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基于實時張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計算方法與流程

2024年01月31日國知局瀏覽量:0

基于實時張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計算方法與流程

1.本發(fā)明涉及薄膜卷徑測量領(lǐng)域,特別涉及一種基于實時張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計算方法。

背景技術(shù):

2.收放卷設(shè)備,包括薄膜印刷、復(fù)卷、復(fù)合、分切、制袋等一系列設(shè)備產(chǎn)品,設(shè)備的加工生產(chǎn)效率、精度,關(guān)鍵在于薄膜的張力和速度的穩(wěn)定控制,而張力和速度的穩(wěn)定關(guān)鍵取決于卷徑的正確性。然而,現(xiàn)有的卷徑計算方法因涉及的不確定因素較多,例如薄膜厚度測算誤差、甚至不均勻,運行線速度抖動等,測算結(jié)果誤差較大,難以滿足高速、超高速運行狀態(tài)下的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素:

3.本發(fā)明的目的在于,提供一種基于實時張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計算方法。本發(fā)明具有卷徑計算準(zhǔn)確和穩(wěn)定的特點,更加適用于張力的穩(wěn)定控制。

4.本發(fā)明的技術(shù)方案:基于實時張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計算方法,其特征在于,按下述步驟進(jìn)行:s1:設(shè)置目標(biāo)材料參數(shù);s2:設(shè)定控制系統(tǒng)運行周期t;s3:啟動張力閉環(huán)控制系統(tǒng),使薄膜在靜止?fàn)顟B(tài)下保持較穩(wěn)定的張力;s4:基于當(dāng)前張力和預(yù)設(shè)卷徑、厚度,給定狀態(tài)矩陣初始值;s5:啟動運行,獲取薄膜的線速度和輥軸的轉(zhuǎn)速;s6:通過kalman濾波器進(jìn)行卷徑計算。

5.前述的基于實時張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計算方法中,所述kalman濾波器的計算方法為:????????????

(1)???????????

(2)???????????????

(3)?????????????

(4)???????

(5)其中:;;;;;;;;e是材料彈性模量;h是材料厚度;l是材料寬度;t是系統(tǒng)周期;是k時刻的輥軸轉(zhuǎn)速;v是k時刻的薄膜線速度;、、、、、是濾波系數(shù)。

6.前述的基于實時張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計算方法中,所述的s1的參數(shù)包括彈性模量e、厚度h和寬度l。

7.與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明通過張力與卷徑的本質(zhì)關(guān)系,再利用最優(yōu)化自回歸數(shù)據(jù)處理算法精準(zhǔn)計算薄膜卷徑。最終收放卷控制系統(tǒng)可以依據(jù)正確的卷徑,給出精準(zhǔn)的速度或轉(zhuǎn)矩指令,加上簡單的張力閉環(huán)控制,即可實現(xiàn)張力穩(wěn)定的高速收放卷控制。本發(fā)明具有卷徑計算準(zhǔn)確和穩(wěn)定的特點,更加適用于張力的穩(wěn)定控制。

8.應(yīng)用本發(fā)明的計算方法,當(dāng)系統(tǒng)運行30多秒后,膜厚收斂到誤差2 以內(nèi);經(jīng)過一分多鐘,膜厚可收斂至0.5 范圍內(nèi)。

附圖說明

9.圖1是分切機(jī)收放卷結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是卷徑計算結(jié)果與激光測距儀測量值濾波前比較示意圖;圖3是濾波前第一比較細(xì)節(jié)示意圖;圖4是濾波前第二比較細(xì)節(jié)示意圖;圖5是濾波前第三比較細(xì)節(jié)示意圖;圖6是卷徑計算結(jié)果與激光測距儀測量值濾波后比較示意圖;圖7是濾波后第一比較細(xì)節(jié)示意圖;圖8是濾波后第一比較細(xì)節(jié)示意圖;圖9是濾波后第三比較細(xì)節(jié)示意圖;圖10是薄膜厚度計算結(jié)果示意圖。

具體實施方式

10.下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明,但并不作為對本發(fā)明限制的依據(jù)。

11.實施例:基于實時張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計算方法,按下述步驟進(jìn)行:s1:設(shè)置目標(biāo)材料參數(shù);所述的s1的參數(shù)包括彈性模量e、厚度h和寬度l;s2:設(shè)定控制系統(tǒng)運行周期t;s3:啟動張力閉環(huán)控制系統(tǒng),使薄膜在靜止?fàn)顟B(tài)下保持較穩(wěn)定的張力;

s4:基于當(dāng)前張力和預(yù)設(shè)卷徑、厚度,給定狀態(tài)矩陣初始值;s5:啟動運行,獲取薄膜的線速度和輥軸的轉(zhuǎn)速;s6:通過kalman濾波器進(jìn)行卷徑計算;所述kalman濾波器的計算方法為:????????????

(1)???????????

(2)???????????????

(3)?????????????

(4)???????

(5)其中:;;;;;;;;e是材料彈性模量;h是材料厚度;l是材料寬度;t是系統(tǒng)周期;是k時刻的輥軸轉(zhuǎn)速;v是k時刻的薄膜線速度;、、、、、是濾波系數(shù)。

12.本發(fā)明可通過多次迭代運算,就能快速計算出準(zhǔn)確的卷徑值,并且薄膜厚度h也能慢慢收斂,最終能得到接近實際的膜厚。

13.實施例1:基于實時張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計算方法,其特征在于,按下述步驟進(jìn)行:1)高速分切機(jī)系統(tǒng),放卷卷徑計算的應(yīng)用,設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示;2) 在放卷側(cè)安裝激光測距儀(誤差范圍±1mm),以驗證本發(fā)明的卷徑計算方法的正確性;3)設(shè)定薄膜彈性模量1070,寬度1.2 m,厚度56 ;4)系統(tǒng)運行周期10 ms;5)啟動張力控制系統(tǒng),待張力穩(wěn)定后讀取張力值,及預(yù)置卷徑100 mm,得到初始狀態(tài)矩陣;6)設(shè)置濾波參數(shù)、、、、.0001、;7)運行后獲取薄膜線速度和輥軸轉(zhuǎn)速,并導(dǎo)入計算;8)改變運行速度,以獲取不同運行條件下的計算結(jié)果,如圖2和圖6所示;

9)通過本發(fā)明的卷徑計算方法得出放卷側(cè)卷徑與激光測距儀測量結(jié)果比較,相差在0.7mm范圍內(nèi),如圖2~5所示;10)因激光測距儀本身存在較大誤差,而且經(jīng)過模擬電壓信號反饋有時滯,對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行fir濾波;激光測距儀測量值濾波后的值與通過本發(fā)明的卷徑計算方法得出放卷側(cè)卷徑比較,相差在0.5mm范圍內(nèi),如圖6~9所示;11)通過細(xì)節(jié)示意圖3~5,以及圖7~9可見,本發(fā)明的卷徑計算結(jié)果更加平滑,并不失真,更適用于張力的穩(wěn)定控制;12)如圖10所示,系統(tǒng)運行30多秒后,膜厚收斂到誤差2 以內(nèi);經(jīng)過一分多鐘,膜厚可收斂至0.5 范圍內(nèi);實施例不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制,任何基于本發(fā)明的精神所作的改進(jìn),都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征:

1.基于實時張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計算方法,其特征在于,按下述步驟進(jìn)行:s1:設(shè)置目標(biāo)材料參數(shù);s2:設(shè)定控制系統(tǒng)運行周期t;s3:啟動張力閉環(huán)控制系統(tǒng),使薄膜在靜止?fàn)顟B(tài)下保持較穩(wěn)定的張力;s4:基于當(dāng)前張力和預(yù)設(shè)卷徑、厚度,給定狀態(tài)矩陣初始值;s5:啟動運行,獲取薄膜的線速度和輥軸的轉(zhuǎn)速;s6:通過kalman濾波器進(jìn)行卷徑計算。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實時張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計算方法,其特征在于,所述kalman濾波器的計算方法為:??????????

(1)??????

(2)????????

(3)????????

(4)???????

(5)其中:;;;;;;;;e是材料彈性模量;h是材料厚度;l是材料寬度;t是系統(tǒng)周期;是k時刻的輥軸轉(zhuǎn)速;v是k時刻的薄膜線速度;、、、、、是濾波系數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實時張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計算方法,其特征在于,所述的s1的參數(shù)包括彈性模量e、厚度h和寬度l。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種基于實時張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計算方法,按下述步驟進(jìn)行:S1:設(shè)置目標(biāo)材料參數(shù);S2:設(shè)定控制系統(tǒng)運行周期t;S3:啟動張力閉環(huán)控制系統(tǒng),使薄膜在靜止?fàn)顟B(tài)下保持較穩(wěn)定的張力;S4:基于當(dāng)前張力和預(yù)設(shè)卷徑、厚度,給定狀態(tài)矩陣初始值;S5:啟動運行,獲取薄膜的線速度和輥軸的轉(zhuǎn)速;S6:通過Kalman濾波器進(jìn)行卷徑計算。本發(fā)明具有卷徑計算準(zhǔn)確和穩(wěn)定的特點,更加適用于張力的穩(wěn)定控制。更加適用于張力的穩(wěn)定控制。更加適用于張力的穩(wěn)定控制。

技術(shù)研發(fā)人員:朱剛 周寬忠 霍曉娜 虞文澤 孫浩然 李涵禧

受保護(hù)的技術(shù)使用者:寧波固高智能科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日:2021.10.12

技術(shù)公布日:2021/12/30

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