复合材料由于具有耐腐蚀、耐热、耐磨、高强度、高刚度、重量轻等特点,已经在各种领域得到广泛应用。随着技术的发展,复合材料成型的工艺与装备的形式和种类越来越多,也对复合材料成型过程中工艺参数的控制提出了越来越高的要求。对于复合材料缠绕制品而言,纤维缠绕张力的控制是决定产品质量的重要工艺参数之一,在大预应力高性能缠绕制品的生产中,纤维缠绕过程的高张力的施加和高精度控制显得尤为重要。一个优秀的张力控制系统可以显著提高复合材料产品的综合性能。本文在对缠绕机张力控制方法分析研究的基础上,设计了一套纤维缠绕高张力控制系统,实现了纤维缠绕过程的高张力的施加和高精度控制。现场生产应用表明:该系统运行稳定可靠,在高张力施加控制过程中能保证各磁粉制动器的协调控制,控制过程没有局部打滑和磁粉制动器发热不均现象。论文主要工作如下:1.设计了纤维缠绕高张力施加机构。采用四个磁粉制动器通过静摩擦阻力方式对纤维逐级施加张力,避免了纤维张力施加过程纤维与加力辊间的相对滑动,最大限度减少了高张力施加过程对纤维造成的损伤。2.根据张力系统的特性,选用变速PID控制策略设计了张力控制算法,提高了张力控制系统的抗干扰能力,满足了张力控制系统的高精度要求。3提出了等滑动安全系数与等力矩安全系数两种约束条件下的张力分配与评估的方法。结合这两种约束条件和张力系统的具体参数,设计了两种张力分配与评估控制方案,即等滑动安全系数张力分配等力矩安全系数校核方案和等力矩安全系数张力分配等滑动安全系数校核方案。这两种方案分别从工艺最高稳定性和设备最大使用寿命角度实现了高张力的施加控制。4.对张力传感器标定方法进行分析,设计了传感器标定方案,开发了传感器标定模块。5.分析了纤维缠绕过程张力信号的特点,设计了张力采集信号的中位值滤波和算术平均滤波组合滤波方案,开发了张力检测滤波模块。6.在上述研究基础上,利用MFC软件设计出了一套包括张力信号实时检测模块、张力显示模块、张力控制模块、控制器参数配置模块和控制输出分配模块等的张力控制软件。