#收放卷卷径计算及其优化算法

简单介绍

在收放卷的应用中（包装行业），因为涉及到电机轴转矩的控制。随着时间的变化，收放卷卷径变化，为了使得材料上的张力是恒定的，就需要根据卷径的变化实时计算并设置转矩。计算公式是T = F*r.所以收放卷项目中就需要准确的计算卷径。

卷径计算方法比较多，常用的是线速度相等，线长相等的方法。在本站的之前的博文中我也介绍过卷径的计算方法:

http://www.yanjuntech.cn/archives/1217

http://www.yanjuntech.cn/archives/1509

经过上面的计算，算出来的卷径抖动是很大的，一般情况下不好直接使用，所以这里需要使用一定的技巧对计算出来的卷径进行优化，本篇博文就带大家学习一下卷径计算的优化技巧。

收放卷卷径复位

收放卷换材料的时候，卷径是发生突变的。这里需要用户自己点击触摸屏上的卷径复位按钮，进行卷径的复位。否则系统会崩溃……

卷径滤波处理

滑动数组均值滤波

滑动数组用梯形图写比较麻烦,,,我一般直接用一阶低通滤波乘系数搞滤波..这个项目是接手同事的..

这里滑动数组的意思是，首先在整个系统运行的第一次，将所有的缓存数组初始化为当前的卷径值。（PS:这个项目采用的是汇川H3U小型PLC，使用的是梯形图，数据处理会比较麻烦…如果使用的是AM600或者AM400使用的是codesys平台支持的ST文本高级编程语言会很方便）.这里缓存数组使用6个缓存数组进行缓存.

卷径每次产生变化的时候，更新一次数组，采用的方法是滑动更新。（依次赋值）

这六个缓存数组的数据进行累加，然后进行取平均值，即可达到滑动数组平均滤波的目的。滤波后的数据，再放到触摸屏上进行显示。

一阶低通滤波(系数滤波)

一阶低通滤波的公式：滤波后数据 = (1-s)上次备份滤波后数据 + s此时实时数据。

这里的s就是滤波系数，一般很小，我正常使用都是0.04左右。这个写法会比滑动数组滤波简单很多，效果也差不多。如果滤波系数非常小，则延时滞后会比较大。具体可以抓波形，根据实际情况设置滤波系数。

走固定距离算一次卷径

这里带料走过的距离，使用的是积分加出来的。每个扫描周期根据实时牵引轴的速度计算当前扫描周期走过的距离，然后进行积分累加的。实时速度是通过通信读牵引轴的伺服实时速度，扫描周期是读取的PLC内部的系统寄存器元件。

上面经过累加就可以计算得到牵引轴物料上走的线长，根据线长相等方法，就可以得到收放卷轴上走过的线长距离是相等的。然后再通过收放卷的反馈转速，实时计算收放卷在当前线长下走过的圈数α，也是每个扫描周期计算一次然后积分累加。

知道走过的长度，以及收放卷转过的角度，就可以计算实时的卷径了。具体的卷径计算方法如下图所示：当线长累加达到HMI设置的计算卷径的线长之后，就计算一次卷径。这里设置的卷径刷新长度为500mm。

卷径波动优化算法

这里首先计算一下当前卷径和上一个扫描周期下的卷径的差值，作为卷径差。然后根据卷径上限值（设置的固定值，我HMI设置的是1000mm），以及实时的卷径值，计算出一个估算的卷径差值阈值作为每次卷径变化的最大值。这里是根据经验设置的，小卷走500mm卷径变化是很大的，大卷800mm直径下，走500mm卷径是基本不变的。所以我们的卷径差值阈值也需要随着卷径的变化而变化，于是就有了上面这个卷径系数的想法。