马文明 陈鑫

摘要：纸机张力具有模型不固定，速度和张力耦合强，受干扰因素多等特点，传统的PID控制不能满足生产要求，针对卷纸机的收卷提出了一种张力内模控制（IMC）法。根据IMC算法对卷纸机的收卷段张力设计了控制器，并用MATLAB进行仿真。结果表明，采取IMC法对张力进行控制要比传统PID控制性能更优越，可实现卷纸机张力稳定，同时能够克服外界干扰的影响。

关键词：卷纸机；张力控制；内模控制

中图分类号：TS734+.7

文献标识码：A

DOI：10.11980/j.issn.0254508X.2018.12.011

在造纸生产过程中，张力是重要的参数[1]，它对成纸质量、生产效率和生产成本都有重要的影响，因此在造纸生产过程中要对张力进行控制。卷纸过程中，纸幅张力和速度之间存在强耦合，并且随着纸卷半径的增大，张力受到影响，故纸幅张力控制是个纯滞后、强耦合、非线性、惯性大、干扰多的時变控制。由于卷纸机张力控制具有上述特点，对卷纸机张力的控制难度比较大，常规PID达不到要求，需要寻找更好的控制方法去实现。内模控制（IMC）具有良好的跟踪性能和抗干扰能力，并对模型失配有一定鲁棒性，本课题对卷纸机的张力控制采用IMC进行实现。

1张力模型的建立

1.1张力的产生

在卷纸机的收卷过程中，为了满足造纸生产过程中张力的要求，在纸幅上要施加一定的摩擦力，通过磁粉离合器对卷纸机的收卷辊传递动力力矩，同时也可以通过改变磁粉离合器的励磁电流大小来控制收卷辊的力矩大小[2]。为了使造纸生产过程中纸幅间的张力恒定，就要使卷纸机线速度和纸机出纸线速度保持同步，如果速度不同步，则纸幅的张力就会发生变化，纸幅张力变化与线速度差的关系模型如图1所示[3]。……