自抗擾控制器在卷繞頭速度控制中的應(yīng)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(duì)象的精確模型就可以實(shí)現(xiàn)干擾補(bǔ)償，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，自抗擾控制器在整個(gè)卷繞過程中，具有良好的動(dòng)態(tài)性能，且對(duì)負(fù)載及各種擾動(dòng)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(jī)械中的核心部件，它對(duì)自動(dòng)化控制程度和材料性能要求高，機(jī)械加工精度要求嚴(yán)格，卷繞頭的價(jià)格一般占卷繞設(shè)備的一半以上。而國內(nèi)化纖設(shè)備生產(chǎn)廠在開發(fā)高速度、高性能的卷繞頭上，與卷繞機(jī)整機(jī)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(jìn)口，且以德國巴馬格、瑞士立達(dá)公司、日本村田公司、帝人公司和東麗公司的卷繞頭一支獨(dú)秀，占據(jù)國內(nèi)大部分市場(chǎng)，嚴(yán)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(yīng)當(dāng)前高速紡絲（3500m/min 以上）的要求，而且傳統(tǒng)的控制方式對(duì)絲的均勻性有一定影響，容易產(chǎn)生毛絲、斷絲，對(duì)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(jìn)的全自動(dòng)換筒卷繞頭已勢(shì)在必行。中國紡織機(jī)械器材工業(yè)協(xié)會(huì)在技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)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(fù)雜時(shí)變速度給定、跳變負(fù)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(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，一些基于模型的先進(jìn)控制方法，往往給實(shí)際應(yīng)用帶來很多局限性，而傳統(tǒng)的PID控制器對(duì)于卷繞系統(tǒng)，也不能保證良好的抗擾性能和對(duì)被控對(duì)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(yán)重。因此，本文結(jié)合卷繞工藝和工程實(shí)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(duì)自抗擾控制器控制算法進(jìn)行了大量的理論研究、仿真和實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證實(shí)了ADRC 在工程上的實(shí)用性。