多絲束碳纖維預(yù)浸輔放系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、預(yù)浸布作為一種制作復(fù)合材料的工業(yè)化原材料，對(duì)于復(fù)合材料產(chǎn)品的應(yīng)用和生產(chǎn)具有重要的意義。本文以湖北航宇所委托天津工業(yè)大學(xué)研制碳纖維預(yù)浸布生產(chǎn)設(shè)備為應(yīng)用背景，針對(duì)多絲束碳纖維干擾因素多、張力穩(wěn)定難以及鋪放精度高的特點(diǎn)，開展了對(duì)碳纖維預(yù)浸鋪放機(jī)系統(tǒng)的研究。本文主要完成了以下方面的工作：
　　 1.對(duì)碳纖維預(yù)浸鋪放機(jī)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了分析，從理論上研究了碳纖維鋪放的卷繞及張力理論，對(duì)系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)：摩擦張力調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，碳纖維放卷輥及鋪放輥環(huán)節(jié)

2、，同步運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)分別進(jìn)行了建模，在此基礎(chǔ)上，最終建立了基于框圖的整機(jī)系統(tǒng)模型，為其后的仿真奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 2.研究了系統(tǒng)控制策略，設(shè)計(jì)了微分前饋濾波型二自由度張力控制器，并通過對(duì)信號(hào)的濾波處理有效的防止了干擾信號(hào)的影響。在系統(tǒng)建模的基礎(chǔ)上進(jìn)行了simulink環(huán)境下的仿真，驗(yàn)證了張力控制器的可行性并得到了優(yōu)化參數(shù)；設(shè)計(jì)了目標(biāo)跟隨式的同步運(yùn)動(dòng)控制器，保證了鋪放的高質(zhì)量。
　　 3.基于對(duì)碳纖維預(yù)浸鋪放系統(tǒng)控制策略的研

3、究，對(duì)碳纖維預(yù)浸鋪放機(jī)的控制系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行全方位的設(shè)計(jì)，實(shí)際結(jié)果表明，采用以上算法后，碳纖維張力達(dá)到±1N；鋪放精度達(dá)到±0.1mm。研究了觸摸屏與遠(yuǎn)端監(jiān)控相結(jié)合的雙上位控制結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了觸摸屏本地人-機(jī)接口，利用RS-485總線傳輸，實(shí)現(xiàn)了碳纖維預(yù)浸鋪放機(jī)遠(yuǎn)端監(jiān)控。
　　 本套設(shè)備已經(jīng)通過驗(yàn)收。實(shí)際結(jié)果表明，采用積分前饋濾波型二自由度PID控制的碳纖維鋪放機(jī)系統(tǒng)滿足整機(jī)高速、高精度的要求，在鋪放速度15-35(m/min)時(shí)，張