无张力传感器的速度-张力协同测控系统对于简化带材的生产设备、减少维护量、降低生产成本等具有重要意义。至今对于带材生产过程的张力观测算法,以及电机控制算法的方案有很多,但是大多都脱离了实际带材的生产场景。针对带材放卷生产的启动阶段、正常运行阶段、停车阶段的不同工况的带材速度-张力协同测控问题,本文提出了基于时变放卷过程的带材张力观测及电机控制算法。同时利用超级电容续航特性,解决当系统遇到异常掉电时无法安全停车的问题。首先,本文介绍了卷绕物生产过程多电机协同测控方案的国内外研究现状,从而确定了主要研究内容。在明确系统主要功能及总体研究方案前提下,介绍了卷绕物张力的检测方法,选定直驱式PMSM作为系统执行电机,并对电机的矢量调制技术做理论分析。通过建立时变放卷过程多电机速度-张力协同测控系统的数学模型,为不同工况下的张力观测与控制提供了理论基础。然后,在所建立的系统模型基础上,针对不同工况(启动、正常运行、停车)提出相对应的张力观测算法与电机控制算法。其中,正常运行阶段通过两轴间速度信号实现张力观测,结合基于速度链的PID调节算法实现多电机协同测控;启动与停车阶段分别提出基于系统加/减速度惯性与系统摩擦补偿的作为启动阶段张力观测算法,利用系统动力学方程实现停车阶段张力观测,结合两轴电机间相对误差的动态补偿以及模糊PID控制算法,实现多电机协同测控。通过选定合适的各阶段切换点,实现系统稳定运行。仿真验证了测控算法的可行性。最后,根据测控算法的仿真验证,设计了系统的软硬件。其中硬件部分主要包括系统控制板、驱动板、人机交互界面板、直驱式PMSM驱动板、超级电容充放电驱动板;软件部分主要对系统结构做了简要介绍,并且分析了张力观测算法程序、控制算法程序、人机界面程序、PMSM调制技术程序的基本流程,并实现软硬件联调。