卷繞放料系統(tǒng)的基板張力和橫向偏移建模與控制研究.pdf

1、卷到卷制造工藝被廣泛地應用于 RFID標簽、柔性顯示器、太陽能/燃料電池和印刷電子器件等柔性電子產(chǎn)品制備領域。卷繞放料系統(tǒng)位于卷繞生產(chǎn)裝備的前部，其控制精度直接影響后續(xù)工位的工藝實時和產(chǎn)品加工質(zhì)量，因此受到廣泛的重視和研究。卷繞放料控制的核心問題是基板張力和橫向偏移的控制，由于受到系統(tǒng)頻繁啟停、輥軸偏心、時變卷徑和速度擾動等模型不確定性問題的影響、以及存在張力、速度與橫向偏移的相互耦合作用的問題，基板張力和橫向偏移控制往往難以獲得滿意的

2、效果。
　　基于上述問題，本文對卷繞放料系統(tǒng)的基板張力和橫向偏移建模與控制進行了系統(tǒng)研究，主要研究工作和創(chuàng)新點如下：
　　面向包含放料軸、對輥軸和糾偏軸的卷繞放料系統(tǒng)，建立了基板縱向、橫向動力學和輥軸動力學，從而得到基板張力、速度和橫向偏移模型。分析了基板速度、材料參數(shù)（楊氏模量、寬度、厚度）、跨距和卷徑等因素對基板張力和橫向偏移的影響。進一步建立了卷繞放料系統(tǒng)的三輸入三輸出耦合模型，以解決張力、速度和橫向偏移之間的相互影響

3、。
　　通過對三軸卷繞放料系統(tǒng)采取分散控制策略，將三個驅(qū)動軸分別設計為張力模式、速度模式和糾偏模式。基于 PID和前饋控制方法來控制基板張力和橫向偏移，獲得了較好的跟蹤性能，顯著減少了系統(tǒng)啟停時造成的張力波動。提出了一種插入式重復控制方法來抑制輥軸偏心導致的基板張力和橫向偏移周期性擾動，該方法能快速有效地抑制上述周期性擾動。
　　針對卷繞放料系統(tǒng)的時變卷徑、速度擾動等模型不確定性問題，提出了一種不依賴于對象精確模型的DMC-

4、PID預測控制算法來控制基板張力和橫向偏移。該算法通過主回路DMC對局部時域的控制量進行滾動優(yōu)化和反饋校正，副回路對擾動快速抑制，有效地增強了基板張力和橫向偏移控制的魯棒性。
　　為了解決基板張力、速度和橫向偏移之間的強耦合問題，提出一種狀態(tài)反饋解耦控制方法，以實現(xiàn)三輸入三輸出卷繞放料系統(tǒng)的解耦。同時，采用ITAE最優(yōu)準則來配置解耦系統(tǒng)的極點，實現(xiàn)了卷繞放料系統(tǒng)的張力、速度和橫向偏移的動態(tài)解耦，解耦系統(tǒng)的動態(tài)性能良好。