01
张力控制基础
什么是张力控制？系统组成（放卷、收卷、牵引、传感器、控制器、执行器）。核心指标：稳态精度、动态响应、抗扰动能力。
基础核心概念
02
扰动来源分析
机械扰动（辊筒偏心、轴承磨损、惯量变化）· 电气扰动（电网波动、电机转矩脉动）· 工艺扰动（材料弹性模量变化、速度突变、温度）。
扰动机理
03
传感器选型与安装
应变片式、压电式、磁弹性式 · 选型要点（量程、精度、响应速度）· 安装避坑：对中误差、机械共振。
传感器硬件
04
控制器架构设计
单闭环PID vs 双闭环（速度环+张力环）· 前馈+反馈复合控制 · 模型预测控制（MPC）应用。
架构MPC
05
PID参数整定
临界比例度法、衰减曲线法、基于模型整定 · 抗积分饱和（Anti-windup）· 微分先行技巧。
PID整定
06
前馈补偿技术
速度前馈、加速度前馈、张力前馈 · 前馈系数在线自整定 · 前馈与反馈协同逻辑。
前馈补偿
07
滤波器设计
低通滤波器（一阶/二阶）· 陷波滤波器（Notch Filter）· 自适应滤波器应对变工况。
滤波谐振
08
扰动观测器
Luenberger观测器 · 扩张状态观测器（ESO）· 基于观测器的扰动补偿策略。
观测器ESO
09
自抗扰控制（ADRC）
跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性状态误差反馈 · ADRC实战案例。
ADRC自抗扰
10
滑模控制
滑模面设计 · 趋近律（等速、指数、幂次）· 抖振抑制：边界层法、高阶滑模。
滑模鲁棒
11
鲁棒控制
H∞控制理论简介 · μ综合方法 · 基于线性矩阵不等式（LMI）的鲁棒控制器设计。
H∞LMI
12
自适应控制
模型参考自适应（MRAC）· 自校正控制（STC）· 增益调度在变工况中的应用。
自适应MRAC
13
智能控制方法
模糊PID控制 · 神经网络前馈补偿 · 强化学习在张力优化中的探索。
智能AI
14
机械系统优化
减小惯量匹配误差 · 提高机械刚度 · 阻尼器与减振器选型安装。
机械优化
15
电机与驱动器选型
伺服电机 vs 力矩电机 · 驱动器带宽影响 · 电流环、速度环、位置环响应匹配。
电机驱动
16
通信与同步
EtherCAT、Profinet实时总线 · 多轴同步（电子凸轮、虚拟主轴）· IEEE 1588时钟同步。
总线同步
17
软件滤波与数据处理
滑动平均滤波、中值滤波、卡尔曼滤波 · 异常值剔除策略。
滤波数据
18
张力标定与校准
砝码法、标准力传感器法 · 零点漂移补偿 · 温度漂移补偿。
标定校准
19
启动与停止策略
恒加速度启停 · S曲线加减速 · 张力预建立与释放逻辑。
策略启停
20
断带检测与保护
张力突变检测、速度差检测 · 紧急停车逻辑 · 张力释放与缓冲机构。
安全断带
21
多段张力协同控制
多段耦合分析 · 解耦控制（前馈解耦、对角矩阵）· 张力梯度控制。
多段解耦
22
卷径计算与补偿
速度法、厚度积分法 · 卷径变化对惯量影响及补偿 · 锥度张力控制。
卷径补偿
23
材料特性补偿
弹性模量在线辨识 · 蠕变与松弛补偿 · 薄膜、纸张、金属箔差异。
材料补偿
24
温度影响与补偿
热膨胀对长度影响 · 传感器零点温漂 · 温度前馈补偿策略。
温度补偿
25
现场调试方法论
调试前检查清单 · 分步调试（开环→闭环→扰动测试）· 常见问题排查手册。
调试实战
26
性能评估指标
稳态误差、超调量、调节时间、抗扰动恢复时间、张力波动标准差 · 阶跃/扰动响应测试。
指标评估
27
案例分析一：印刷机
高速多色套准 · 版辊偏心、油墨粘度变化扰动 · 解决方案与效果。
印刷案例
28
案例分析二：锂电池极片涂布
低速高精度 · 浆料厚度不均、烘箱温度波动 · 解决方案与效果。
锂电池涂布
29
案例分析三：光纤拉丝塔
超高速微张力 · 光纤直径波动、冷却气流扰动 · 解决方案与效果。
光纤拉丝
30
前沿技术展望
数字孪生与虚拟调试 · AI驱动张力预测优化 · 云边协同远程监控诊断。
前沿数字孪生