收放卷過程中保持張力的恒定。
[0003]目前，市場(chǎng)上大部分恒張力控制系統(tǒng)都需要安裝張力傳感器檢測(cè)實(shí)際張力來控制張力恒定，另外還需要加裝光電傳感器在生產(chǎn)過程中對(duì)材料進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，從而在材料損壞斷開時(shí)及時(shí)報(bào)警停機(jī)，避免浪費(fèi)材料，造成生產(chǎn)事故。
[0004]然而安裝張力傳感器和光電傳感器都增加了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要提供一種無(wú)需安裝張力傳感器和光電傳感器的低成本電機(jī)卷繞恒張力控制方法和系統(tǒng)。
[0006]一種電機(jī)卷繞恒張力控制方法，所述卷繞為收卷或放卷，所述方法包括:
[0007]根據(jù)當(dāng)前的卷繞線速度與電機(jī)頻率計(jì)算并實(shí)時(shí)檢測(cè)卷繞半徑，所述卷繞半徑為收卷半徑或放卷半徑；
[0008]根據(jù)卷繞張力和所述卷繞半徑計(jì)算并控制目標(biāo)轉(zhuǎn)矩；
[0009]檢測(cè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；
[0010]判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)且電機(jī)為收卷操作的正向旋轉(zhuǎn)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)且電機(jī)為放卷操作的正向旋轉(zhuǎn)，若是，給出斷料報(bào)警信號(hào)。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括:
[0012]檢測(cè)電機(jī)的三相電流；
[0013]將所述三相電流通過Clarke變換、Park變換得到MT旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流；
[0014]根據(jù)所述目標(biāo)轉(zhuǎn)矩及所述轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩電流。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)當(dāng)前的卷繞線速度與電機(jī)頻率計(jì)算卷繞半徑的步驟之前還包括測(cè)量當(dāng)前的卷繞線速度和卷繞張力的步驟。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)公式n=60f/p/kt、r=v/O Xη)/2依次得到卷繞的轉(zhuǎn)速和卷繞半徑；
[0017]其中為卷繞半徑,V為卷繞線速度,η為卷繞的轉(zhuǎn)速，π為常數(shù)，取3.14, f為電機(jī)頻率，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)，kt為電機(jī)傳動(dòng)比；根據(jù)公式T=FXr得到目標(biāo)轉(zhuǎn)矩；
[0018]其中，T為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，F(xiàn)為卷繞張力，r為卷繞半徑。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)的步驟具體包括:
[0020]設(shè)定預(yù)設(shè)時(shí)間；[0021]對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的卷繞半徑進(jìn)行線性分析；
[0022]利用低通濾波方法對(duì)卷繞半徑的錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行排除，獲得線性分析結(jié)果；
[0023]根據(jù)所述線性分析結(jié)果判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)。
[0024]一種電機(jī)卷繞恒張力控制系統(tǒng)，所述卷繞為收卷或放卷，所述系統(tǒng)包括:
[0025]計(jì)算控制模塊，用于根據(jù)當(dāng)前的卷繞線速度與電機(jī)頻率計(jì)算并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)卷繞半徑，根據(jù)卷繞張力和所述卷繞半徑計(jì)算并控制目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，所述卷繞半徑為收卷半徑或放卷半徑；
[0026]電機(jī)轉(zhuǎn)向檢測(cè)模塊，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；
[0027]斷料判斷模塊，用于判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)且電機(jī)為收卷操作的正向旋轉(zhuǎn)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)且電機(jī)為放卷操作的正向旋轉(zhuǎn)，若是，給出斷料報(bào)警信號(hào)。
[0028]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括:
[0029]電流檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)電機(jī)的三相電流；
[0030]電流坐標(biāo)變換分解模塊，用于將所述三相電流通過Clarke變換、Park變換得到MT旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流；
[0031]轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)轉(zhuǎn)矩及所述轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩電流。
[0032]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括測(cè)量模塊，用于測(cè)量當(dāng)前的卷繞線速度和卷繞張力。
[0033]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算控制模塊根據(jù)公式n=60f/p/kt、r=v/ O Xn)/2依次得到卷繞的轉(zhuǎn)速和卷繞半徑；
[0034]其中為卷繞半徑,V為卷繞線速度,η為卷繞的轉(zhuǎn)速，π為常數(shù)，取3.14, f為電機(jī)頻率，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)，kt為電機(jī)傳動(dòng)比；所述計(jì)算控制模塊根據(jù)公式T=FXr得到目標(biāo)轉(zhuǎn)矩；
[0035]其中，T為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，F(xiàn)為卷繞張力，r為卷繞半徑。
[0036]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述斷料判斷模塊包括:
[0037]計(jì)時(shí)單元，用于設(shè)定預(yù)設(shè)時(shí)間；
[0038]存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)所述預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的卷繞半徑；
[0039]線性分析單元，用于對(duì)所述存儲(chǔ)單元內(nèi)的卷繞半徑進(jìn)行線性分析；
[0040]低通濾波單元，用于對(duì)卷繞半徑的錯(cuò)誤檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行排除，獲得線性分析結(jié)果；
[0041]判斷單元，用于根據(jù)所述線性分析結(jié)果判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)。
[0042]上述電機(jī)卷繞恒張力控制方法和系統(tǒng)，無(wú)需安裝張力傳感器和光電傳感器，只要根據(jù)當(dāng)前的卷繞線速度與電機(jī)頻率計(jì)算卷繞半徑，然后根據(jù)卷繞張力和所述卷繞半徑計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，通過控制所述目標(biāo)轉(zhuǎn)矩以維持恒定的張力；通過檢測(cè)所述卷繞半徑的變化趨勢(shì)可以判斷出材料斷料，成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1為一實(shí)施例的電機(jī)卷繞恒張力控制方法流程圖；[0044]圖2為另一實(shí)施例的電機(jī)卷繞恒張力控制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]請(qǐng)參照?qǐng)D1，為一實(shí)施例的電機(jī)卷繞恒張力控制方法流程圖。
[0046]該電機(jī)卷繞恒張力控制方法包括:
[0047]步驟SllO:根據(jù)當(dāng)前的卷繞線速度與電機(jī)頻率計(jì)算并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)卷繞半徑。
[0048]在本實(shí)施例中，根據(jù)公式n=60f/p/kt、r=v/O Xn)/2依次得到卷繞的轉(zhuǎn)速和卷繞半徑。其中，r為卷繞半徑，V為當(dāng)前的卷繞線速度，η為卷繞的轉(zhuǎn)速，π為常數(shù)，取3.14，f為電機(jī)頻率，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)，kt為電機(jī)傳動(dòng)比。
[0049]電機(jī)卷繞包括兩種情況，即收卷或放卷，所以所述卷繞半徑為收卷半徑或放卷半徑。
[0050]步驟S120:根據(jù)卷繞張力和所述卷繞半徑計(jì)算并控制目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。
[0051]在本實(shí)施例中，根據(jù)公式T=FXr得到待維持卷繞張力的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。其中，T為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，F(xiàn)為卷繞張力，r為卷繞半徑。該目標(biāo)轉(zhuǎn)矩主要是通過轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制的方式進(jìn)行控制。
[0052]步驟S130:檢測(cè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。
[0053]檢測(cè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，給出當(dāng)前電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向數(shù)據(jù)。
[0054]步驟S140:判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)且電機(jī)為收卷操作的正向旋轉(zhuǎn)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)且電機(jī)為放卷操作的正向旋轉(zhuǎn)。
[0055]若是，則執(zhí)行步驟S150，否則返回步驟S110。
[0056]由于收卷時(shí)，收卷半徑會(huì)不斷變大，因此當(dāng)變頻器檢測(cè)出卷繞半徑變小，而電機(jī)又沒有反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，也就是說此時(shí)檢測(cè)到的電機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)槭站聿僮鞯恼蛐D(zhuǎn)，即可判斷出材料斷料。同理，由于放卷時(shí)，放卷半徑會(huì)不斷變小，因此當(dāng)變頻器檢測(cè)出卷繞半徑變大，而電機(jī)又沒有反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，也就是說此時(shí)檢測(cè)到的電機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)榉啪聿僮鞯恼蛐D(zhuǎn)，即可判斷出材料斷料。所以在具體實(shí)施例中，可以通過檢測(cè)電機(jī)的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)方向，在收卷半徑變小且電機(jī)仍然為收卷操作的正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，執(zhí)行步驟S150給出斷料報(bào)警信號(hào)；或在放卷半徑變大且電機(jī)仍然為放卷操作的正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，執(zhí)行步驟S150給出斷料報(bào)警信號(hào)，反之返回步驟
SllOo
[0057]在本實(shí)施例中，判斷收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)具體為:設(shè)定預(yù)設(shè)時(shí)間，對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的卷繞半徑進(jìn)行線性分析，并利用低通濾波方法對(duì)因系統(tǒng)干擾造成的錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行排除以獲得線性分析結(jié)果，最后再根據(jù)所述線性分析結(jié)果判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)。其中，所述預(yù)設(shè)時(shí)間可根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)置，可為I?10分鐘。
[0058]步驟S150:給出斷料報(bào)警信號(hào)。
[0059]當(dāng)材料斷料時(shí)，通過斷料報(bào)警，可以及時(shí)提醒操作人員采取措施進(jìn)行處理。
[0060]請(qǐng)參照?qǐng)D2，為另一實(shí)施例的電機(jī)卷繞恒張力控制方法流程圖。
[0061]步驟S210:檢測(cè)電機(jī)的三相電流。
[0062]在本實(shí)施例中，首先將電機(jī)的二相電流檢測(cè)出來，然后再根據(jù)三相電流總和為零的原理求出第三相電流，得到三相電流Iu、Iv、Iw。[0063]步驟S212 =Clarke 變換。
[0064]將步驟S210得到的三相電流通過Clarke變換公式變?yōu)槎囔o止坐標(biāo)系下的電流。
[0065]Clark變換是指將3軸、2維的定子靜止坐標(biāo)系的各物理量變換到2軸的定子靜止坐標(biāo)系中。
[0066]步驟S214 =Park 變換。
[0067]將步驟S212得到的二相坐標(biāo)下的電流奕成MT旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的勵(lì)磁電流ImfecUR矩電流Itfed。
[0068]從數(shù)學(xué)意義上講，park變換只是一個(gè)坐標(biāo)變換而已，從xyz坐標(biāo)變換到dqO坐標(biāo)，如果有需要可以逆變換回來。從物理意義上講，park變換就是將α，β軸上電流投影等效到d，q軸上，即將定子上的電流都等效到直軸和交軸上。
[0069]步驟S216:檢測(cè)是否斷料。
[0070]若沒有斷料，轉(zhuǎn)到步驟S218，轉(zhuǎn)矩電流為電機(jī)電流與張力電流的和。
[0071]例如，在收卷時(shí)材料斷料，那么作用在收卷軸上的張力即卷繞張力會(huì)消失，也就沒有了張力電流，轉(zhuǎn)矩電流Itfed會(huì)變小，轉(zhuǎn)到步驟S220，實(shí)際的轉(zhuǎn)矩電流為電機(jī)電流。
[0072]步驟S218:令轉(zhuǎn)矩電流為電機(jī)電流與張力電流的和。
[0073]步驟S220:令轉(zhuǎn)矩電流為電機(jī)電流。
[0074]步驟S222:轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制。
[0075]根據(jù)步驟S236計(jì)算的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩及步驟S218或步驟S220輸出實(shí)際的轉(zhuǎn)矩電流，進(jìn)行轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩電流Itout。
[0076]在轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制中，收卷時(shí)，實(shí)際的轉(zhuǎn)矩電流作為負(fù)反饋輸入(如果為放卷，那么實(shí)際的轉(zhuǎn)矩電流作為正反饋輸入)，然后經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到輸出轉(zhuǎn)矩電流Itout。因此，當(dāng)斷料時(shí)，實(shí)際的轉(zhuǎn)矩電流Itfed變小會(huì)導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩電流Itout變大。
[0077]步驟S224:變頻器調(diào)整輸出頻率。
[0078]變頻器的輸出頻率W按公式W=Wfed+We得到，其中Wfed為電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率，We為轉(zhuǎn)差頻率，而轉(zhuǎn)差頻率We又可表示為KX Itout，K為與電機(jī)相關(guān)的參數(shù)。
[0079]收卷斷料時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩電流Itout變大又會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)差頻率We增大，從而輸出頻率W增大，即電機(jī)頻率增大。
[0080]步驟S226:電流環(huán)計(jì)算。
[0081]電流環(huán)指的是電流反饋系統(tǒng)，一般是指將輸出電流采用正反饋或負(fù)反饋的方式接入處理環(huán)節(jié)的方法，主要為了通過提高電流的穩(wěn)定性能來提高系統(tǒng)的性能。
[0082]步驟S222輸出轉(zhuǎn)矩電流Itout經(jīng)過電流環(huán)計(jì)算輸出Umout, Utout0
[0083]步驟S228:反 Park 變換。
[0084]將步驟S226輸出的電壓Umout與Utout經(jīng)過反PARK變換得到兩相靜止坐標(biāo)下電壓。
[0085]步驟S230:空間矢量脈寬調(diào)制。
[0086]SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空間矢量脈寬調(diào)制)的主要思想是以三相對(duì)稱正弦波電壓供電時(shí)三相對(duì)稱電動(dòng)機(jī)定子理想磁鏈圓為參考標(biāo)準(zhǔn)，以三相逆變器不同開關(guān)模式作適當(dāng)?shù)那袚Q，從而形成PWM波，以所形成的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼碜粉櫰錅?zhǔn)確磁鏈圓。傳統(tǒng)的SPWM方法從電源的角度出發(fā)，以生成一個(gè)可調(diào)頻調(diào)壓的正弦波電源，而SVPWM方法將逆變系統(tǒng)和異步電機(jī)看作一個(gè)整體來考慮，模型比較簡(jiǎn)單，也便于微處理器的實(shí)時(shí)控制。
[0087]在本實(shí)施例中，兩相靜止坐標(biāo)下的電壓經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制得到6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，然后將該驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過IPM (Intelligent Power Module，智能功率模塊)作用在電機(jī)上。
[0088]步驟S232:測(cè)量卷繞線速度和卷繞張力。
[0089]在本實(shí)施例中，收卷卷軸或放卷卷軸在卷繞張力的作用下進(jìn)行卷繞，在卷繞過程中，測(cè)量卷繞線速度和卷繞張力。
[0090]步驟S234:計(jì)算并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)卷繞半徑。
[0091]在本實(shí)施例中，根據(jù)公式n=60f/p/kt、r=v/O Xn)/2依次得到卷繞的轉(zhuǎn)速和卷繞半徑。其中，r為卷繞半徑，V為當(dāng)前的卷繞線速度，η為卷繞的轉(zhuǎn)速，π為常數(shù)，取3.14，f為電機(jī)頻率，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)，kt為電機(jī)傳動(dòng)比。
[0092]電機(jī)卷繞包括兩種情況，即收卷和放卷，所以所述卷繞半徑為收卷半徑或放卷半徑。步驟S224中，收卷斷料時(shí)最終導(dǎo)致的電機(jī)頻率增大會(huì)反饋到本步驟中使得計(jì)算出的卷繞半徑變小，而收卷半徑理應(yīng)會(huì)不斷增大，這時(shí)電機(jī)沒有反向旋轉(zhuǎn)即可通過步驟S238判斷出是否斷料。
[0093]步驟S236:計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。
[0094]在本實(shí)施例中，根據(jù)公式T=FXr得到待維持卷繞張力的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。其中，T為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，F(xiàn)為卷繞張力，r為卷繞半徑。本步驟計(jì)算得到的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)到步驟S222進(jìn)行轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制。
[0095]步驟S238:檢測(cè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。
[0096]檢測(cè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，給出當(dāng)前電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向數(shù)據(jù)。
[0097]步驟S240:判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)且電機(jī)為收卷操作的正向旋轉(zhuǎn)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)且電機(jī)為放卷操作的正向旋轉(zhuǎn)。
[0098]若是，則執(zhí)行步驟S242，否則返回步驟S234。
[0099]由于收卷時(shí)，收卷半徑會(huì)不斷變大，因此當(dāng)變頻器檢測(cè)出卷繞半徑變小，而電機(jī)又沒有反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，也就是說此時(shí)檢測(cè)到的電機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)槭站聿僮鞯恼蛐D(zhuǎn)，即可判斷出材料斷料。同理，由于放卷時(shí)，放卷半徑會(huì)不斷變小，因此當(dāng)變頻器檢測(cè)出卷繞半徑變大，而電機(jī)又沒有反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，也就是說此時(shí)檢測(cè)到的電機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)榉啪聿僮鞯恼蛐D(zhuǎn)，即可判斷出材料斷料。所以在具體實(shí)施例中，可以通過檢測(cè)電機(jī)的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)方向，在收卷半徑變小且電機(jī)仍然為收卷操作的正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，執(zhí)行步驟S242給出斷料報(bào)警信號(hào)；或在放卷半徑變大、且電機(jī)任然為放卷操作的正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，執(zhí)行步驟S242給出斷料報(bào)警信號(hào)；反之，返回步驟 S234。
[0100]在本實(shí)施例中，判斷收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)具體為:設(shè)定預(yù)設(shè)時(shí)間，對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的卷繞半徑進(jìn)行線性分析，并利用低通濾波方法對(duì)因系統(tǒng)干擾造成的錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行排除以獲得線性分析結(jié)果，最后再根據(jù)所述線性分析結(jié)果判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)。其中，所述預(yù)設(shè)時(shí)間可根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)置，可為I?10分鐘。[0101]步驟S242:給出斷料報(bào)警信號(hào)。
[0102]當(dāng)材料斷料時(shí)，通過斷料報(bào)警，可以及時(shí)提醒操作人員采取措施進(jìn)行處理。
[0103]基于上述控制方法，本發(fā)明給出了一種電機(jī)卷繞恒張力控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方式，所述卷繞為收卷或放卷，所述系統(tǒng)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)收卷或放卷的恒張力控制，并給予控制過程異常情況的報(bào)警，該系統(tǒng)包括:
[0104]計(jì)算控制模塊，用于根據(jù)當(dāng)前的卷繞線速度與電機(jī)頻率計(jì)算并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)卷繞半徑，根據(jù)卷繞張力和所述卷繞半徑計(jì)算并控制目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，所述卷繞半徑為收卷半徑或放卷半徑；
[0105]電機(jī)轉(zhuǎn)向檢測(cè)模塊，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)向，給出當(dāng)前電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向數(shù)據(jù)；
[0106]斷料判斷模塊，用于判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)且電機(jī)為收卷操作的正向旋轉(zhuǎn)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)且電機(jī)為放卷操作的正向旋轉(zhuǎn)，若是，給出斷料報(bào)警信號(hào)。
[0107]所述系統(tǒng)還包括:電流檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)電機(jī)的三相電流。
[0108]電流坐標(biāo)變換分解模塊，用于將所述三相電流通過Clarke變換、Park變換得到MT旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流。
[0109]轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)轉(zhuǎn)矩及所述轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩電流。
[0110]測(cè)量模塊，用于測(cè)量當(dāng)前的卷繞線速度和卷繞張力。
[0111]在本實(shí)施例中，所述計(jì)算控制模塊根據(jù)公式n=60f/p/kt、r=v/0 Xn)/2依次得到卷繞的轉(zhuǎn)速和卷繞半徑；
[0112]其中為卷繞半徑,V為卷繞線速度,η為卷繞的轉(zhuǎn)速，π為常數(shù)，取3.14, f為電機(jī)頻率，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)，kt為電機(jī)傳動(dòng)比。
[0113]所述計(jì)算控制模塊根據(jù)公式T=FXr得到目標(biāo)轉(zhuǎn)矩；
[0114]其中，T為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，F(xiàn)為卷繞張力，r為卷繞半徑。
[0115]在本實(shí)施例中，電機(jī)轉(zhuǎn)向檢測(cè)模塊在判斷電機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)可采用安裝編碼器或非編碼器采集數(shù)據(jù)的方式。
[0116]在本實(shí)施例中，斷料判斷模塊在實(shí)現(xiàn)時(shí)可通過以下幾個(gè)單元組合實(shí)現(xiàn)，其包括:
[0117]計(jì)時(shí)單元,用于設(shè)定預(yù)設(shè)時(shí)間；
[0118]存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)所述預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的卷繞半徑；
[0119]線性分析單元，用于對(duì)所述存儲(chǔ)單元內(nèi)的卷繞半徑數(shù)據(jù)進(jìn)行線性分析；
[0120]低通濾波單元，用于對(duì)卷繞半徑的錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行排除，獲得線性分析結(jié)果；
[0121]比較單元，用于獲取當(dāng)前卷繞半徑，根據(jù)當(dāng)前卷繞半徑數(shù)據(jù)與線性分析結(jié)果進(jìn)行比較確定是位于變大趨勢(shì)還是變小趨勢(shì)。
[0122]上述電機(jī)卷繞恒張力控制方法和系統(tǒng)，無(wú)需安裝張力傳感器和光電傳感器，只要根據(jù)當(dāng)前的卷繞線速度與電機(jī)頻率計(jì)算卷繞半徑，然后根據(jù)卷繞張力和所述卷繞半徑計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，通過控制所述目標(biāo)轉(zhuǎn)矩以維持恒定的張力；通過檢測(cè)所述卷繞半徑的變化趨勢(shì)可以判斷出材料斷料，成本低。
[0123]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī)卷繞恒張力控制方法，所述卷繞為收卷或放卷，其特征在于，所述方法包括: 根據(jù)當(dāng)前的卷繞線速度與電機(jī)頻率計(jì)算并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)卷繞半徑，所述卷繞半徑為收卷半徑或放卷半徑； 根據(jù)卷繞張力和所述卷繞半徑計(jì)算并控制目標(biāo)轉(zhuǎn)矩； 檢測(cè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向； 判斷所述收卷半徑是否呈變小趨 勢(shì)且電機(jī)為收卷操作的正向旋轉(zhuǎn)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)且電機(jī)為放卷操作的正向旋轉(zhuǎn)，若是，給出斷料報(bào)警信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)卷繞恒張力控制方法，其特征在于，還包括: 檢測(cè)電機(jī)的三相電流； 將所述三相電流通過Clarke變換、Park變換得到MT旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流； 根據(jù)所述目標(biāo)轉(zhuǎn)矩及所述轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)卷繞恒張力控制方法，其特征在于，所述根據(jù)當(dāng)前的卷繞線速度與電機(jī)頻率計(jì)算卷繞半徑的步驟之前還包括測(cè)量當(dāng)前的卷繞線速度和卷繞張力的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)卷繞恒張力控制方法，其特征在于，根據(jù)公式n=60f/p/kt、r=v/ ( η Xn)/2依次得到卷繞的轉(zhuǎn)速和卷繞半徑； 其中，r為卷繞半徑,V為卷繞線速度,η為卷繞的轉(zhuǎn)速，31為常數(shù),取3.14, f為電機(jī)頻率，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)，kt為電機(jī)傳動(dòng)比； 根據(jù)公式T=FXr得到目標(biāo)轉(zhuǎn)矩； 其中，T為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，F(xiàn)為卷繞張力，r為卷繞半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)卷繞恒張力控制方法，其特征在于，判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)的步驟具體包括: 設(shè)定預(yù)設(shè)時(shí)間； 對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的卷繞半徑進(jìn)行線性分析； 利用低通濾波方法對(duì)卷繞半徑的錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行排除，獲得線性分析結(jié)果； 根據(jù)所述線性分析結(jié)果判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)。
6.一種電機(jī)卷繞恒張力控制系統(tǒng)，所述卷繞為收卷或放卷，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 計(jì)算控制模塊，用于根據(jù)當(dāng)前的卷繞線速度與電機(jī)頻率計(jì)算并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)卷繞半徑，根據(jù)卷繞張力和所述卷繞半徑計(jì)算并控制目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，所述卷繞半徑為收卷半徑或放卷半徑；電機(jī)轉(zhuǎn)向檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向； 斷料判斷模塊，用于判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)且電機(jī)為收卷操作的正向旋轉(zhuǎn)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)且電機(jī)為放卷操作的正向旋轉(zhuǎn)，若是，給出斷料報(bào)警信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)卷繞恒張力控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 電流檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)電機(jī)的三相電流； 電流坐標(biāo)變換分解模塊，用于將所述三相電流通過Clarke變換、Park變換得到MT旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流； 轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)轉(zhuǎn)矩及所述轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)卷繞恒張力控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括測(cè)量模塊，用于測(cè)量當(dāng)前的卷繞線速度和卷繞張力。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)卷繞恒張力控制及斷料判斷系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算控制模塊根據(jù)公式n=60f/p/kt、r=v/( π Xn)/2依次得到卷繞的轉(zhuǎn)速和卷繞半徑； 其中，r為卷繞半徑,V為卷繞線速度,η為卷繞的轉(zhuǎn)速，π為常數(shù),取3.14, f為電機(jī)頻率，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)，kt為電機(jī)傳動(dòng)比； 所述計(jì)算控制模塊根據(jù)公式T=FXr得到目標(biāo)轉(zhuǎn)矩； 其中，T為目標(biāo)轉(zhuǎn) 矩，F(xiàn)為卷繞張力，r為卷繞半徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)卷繞恒張力控制及斷料判斷系統(tǒng)，其特征在于，所述斷料判斷模塊包括: 計(jì)時(shí)單元，用于設(shè)定預(yù)設(shè)時(shí)間； 存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)所述預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的卷繞半徑； 線性分析單元，用于對(duì)所述存儲(chǔ)單元內(nèi)的卷繞半徑進(jìn)行線性分析； 低通濾波單元，用于對(duì)卷繞半徑的錯(cuò)誤檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行排除，獲得線性分析結(jié)果； 判斷單元，用于根據(jù)所述線性分析結(jié)果判斷所述收卷半徑是否呈變小趨勢(shì)或放卷半徑是否呈變大趨勢(shì)。
【文檔編號(hào)】B65H26/00GK103979349SQ201410161503
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】張寧 申請(qǐng)人:深圳市海浦蒙特科技有限公司