把电机调速说成“转矩控制”是个时髦的错误概念！ 点击：4403 | 回复：70
1、在描述收、放卷控制中，有人说一个电机速度闭环控制，另一个电机是“转矩控制”；
2、实际上并不是“转矩控制”，”转矩控制“是一个错误的“时髦”用语，其实是恒张力控制；
3、如果说成恒张力闭环控制，才是一个非常明确的正确概念，它一下子告诉你，给定的是张力，检测反馈的是张力，控制用的调节器是频率调节器；
4、“转矩控制”是一个错误的说法，它的理由是“电机调速实际是转矩的控制”，实际在调速过程中，“转矩控制”是电机自己的事情，不是系统的事情，系统的控制目标就是张力或者速度；
5、是系统利用电机力矩控制的本领完成了系统张力、速度的控制目标；
1、其实我这个主题的本意不是讨论收放卷恒张力控制的，是讨论所谓“调速系统的本质就是电机转矩控制”这个问题的；
2、我的观点是，我们用电机调速实现恒压控制、恒流量控制、恒温控制、恒张力控制，……，等等，我们的控制目标就是通过电机速度的调节实现各种物理过程参数的控制；
3、当我们调节电机速度时，对于交流电机用的是频率调节器，对于直流电机我们用的是电压调节器；
4、而我们要控制的压力、流量、温度、张力，……，等等是我们控制系统的最终目标；
5、那么电机的转矩我们控制了嘛？没有，我们控制的是频率、电压，控制的是电机的速度；
6、那电机转矩是谁控制的？是电机自己控制的，你只要给频率、电压就行！
7、就是说电机转矩大小是电机的本领，电机必须有的本领，是选电机的问题，不是控制转矩的问题；
9、如果你在调速时，发现速度怎么也提不起来，可能是电机额定转矩、功率小了，要换个额定转矩、功率大的电机！
10、额定转矩、功率是电机的本领，不是什么控制方法控制出来的，它是系统调速的保障！
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好吧，我们转入正题。先谈收卷机。收卷机一般在两种情况下使用，一种是将片材卷成圆筒，如纸张，塑料薄膜，布疋，磁带；另一种是将线材打卷，如电缆、铁丝。这里我们只讨论片材收卷问题，因为后一种材料还需要在垂直于牵引方向做横向运动，对于讨论刘老师的问题，前一种情形已经足够。
一个片材要良好收卷，取决于三个英文缩写字母TNT(TENSION,NIP,TORQUE)，即张力、夹压力、转矩。从专业角度，收卷方式分为表面卷取和中心卷取。这里我们不讨论收卷工艺。但是应该注意如果采用中心卷取（卷取轴是主动轴，由卷取电机拖动），那么为了得到好的收卷效果，决不能采取恒张力调节特性，因为那样材料会随卷经变大越拉越紧，所以我想刘老师绝对不是讨论我们讲的中心卷取，要不怎样得到“如果说成恒张力闭环控制，才是一个非常明确的正确概念”。
那么什么是表面卷取呢？表面卷取卷取电机驱动的是一个大圆筒，真正的收卷轴是压在大圆筒上，靠摩擦力将片材收卷成卷，对于表面卷取，有两个工艺要求控制的参数，一个是张力。一个是卷取轴与大圆筒之间的压力。不管压力，刘老师那句话“如果说成恒张力闭环控制，才是一个非常明确的正确概念”也只是好像正确，而“它一下子告诉你，给定的是张力，检测反馈的是张力，控制用的调节器是频率调节器”就更有些叫人摸不到头，张力成为给定量，我很困惑？张力是什么呀，我要100MPM速度收卷，和150MPM速度收卷，张力的设定是不是不一样。而返回头一句“如果说成恒张力闭环控制，才是一个非常明确的正确概念”如果是对的，那么张力应该是反馈通道的事，怎么成了给定量了呢？（因为刘老师说“它一下子告诉你，给定的是张力”）明明给定的应该是速度才对。
讲完了收卷，我们再来看放卷。一种最简单的放卷情况就是放卷没有电机，它被收卷电机带着走，但是这么也不成，好吧在放卷轴安装电磁离合器，当离合器摩擦力一定是，放卷拖动就成了近似恒力矩特性，好吧，中心卷取不正是这个特性吗？我们可以检测张力，并且设置一个初始张力，并且计算卷径，于是得到一个近似的恒转矩调节特性。
进一步，放卷也采用电机拖动，那么要维持上述恒转矩特性应该怎么做？当然张力要检测，张力要随收卷卷经的增大而减少，什么意思呢？张力实际是表明收卷和放卷之间的线速度差。假设收卷卷径为R1，角速度为OMGA1，放卷卷径为R2，角速度为OMGA2，则收卷线速度u1=R1*OMGA1，放卷线速度为u2=R2*OMGA2 ，又假设放卷轴轴芯和收卷轴芯相同，R1+R2=C（常量）
如果u1-u2=0则收卷电机转速随收卷卷径增大而减慢，放卷电机转速随收卷卷径增大而加快；
如果u1-u2=c（常量）则则收卷电机转速随收卷卷径增大而减慢的速度变化率要比放卷电机转速随收卷卷径增大而加快的速度变化率慢
如果是恒转矩则在上面两者之间。
收放卷控制实际上不同于一般的同步关系，因为要保持机器以一定线速度运行，实际电机转速是在不断的变化的。
收放卷控制根本就不是恒值控制系统，它设定的机器速度，对于变频器的速度给定之间有一个函数运算。如果机器速度一定，则收卷或放卷电机的转速无论是恒张力也好，恒转矩也好，都是在变化的，随卷径变化而变化。
评论四：
4、“转矩控制”是一个错误的说法，它的理由是“电机调速实际是转矩的控制”，实际在调速过程中，“转矩控制”是电机自己的事情，不是系统的事情，系统的控制目标就是速度；
转矩控制本来就存在！从直流调速遗留下来的基本调速器结构。速度调节器作为外环，电流调节器作为内环，速度调节器的输出作为电流调节器的输入。速度调节器可以采用电压反馈和速度反馈。电流环反馈由电流互感器或霍尔元件检测电流提供。电流控制就是转矩控制。西门子变频器MDVC有详细的说明。
转矩控制不需要找理由，而电机调速也没有实际不实际，为什么要电流环？主要是为了补偿由于负荷变化而引起的速度下降。电机自己本身就没有事，它好好的，也不需要什么转矩控制，转矩控制本身就是系统的事，控制器没有电流环你看看性能会到哪去。系统控制的目标不一定是速度，还真有直接控制转矩的。
引用 刘志斌 的回复内容：引用 jona 的回复内容：……那么为了得到好的收卷效果，决不能采取恒张力调节特性，因为那样材料会随卷经变大越拉越紧，所以我想刘老师绝对不是讨论我们讲的中心卷取，要不怎样得到“如果说成恒张力闭环控制，才是一个非常明确的正确概念”。1、你说的“越来越紧”，就是张力大；2、如果是恒张力控制，这时候频率调节器输出的频率就小，收卷电机转速就降低，怎么能越来越紧呢？3、什么卷取都一样，你只要检测张力，反馈张力，控制频率，就什么问题也没有；
1、抱芯现象，在塑料加工行业是个常见的现象，会损坏收卷薄膜内层，严重的会使卷芯纸筒变形，抽不出！一般认为是恒张力作用，力矩增加累计的结果。但是刘老师认为不是就不是吧。
2、收卷机在处理主从传动关系是，一般主设定为机器线速度，主传动频率或转速逐渐减小，由张力调节器（完整的也是PID调节器）控制从传动。但是张力调节器的给定是由初始张力，卷径大小，和卷芯直径，收卷最大直径，计算而来。一般并不是恒张力给定，给定一定的只是初始张力。因为一般是由张力控制器输出，可能导致一些人误以为从传动是转矩控制，是不是转矩控制要看张力调节器输出是加在速度环，还是电流环。而不能一看从传动就是转矩控制。这一点可能受西门子的资料影响，要明白西门子说明的真正意义，还是要看框图的细节。
3、对于第三点，我觉得像哲学的讨论，不像技术的讨论。对于技术问题你必须回答反馈是如何起到作用，控制的是主传动还是从传动频率！
引用 刘志斌 的回复内容：；5、如果是张力闭环控制，那当然是给定的是张力，检测的是张力，调节器输出的是频率；6、如果收卷电机是恒张力控制，那么速度由放卷电机控制；7、如果收卷电机是恒张力控制，那么速度由放卷阻尼大小来控制；……
好吧，我们就一条一条进行分析看到底讲了什么？
4、如果是速度闭环控制，那当然是给定的是速度，检测的是速度，调节器调节的是频率（直流调速时是电压）
首先你讲速度闭环控制，是主传动还是从传动，还是两者都是。前面讲过对于主从传动变频器来讲这不是一个恒值控制，它的给定和反馈都是逐点变化的，速度反馈只不过保证电机本身速度稳定变化而已，在这种情况下，如果速度反馈单元坏了，用电压反馈，对工艺影响不大。检测的速度只是用于逐点稳定电机的频率（或转速）。调节器调节什么频率呀！
5、如果是张力闭环控制，那当然是给定的是张力，检测的是张力，调节器输出的是频率；
一般我们会讲恒张力调节，如果硬要说有什么张力闭环系统，请问张力给定信号是加在主传动还是从传动？张力给定加在主传动，张力反馈加在主传动，那么从传动不会自动调节和主传动的速度差异（张力调节的本质是速差调节），张力反馈如果加在从传动。那么又会引起另外一个悖论，难道张力大速度就快吗？机器调速的基本目的怎么实现？所以张力闭环控制对于收放卷系统，本身就是荒谬的！正确的做法是张力调节器的输出做为从传动的给定。收放卷系统虽然有张力反馈但更像一个开环系统。收卷初始张力，张力变化率需要操作人员根据材料特性，和卷曲的实际情况进行调整！
6、如果收卷电机是恒张力控制，那么速度由放卷电机控制。
这就更奇怪了，一个牵引过程，由后牵引的速度来决定前牵引的速度。这就好像跑得慢的带跑得快的跑。或许要实现恒张力控制要采取这样的方式才行？搞不懂！
7、如果收卷电机是恒张力控制，那么速度由放卷阻尼大小来控制；……
精彩！不是恒张力吗，速度由放卷阻尼的大小来控制？放卷不是有电机拖动吗，怎么又来了一个阻尼？什么是阻尼，是阻力吗，怎么测量？我只听说过阻尼系数，与什么震荡和超调有关。阻尼大小如何控制呢？既然阻尼自己都不知道，那么机器愿意开几码就几码吧？就是她像个蹁跹起舞的美女，又有什么关系呢！！！
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