在纸张、薄膜、带材等各类卷绕物生产加工过程中,通常需要多电机协同控制,一方面需要在加工过程中保持其张力的恒定,另一方面需要提升多电机协同控制的速度,两者决定了生产的品质和效率。而在卷绕物加工过程中,大多情况下都是带张力传感器进行控制,本文重点研究了无传感器的张力观测和协调控制问题,并进行了动稳态的分析,提出了相应的测控系统方案和技术实现方案,最后用PLC进行整机控制。可减轻卷绕设备的复杂度,减少维护量,并降低成本。首先,本文从张力观测和控制两个方面出发,对国内外现状以及发展趋势进行了综述,并进行了对比分析。在此基础上,提出了一种基于无张力传感器的两轴协同测控系统方案,设计了测控系统的总体技术方案与研究思路,结合方案对主要核心部件进行了选型。其次,对执行机构(直驱式永磁同步电机)矢量控制系统进行了分析,然后对两轴协同式测控系统进行数学建模。在此基础上,建立了基于运动方程的张力观测的方案,并对停车、启动阶段、正常运行分段分析。再者,通过对控制系统的研究,将ADRC(Active Disturbance Rejection Control)自抗扰控制算法应用到两轴协同式控制系统中,利用MATLAB/SIMULINK软件对基于最优参数整定下的传统PID控制算法和自抗扰控制算法进行仿真比较,结果表明所设计的张力测控系统能更好地控制张力,使张力快速稳定并带主动抗扰作用,为后续软硬件的联调打下了理论基础。最后,对基于无张力传感器的两轴协同式测控系统进行软、硬件设计。硬件部分以ST公司的STM32F405为主控,介绍了电源电路、人机界面电路、电流采样电路等各个模块。软件部分将张力观测算法、控制算法、信号处理、人机界面等任务模块,通过抢占式实时操作系统μc/Os-Ⅱ分配,实现了软硬件设计。