张力控制是许多工业生产过程控制中的一个重要的组成环节,如造纸、印刷、纺织和轧制等,它对提高产品质量起着至关重要的作用。缠绕成型是复合纤维材料成型工艺中的常用方法,铺放技术是在缠绕技术基础上发展起来的新技术,弥补了缠绕不适合凹面或较大面积平面制品的缺陷。而纤维张力是复合材料缠绕和铺放成型中的一个重要参数,直接影响着制品的质量,因而张力控制是纤维缠绕和铺放工艺中的关键技术之一。本课题采用了以可编程控制器(PLC)为主控制器,以计算机为上位机,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张力闭环控制方案。对伺服电机的控制分别采用速度控制和转矩控制两种模式,其中速度控制模式通过开卷辊和芯模速度差的积分建立起纤维张力,转矩控制模式通过给开卷辊施加阻力矩建立起张力。对两种控制方式的工作原理进行分析研究,并建立各组成部件的数学模型和系统的传递函数。分析系统对输入和扰动信号的响应,并用MATLAB软件中SIMULINK工具箱对控制系统进行仿真。对控制系统采用PID控制,对PID控制的作用进行了分析和仿真。针对张力控制器的PID控制,开发了PLC的梯形图控制程序;根据张力设定输入、实时监控,以及实验中进行分析等需要,开发了VC上位机控制程序,通过上位机与PLC的串口通讯完成参数设定和查询数据功能,对数据进行实时处理,显示图形,计算控制性能指标,并对现场状况进行监控。根据要求设计了用于张力控制和检测的张力测试台,完成了装配图、零件图的设计与张力测试台的安装、联机调试。利用张力测试台对两种控制模式进行张力控制的实验研究,分别调整系统各部件的相应参数,调整PID控制中的各参数,观察系统对输入信号和扰动信号的响应情况,计算控制的性能指标。通过实验,证明了两种控制模式的可行性。