自抗擾控制器在卷繞頭速度控制中的應用

卷繞頭要求恒張力恒線速度控制，采用可以代替經(jīng)典PID 控制器的自抗擾控制器，它
不依賴于對象的精確模型就可以實現(xiàn)干擾補償，仿真和實驗結(jié)果表明，自抗擾控制器在整個卷繞過程中，具有良好的動態(tài)性能，且對負載及各種擾動都有非常好的魯棒性。
關(guān)鍵字：卷繞頭 線速度控制 自抗擾控制器 ADRC
高速卷繞頭是化纖紡織機械中的核心部件，它對自動化控制程度和材料性能要求高，機械加工精度要求嚴格，卷繞頭的價格一般占卷繞設備的一半以上。而國內(nèi)化纖設備生產(chǎn)廠在開發(fā)高速度、高性能的卷繞頭上，與卷繞機整機的開發(fā)相比，顯得投人不足，所以我國不得不長期從德國、日本和瑞士等國家進口，且以德國巴馬格、瑞士立達公司、日本村田公司、帝人公司和東麗公司的卷繞頭一支獨秀，占據(jù)國內(nèi)大部分市場，嚴重制約了我國化纖產(chǎn)業(yè)用絲工業(yè)的發(fā)展，使得大量的金錢流入國外。目前大多數(shù)國產(chǎn)的卷繞頭卷繞速度大都處于中低速范圍（2000 m/min 以下），已不適應當前高速紡絲（3500m/min 以上）的要求，而且傳統(tǒng)的控制方式對絲的均勻性有一定影響，容易產(chǎn)生毛絲、斷絲，對絲的后加工工序不利，而不能滿足生產(chǎn)工藝的要求，為此開發(fā)技術(shù)先進的全自動換筒卷繞頭已勢在必行。中國紡織機械器材工業(yè)協(xié)會在技術(shù)創(chuàng)新重點方向中，將研制高速卷繞頭列在第二位，可見其重要性和緊迫性。
卷繞系統(tǒng)是一類具有復雜時變速度給定、跳變負載干擾、參數(shù)不確定和要求恒線速度的非線性控制系統(tǒng)，隨著卷繞直徑的增大，負載的轉(zhuǎn)動慣量不斷增大，系統(tǒng)參數(shù)也隨之發(fā)生變化，很難得到其準確的數(shù)學模型，一些基于模型的先進控制方法，往往給實際應用帶來很多局限性，而傳統(tǒng)的PID控制器對于卷繞系統(tǒng)，也不能保證良好的抗擾性能和對被控對象參數(shù)的魯棒性，卷裝表面粗糙不平，而且蛛網(wǎng)絲現(xiàn)象較嚴重。因此，本文結(jié)合卷繞工藝和工程實際要求深入討論了卷繞頭控制系統(tǒng)的速度控制及系統(tǒng)抗干擾性等問題，對自抗擾控制器控制算法進行了大量的理論研究、仿真和實驗，結(jié)果證實了ADRC 在工程上的實用性。