牵引力控制器的参数化制造技术

牵引力控制器(9)控制幅材加工机(1)中受控辊(2)的转速(v9)，以便在幅材加工机(1)上以线速度(v)且在施加有牵引力(F)时从受控辊(2)到另一辊(6)或从另一辊(6)到受控辊(2)传输材料(3)。为了参数化受控辊(2)的牵引力控制器(9)。在线速度(v)为零的静止测试(T0)期间，牵引力(F)被增加到标识牵引力(F

【技术实现步骤摘要】
牵引力控制器的参数化


[0001]本专利技术涉及一种用于对幅材加工机的受控辊的牵引力控制器进行参数化的方法，该牵引力控制器经由受控辊的转速来控制牵引力以便在该幅材加工机上以线速度且在施加有牵引力时从受控辊到另一辊或从另一辊到受控辊运输材料，以及涉及根据本专利技术的用于控制幅材加工机中受控辊的转速以便以线速度且在施加有牵引力时从受控辊到另一辊或从另一辊到受控辊运输材料的方法来参数化的牵引力控制器的使用。此外，本专利技术还涉及一种用于对幅材加工机的受控辊的牵引力控制器进行参数化的参数化单元，在该幅材加工机上以线速度且在施加有牵引力时从受控辊到另一辊或从另一辊到受控辊运输材料，其中该牵引力控制器被设计成经由受控辊的转速来控制牵引力。

技术介绍

[0002]在幅材加工机中，将幅材、箔、管、线或带等形式的材料沿运输路径以线速度运输，并且在加工过程中加工成产品或中间产品。可以设置金属、塑料、碳纤维、纺织品、纸、复合材料等作为材料。在此，材料在卷绕器(滚子、辊、滚筒等)上作为卷绕物品卷绕，从卷绕器展开并且随后加工。材料的不受控的拉伸或压缩对材料本身的特性和幅材加工机内的加工的加工品质都有负面影响。可以规定，产品或中间产品在加工过程结束时再次卷绕在卷绕装置上，或者被馈送到另外的(加工)过程中。
[0003]在加工过程期间，材料受到牵引力。这种牵引力通过材料在辊子(例如卷绕器与牵引辊)之间的无滑动运输而产生。牵引辊设有压紧辊，以便在牵引辊与压紧辊之间沿运输轨道无滑动地运输材料。因此，材料以线速度在卷绕器与牵引辊之间运输，并且在此期间以牵引力拉紧。原则上，两个辊(即，卷绕器和牵引辊)都被驱动。因此，向两个轴预先给定设定转速，该转速优选地在中心产生。规定通过将校正转速添加到设定转速来仅控制一个辊子(优选地卷绕器)，因为控制两个辊子可导致牵引力的不稳定。
[0004]即使在不同的轮廓条件下(例如几何不规则)材料从卷绕器的均匀取出(即，均匀展开)也是产品或中间产品的质量的重要前提条件。例如，不均匀运动的卷绕器可以如此强地影响牵引力，以使得针对牵引力控制器几乎不可能纠正这种影响。在卷绕时由于不规则卷绕的材料或侧向偏移也可导致波动的牵引力。尤其是当材料的线速度加速到工作速度时，牵引力控制器做出贡献。因此，尤其是在需要在生产过程的所有阶段中确保材料中的精确牵引应力时使用牵引力控制器。与牵引力控制不同，在牵引力调节时设有测量单元，该测量单元测量材料中的实际牵引力，该实际牵引力被反馈给牵引力控制器。
[0005]在牵引力控制中存在受控从辊(通常是卷绕器)和主辊，其中存在闭合控制环。从辊如同主辊一样具有转速，其中牵引力控制器向从辊的转速施加校正转速，藉此调节牵引力。校正转速由牵引力控制器根据所确定的实际牵引力和预先给定的设定牵引力来确定。
[0006]优选地，在牵引力控制时考虑不同的影响变量(例如，材料的直径和/或当前线速度)，以确保材料的最佳加工。在设有合适的装置时，例如可以精确测量材料的直径。如果材料的直径由于其未被提供或不可能而未被测量，则可以利用对直径的估计。
[0007]牵引力控制器的控制器参数的确定通常仅在幅材加工机在生产条件下投入运行时进行。该过程非常耗时，并且用户必须具有广泛的过程知识以获得有用的结果。
[0008]控制器参数也可以自动确定。DE 11 2014 005 964 T5示出了一种方法，其中牵引力缓慢增加到牵引力工作点并且在达到牵引力工作点时开始牵引力控制器的参数化。

技术实现思路

[0009]本专利技术的任务在于，确保幅材加工机的牵引力控制器的简单和自动参数化。
[0010]根据本专利技术，该任务通过以下方式来解决：在线速度为零的静止测试期间，牵引力增加到标识牵引力、优选地预先给定的静止牵引力工作点的90％，以便确定牵引力控制段的静止控制段参数，以及由静止牵引力控制段、优选地借助频率特性曲线方法来确定牵引力控制器的静止控制器参数，其中牵引力控制器利用静止控制器参数来参数化。此外，根据本专利技术，该任务通过一种参数化单元来解决，该参数化单元被设计为在线速度为零的静止测试期间，将牵引力增加到标识牵引力、优选地预先给定的静止牵引力工作点的90％，以便确定牵引力控制段的静止控制段参数，以及由静止牵引力控制段的静止控制段参数、优选地借助频率特性曲线方法来确定牵引力控制器的静止控制器参数，以及利用静止控制器参数来参数化牵引力控制器。标识牵引力被如此选择，以使得材料或幅材加工机的组件均不会被损坏，并且因此也取决于静止牵引力工作点的选择。原则上，大小超过预先给定的静止牵引力工作点的100％的标识牵引力也是可能的。通过使用根据本专利技术的参数化单元，可以进行控制器参数的自动确定。所描述的方法连同静止测试、蠕变测试、速度测试等可以由参数化单元自动执行。(静止)牵引力控制段优选地被建模为积分器。积分器放大在很大程度上取决于材料参数。具有高刚度的材料具有高放大率。因此，与具有相对较低刚度的材料的相同长度改变相比，具有较高刚度的材料的长度改变导致材料中更高的牵引力。
[0011]因此，例如在出版物DE 11 2014 005 964 T5中所公开的，不向牵引力施加振荡，而是在静止(线速度为零)时且在大小为标识牵引力的牵引力的情况下驱动牵引力控制器。材料的弹性模量可以直接由牵引力控制段的控制段参数来确定。由于控制器参数、优选地PI牵引力控制器的PI控制器参数迅速且自动地被确定，因此用户不需要控制技术知识且仅需要很少的过程知识。因此可以自动确定牵引力控制段的控制段参数和控制器参数。控制器参数与给定要求(例如上升时间或超调)最佳匹配，这在手动确定控制器参数时可能需要很大开销才有可能。
[0012]牵引力控制器的静止控制器参数可以借助频率特性曲线方法由静止牵引力控制段的静止控制段参数来确定。在频域中使用频率特性曲线方法。考虑了闭合控制环对某些所选测试功能的响应的起振特性的要求，并且将其转移到开放控制环的伯德图的要求中。依据参量上升时间(速度的度量)、超调(阻尼程度的度量)和保持的控制偏差(稳态精度的度量)来评估闭合控制环的起振特性。闭合控制环的阶跃响应的时间特性的这些参量与开环的频率特性有关。上升时间通过近似关系与交叉频率相关。交叉频率将由开放控制环放大的那些频率与由开放控制环减弱的那些频率分开，由此交叉频率是开放控制环的带宽的度量，其中闭合控制环的动态性随着交叉频率的增加变得更快。百分比超调可以通过近似关系与相位余量相关。相位余量是到稳定极限的距离的度量，由此相位余量的减少增加了振荡倾斜度(即，超调)。相反，保持的控制偏差与开环的传递函数的放大因数直接相关。频
率特性曲线方法基本上已知，因此在此不再详述。例如，参见Univ.
‑
Prof.Dr.techn.Andreas Kugi在2019/2020年冬季学期在TU Wien进行的自动化讲座和练习的讲义的第5章。
[0013]优选地，牵引力在增加到标识牵引力之前增加到拉伸牵引力、优选地静止牵引力工作点的10％。由此可确保材料在静止测试开始时处于机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于对幅材加工机(1)的受控辊(2)的牵引力控制器(9)进行参数化的方法，其中所述牵引力控制器(9)控制所述受控辊(2)的转速(v9)，以便在所述幅材加工机(1)上以线速度(v)且在施加有牵引力(F)时从所述受控辊(2)到另一辊(6)或从另一辊(6)到所述受控辊(2)传输材料(3)，其特征在于，在线速度(v)为零的静止测试(T0)期间，所述牵引力(F)被增加到标识牵引力(F
w2
)、优选地预先给定的静止牵引力工作点(F
op
)的90％，以便确定牵引力控制段(G
F,0
)的静止控制段参数，以及根据所述牵引力控制段(G
F,0
)的静止控制段参数、优选地借助频率特性曲线方法来确定所述牵引力控制器(9)的静止控制器参数(R
F,o
)，并且所述牵引力控制器(9)利用所述静止控制器参数(R
F,o
)来参数化。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述牵引力控制段(G
F,0
)的静止控制段参数借助最小二乘法、优选地递归最小二乘法来确定。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述静止控制器参数(R
F,o
)借助频率特性曲线方法来确定。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述材料(3)的弹性模量(E)根据所述牵引力控制段(G
F,0
)的静止控制段参数来确定。5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述牵引力(F)在增加到所述标识牵引力(F
w2
)之前增加到拉伸牵引力(F
w1
)、优选地所述静止牵引力工作点(F
op
)的10％。6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述牵引力(F)被增加到静止工作牵引力(F
op
)，并且在达到所述牵引力工作点(F
op
)之后，牵引力阶跃(ΔF)被施加到所述牵引力(F)，以便依据第一静止品质阶跃响应(g0)来确定所述静止控制器参数(R
F,o
)的品质。7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述静止测试(T0)之后执行蠕变测试(T1)，设置第一工作线速度(v1)和大小为第一牵引力工作点(F
op1
)的牵引力(F)，牵引力阶跃(ΔF)被施加到所述牵引力(F)，蠕变阶跃响应(h1)被确定，并且所述牵引力控制段的精细控制段参数(G
F,v1
)从所述蠕变阶跃响应(h1)中标识，并且所述精细控制器参数(R
F,v1
)根据所述蠕变阶跃响应(h1)和所述蠕变控制段参数(G
F,v1
)来确定，并且所述牵引力控制器(9)利用所述精细控制器参数(R
F,v1
)来参数化。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述牵引力控制段的精细控制段参数(G
F,v1
)借助最小二乘法、优选地递归最小二乘法来标识。9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述精细控制器参数(R
F,v1
)借助频率特性曲线方法来确定。10.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，针对所述第一工作线速度(v1)的材料(3)的弹性模量(E)和/或长度(L)根据所述精细控制段参数(G
F,v1
)来确定。11.如权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于，牵引力阶跃(ΔF)被施加到所述牵引力(F),以便依据蠕变品质阶跃响应(h2)、优选地借助最佳拟合方法来确定针对所述第一工作线速度(v1)的所述精细控制器参数(R
F,v1
)的品质。12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述静止控制器参数(R
f,v0
)被存储，从所述静止控制器参数中外推出针对数个外推线速度(v)的外推速度控制器参数，并且在所述幅材加工机(1)以所述外推线速度(v)之一的范围中的外推线速度操作期间，相关的外推速度控制器参数被调用以对所述牵引力控制器(9)进行参数化。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：Bamp，amp，R工业自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：