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如何用B&R PID 来实现张力控制 点击：11535 | 回复：37



gongkongedit

    
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发表于：2003-06-24 22:45:00
楼主
1 张力控制的背景 塑料挤出行业中，管材和薄膜挤出生产线中经常要用到张力控制，纺机行业中，织机和卷染机都要用到张力控制。从这些张力控制的共性看，张力控制的目标是张力值，控制的对象是变频器或伺服，所加工的材质都是软性料。 所采用的控制手段主要有以下三种： 第一、张力控制一般采用PID控制。PID控制效果的好坏主要在于采样时间、滤波时间、增益、积分、微分等PID参数的调节。 第二、由于变频器的设定到实际速度稳定有一个滞后过程，这一滞后过程往往影响控制系统的动态跟踪。前馈控制可以很好的解决动态跟踪问题。 第三、张力控制时，低速PID参数到高速时可能不适合，或者不同速度段的PID参数可能不通用，因此PID参数的线性化是解决该问题的首选。 总之，张力控制的过程中，动态和稳态都必须兼顾到，单一状态和全程都必须考虑。
张力传感器的一般形式 2 控制理论 2.1 一般PID调节器原理图
W 引导值(设定值) X 被调值 (实际值) Y 调节值 P 比例调节值 I 积分调节值 D 微分调节值 E 调节偏差 Kp比例增强系数 Tn滞后时间 Tv超调时间 Y= Kp*[e + Ta/Tn*sum(e) + Tv/Ta*de] 上式在实际应用中，Kp,Ta,Tn,Tv的选择是关键。 2.2 前馈控制 一般变频器速度设定到实际速度稳定有滞后，如果后一台变频仅依据中间张力传感器来调节，将会出现如下情况： 前一台变频器设定速度变化，延时一段时间，实际速度改变，再延时一段时间，张力传感器张力改变；后一台变频器根据张力控制的PID值调节设定速度，该设定值经过一段时间延时，到实际速度改变，一段时间积累后，张力该变。 这其中，变频设定速度到实际速度之间有延时，导致张力传感器反应有很大延时，容易造成调节超调，特别当生产速度很快时，很容易造成大幅度震荡。
变频器设定速度到实际速度稳定有延时
无前馈控制的PID调节 系统增加前馈控制，可以提高动态响应。由于前后变频器可以看作线性关系，因此前馈部分公式简化为： V2=K12 * V1 K12为前后牵引机的转速比 这样，总的公式为： Y= K12 * V1 + Kp*[e + Ta/Tn*sum(e) + Tv/Ta*de] 其中e=W-X 2.3 PID参数线性化 PID参数线性化的前提：全程PID参数的变化是可线性的，即可以近似用较少的折线相连来表示的。线性化方法参见下图：
PID参数的线性化 线性化的折线线段应尽可能地靠近所模拟的曲线，使该曲线上的点分布在折线两边的概率和距离之和近似相等。 3 实现方法 3.1 采样周期选择 一般原则:采样时间的选定应保证调节回路中最快的事件能被采样几次。太长的采样时间增强了振荡倾向而且通过漂移效应容易导致失控。太短的采样时间不仅不必要地消耗运算资源甚至还能导致参数输入的困难. 采样时间确定的标准:继续缩短采样时间不再会引起调节性能的明显改善。 3.2 PID参数调节方法 Kp:尽可能调高，因为一个较大的Kp可使调节回路既快又精确。但过高等Kp值可导致超调甚至振荡(不稳定)。可用的初始值:1/Ks(Ks=调节对象的静态放大系数=开环稳态输出对输入的比)。从一个较小的值开始一步步翻倍调整，直至出现振荡趋势，然后再回调，使振荡消除。在加入超前时间后，Kp往往还可以再明显调大。 Ki: 目的是消除P-调节器的剩余误差。选择好初始值，然后一步步减半, 直至出现振荡，再回调，使振荡消除。 Kd: 微分器作为实际值振荡的阻尼。选择好初始值，然后一步步加倍, 直至出现振荡，再回调，使振荡消除。 3.3 滤波参数的选择 滤波器用于抑制测量噪声。初始值: Td/10，一步步加倍, 直至副作用如阶跃响应出现振荡倾向，再回调，使振荡消除。 3.4 线性化步骤 第1步：从最低速到最高速设定N组PID参数值：选最低速度、最高速度和中间的8个速度； 第2步：针对每一个速度，调节好PID参数，使系统在这一速度下的动稳态性能达到最佳； 第3步：自动升降速过程中，以前一台变频器为基准，按一定步长，平稳调整前一台变频器速度设定值。后一台变频器根据张力PID调节值设定速度，其中PID参数值根据这N组PID参数对整线的速度插补求得； 3.5步长选择 在规定全程加减速时间的前提下，步长/加速间隔=常数，加大步长，可以减少调整频率；减小步长，必须增大调整频率。步长越大，系统调节效果越差。因此，应尽可能选择小步长；但变频器对设定速度有一个最小的敏感值（如LENZE变频这个值为0.02），这个步长应大于这个敏感值，否则这么小的步长调整是没有意义的。实际应用中，一般选为1倍敏感值以上步长即可。 3.6 线性化计算： 这里给出线性化在B&R PLC上的应用。B&R Automation Studio是一个基于Windows环境专为开发B&R 产品应用软件的多目标集成开发系统，支持6种不同的编程语言：梯形图（LAD）、指令表（IL）、结构文本（ST）、顺序结构（SFC）、ANSI-C、Automation BASIC。这里线性化例程用ANSI-C编写。 /* long x，y: 指针;short points:x,y曲线共有points个点；long input：x曲线上某点；返回值：对应y曲线上某点 */ long lin(long *x,long *y,short points,long input) { short i; float dx; float k; float output=0; if (points >=2) { /* Searching for the usefull point */ for(i=0;i< points;i++) { /* Point found -> stop searching */ if(x[i] > input) break; } /* If we found a usefull point => calculate output */ if((0 ouput = y[0] */ output = y[0]; else if(i==points) /* Input higher than x[points] -> output = y[points] */ output = y[points-1]; return (long)output;
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xz0802

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发表于：2003-06-07 09:08:00
21楼
本人需在上海地区求购三凌PLC,型号为：FX0N__40MR,FX1N__40MR。望知情者告知，谢谢！！！！！！
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猪猪DDT

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发表于：2003-06-10 10:40:00
22楼
老陈，看来你干得不错呀。 我是DGG，你有CGG的电子邮箱吗？这家伙去了ADLY就没音了。 我下半年要去上海工作了，到时和CHX一起灌你。
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gongkongedit

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发表于：2003-06-21 17:53:00
23楼
各位高人: 你们好,我司是PVDC薄膜生产厂家,我们收卷机是采用德国PILLER公司的FγV监视器来控制收卷张力的.它由E/P阀、浮动辊角度电位器、放大器等组成PID控制系统的,张力有线性衰减,曲线衰减两种选者. 请问,E/P阀如何调节?
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大松

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发表于：2003-06-22 10:25:00
24楼
采用浮辊方式一般都是通过设定目标张力并将该信号转变为浮辊推力，然后采集电位器的值进行比较，最后结合其他参数进行处理，控制卷取转速，改方案在国内有很多行业使用。
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gongkongedit

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发表于：2003-06-22 11:22:00
25楼
大松: 您好,谢谢您回复. 我现在遇到以下几个问题: 1.A.B两轴在接膜时,起始张力波动大(正常是80-100N),而现为10-120之间摆动.造成浮动辊限位,整机停.问:怎样消除接膜波动? 2.E/P阀有P3、P4、P5三只电位器分别调整灵敏度、增益、零位 .现张力是曲线递减控制的,但是,曲线的前半段衰减太快(即曲线太陡).问:怎样使其平缓? 3.在张力曲线中有个零位概念,请问:这个零位是指实际张力为零的位置,还是指张力的初始值? 谢谢!
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大松

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发表于：2003-06-23 08:39:00
26楼
你好！ 1.如果是已经使用当中的机器，接卷张力变小应该是接卷时预速转速不够，这其中包含机械滑差和电气因素，甚至低摩擦气缸有问题也会影响，你需要详细查找原因。 2.E/P阀的调整是针对电气信号/气压转换曲线的对应关系，增益太大和零位太小都会导致曲线太陡。 3.就E/P阀的张力曲线中的零位，一般是用于设定浮辊与角度电位器的位置关系。
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gongkongedit

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发表于：2003-06-24 21:35:00
27楼
大松： 您好，非常感谢您的答复。 能否告诉我您的E-MAIL或联系方式。 我的E-MAIL：qzycj@tom.com。
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gongkongedit

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28楼
大松： 您好，非常感谢您的答复。 能否告诉我您的E-MAIL或联系方式。 我的E-MAIL：qzycj@tom.com。
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gongkongedit

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29楼
大松： 您好，非常感谢您的答复。 能否告诉我您的E-MAIL或联系方式。 我的E-MAIL：qzycj@tom.com。
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gongkongedit

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30楼
大松： 您好，非常感谢您的答复。 能否告诉我您的E-MAIL或联系方式。 我的E-MAIL：qzycj@tom.com。
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JOHO

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31楼
小暖你好?不知你司做的设备是用在那方面,我司是生产拉丝机的一个厂家,而且跟你一样都是用的td3300作收卷用,但我们做的张力很稳定,起动也很正常,不过我们是请华为的工程师做的,据他们说,没有他们要调出那种效果可要一段时间,不过我也略懂一些,但是我不知你做的那种设备,我也不好怎样跟你说,不过你先将加减速时间减到最底,和慢慢调节F7.03至F7.09的参数,慢慢感觉一下,还有我司有一套专门的张力控制板,自已开发的,效果还可以,谁要请发信息联糸 我的Email xin272891@sohu.com
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huyie

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32楼
谢谢！
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哎

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感受颇多 谢谢分享
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luofeng

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34楼
pid基础理论，参数整定方法，工程实例请参见以下教程及论文，希望能为广大网友提供帮助，并欢迎广大网友回帖评论：

http://s.gongkong.com/exhibit/lunwen/paper_detail.asp?id=1764

http://www.gongkong.com/tech/class/detail_list.asp?id=143&title=%B5%D8%CC%FABAS%BD%CC%B3%CC
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luofeng

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pid基础理论，参数整定方法，工程实例请参见以下教程及论文，希望能为广大网友提供帮助，并欢迎广大网友回帖评论：

http://s.gongkong.com/exhibit/lunwen/paper_detail.asp?id=1764

http://www.gongkong.com/tech/class/detail_list.asp?id=143&title=%B5%D8%CC%FABAS%BD%CC%B3%CC
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郑寒曦

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碧海蓝天7924

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学习了。。。。。。。。。。。。。。
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