全自动钢筋捆扎机（简称捆扎机）是一种新兴的工程工具,施工人员单手把持并按动按钮便可以完成钢筋的捆扎工作。目前捆扎机已经广泛应用于各类施工现场。丝盘是捆扎机存储捆扎材料（金属丝）的机构。通过大量的工程实践证明,金属丝在丝盘上卷绕的松紧程度直接影响着捆扎机的工作性能,如果金属丝在丝盘上缠绕得较为稀松,则视为废品。南方某捆扎机生产企业的丝盘卷绕生产线上没有张力检测、张力自动控制等功能,生产出的丝盘废品率很高,因此在丝盘生产线上实现张力自动控制功能是十分必要的。本课题以捆扎机丝盘卷绕系统的张力控制技术为研究背景,对金属丝卷绕过程的数学模型进行了研究,制定了一种结构简单,操作方便且容易实现的卷绕张力控制方案,并设计了控制器的算法。在仿真软件中建立了卷绕系统的仿真模型,完成了张力控制系统的仿真验证。自主搭建了卷绕张力控制的实验平台,测试了控制方案的有效性及控制算法的控制效果。本课题的主要研究内容如下:（1）丝盘绕制过程中张力产生原理的分析及数学建模。制定张力控制方案,其中包括:选定张力执行方式与张力检测方式。根据张力控制方案选定控制量,推导出控制量与卷绕张力之间的数学关系。（2）设计卷绕系统中控制器的算法。制定控制器算法设计方案,采用张力滑模控制器与转矩PID控制器形成的双闭环控制结构。外环滑模张力控制器分别设计了传统滑模张力控制器、非线性积分滑模张力控制器及模糊非线性积分滑模张力控制器。内环采用具有过渡过程的转矩PID控制器。完成控制器的控制律设计并分析了控制器的稳定性。（3）在MATLAB/Simulink环境中建立卷绕系统的仿真模型,验证张力控制系统的稳定性和控制器算法的可行性,分析了特定参数对于张力控制系统的控制性能影响。（4）丝盘卷绕系统实验平台中:伺服电机、伺服控制器、PLC及张力传感器等元件的搭建及相关参数的设定。完成PLC与上位机的数据通讯,编写PLC执行程序,组态王监控界面和Simulink控制模型。（5）在实验平台的Simulink控制模型中分别建立所设计的控制器算法。分别测试了采用三种滑模张力控制器的卷绕控制系统的稳定性及控制器特性,分析了特定参数对于控制效果的影响趋势,并将三种滑模张力控制器的控制性能进行了分析与比较。