CN117566503A - 基于恒张力、恒线速度的张力控制方法、装置及控制器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及卷材设备张力控制的技术领域，尤其是基于恒张力、恒线速度的张力控制方法、装置及控制器，其包括建立卷材张力处理模型，卷材张力处理模型包括放卷张力子模型、中段张力子模型和收卷张力子模型；获取卷材张力实际值，卷材张力实际值包括放卷张力实际值、中段张力实际值和收卷张力实际值；将放卷张力实际值与放卷张力子模型关联；将中段张力实际值与中段张力子模型关联；将收卷张力实际值与收卷张力子模型关联；将卷材张力实际值输入卷材张力处理模型，以输出处理结果，处理结果包括放卷张力调节信号、中段张力调节信号和收卷张力调节信号；将处理结果对应发送执行端。本申请具有提高张力控制稳定性从而提高加工卷材的品质的有益效果。

Description

基于恒张力、恒线速度的张力控制方法、装置及控制器

技术领域

本申请涉及卷材设备张力控制的技术领域，尤其是基于恒张力、恒线速度的张力控制方法、装置及控制器。

背景技术

张力控制***往往是张力传感器和张力控制器的一种***集成，主要应用于冶金，造纸，薄膜，染整，织布，塑胶，线材等设备上，是一种实现恒张力或者锥度张力控制的自动控制***，其作用主要是实现辊间的同步，收卷和放卷的均匀控制。

在相关技术中，如图1所示，张力控制***往往采用“放卷轴+牵引轴+收卷轴”的组合方式。以牵引轴为界线，张力***分为两个部分，放卷张力控制***和收卷张力控制***，放卷轴采用磁粉调节扭矩，收卷轴使用变频电机的扭矩模式，牵引轴通过变频电机控制速度带动卷材的运动。张力控制器通过采集放卷处导辊张力和收卷处导辊张力来调节放卷轴和收卷轴的扭矩大小，从而达到恒张力控制的效果。在一般的小型设备即放卷轴和收卷轴距离相差不远的情况下，该***能够有效地把控卷材的张力变化，避免了卷材张力出现过大或者过小状况，若张力过大会导致卷材在卷绕过程中断裂，若张力过小会导致卷绕过程中卷材滑动。

然而随着工业产业的升级，设备越来越大型化，卷材的传输路径越来越长，当卷材的传输路径越长，放卷轴和收卷轴两者相隔的距离也越来越远，两轴之间会增加传动轴让卷材顺利穿过，这种情况如果还采用“放卷轴+牵引轴+收卷轴”的张力控制方式，卷材两端的收卷处和放卷处虽然保证了恒张力，但是中间部分的张力就很难保证恒定，致使实际生产过程中会因为张力不稳定导致卷材不整齐，起皱，破裂等，因此还有改进空间。

发明内容

为了提高张力控制的稳定性，本申请提供基于恒张力、恒线速度的张力控制方法、装置及控制器。

本申请目的一是提供一种基于恒张力、恒线速度的张力控制方法，采用如下的技术方案：

一种基于恒张力、恒线速度的张力控制方法，包括：

建立卷材张力处理模型，所述卷材张力处理模型包括放卷张力子模型、中段张力子模型和收卷张力子模型；

获取卷材张力实际值，所述卷材张力实际值包括放卷张力实际值、中段张力实际值和收卷张力实际值；

将所述放卷张力实际值与所述放卷张力子模型关联；将所述中段张力实际值与所述中段张力子模型关联；将收卷张力实际值与所述收卷张力子模型关联；

将所述卷材张力实际值输入所述卷材张力处理模型，以输出处理结果，所述处理结果包括放卷张力调节信号、中段张力调节信号和收卷张力调节信号；

将所述处理结果对应发送执行端。

通过采用上述技术方案，通过建立卷材张力处理模型对放卷、中段和收卷处的卷材张力进行分析处理，执行端根据处理结果对放卷、中段和收卷处的卷材张力进行调节，解决了大型张力控制设备在中段张力控制环节会出现张力不稳定的问题，克服了“放卷轴+牵引轴+收卷轴”控制方式存在的中间张力不能兼顾的问题，使得整个张力控制***不管是在放卷处、收卷处甚至在每一处的传动辊上都能对加工的卷材进行稳定的张力控制，提高了大型张力控制设备的动态性能，提高了加工卷材的品质，降低了不良率。

优选的，所述建立卷材张力处理模型的步骤，包括：

采集与卷材相关联的张力样本数据；

对所述张力样本数据进行预处理，根据预设的分类标准进行分类标记处理，并根据所述分类标准建立带有标签的若干数据集；所述分类标准为若干不同的卷材张力值范围以及不达标的卷材张力值范围，所述预处理为数据精度处理；所述数据集包括预设比例随机划分的测试数据集、训练数据集和验证数据集；

搭建卷材张力处理初步模型，初始化所述卷材张力处理初步模型的网络参数及初始学习率；并通过所述训练数据集和所述验证数据集对所述卷材张力处理初步模型进行模型训练，并更新参数；当所述卷材张力处理初步模型收敛后停止训练，输出此时的卷材张力处理初步模型为卷材张力处理模型。

通过采用上述技术方案，通过利用神经网络模型以及预先采集的张力样本数据对卷材张力进行机械学习，得到对应不同的卷材大小尺寸及卷材传输路径长度的最佳的张力值，且能够不断的对数据进行对比并更新迭代，从而构建了一个能够快速判断张力是否达标的卷材张力处理模型，使得放卷张力子模型、中段张力子模型和收卷张力子模型拥有具体的分析计算处理的基准，使得张力调节具有统一的参考标准，提高了卷材张力调节的精准性和可靠性。

优选的，所述将所述卷材张力实际值输入所述卷材张力处理模型，以输出处理结果的步骤，包括：

将中段张力实际值输入中段张力子模型，中段张力子模型输出中段张力对比结果，根据所述中段张力对比结果，生成中段张力调节信号；

根据中段张力调节信号，判断是否生成中段张力控制信号。

通过采用上述技术方案，将中段张力实际值输入中段张力子模型，中段张力子模型输出中段张力对比结果，控制器分析处理中段张力对比结果来判断是否需要进行张力调节，并根据判断结果生成不同的中段张力调节信号，根据不同的中段张力调节信号生成不同的中段张力控制信号以控制执行端进行不同的调节操作，以实现对张力的控制调节，达到卷材在中段传送时为恒张力的效果。

优选的，所述获取卷材张力实际值的步骤，包括：

获取靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差；

根据所述转速差计算得到中段张力实际值：F=，其中S为卷材的横截面积定义，E为卷材的弹性模量，L为未拉伸时第一电机和第二电机两端的卷材长度，V1为靠近放卷处的执行端的实际转速，V2为靠近收卷处的执行端的实际转速，T1为卷材离开靠近放卷处的执行端的时刻，T2为离开从靠近放卷处的执行端的卷材绕至靠近收卷处的执行端的时刻。

通过采用上述技术方案，通过获取靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差来计算得到中段张力实际值，使得中段张力实际值更加准确，从而使得张力控制更加精准，提高了张力控制的精确性。

优选的，所述获取靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差的步骤，包括：

获取靠近收卷处的执行端的实际转速；

将靠近收卷处的执行端的实际转速预设为标准转速；

实时获取靠近放卷处的执行端的实际转速，

将靠近放卷处的执行端的实际转速与标准转速进行对比，则得到靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差。

通过采用上述技术方案，将靠近收卷处的执行端的实际转速设置为标准转速，实时获取靠近放卷处的执行端的实际转速，靠近放卷处的执行端的实际转速与标准转速的差值即为两个执行端之间的转速差，当需要改变两个执行端之间的转速差时，只需改变靠近放卷处的执行端的转速，使得张力调节更加精简。

优选的，所述获取靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差的步骤，包括：

实时获取靠近放卷处的执行端的实际转速及靠近收卷处的执行端的实际转速；

将靠近放卷处的执行端的实际转速与靠近收卷处的执行端的实际转速进行对比，则得到靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差：∆V=V2-V1，V1为靠近放卷处的执行端的实际转速，V2为靠近收卷处的执行端的实际转速。

通过采用上述技术方案，实时获取靠近放卷处的执行端的实际转速及靠近收卷处的执行端的实际转速，在同一时间内靠近放卷处的执行端的实际转速与靠近收卷处的执行端的实际转速的差值即为两个执行端之间的转速差，通过实时获取两个执行端的转速，当需要改变两个执行端之间的转速差时，可分别改变两个执行端的转速，更加灵活，提高了张力调节的灵活性。

优选的，所述根据中段张力实际值和中段张力标准值进行对比以获得中段张力对比结果的步骤，包括：

当中段张力实际值与中段张力标准值不一致时，生成第一中段张力对比结果；

当中段张力实际值与中段张力标准值一致时，生成第二中段张力对比结果。

通过采用上述技术方案，对比中段张力实际值和中段张力标准值，根据中段张力实际值与中段张力标准值之间的差距生成中段张力对比结果，以给控制器提供处理参数。

本申请目的二是提供一种控制器，采用如下的技术方案：

一种控制器，包括存储器和处理器，所述存储器与所述处理器电连接，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述任一项方案所述的基于恒张力、恒线速度的张力控制方法的计算机程序，所述处理器用于运行所述计算机程序。

通过采用上述技术方案，控制器可以是计算机，通过计算机来实现对张力控制方法的运行，便于操作人员监控和实时操作。

本申请目的三是提供一种基于恒张力、恒线速度的卷材输送装置，采用如下的技术方案：

一种基于恒张力、恒线速度的卷材输送装置，包括机架，所述机架上设置有控制器、放卷张力控制组件、速度差闭环张力控制组件和收卷张力控制组件，所述控制器用于执行如权利要求8所述计算机程序，所述放卷张力控制组件、所述速度差闭环张力控制组件和所述收卷张力控制组件水平方向依次设置，所述放卷张力控制组件包括放卷辊和放卷轴张力检测辊，所述放卷辊和所述放卷轴张力检测辊均转动承载于所述机架上且与所述控制器电连接，所述速度差闭环张力控制组件包括动力源执行端和中段张力检测辊，所述动力源执行端设置有两个，所述中段张力检测辊转动承载于两个所述动力源执行端之间，两个所述动力源执行端及所述中段张力检测辊均与所述控制器电连接，所述收卷张力控制组件包括收卷轴张力检测辊和收卷辊，所述收卷轴张力检测辊和所述收卷辊均转动承载于所述机架上且与所述控制器电连接。

通过采用上述技术方案，当放卷轴张力检测辊检测到实测张力与目标张力不一致时，控制器控制改变放卷辊的转速，使得放卷时的卷材的实测张力与目标张力一致，当中段张力检测辊检测到实测张力与目标张力不一致时，控制器控制改变动力源执行端的输出，使得中段卷材的实测张力与目标张力一致，当收卷轴张力检测辊检测到实测张力与目标张力不一致时，控制器控制改变收卷辊的扭矩，使得收卷时的卷材的实测张力与目标张力一致，从而使得卷材在放卷时、中段传送时及收卷时的张力均达到目标张力，解决了大型张力控制设备在中段张力控制环节会出现张力不稳定的问题，提高了加工卷材的品质，降低了不良率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：通过建立卷材张力处理模型对放卷、中段和收卷处的卷材张力进行分析处理，执行端根据处理结果对放卷、中段和收卷处的卷材张力进行调节，解决了大型张力控制设备在中段张力控制环节会出现张力不稳定的问题，克服了“放卷轴+牵引轴+收卷轴”控制方式存在的中间张力不能兼顾的问题，使得整个张力控制***不管是在放卷处、收卷处甚至在每一处的传动辊上都能对加工的卷材进行稳定的张力控制，提高了大型张力控制设备的动态性能，提高了加工卷材的品质，降低了不良率。

附图说明

图1是相关技术中的张力控制***的示意图。

图2是本申请实施例的卷材输送装置的示意图。

图3是本申请实施例的卷材输送装置的整体结构示意图。

图4是本申请实施例中的第一电机和第二电机的关系示意图。

图5是本申请实施例的方法流程图。

图6是本申请实施例中的建立卷材张力处理模型的方法流程图。

图7是本申请实施例中的获取靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差的方法流程图。

图8是本申请另一实施例中的获取靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差的方法流程图。

附图标记说明：1、机架；2、传送辊；3、控制器；4、放卷张力控制组件；41、放卷辊；42、放卷轴张力检测辊；5、速度差闭环张力控制组件；51、第一电机；52、第二电机；53、中段张力检测辊；6、收卷张力控制组件；61、收卷轴张力检测辊；62、收卷辊。

具体实施方式

以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种基于恒张力、恒线速度的卷材输送装置。参照图2和图3，卷材输送装置包括机架1，机架1上转动承载有若干根传送辊2，若干根传送辊2平行设置，卷材绕设于若干根传送辊2上。机架1上还设置有控制器3、放卷张力控制组件4、速度差闭环张力控制组件5和收卷张力控制组件6，机架1的两端分别设置为放卷处和收卷处，放卷张力控制组件4、速度差闭环张力控制组件5和收卷张力控制组件6水平方向依次设置。放卷张力控制组件4设置于放卷处，收卷张力控制组件6设置于收卷处，速度差闭环张力控制组件5设置于放卷张力控制组件4及收卷张力控制组件6之间。若干根传送辊2合理设置于放卷张力控制组件4、速度差闭环张力控制组件5和收卷张力控制组件6之间，放卷张力控制组件4、速度差闭环张力控制组件5和收卷张力控制组件6配合若干根传送辊2共同传送卷材。

在本实施例中，控制器3包括主控器、第一分控器、第二分控器和第三分控器，第一分控器、第二分控器及第三分控器均与主控器电连接，主控器分别控制第一分控器、第二分控器及第三分控器进行工作。第一分控器用于控制放卷张力控制组件4对放卷的卷材张力进行检测调节，第二分控器用于控制速度差闭环张力控制组件5对中段传送的卷材张力进行检测调节，第三分控器用于控制收卷张力控制组件6对收卷的卷材张力进行检测调节。通过主控器来控制第一分控器、第二分控器及第三分控器进行工作便于操作人员统一监控处理，在实际生产作业中，也可根据实际需求只使用第一分控器、第二分控器及第三分控器来进行独立控制，以减少主控器的成本投入。

具体的，放卷张力控制组件4包括放卷辊41和放卷轴张力检测辊42，放卷辊41和放卷轴张力检测辊42均转动承载于机架1上，放卷辊41和放卷轴张力检测辊42配合传送辊2共同对卷材进行传送。放卷辊41上设置有功率放大板和磁粉制动器，功率放大板与磁粉制动器电连接，通过功率放大板改变磁粉制动器的励磁电流，可使磁粉制动器对放卷辊41达到一个制动的效果，使得放卷辊41在放卷的同时可控牵引力。第一分控器安装于机架1上，放卷辊41、功率放大板和放卷轴张力检测辊42均与第一分控器电连接，放卷轴张力检测辊42上设置有第一张力传感器，第一张力传感器与第一分控器电连接。

对应的，第一张力传感器感应到放卷轴张力检测辊42上的卷材张力会产生第一感应信号并将第一感应信号发送给第一分控器，第一分控器对第一感应信号进行分析处理产生第一控制信号并将第一控制信号发送给功率放大板，功率放大板根据第一控制信号改变磁粉制动器的励磁电流，使得磁粉制动器对放卷辊41的制动改变从而改变放卷辊41的转速。当控制器3检测到放卷轴张力检测辊42上的实际张力比放卷目标张力小时，控制器3控制功率放大板增大输出，功率放大板增大输出使得磁粉制动器增大制动力，从而使得放卷辊41的转速减小，放卷速度变慢，直至卷材张力增加至放卷目标张力。当控制器3检测到放卷轴张力检测辊42上的实际张力比放卷目标张力大时，控制器3控制功率放大板减小输出，功率放大板减小输出使得磁粉制动器减小制动力，从而使得放卷辊41的转速增大，放卷速度变快，直至卷材张力减小至放卷目标张力。通过调节功率放大板输出确保了放卷部分的张力恒定，通过这种方式增强了张力控制***的性能从而更好地提高了产品质量和生产效率。

卷材经过放卷轴张力检测辊42后就会传送进入到速度差闭环张力控制组件5处，速度差闭环张力控制组件5包括动力源执行端和中段张力检测辊53，动力源执行端设置有两个，在本实施例中，两个动力源执行端分别为第一电机51和第二电机52。第一电机51和第二电机52平行设置于机架1上，第一电机51靠近放卷辊41设置，第一电机51的输出轴上固定有传送辊2，第二电机52靠近收卷辊62设置，第二电机52的输出轴上也固定有传送辊2，中段张力检测辊53转动承载于第一电机51和第二电机52之间。第二分控器安装于机架1上，第一电机51、中段张力检测辊53和第二电机52均与第二分控器电连接，中段张力检测辊53上设置有第二张力传感器，第二张力传感器与第二分控器电连接。

进入到速度差闭环张力控制组件5处的卷材绕设经过第一电机51的传送辊2后，再绕设经过第一电机51与中段张力检测辊53之间的传送辊2，再绕设经过中段张力检测辊53，然后绕设经过中段张力检测辊53及第二电机52之间的传送辊2，然后绕设经过第二电机52的传送辊2，再进入到收卷张力控制组件6处。中段传送的卷材张力是由于第一电机51和第二电机52之间存在转速差而形成的，当第一电机51的转速比第二电机52的转速小，中段张力检测辊53上的张力传感器检测到的张力就会增大，当第一电机51的转速比第二电机52的转速快，中段张力检测辊53上的张力传感器检测到的张力就会减小。

在其中一个实施例中，第二分控器主要控制第一电机51的转速，第二电机52的转速为一个固定值，对应的，第二张力传感器感应到中段张力检测辊53上的卷材张力会产生第二感应信号并将第二感应信号发送给第二分控器，第二分控器对第二感应信号进行分析处理产生第二控制信号，第二分控器将第二控制信号发送给第一电机51使得第一电机51的转速改变，从而使得第一电机51与第二电机52之间的转速差改变。当中段张力检测辊53上的实际张力比中段传送目标张力大时，控制增大第一电机51的转速，使得第一电机51与第二电机52之间的转速差减小，从而使得卷材张力增大至中段传送目标张力。当中段张力检测辊53上的实际张力比中段传送目标张力小时，控制减小第一电机51的转速，使得第一电机51与第二电机52之间的转速差增大，从而使得卷材张力减小至中段传送目标张力。在另一个实施例中，第二分控器同时控制第一电机51的转速和第二电机52的转速，使得第一电机51与第二电机52之间的转速差改变，从而改变卷材张力。通过调节第一电机51和第二电机52之间的转速差确保了卷材中段传送部分的张力恒定，通过这种方式增强了张力控制***的性能从而更好地提高了产品质量和生产效率。

卷材经过中段张力检测辊53后就会传送进入到收卷张力控制组件6处，收卷张力控制组件6包括收卷轴张力检测辊61和收卷辊62，收卷轴张力检测辊61和收卷辊62均转动承载于机架1上。第三分控器安装于机架1上，收卷轴张力检测辊61和收卷辊62均与第三分控器电连接。收卷轴张力检测辊61上设置有第三张力传感器，第三张力传感器与第三分控器电连接。收卷辊62上张力是通过采用改变伺服电机的扭矩使得收卷辊62的扭矩改变以实现变化的，卷材以一定的速度进行收卷，收卷辊62的扭矩增大，收卷辊62上的第三张力传感器检测到的张力增大。收卷辊62的扭矩减小，收卷辊62上的第三张力传感器检测到的张力减小。

第三张力传感器感应到收卷轴张力检测辊61上的卷材张力会将第三感应信号发送给第三分控器，第三分控器对第三感应信号进行分析处理产生第三控制信号并将第三控制信号发送给伺服电机，伺服电机根据第三控制信号改变扭矩。当收卷轴张力检测辊61检测上的实际张力比收卷目标张力小时，伺服电机的扭矩增大，使得收卷时的卷材张力增加至收卷目标张力。当放卷轴张力检测辊42上的实际张力比收卷目标张力大时，伺服电机的扭矩减小，使得收卷时的卷材张力减小至收卷目标张力，通过调节伺服电机的扭矩确保了收卷部分的张力恒定，通过这种方式增强了张力控制***的性能从而更好地提高了产品质量和生产效率。

对应的，当第一张力传感器检测到放卷时的卷材张力与放卷目标张力不一致时，第一分控器控制改变放卷辊41的转速，使得放卷时的卷材张力与放卷目标张力一致。当第二张力传感器检测到中段传送的卷材张力与中段传送目标张力不一致时，第二分控器控制改变第一电机51与第二电机52的转速差，使得中段传送的卷材张力与中段传送目标张力一致。当第三张力传感器检测到收卷时的卷材张力与收卷目标张力不一致时，第三分控器控制改变收卷辊62的扭矩，使得收卷时的卷材张力与收卷目标张力一致。从而使得卷材在放卷时、中段传送时及收卷时的张力均达到对应的目标张力，解决了大型张力控制设备在中段张力控制环节会出现张力不稳定的问题，提高了加工卷材的品质，降低了不良率。

本申请还公开了一种基于恒张力、恒线速度的张力控制方法，基于上述实施例中的装置进行实施。参照图5，方法包括：

S1、建立卷材张力处理模型，卷材张力处理模型包括放卷张力子模型、中段张力子模型和收卷张力子模型。

操作人员根据实际需要加工的卷材尺寸大小及使用到的张力控制设备进行卷材张力处理建模，卷材张力处理模型包括放卷张力子模型、中段张力子模型和收卷张力子模型。

S2、获取卷材张力实际值，卷材张力实际值包括放卷张力实际值、中段张力实际值和收卷张力实际值。

第一分控器对第一传感器感应到的卷材张力数据进行分析处理得到放卷张力实际值，第二分控器对第二传感器感应到的卷材张力数据进行分析处理得到中段张力实际值，第三分控器对第三传感器感应到的卷材张力数据进行分析处理得到收卷张力实际值。

S3、将放卷张力实际值与放卷张力子模型关联；将中段张力实际值与中段张力子模型关联；将收卷张力实际值与收卷张力子模型关联。

S4、将卷材张力实际值输入卷材张力处理模型，以输出处理结果，处理结果包括放卷张力调节信号、中段张力调节信号和收卷张力调节信号。

S5、将处理结果对应发送执行端。

当确定生成放卷张力控制信号时，主控器控制第一分控器将放卷张力控制信号发送给功率放大板，使得功率放大板对放卷辊41的转速进行调节。当确定生成中段张力控制信号时，主控器控制第二分控器根据中段张力控制信号调节第一电机51与第二电机52之间的转速差，使得从而改变中段传送时的卷材张力。当确定生成收卷张力控制信号时，主控器控制第一分控器将收卷张力控制信号发送给伺服电机，使得伺服电机的扭矩改变从而对收卷辊62的扭矩进行调节。

具体的，如图6所示，步骤S1包括：

S11、采集卷材在张力控制设备上的张力样本数据；

S12、对所述张力初始数据进行预处理，根据预设的分类标准进行分类标记处理，并根据所述分类标准建立带有标签的若干数据集；分类标准为若干不同的卷材张力值范围以及不达标的卷材张力值范围，所述预处理为数据精度处理；所述数据集包括预设比例随机划分的测试数据集、训练数据集和验证数据集；

S13、搭建卷材张力处理初步模型，初始化所述卷材张力处理初步模型的网络参数及初始学习率；并通过所述训练数据集和所述验证数据集对所述卷材张力处理初步模型进行模型训练，并更新参数；当所述卷材张力处理初步模型收敛后停止训练，输出此时的卷材张力处理初步模型为卷材张力处理模型。

在本实施例中，操作人员根据实际生产需求通过卷材张力处理模型对卷材张力进行训练，样本数据包括卷材的大小尺寸及张力控制设备的传送长度，将卷材的大小尺寸及张力控制设备的传送长度输入到卷材张力处理模型内以得到对应的卷材大小尺寸及卷材传输路径长度的最佳的放卷目标张力、中段传送目标张力和收卷目标张力。再将得到的放卷目标张力设置为张力控制设备放卷时的放卷张力标准值，将得到的中段传送目标张力设置为张力控制设备中段传送时的中段张力标准值，将得到的放卷目标张力设置为张力控制设备收卷时的收卷张力标准值。

在步骤S2中，对于获取放卷张力实际值的具体步骤，包括：

获取放卷辊41的实际转速。

根据放卷辊41的实际转速计算得到放卷张力实际值：F=60*P/（π*d*n），其中P为电机输出功率，d为放卷辊41的直径，n为放卷辊41的实际转速。

在步骤S2中，对于获取中段张力实际值的具体步骤，包括：

获取靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差。

根据所述转速差计算得到中段张力实际值：F=。

其中S为卷材的横截面积定义，E为卷材的弹性模量，L为未拉伸时第一电机51和第二电机52两端的卷材长度，V1为靠近第一电机51的实际转速，V2为第二电机52的实际转速，T1为卷材离开第一电机51的a点的时刻，T2为离开第一电机51的a点的卷材绕至第二电机52的b点的时刻，第一电机51上的传送辊2的最高点定义为a点，第二电机52上的传送辊2的最高点定义为b点，第一电机51的输出轴连接的传送辊2的半径和第二电机52的输出轴连接的传送辊2的半径一样。则根据胡克定理，卷材上的张力可以表示为：F=。

从公式可以看出当第一电机51的转速比第二电机52转速小，中段传送的卷材张力是增加的，当第一电机51的转速比第二电机52大时，张力是减小的。

在步骤S2中，对于获取放卷张力实际值的具体步骤，包括：

通过内置的扭矩传感器来获取收卷辊62的实际扭矩。

根据收卷辊62的实际扭矩计算得到收卷张力实际值：F=T/L1，其中T为收卷辊62的实际扭矩，L1为张力的作用点与轴线的距离。

具体的，在其中一个实施例中，如图7所示，获取靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差的步骤包括：

A1、获取靠近收卷处的执行端的实际转速。

A2、将靠近收卷处的执行端的实际转速预设为标准转速。

A3、实时获取靠近放卷处的执行端的实际转速。

A4、将靠近放卷处的执行端的实际转速与标准转速进行对比，则得到靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差：∆V=V2-V1。

获取第二电机52的实际转速，将第二电机52的实际转速设置为标准转速，在卷材传送过程中实时获取第一电机51的实际转速，V1为第一电机51的实际转速为V1，V2为第二电机52的实际转速，则得到第一电机51与第二电机52之间的转速差：∆V=V2-V1。需要改变第一电机51与第二电机52之间的转速差时，保持第二电机52的实际转速不变，只改变第一电机51的实际转速。

具体的，S4的步骤包括：

C41、将放卷张力实际值输入放卷张力子模型，放卷张力子模型输出放卷张力对比结果，根据放卷张力对比结果，生成放卷张力调节信号。

具体的，C41的步骤包括：

当放卷张力子模型判断出放卷张力实际值不满足目标张力时，生成第一放卷张力调节信号。其中，放卷张力实际值不满足目标张力的情况如下：

当放卷张力子模型判断出放卷张力实际值小于放卷张力标准值时，第一放卷张力调节信号为10。

当放卷张力子模型判断出放卷张力实际值大于放卷张力标准值时，第一放卷张力调节信号为11。

当放卷张力子模型判断出放卷张力实际值满足目标张力时，生成第二放卷张力调节信号。

C42、根据放卷张力调节信号，判断是否生成放卷张力控制信号。

具体的，C42的步骤包括：

当第一放卷张力调节信号为10，生成第一放卷张力控制信号。

当第一放卷张力调节信号为11，生成第二放卷张力控制信号。

将放卷张力实际值输入放卷张力子模型以获得放卷张力对比结果并生成放卷张力调节信号，当放卷张力子模型判断出放卷张力实际值不满足目标张力时，第一放卷张力调节信号为1，当放卷张力子模型判断出放卷张力实际值满足目标张力时，第二放卷张力调节信号为0。当放卷张力调节信号为1时，则生成放卷张力控制信号，当放卷张力调节信号为0时，则不生成放卷张力控制信号。当放卷张力子模型判断出放卷张力实际值小于放卷张力标准值时，即第一放卷张力调节信号为10时，生成第一放卷张力控制信号，第一放卷控制信号具体为控制功率放大板的输出增大。当放卷张力子模型判断出放卷张力实际值大于放卷张力标准值时，即第一放卷张力调节信号为11时，生成第二放卷张力控制信号，第二收卷控制信号具体为控制功率放大板的输出减小。

对于中段张力部分，包括以下步骤：

D41、将中段张力实际值输入中段张力子模型，中段张力子模型输出中段张力对比结果，根据中段张力对比结果，生成中段张力调节信号。具体的，D41的步骤包括：

当中段张力子模型判断出中段张力实际值不满足目标张力时，生成第一中段张力调节信号。其中，中段张力实际值不满足目标张力的情况如下：

当中段张力子模型判断出中段张力实际值小于中段张力标准值时，第一中段张力调节信号为10。

当中段张力子模型判断出中段张力实际值大于中段张力标准值时，第一中段张力调节信号为11。

当中段张力子模型判断出中段张力实际值满足目标张力时，生成第二中段张力调节信号。

D42、根据中段张力调节信号，判断是否生成中段张力控制信号。

具体的，D42的步骤包括：

当第一中段张力调节信号为10，生成第一中段张力控制信号。

当第一中段张力调节信号为11，生成第二中段张力控制信号。

将中段张力实际值输入中段张力子模型以获得中段张力对比结果并生成中段张力调节信号，当中段张力子模型判断出中段张力实际值不满足目标张力时，第一中段张力调节信号为1，当中段张力子模型判断出中段张力实际值满足目标张力时，第二中段张力调节信号为0。当中段张力调节信号为1时，则生成中段张力控制信号，当中段张力调节信号为0时，则不生成中段张力控制信号。当中段张力子模型判断出中段张力实际值小于中段张力标准值时，即第一中段张力调节信号为10时，生成第一中段张力控制信号，第一中段控制信号具体为控制第一电机51与第二电机52之间的转速差减小。当中段张力子模型判断出中段张力实际值大于中段张力标准值时，即第一中段张力调节信号为11时，生成第二中段张力控制信号，第二中段控制信号具体为控制第一电机51与第二电机52之间的转速差增大。

对于收卷张力部分，包括以下步骤：

E41、将收卷张力实际值输入收卷张力子模型，收卷张力子模型输出收卷张力对比结果，根据收卷张力对比结果，生成收卷张力调节信号。

具体的，E41的步骤包括：

当收卷张力子模型判断出收卷张力实际值不满足目标张力时，生成第一收卷张力调节信号。其中，收卷张力实际值不满足目标张力的情况如下：

当收卷张力子模型判断出收卷张力实际值小于收卷张力标准值时，第一收卷张力调节信号为10。

当收卷张力子模型判断出收卷张力实际值大于收卷张力标准值时，第一收卷张力调节信号为11。

当收卷张力子模型判断出收卷张力实际值满足目标张力时，生成第二收卷张力调节信号。

E42、根据收卷张力调节信号，判断是否生成收卷张力控制信号。

具体的，E42的步骤包括：

当第一收卷张力调节信号为10，生成第一收卷张力控制信号。

当第一收卷张力调节信号为11，生成第二收卷张力控制信号。

将收卷张力实际值输入收卷张力子模型以获得收卷张力对比结果并生成收卷张力调节信号，当收卷张力子模型判断出收卷张力实际值不满足目标张力时，第一收卷张力调节信号为1，当收卷张力子模型判断出收卷张力实际值满足目标张力时，第二收卷张力调节信号为0。当收卷张力调节信号为1时，则生成收卷张力控制信号，当收卷张力调节信号为0时，则不生成收卷张力控制信号。当收卷张力子模型判断出收卷张力实际值小于收卷张力标准值时，即第一收卷张力调节信号为10时，生成第一收卷张力控制信号，第一收卷张力控制信号具体为控制伺服电机的扭矩增大。当收卷张力子模型判断出收卷张力实际值大于收卷张力标准值时，即第一收卷张力调节信号为11时，生成第二收卷张力控制信号，第二收卷张力控制信号具体为控制伺服电机的扭矩减小。

在另一实施例中，参照图8，获取靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差的步骤包括：

B1、实时获取靠近放卷处的执行端的实际转速及靠近收卷处的执行端的实际转速。

B2、将靠近放卷处的执行端的实际转速与靠近收卷处的执行端的实际转速进行对比，则得到靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差：∆V=V2-V1。

在卷材传送过程中实时获取第一电机51的实际转速和第二电机52的实际转速，V1为第一电机51的实际转速，V2为第二电机52的实际转速，则得到第一电机51与第二电机52之间的转速差：∆V=V2-V1。需要改变第一电机51与第二电机52之间的转速差时，同时改变第一电机51的实际转速和第二电机52的实际转速。

本申请还公开了一种控制器，包括存储器、处理器、网络接口和数据库，存储器与处理器电连接，其中存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述的基于恒张力、恒线速度的张力控制方法的计算机程序，处理器用于运行该计算机程序，处理器提供计算和控制能力。该控制器3的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该控制器3的数据库用于存储恒张力、恒线速度的张力控制方法的计算机程序。该控制器3的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种恒张力、恒线速度的张力控制方法：

S1、建立卷材张力处理模型，卷材张力处理模型包括放卷张力子模型、中段张力子模型和收卷张力子模型；

S2、获取卷材张力实际值，卷材张力实际值包括放卷张力实际值、中段张力实际值和收卷张力实际值；

S3、将放卷张力实际值与放卷张力子模型关联；将中段张力实际值与中段张力子模型关联；将收卷张力实际值与收卷张力子模型关联；

S4、将卷材张力实际值输入卷材张力处理模型，以输出处理结果，处理结果包括放卷张力调节信号、中段张力调节信号和收卷张力调节信号；

S5、将处理结果对应发送执行端。

操作人员可根据实际需求对计算机程序进行更改从而对上述的基于恒张力、恒线速度的张力控制方法的相关参数进行调整，相关参数包括放卷张力标准值、中段张力标准值和收卷张力标准值，从而使得操作人员更加便携的对张力控制状态进行监控和调节。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink）DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于恒张力、恒线速度的张力控制方法，其特征在于，包括：

建立卷材张力处理模型，所述卷材张力处理模型包括放卷张力子模型、中段张力子模型和收卷张力子模型；

获取卷材张力实际值，所述卷材张力实际值包括放卷张力实际值、中段张力实际值和收卷张力实际值；

将所述放卷张力实际值与所述放卷张力子模型关联；将所述中段张力实际值与所述中段张力子模型关联；将收卷张力实际值与所述收卷张力子模型关联；

将所述卷材张力实际值输入所述卷材张力处理模型，以输出处理结果，所述处理结果包括放卷张力调节信号、中段张力调节信号和收卷张力调节信号；

将所述处理结果对应发送执行端。

2.根据权利要求1所述的一种基于恒张力、恒线速度的张力控制方法，其特征在于，所述建立卷材张力处理模型的步骤，包括：

采集与卷材相关联的张力样本数据；

对所述张力样本数据进行预处理，根据预设的分类标准进行分类标记处理，并根据所述分类标准建立带有标签的若干数据集；所述分类标准为若干不同的卷材张力值范围以及不达标的卷材张力值范围，所述预处理为数据精度处理；所述数据集包括预设比例随机划分的测试数据集、训练数据集和验证数据集；

搭建卷材张力处理初步模型，初始化所述卷材张力处理初步模型的网络参数及初始学习率；并通过所述训练数据集和所述验证数据集对所述卷材张力处理初步模型进行模型训练，并更新参数；当所述卷材张力处理初步模型收敛后停止训练，输出此时的卷材张力处理初步模型为卷材张力处理模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于恒张力、恒线速度的张力控制方法，其特征在于，所述将所述卷材张力实际值输入所述卷材张力处理模型，以输出处理结果的步骤，包括：

将中段张力实际值输入中段张力子模型，中段张力子模型输出中段张力对比结果，根据所述中段张力对比结果，生成中段张力调节信号；

根据中段张力调节信号，判断是否生成中段张力控制信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于恒张力、恒线速度的张力控制方法，其特征在于：所述获取卷材张力实际值的步骤，包括：

获取靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差；

根据所述转速差计算得到中段张力实际值：F=，其中S为卷材的横截面积定义，E为卷材的弹性模量，L为未拉伸时靠近放卷处的执行端和靠近收卷处的执行端两端的卷材长度，V1为靠近放卷处的执行端的实际转速，V2为靠近收卷处的执行端的实际转速，T1为卷材离开靠近放卷处的执行端的时刻，T2为离开从靠近放卷处的执行端的卷材绕至靠近收卷处的执行端的时刻。

5.根据权利要求4所述的一种基于恒张力、恒线速度的张力控制方法，其特征在于：所述获取靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差的步骤，包括：

获取靠近收卷处的执行端的实际转速；

将靠近收卷处的执行端的实际转速预设为标准转速；

实时获取靠近放卷处的执行端的实际转速，

将靠近放卷处的执行端的实际转速与标准转速进行对比，则得到靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差。

6.根据权利要求4所述的一种基于恒张力、恒线速度的张力控制方法，其特征在于：所述获取靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差的步骤，包括：

实时获取靠近放卷处的执行端的实际转速及靠近收卷处的执行端的实际转速；

将靠近放卷处的执行端的实际转速与靠近收卷处的执行端的实际转速进行对比，则得到靠近放卷处的执行端及靠近收卷处的执行端的转速差：∆V=V2-V1，V1为靠近放卷处的执行端的实际转速，V2为靠近收卷处的执行端的实际转速。

7.根据权利要求3所述的一种基于恒张力、恒线速度的张力控制方法，其特征在于：所述根据中段张力实际值和中段张力标准值进行对比以获得中段张力对比结果的步骤，包括：

当中段张力实际值与中段张力标准值不一致时，生成第一中段张力对比结果；

当中段张力实际值与中段张力标准值一致时，生成第二中段张力对比结果。

8.一种控制器，其特征在于：包括存储器和处理器，所述存储器与所述处理器电连接，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1-7任一项所述的基于恒张力、恒线速度的张力控制方法的计算机程序，所述处理器用于运行所述计算机程序。

9.一种基于恒张力、恒线速度的卷材输送装置，其特征在于：包括机架(1)，所述机架(1)上设置有控制器(3)、放卷张力控制组件(4)、速度差闭环张力控制组件(5)和收卷张力控制组件(6)，所述控制器(3)用于执行如权利要求8所述计算机程序，所述放卷张力控制组件(4)、所述速度差闭环张力控制组件(5)和所述收卷张力控制组件(6)水平方向依次设置，所述放卷张力控制组件(4)包括放卷辊(41)和放卷轴张力检测辊(42)，所述放卷辊(41)和所述放卷轴张力检测辊(42)均转动承载于所述机架(1)上且与所述控制器(3)电连接，所述速度差闭环张力控制组件(5)包括动力源执行端和中段张力检测辊(53)，所述动力源执行端设置有两个，所述中段张力检测辊(53)转动承载于两个所述动力源执行端之间，两个所述动力源执行端及所述中段张力检测辊(53)均与所述控制器(3)电连接，所述收卷张力控制组件(6)包括收卷轴张力检测辊(61)和收卷辊(62)，所述收卷轴张力检测辊(61)和所述收卷辊(62)均转动承载于所述机架(1)上且与所述控制器(3)电连接。