本實(shí)用新型涉及一種卷材收卷自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)，尤其涉及一種應(yīng)用于觸摸屏卷材的自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

觸摸屏薄膜卷材在收放料過程中，卷材跑偏是很普遍的現(xiàn)象。所謂卷材跑偏是指卷材在運(yùn)行過程中由于受到各種干擾力的作用，不能保持直線運(yùn)行而使其幅寬中心線偏離基準(zhǔn)中心線，導(dǎo)致材料的蛇形跑偏。產(chǎn)生跑偏有諸多原因，如傳動(dòng)輥之間的軸線不平行、傳動(dòng)輥表面不呈圓柱形、傳動(dòng)輥兩端的直徑差異、機(jī)械部件的震動(dòng)以及各部件速度和張力的變化失調(diào)等。因此，自動(dòng)糾偏控制對(duì)象具有一定的復(fù)雜性，存在多種不確定因素和難以確切描述的非線性等特性，采用常用的控制方法，難以實(shí)現(xiàn)具有較高精度和較好適應(yīng)性的控制效果。

在觸摸屏卷材的自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)中糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)是重要組成部分。常見的有電液伺服控制糾偏執(zhí)行器、直流伺服電機(jī)控制糾偏執(zhí)行器等。其中，電液伺服控制響應(yīng)快，控制精度高，但系統(tǒng)成本高。直流伺服電機(jī)控制運(yùn)行平穩(wěn)，響應(yīng)較快，但需滾珠絲杠等中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)控制精度有一定的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種卷材收卷自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)，可有效的實(shí)現(xiàn)糾偏目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種卷材收卷自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)，包括機(jī)架，所述的機(jī)架上設(shè)有檢測(cè)卷材邊緣位置的位置傳感器，位置傳感器的輸出信號(hào)連接糾偏控制器，所述糾偏控制器的輸出控制信號(hào)連接糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括支撐平臺(tái)，所述糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)為氣動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過氣缸調(diào)節(jié)支撐平臺(tái)左右位置實(shí)現(xiàn)糾偏。

所述支撐平臺(tái)旁設(shè)有位移傳感器，位移傳感器的輸出信號(hào)連接糾偏控制器。

所述糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)還包括氣源、第一電氣比例減壓閥、第二電氣比例減壓閥，與第一電氣比例減壓閥連接的第一柱塞缸，與第二電氣比例減壓閥連接的第二柱塞缸，其中，所述氣源分別與第一電氣比例減壓閥、第二電氣比例減壓閥連接，所述的第一柱塞缸、第二柱塞缸與支撐平臺(tái)聯(lián)動(dòng)。

所述支撐平臺(tái)上固定有收料筒組件，與收料筒組件連接的電機(jī)減速裝置，并且支撐平臺(tái)沿著固定導(dǎo)軌滑動(dòng)。

所述位置傳感器為超聲波傳感器，通過支架固定于支撐平臺(tái)上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的卷材收卷自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)的有益效果如下：

(1)本實(shí)用新型采用電氣比例控制糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可有效的實(shí)現(xiàn)糾偏目的。電氣比例閥、柱塞缸等氣動(dòng)元件構(gòu)成的電氣比例糾偏機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，潔凈環(huán)保，控制精度可滿足一般工程要求。

(2)本實(shí)用新型采用超聲波傳感器，適用于透明的觸摸屏薄膜卷材的跑偏位移檢測(cè)，不受環(huán)境光影響，檢測(cè)精度高。

(3)本實(shí)用新型采用雙柱塞缸驅(qū)動(dòng)支撐平臺(tái)，質(zhì)量小，容腔小，對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)控制精度影響較小。

附圖說明

圖1為薄膜卷材的收放料示意圖。

圖2為卷材收卷自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)及方法的方框圖。

圖3為卷材收卷自動(dòng)糾偏控制方法的結(jié)構(gòu)方框圖。

圖4為卷材收卷自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，附圖中類似的元件標(biāo)號(hào)代表類似的元件。

如圖1、圖2、圖3、圖4，本實(shí)用新型提供一種卷材收卷自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)包括機(jī)架1，所述的機(jī)架1上設(shè)有檢測(cè)卷材邊緣位置的位置傳感器7與檢測(cè)支撐平臺(tái)12位移的位移傳感器9，位置傳感器7、位移傳感器9的輸出信號(hào)連接糾偏控制器3，所述糾偏控制器3的輸出控制信號(hào)連接糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)20，所述糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)20包括支撐平臺(tái)12，所述糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)20為氣動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過氣缸調(diào)節(jié)支撐平臺(tái)12左右位置實(shí)現(xiàn)糾偏。

所述糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)20還包括氣源14、第一電氣比例減壓閥22、第二電氣比例減壓閥2，與第一電氣比例減壓閥22連接的第一柱塞缸10，與第二電氣比例減壓閥2連接的第二柱塞缸4，其中，所述氣源14分別與第一電氣比例減壓閥22、第二電氣比例減壓閥2連接，所述的第一柱塞缸10、第二柱塞缸4與支撐平臺(tái)12聯(lián)動(dòng)。

所述支撐平臺(tái)12上固定有收料筒組件8，與收料筒組件8連接的電機(jī)減速裝置5，并且支撐平臺(tái)12沿著固定導(dǎo)軌11滑動(dòng)。

所述位移傳感器9設(shè)于支撐平臺(tái)12旁。所述位置傳感器7可以采用光電傳感器、超聲波傳感器等可以檢測(cè)薄膜邊緣位置的傳感器，但當(dāng)薄膜為透明材料時(shí)，位置傳感器7以采用超聲波傳感器為佳，本實(shí)施例中，位置傳感器7通過支架6固定于支撐平臺(tái)12上。

所述糾偏控制器3包括模糊PID控制器15，所述模糊PID控制器15包括模糊化單元16，與模糊化單元16連接的模糊化推理單元17，與模糊化推理單元17連接的清晰化單元18，與清晰化單元18連接的PID控制器19。所述糾偏控制器3還包括與模糊PID控制器15連接的變化率運(yùn)算單元21。

通過將所述位置傳感器7檢測(cè)的卷材跑偏位移信號(hào)和位移傳感器9檢測(cè)的支撐平臺(tái)12的位移信號(hào)傳給糾偏控制器3。

所述糾偏控制器3利用模糊控制算法與PID控制器，給糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)20控制信號(hào)，使薄膜卷材在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到設(shè)定位置。

所述糾偏控制器3中模糊推理過程采用Madamni推理法，模糊子集選擇負(fù)大NB，負(fù)中NM，負(fù)小NS，零Z，正小PS、正中PM，正大PB七個(gè)語言變量，其中模糊子集NB采用鐘形隸屬度函數(shù)，PB采用高斯型隸屬度函數(shù)，其他模糊子集均采用三角形隸屬度函數(shù)并采用面積重心法進(jìn)行模糊量的清晰化方法計(jì)算。

卷材收卷自動(dòng)糾偏控制的設(shè)定值即位置傳感器7檢測(cè)的薄膜卷材邊緣跑偏位移與位移傳感器9檢測(cè)的支撐平臺(tái)12的位移的差值e和e的變化率c經(jīng)過模糊化、模糊推理、清晰化得到的模糊控制輸出量Δk_p、Δk_i、Δk_d，通過參數(shù)自整定公式可得到PID控制器的增益，參數(shù)自整定公式表達(dá)式為：

式中，K_p0、K_i0、K_d0為PID控制器的初始值，Ku為模糊控制的比例因子；

系統(tǒng)控制律為：

ΔU_cn＝U_cn-U_cn-1＝K_p(e_n-e_n-1)+K_ie_n+K_d(e_n-2e_n-1+e_n-2)

U_1n＝U₁₀-U_cn

U_2n＝U₂₀+U_cn

式中，U₁、U₂分別為第一電氣比例閥22、第二電氣比例閥2的控制電壓；U₁₀、U₂₀分別為第一電氣比例閥22、第二電氣比例閥2的偏置電壓。

所述Δk_p、Δk_i、Δk_d的模糊控制規(guī)則為：

本實(shí)施例的工作原理如下：當(dāng)薄膜卷材13的一測(cè)邊緣產(chǎn)生向左側(cè)跑偏位移時(shí)，位置傳感器7將跑偏位移轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送入糾偏傳感器3，糾偏控制器3將跑偏位移信號(hào)作為其輸入的設(shè)定信號(hào)，與位移傳感器9測(cè)得支撐平臺(tái)12的位移信號(hào)進(jìn)行比較，經(jīng)控制運(yùn)算后輸出控制電壓，分別使電氣比例減壓閥1輸入信號(hào)減小和電氣比例減壓閥2的輸入信號(hào)增大，支撐平臺(tái)12在柱塞式氣缸4和柱塞式氣缸10的壓差作用下向左移動(dòng)，使薄膜卷材13的跑偏位移減小直至為零。

當(dāng)薄膜卷材13的邊緣產(chǎn)生向右側(cè)跑偏位移時(shí)，調(diào)節(jié)原理同上；區(qū)別在于：經(jīng)控制運(yùn)算后輸出控制電壓，分別使電氣比例減壓閥1輸入信號(hào)增大和電氣比例減壓閥2的輸入信號(hào)減小，支撐平臺(tái)12在柱塞式氣缸4和柱塞式氣缸10的壓差作用下向右移動(dòng)，使薄膜卷材13的跑偏位移減小直至為零。

實(shí)驗(yàn)過程如下：

1、薄膜卷材13(Film)尺寸規(guī)格：

a、寬度：550mm；b、膜厚：200um；c、每卷外徑：500mm；d、每卷內(nèi)徑：80mm；

2、取樣十卷薄膜卷材13，測(cè)試經(jīng)輸送、老化烘烤、卷收后(即：從卷放料到卷收料成卷后)的偏移量。偏移技術(shù)指標(biāo)為不超過1mm。

3、實(shí)際量測(cè)的偏移數(shù)據(jù)如下：

說明：

薄膜卷材13輸送方向?yàn)閺淖蟮接?。收卷后量測(cè)每卷邊界的偏移量。

以上結(jié)合最佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型并不局限于以上揭示的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本實(shí)用新型的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。