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缠绕成型是纤维复合材料成型工艺中的常用方法,纤维缠绕张力是复合材料缠绕成型工艺中重要的控制参数,直接影响着缠绕制品的质量。张力控制是纤维缠绕工艺中的关键技术之一,合理的张力值能否得以准确和稳定地实施,取决于张力控制系统。本文主要工作包括:(1)设计了以工控机IPC+运动控制卡PMAC为控制核心、直流力矩电机为执行元件、摆杆式张力检测装置实时反馈纤维张力变化的闭环张力控制系统。(2)结合缠绕的实际工作状态,选择变速积分式数字PID作为张力的控制算法,并利用Matlab仿真环境对张力控制系统进行了仿真研究。(3)在分析张力控制软件设计思想和方法的基础上,建立张力控制软件的总体结构。其中张力控制系统数据采集与处理部分利用多线程、多媒体定时器、双缓冲区等技术以提高张力控制系统的实时性和可靠性。同时对Windows操作系统的实时处理能力进行研究。(4)在Windows平台下,编写后台管理程序,包括初始化模块、命令发送模块、断纱检测与报警模块、程序操作模块、历史数据显示模块、系统帮助模块等功能模块。通过调用PMAC的动态连接库PComm32中的函数,完成上、下位机间的通讯,实现友好的人机交互界面。(5)在完成对力矩电机和张力传感器标定基础上,通过实验,对张力控制系统的静差率和波动率两项主要性能指标进行分析,验证硬件的工作情况和系统性能。结合PMAC软件特征,提出一种全新的控制算法的实现方法。实验证明设计的张力控制系统基本满足所要求的性能指标。