1、引言

    卷取是一种常见的控制系统，广泛应用于造纸、印刷、染织等生产过程中的后续工作，以制成半成品或成品卷筒物。卷取的方式常见的有2种:摩擦卷取和中心卷取。前者对机械的要求复杂，而且卷取的效果受摩擦辊的影响很大，包括物料的光泽度、端面情况、松紧度等都会在卷取工艺中变差。后者在机械程度上很简单，卷取时只受到自重的影响，卷取的效果自然好许多，然而长期以来中心卷取的控制系统只能在直流控制或磁粉控制二者中进行选择，控制的成本很难降低。如何降低收卷系统的控制成本呢？很多人都会想到交流变频器，的确交流变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电以及在国民经济领域的广泛适用性，而被公认为是一种最有前途的调速方式。直流调速系统在电机传动的发展史上占有重要的地位，但由于直流电机存在维护难、抗环境能力差等原因，到了目前已严重制约了设备整机的性能价格比。而变频调速技术能最大程度上发挥了交流电机本身固有的优点(结构简单、坚固耐用、经济可靠、动态响应好等)，再加上变频调速理论业已形成一门相对独立的学科，变频调速技术的全面应用时代已经到来。

    2、分纱落筒机中心放卷的变频控制

    分纱落筒机是针织牛仔、牛仔面料或牛仔绣花生产中的关键设备。白色纱线经过靛蓝染色，形成的束状纱线，经过分纱整经机整经，退绕在7—8个轴盘上，每盘上形成片状40-50根的纱线，分纱落筒机就是将每盘上形成片状40-50根的纱线，以放卷形式单根地均匀地卷绕成40-50个筒子纱。因为有以下几个原因：1纱线张力非常小，由其是单根纱线张力。2退绕轴盘在满轴时半径很大，大约在800mm-1000mm。3退绕轴盘加上纱线的重量很大，它动态惯性和静态惯性较大。所以在中心放卷的过程中，随着卷径的不断减小，放卷电机的速度必须不断增大，同时又要保证的纱线张力相对平稳，由其是加减速的过程中，以防止纱线的缠绕或绷断。对于放卷系统而言，进行张力控制是核心技术，也是变频调速的难点。目前，在中心卷取中最常用的是以下2种控制方式:

    (1)、速度控制卷取(SPW)，用PID通过测力传感器的张力反馈，或调节辊的位置反馈，来修正速度给定;

    (2)、电流控制卷取(CPW)，用PID调节张力给定，这一类型的控制一般是开环的。

    对如此复杂的张力控制系统，变频技术必须能克服以下4个技术问题:

    (1)、将复杂的交流异步电机的数学模型简单化;

    (2)、考虑到张力反馈信号的延后和超调;

    (3)、将卷绕张力控制过程的动态参数描述成时变函数;

    (4)、保证张力或转矩闭环的抗波动能力高和即时调节性好。

    通常情况下，具有张力控制的变频控制系统，是建立在对变频器、电机和张力对象的数学模型研究的基础上，它包括Ud/Id之间的传递函数、Id/M之间的传递函数、转矩M～转速n之间的传递函数、控制电压Uk～变频器输出电压Ud之间的传递函数、物料张力的动态数学模型。在一般情况下，张力专用的变频器由直径、转矩补偿和速度计算等模块组成。