张力控制作为工业控制领域的共性基础技术之一,在印刷、造纸、纺织、直线拉丝等工业设备中都有广泛的应用。随着新技术和新材料的发展,卷绕张力控制在半导体制造、真空镀膜、精密纤维卷绕等方面越来越受到人们的重视,而张力控制又是加工生产过程中的关键技术,张力控制的效果直接影响着产品加工的质量。因此,如何控制好薄膜卷绕系统中的张力成为系统控制的难点之一。本文针对薄膜加工工艺的流程,结合卷绕张力控制的特点,分析各个环节的动态过程,建立了张力控制各个环节的数学模型。根据张力数学模型的特点,提出了张力控制的总体设计方案,采用数字信号处理器为核心控制器,以永磁同步电机为执行机构,采用模糊PID自适应算法,实现了薄膜卷绕系统的恒张力控制,达到了预期的控制目的。在硬件电路设计方面,采用以TMS320F2812DSP作为核心控制器,同时设计了信号调理电路、通讯接口电路、PWM触发电路、伺服驱动电路、故障检测电路等,能够实现张力、电流、转速等信号的采集、故障的处理以及永磁同步电机的驱动,良好的人机接口电路,方便了控制器与上位机的通讯和分布式控制。软件方面,采用C语言编程,应用CCS3.1IDE开发环境,按照模块化的设计思想,完成了系统初始化、A/D转换采样及标定、控制算法、人机接口通讯、故障处理等方面的设计。最后,对系统软硬件抗干扰措施作了简单的介绍。控制算法上,以传统PID算法为基础,结合模糊控制算法的优点,提出了基于模糊PID的自适应算法。应用MATLAB/SIMULINK软件平台,结合张力控制系统的数学模型,对比了模糊PID算法和传统PID算法对张力系统的稳定性、快速性和抗扰动性的影响,通过仿真实验,表明了模糊PID在张力控制方面的优越性。