塑料光纤是一种新型的功能材料,在短距离通信、传像、传感和装饰照明等领域得到了有广泛的应用,具有广阔的市场前景。塑料光纤在自动化加工与应用过程中,张力直接影响其使用性能,张力过大会导致塑料光纤变形甚至断裂,张力过小会引起塑料光纤的松弛、堆叠,降低塑料光纤产品的质量。塑料光纤的张力控制技术是塑料光纤自动化设备研究的关键,制约着塑料光纤行业的自动化、智能化水平。研制一种可靠的张力控制技术对于促进我国塑料光纤行业转型升级具有重要的意义。本文研究了一种基于模糊PID算法的塑料光纤张力控制技术,解决了塑料光纤在自动化加工过程中张力控制精度低、可靠性差的问题。基于该技术开发了一种针对光纤装饰画的塑料光纤穿丝设备,塑料光纤在自动穿丝的过程中保持稳定的张力。主要研究内容如下:1.介绍了塑料光纤的发展历程、特点和应用前景,分析了研究塑料光纤张力控制系统对于提高塑料光纤行业自动化水平的重要意义,综述了塑料光纤张力控制系统的国内外研究现状,分析了塑料光纤张力控制系统的发展趋势,提出了本论文的研究内容。2.分析了塑料光纤张力产生的机理,提出了一种基于转速控制的塑料光纤张力控制方案。该方案由交流伺服电机作为执行元件,总体结构分为放卷机构、缓冲机构和送线机构三个模块,分别介绍了各个模块的机械机构、动作原理和相关元器件的选型。3.建立了塑料光纤张力控制系统的数学模型,分析得到了各个环节的传递函数并求出了系统的传递函数。介绍了PID控制、模糊控制和模糊PID控制三种控制算法的原理和特点,设计了塑料光纤张力控制系统的模糊PID控制器,基于Simulink建立了系统的仿真模型,对PID和模糊PID的控制算法进行了仿真分析,仿真结果表明基于模糊PID算法的塑料光纤张力控制效果良好。4.以塑料光纤张力控制技术为核心,针对光纤装饰画的穿光纤环节,提出了塑料光纤穿丝设备的总体方案。经过需求分析明确了系统的性能指标和功能要求,规划了穿光纤动作流程,确定了机械结构和控制系统的总体方案。5.对塑料光纤穿丝设备的机械结构和控制系统进行了详细的设计并研制了工程样机,实现了点位识别、路径规划、运动控制和人机交互功能,能够在全自动穿光纤的过程中控制塑料光纤保持稳定的张力,提高了穿丝设备的技术性能。在该样机上进行了塑料光纤张力控制实验,通过分析验证了基于模糊PID控制算法的塑料光纤张力性能满足要求。