控制与决策

作者：汪良,欧阳周,王恒升,杨润

单位：中南大学 机电工程学院，长沙 410083,,中南大学 机电工程学院，长沙 410083,,中南大学 机电工程学院，长沙 410083;中南大学 高性能复杂制造国家重点实验室，长沙 410083,,中南大学 机电工程学院，长沙 410083,

关键词：放卷系统;张力控制;速度控制;自抗扰控制;串级控制;扩张状态观测器

基金：国家自然科学基金项目(51975587)；中南大学与深圳市佳得设备科技有限公司的校企合作项目(H20190612037037001).

以隔膜分切机中的放卷张力控制为研究对象, 针对放卷系统非线性、强耦合以及参数时变等特性导致的张力波动问题, 提出一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)的串级控制方案. 首先, 采取串级控制结构, 以高动态性能的速度内环将传动机构的摩擦等非线性扰动对于张力的影响进行有效隔离; 然后, 由于速度内环的控制周期短、频率高, 将ADRC的扩张状态观测器(extended state observer, ESO)放在内环, 可有效减小扰动补偿的延时, 进一步提高控制带宽和动态性能; 最后, 张力外环引入ADRC的安排过渡过程和非线性状态误差反馈(nonlinear state error feedback, NLSEF)的措施, 能够有效缓解张力控制中存在的快速性与超调的矛盾, 对隔膜特性和卷径测量噪声等缓变扰动对于张力的影响有很好的补偿效果. 仿真和实验结果表明, 所提出串级控制器具有良好的动态性能和抗干扰能力, 能够更好地适应隔膜分切机不同工况下的张力控制要求.

来源：2025年第9期

《控制与决策》期刊编辑部

查看控制与决策杂志2025年第9期