精密成形工程

作者：徐丽翠, 刘思雨, 吕骏, 潘长帅, 王振敏, 刘善奎

单位：辽宁科技大学 材料与冶金学院,辽宁 鞍山 114051

关键词：卷径计算,多层材料复合生产,卡尔曼滤波,张力控制,热轧工艺

目的 以多层铜箔复合热轧生产为例,针对多层铜箔复合热轧生产中因初始结合强度不足、铜带不易弯曲而难以直接测量张力的问题,提出一种控制方法以提升带材卷取稳定性。方法 通过建立张力控制数学模型分析影响张力的因素,深入分析电动机卷取特性,确定导致张力波动的主要变量,为解决卷径动态测量难题,本研究采用一种编码器计算卷取圈数法与带材线速度计算法相结合的方式动态实时计算卷径,通过加权平均方法融合2个结果,同时引入卡尔曼滤波算法对编码器信号进行优化处理以应对信号的时变特性,将结果与加权平均法进行比较;最后通过电机电流间接计算实时张力,由Fuzzy PID控制器输出转速修正量,以此实现卷取恒张力控制。结果 在MATLAB/Simulink仿真平台上构建数字模型,对比分析卡尔曼滤波和加权平均法的性能,结果表明,卡尔曼滤波算法有更快的动态响应时间和处理突变的能力,控制卷径的平均误差≤2 mm,最大误差为13.12 mm,远低于加权平均法的最大误差。结论 基于卡尔曼滤波算法得到的卷径结果更为准确,Fuzzy PID控制策略可有效提升卷取过程的稳定性,为多层铜箔复合轧制提供了可靠的技术方案。

来源：2026年第2期

《精密成形工程》期刊编辑部

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