纤维复合材料可以弥补金属材料的很多性能上的缺陷,因而应用越来越广泛。纤维缠绕和铺放是复合材料成型工艺中两种常用的方法,而纤维张力是成型过程中的一个重要参数,直接影响着材料的性能,因而张力控制是纤维铺缠工艺中的一项关键技术。由于缠绕和铺放工艺有其各自的特点,对张力控制的要求也有一定的不同,因此涉及到比其它张力器设计更多的因素,同时对系统的动静态性能也提出了较高的要求。本文建立了一种以PIC16F877A单片机为主控单元,以交流数字伺服电机为执行元件,张力传感器为反馈元件的闭环张力控制方案。交流数字伺服电机既作为执行元件又作为回纱电机,简化了控制系统结构。对上述系统进行深入分析研究,建立了主要元件的数学模型,进而获得系统的传递函数。在系统性能分析基础上加入了PID校正,并使用Matlab的SIMULINK工具箱对校正后的系统进行仿真分析。对张力控制系统的软硬件进行了设计。首先,根据控制系统性能要求,对硬件系统进行设计。完成了芯片的选型和各外围接口电路开发,并对硬件系统进行了联机调试。在此基础上完成了主控电路的PCB设计板的设计和制作。软件部分包括单片机程序设计和上位机监控软件的编制。考虑到张力控制系统的工作特点,控制算法最终采用了积分分离的PID控制。单片机程序主要包括积分分离PID算法、数字滤波、外围器件的接口程序等。基于LabVIEW构建的上位机监控软件主要实现张力系统的实时监控、断纱报警以及数据的保存等功能。对张力控制实验台的搭建进行了介绍,进行了主要器件的标定,并在此基础上对张力控制器的性能进行了测试。通过测定张力设定值变化、收卷速度变化、恒速恒张力工作和回纱时的张力值响应曲线,分析了系统的动、静态性能。实验结果表明,恒速恒张力条件下,系统波动率和静差率均能符合张力控制的要求,张力值和铺缠速度变化时,系统响应迅速、准确,且正常张力值下系统回纱性能良好。