牵引力控制器的参数化的制作方法

1.本发明涉及一种用于对幅材加工机的受控辊的牵引力控制器进行参数化的方法，该牵引力控制器经由受控辊的转速来控制牵引力以便在该幅材加工机上以线速度且在施加有牵引力时从受控辊到另一辊或从另一辊到受控辊运输材料，以及涉及根据本发明的用于控制幅材加工机中受控辊的转速以便以线速度且在施加有牵引力时从受控辊到另一辊或从另一辊到受控辊运输材料的方法来参数化的牵引力控制器的使用。此外，本发明还涉及一种用于对幅材加工机的受控辊的牵引力控制器进行参数化的参数化单元，在该幅材加工机上以线速度且在施加有牵引力时从受控辊到另一辊或从另一辊到受控辊运输材料，其中该牵引力控制器被设计成经由受控辊的转速来控制牵引力。


背景技术：

2.在幅材加工机中，将幅材、箔、管、线或带等形式的材料沿运输路径以线速度运输，并且在加工过程中加工成产品或中间产品。可以设置金属、塑料、碳纤维、纺织品、纸、复合材料等作为材料。在此，材料在卷绕器(滚子、辊、滚筒等)上作为卷绕物品卷绕，从卷绕器展开并且随后加工。材料的不受控的拉伸或压缩对材料本身的特性和幅材加工机内的加工的加工品质都有负面影响。可以规定，产品或中间产品在加工过程结束时再次卷绕在卷绕装置上，或者被馈送到另外的(加工)过程中。
3.在加工过程期间，材料受到牵引力。这种牵引力通过材料在辊子(例如卷绕器与牵引辊)之间的无滑动运输而产生。牵引辊设有压紧辊，以便在牵引辊与压紧辊之间沿运输轨道无滑动地运输材料。因此，材料以线速度在卷绕器与牵引辊之间运输，并且在此期间以牵引力拉紧。原则上，两个辊(即，卷绕器和牵引辊)都被驱动。因此，向两个轴预先给定设定转速，该转速优选地在中心产生。规定通过将校正转速添加到设定转速来仅控制一个辊子(优选地卷绕器)，因为控制两个辊子可导致牵引力的不稳定。
4.即使在不同的轮廓条件下(例如几何不规则)材料从卷绕器的均匀取出(即，均匀展开)也是产品或中间产品的质量的重要前提条件。例如，不均匀运动的卷绕器可以如此强地影响牵引力，以使得针对牵引力控制器几乎不可能纠正这种影响。在卷绕时由于不规则卷绕的材料或侧向偏移也可导致波动的牵引力。尤其是当材料的线速度加速到工作速度时，牵引力控制器做出贡献。因此，尤其是在需要在生产过程的所有阶段中确保材料中的精确牵引应力时使用牵引力控制器。与牵引力控制不同，在牵引力调节时设有测量单元，该测量单元测量材料中的实际牵引力，该实际牵引力被反馈给牵引力控制器。
5.在牵引力控制中存在受控从辊(通常是卷绕器)和主辊，其中存在闭合控制环。从辊如同主辊一样具有转速，其中牵引力控制器向从辊的转速施加校正转速，藉此调节牵引力。校正转速由牵引力控制器根据所确定的实际牵引力和预先给定的设定牵引力来确定。
6.优选地，在牵引力控制时考虑不同的影响变量(例如，材料的直径和/或当前线速度)，以确保材料的最佳加工。在设有合适的装置时，例如可以精确测量材料的直径。如果材料的直径由于其未被提供或不可能而未被测量，则可以利用对直径的估计。
7.牵引力控制器的控制器参数的确定通常仅在幅材加工机在生产条件下投入运行时进行。该过程非常耗时，并且用户必须具有广泛的过程知识以获得有用的结果。
8.控制器参数也可以自动确定。de 11 2014 005 964 t5示出了一种方法，其中牵引力缓慢增加到牵引力工作点并且在达到牵引力工作点时开始牵引力控制器的参数化。


技术实现要素：

9.本发明的任务在于，确保幅材加工机的牵引力控制器的简单和自动参数化。
10.根据本发明，该任务通过以下方式来解决：在线速度为零的静止测试期间，牵引力增加到标识牵引力、优选地预先给定的静止牵引力工作点的90％，以便确定牵引力控制段的静止控制段参数，以及由静止牵引力控制段、优选地借助频率特性曲线方法来确定牵引力控制器的静止控制器参数，其中牵引力控制器利用静止控制器参数来参数化。此外，根据本发明，该任务通过一种参数化单元来解决，该参数化单元被设计为在线速度为零的静止测试期间，将牵引力增加到标识牵引力、优选地预先给定的静止牵引力工作点的90％，以便确定牵引力控制段的静止控制段参数，以及由静止牵引力控制段的静止控制段参数、优选地借助频率特性曲线方法来确定牵引力控制器的静止控制器参数，以及利用静止控制器参数来参数化牵引力控制器。标识牵引力被如此选择，以使得材料或幅材加工机的组件均不会被损坏，并且因此也取决于静止牵引力工作点的选择。原则上，大小超过预先给定的静止牵引力工作点的100％的标识牵引力也是可能的。通过使用根据本发明的参数化单元，可以进行控制器参数的自动确定。所描述的方法连同静止测试、蠕变测试、速度测试等可以由参数化单元自动执行。(静止)牵引力控制段优选地被建模为积分器。积分器放大在很大程度上取决于材料参数。具有高刚度的材料具有高放大率。因此，与具有相对较低刚度的材料的相同长度改变相比，具有较高刚度的材料的长度改变导致材料中更高的牵引力。
11.因此，例如在出版物de 11 2014 005 964 t5中所公开的，不向牵引力施加振荡，而是在静止(线速度为零)时且在大小为标识牵引力的牵引力的情况下驱动牵引力控制器。材料的弹性模量可以直接由牵引力控制段的控制段参数来确定。由于控制器参数、优选地pi牵引力控制器的pi控制器参数迅速且自动地被确定，因此用户不需要控制技术知识且仅需要很少的过程知识。因此可以自动确定牵引力控制段的控制段参数和控制器参数。控制器参数与给定要求(例如上升时间或超调)最佳匹配，这在手动确定控制器参数时可能需要很大开销才有可能。
12.牵引力控制器的静止控制器参数可以借助频率特性曲线方法由静止牵引力控制段的静止控制段参数来确定。在频域中使用频率特性曲线方法。考虑了闭合控制环对某些所选测试功能的响应的起振特性的要求，并且将其转移到开放控制环的伯德图的要求中。依据参量上升时间(速度的度量)、超调(阻尼程度的度量)和保持的控制偏差(稳态精度的度量)来评估闭合控制环的起振特性。闭合控制环的阶跃响应的时间特性的这些参量与开环的频率特性有关。上升时间通过近似关系与交叉频率相关。交叉频率将由开放控制环放大的那些频率与由开放控制环减弱的那些频率分开，由此交叉频率是开放控制环的带宽的度量，其中闭合控制环的动态性随着交叉频率的增加变得更快。百分比超调可以通过近似关系与相位余量相关。相位余量是到稳定极限的距离的度量，由此相位余量的减少增加了振荡倾斜度(即，超调)。相反，保持的控制偏差与开环的传递函数的放大因数直接相关。频
率特性曲线方法基本上已知，因此在此不再详述。例如，参见univ.-prof.dr.techn.andreas kugi在2019/2020年冬季学期在tu wien进行的自动化讲座和练习的讲义的第5章。
13.优选地，牵引力在增加到标识牵引力之前增加到拉伸牵引力、优选地静止牵引力工作点的10％。由此可确保材料在静止测试开始时处于机械张力下。
14.牵引力控制器可以利用静止控制器参数来参数化，并且牵引力可以增加到静止工作牵引力。在达到牵引力工作点之后，牵引力阶跃被施加到牵引力，以便依据第一静止品质阶跃响应来确定静止控制器参数的品质，这优选地借助递归最佳拟合方法(即，在使用残差平方和的情况下)来进行。静止控制器参数基于静止控制段参数来计算。此外，闭合控制环的阶跃响应被测量，与所标识的闭合控制段的预期阶跃响应进行比较，并且计算残差平方和。
15.残差平方和是针对所标识的模型的准确性的品质准则。如果结果符合预期，则静止测试完成。否则，可以根据对牵引力控制器的参数化的新要求来重复测试。
16.优选地，在静止测试之后执行蠕变测试，其中牵引力控制器利用静止控制器参数来参数化，并且其中设有第一工作线速度和大小为第一牵引力工作点的牵引力。牵引力阶跃被施加到牵引力，蠕变阶跃响应被确定，并且优选地借助(递归)最小二乘法从蠕变阶跃响应中标识牵引力控制段的精细控制段参数。由蠕变阶跃响应和精细控制段参数、优选地借助频率特性曲线方法来确定精细控制器参数，并且牵引力控制器利用精细控制器参数来参数化。因此，蠕变测试用于优化在静止测试中所确定的控制器参数。这种优化的结果是精细控制器参数。
17.牵引力阶跃也会导致轴的圆周速度的改变。因此，对牵引力阶跃以及由此卷绕器的圆周速度的相关改变的反应称为蠕变阶跃响应。
18.(递归)最小二乘法(即，递归变体(rls)中的最小估计误差均方的方法)以分类模型结构的形式使用参数化模型，优选地使用arx(autoregressive with exogenous input，具有外源输入的自回归)模型。该算法基于最小二乘法，并且用于估计线性系统的标识中的模型参数。在此，选择优化问题，使得测量数据与模型数据构成的差的平方被最小化。因此，寻求最小化误差均方的那种解决方案。通过将优化问题的导数设置为零，可以计算出所寻求的参数向量(最优解)。在添加新数据时，递归变体允许最少的计算开销，因为先前的结果被用作起点，并且参数向量的估计值随着每次新的测量而改进。rls算法最多需要与应当标识的参数一样多的递归步骤才能获得良好的结果。必须有意义地选择起始值。只有递归才能够实现对于系统标识的在线使用。(递归)最小二乘法基本上已知，因此这里不进行更详细的描述。例如，参见assoc.-prof.dr.-ing.wolfgang kemmetm
ü
ller和univ.-prof.dr.techn.andreas kugi在tu wien 2018/2019冬季学期所撰写的针对课程“regelungssysteme(控制系统)”的讲义的第1.3.4章。
19.原则上，如果预先已经确定了粗略控制器参数并且牵引力控制器利用这些粗略控制器参数进行参数化，则也可以在没有预先执行静止测试的条件下执行蠕变测试。在第一工作线速度和大小为第一牵引力工作点的牵引力的情况下，牵引力阶跃可被施加到牵引力上，并且可以确定蠕变阶跃响应，从而从蠕变阶跃响应中标识牵引力控制段的精细控制段参数，并且根据蠕变阶跃响应和精细控制段参数来确定精细控制器参数。
20.可以手动确定粗略控制器参数，例如通过对闭合控制环的阶跃响应进行手动分析。因此，牵引力控制器(例如以pi控制器、pid控制器、状态控制器等形式的牵引力控制器)可以在线速度为零的情况下被设计。通过首先针对所有测试将积分时间设置为零，才找到合适的用于比例放大的值。优选地为放大选择非常保守的起始值，直到已经找到正确的值范围。放大被增加，直到可以看到轻微的振荡并且阶跃响应与预期对应。在线速度为零的情况下，可以利用纯p控制器获得可用的结果，因为系统在线速度为零的情况下具有积分特性。然而，对于运行的操作(即，线速度大于零)，牵引力控制器的积分分量是强制必要的，以保持没有剩余的控制偏差。因此，一旦已经找到合适的比例放大，就必须改变牵引力控制器的积分分量。控制器的积分时间被选择为使得满足上升时间和超调的所规定的要求。较短的积分时间导致较快地达到设定值，然而在此容易出现超调。较长的积分时间产生相反的效果。积分分量的调节由用户自行决定。
21.针对第一工作线速度的材料的弹性模量和/或长度可以根据精细控制段参数来确定。优选地，将由材料的弹性模量与横截面面积构成的乘积确定为精细控制段参数，其中在横截面面积已知的情况下，可以直接计算弹性模量。
22.可以向牵引力施加牵引力阶跃，以便优选地借助最佳拟合方法依据蠕变品质阶跃响应来确定针对第一工作线速度的精细控制器参数的品质。通过控制器参数的高品质，确保材料的机械稳定性，并且由此确保生产结果的质量，尤其是在加速阶段、制动阶段、高线速度等的情况下。由此减少了次品和浪费的产生。
23.优选地，在蠕变测试之后执行速度测试，其中牵引力控制器利用精细控制器参数来参数化，设有第二工作线速度和大小为第二牵引力工作点的牵引力。牵引力阶跃被施加到牵引力上，速度测试阶跃响应被确定并且牵引力控制段的另外的精细控制段参数由此被标识。另外的精细控制器参数可以根据速度测试阶跃响应和另外的控制段参数来确定，由此牵引力控制器可以利用精细控制器参数来参数化。对牵引力阶跃以及由此卷绕器2的圆周速度的相关阶跃的反应称为速度测试阶跃响应。
24.因此，速度测试用于针对第二工作速度优化在蠕变测试中针对第一工作速度所确定的精细控制器参数。这种优化的结果是另外的精细控制器参数。由此，除了针对第一工作线速度的控制参数外，还存在针对第二工作线速度的控制参数。优选地，第二工作线速度被最大地选择，以获得针对最大工作线速度的控制参数。
25.此外，例如通过内插，可以根据精细控制器参数和另外的精细控制器参数来确定针对附加的工作线速度的附加的精细控制器参数。如果第一工作线速度已经被选择为低并且第二工作线速度被选择为最大，则针对附加的工作线速度的附加的控制器参数的这种确定是特别高效的。
26.还可以仅根据精细控制段参数和精细控制器参数来确定针对附加的工作线速度的附加的精细控制器参数，这可以例如借助系数比较来进行。
27.可以存储静止控制器参数，其中从静止控制器参数中外推出针对数个外推线速度的外推速度控制器参数，并且在幅材加工机以外推线速度之一的范围中的外推线速度操作期间，可以调用相关的外推速度控制器参数以对牵引力控制器进行参数化。为此，可以在牵引力控制段的一般传递函数g(s)中使用在静止中标识的静止控制段参数以及所期望的线速度，并且可以执行针对该系统的控制器设计。
28.优选地，针对附加的工作线速度的附加的精细控制器参数被存储，并且在幅材加工机以相关的精细控制器参数在相应的附加的工作线速度范围内的线速度下操作期间，相关的附加的精细控制器参数被调用以对牵引力控制器进行参数化，并且牵引力控制器利用相关的附加的精细控制器参数来参数化。
29.同样，还可以存储针对第一工作线速度的精细控制器参数，并且在幅材加工机以第一工作线速度范围内的线速度操作期间，精细控制器参数被调用以对牵引力控制器进行参数化，并且牵引力控制器利用精细控制器参数来参数化。
30.同样，还可以存储针对第二工作线速度的另外的精细控制器参数，并且在幅材加工机以第二工作线速度范围内的线速度操作期间，该另外的精细控制器参数被调用以对牵引力控制器进行参数化，并且牵引力控制器利用该另外的精细控制器参数来参数化。
31.由此可以针对各种附加的工作线速度创建各种附加的精细控制器参数的参数组，可以在幅材加工机的操作期间按需访问这些参数组，以便对牵引力控制器进行参数化。
32.根据本发明的方法参数化的牵引力控制器可用于在幅材加工机中控制材料的牵引力，其中以线速度且在施加有牵引力时从受控辊到另一辊或从另一辊到受控辊运输材料。
附图说明
33.在下文中将参照图1至图5更详细地阐释本发明，图1至图5示例地、示意性地且非限制地示出本发明有利的设计构造。附图中示出：
34.图1示出了总体的幅材加工机，
35.图2示出了幅材加工机的各区域，
36.图3示出了在静止时的牵引力调节，
37.图4示出了静止测试，
38.图5示出了蠕变测试或速度测试。
具体实施方式
39.在图1中示出了用于连续过程的幅材加工机1。卷绕器2被设置为受控辊，该卷绕器被设计成将材料3卷绕到卷绕芯20上或从卷绕芯20上展开材料3，这取决于卷绕器是在幅材加工机1的开始处还是末尾处。因此，总是假设材料3从卷绕芯20展开，但也总是可以按类似方式将材料3卷绕到卷绕芯20上。卷绕材料3在卷绕器2上预张紧并且因此具有基本伸长率∈0。
40.此外，设有具有压紧辊60的牵引辊6以在牵引辊6与压紧辊60之间无滑动地运输材料。压紧辊60未被主动驱动并且压靠在牵引辊6上。通过经由材料3耦合，卷绕器2的转速的变化也对牵引辊6有影响。牵引辊6本身以牵引辊转速v6驱动，不具有叠加的牵引力控制器，并且因此代表主辊。材料3的线速度v由牵引辊转速v6来调节。因此，线速度v由牵引辊6的圆周速度来控制，其中超过1000m/min的线速度v是可能的。线速度v优选地具有梯形轮廓，即，在生产过程开始时从零到工作线速度v1、v2的线性增加。线速度v在生产过程期间针对期望的工作线速度v1、v2保持恒定，并且在生产过程结束时再次线性降低到零。
41.卷绕器2具有卷绕器转速v9
′
，其一方面由卷绕器设定转速v9和校正转速δv9组
成。卷绕器2的圆周速度保持恒定，由此卷绕器设定转速v9取决于卷绕器2的直径而变化。校正转速δv9由牵引力控制器9预先给定以控制卷绕器转速v9
′
。因此，卷绕器2是用于控制材料3中的牵引力f的调整元件。在使用测量单元5(例如，测力传感器)的情况下，实际牵引力f
ist
作为过程变量被测量并且被反馈给牵引力控制器9。牵引力控制器9根据实际牵引力f
ist
和设定牵引力f
soll
来确定校正转速δv9。牵引辊转速v6和卷绕器设定转速v9仅作为示例由牵引力控制器9预先给定并且也可以由另外的组件预先给定。
42.因为卷绕器2和牵引辊6分别在与材料3的接触区域中以力锁合且无滑动的方式连接，所以线转速v可以近似等于牵引辊6和卷绕器2的圆周速度。然而，取决于出现的牵引力f，卷绕器2的圆周速度与线转速v的偏差最小。因为材料3从卷绕器2上展开，所以有利的是，在确定卷绕器2的圆周速度与线转速v之间的关系时考虑卷绕器直径的变化。为此，可以测量或估计卷绕器直径。
43.相反，如果幅材加工机1具有跳动件控制，则代替实际牵引力f
ist
，设有跳动件位置作为反馈的过程变量。如果幅材加工机1具有牵引力控制而不是牵引力控制器9，则根本不设有过程变量的反馈。
44.图1中还设有用于引导材料3但自身不被驱动的可任选的偏转辊4。偏转辊4的质量惯性矩很小并且通常可以忽略。然而，在加速和制动过程中，很可能需要考虑偏转辊4的质量惯性矩并且产生平滑的线速度曲线以最小化负惯性效应。
45.幅材加工机1通常由多个部分(也称为区域)组成。术语区域表示在幅材加工机1中在两个驱动辊之间的区域，材料3无滑动地夹在这两个驱动辊之间。一区域内的材料3的状态受两个驱动辊的影响，这两个驱动辊限定了相应的区域。在一区域中，一个辊用作主辊，一个辊用作从辊。通常，在幅材加工机1中设有至少三个区域：入口区域a、加工区域b和出口区域c，如图2所示。在入口区域a中，通过牵引力控制器9向卷绕器2预先给定卷绕器转速v9
′
来由牵引力控制器9控制相应的牵引力f
ist
以将材料3从卷绕器2展开。优选地，在入口区域a中设有校正材料3的侧向偏移的幅材运动控制。此外，还可以存在材料缓冲器以存储材料。在此是指具有偏转辊的结构，这些偏转辊增加彼此之间的距离并因此可以容纳更多材料3。在不停止机器的情况下执行辊更换尤其在卷绕和展开区域中是有意义的。在辊更换期间将材料从缓冲器中取出；在此期间不必停止幅材加工机。加工过程(例如，压制、包装、涂层、冲压
……
)发生在加工区域b中，因此在加工区域b中对牵引力f的精度提出最高要求。如图2所示，在出口区域c中，材料3被取出和/或被卷绕到卷绕装置7上。如在入口区域a中一样，可以在出口区域c中设有幅材运动控制和/或材料缓冲器。在取出之后，材料3可以被转移到进一步的(例如，不连续的)过程。
46.因为与材料3处于力锁合接触的所有辊(即，图2中的卷绕器2、牵引辊6、另一牵引辊6
′
和卷绕装置7)由材料3耦合，所以材料3的材料特性可对这种耦合以及因此对牵引力控制器9的设计产生重大影响。
47.因此，线速度v在一区域(入口区域a、加工区域b、出口区域c)中由主辊(例如，由入口区域a中的牵引辊6)来确定。随后考虑入口区域a。然而，对于加工区域b或出口区域c中的牵引力控制器9，控制器参数的确定基本上也可以按类似的方式进行——假设设有主辊和从辊。
48.在静止时(即，在线速度v为零时)，材料3的伸长率可以经由卷绕器2的位置来确
定。位于卷绕器2与牵引辊6之间的材料3具有基本长度l0。因此，入口区域a中的牵引力f对应于利用其将材料3卷绕到卷绕器2上的基本牵引力f0。如图3所示，如果现在卷绕器2的位置改变了调节角度则材料3的长度改变为长度差δl，这导致牵引力差δf。因此，对于牵引力f，得到基本牵引力f0与牵引力差δf之和：f＝f0+δf。
49.如所提及的，为了在操作中(即，在线速度v大于零时)改变牵引力f，向卷绕器设定转速v9施加相应的校正转速δv9，由此得出卷绕器2的卷绕器转速v9
′
。在恒定的校正转速δv9的情况下，在一定历时之后出现牵引应力的恒定改变δf，其大小在很大程度上取决于发生的线速度v。因此，牵引辊6作为主辊预先给定线速度v，并且卷绕器转速v9
′
以及因此卷绕器2的角转速ω经由校正转速δv9如此改变，以使得期望的牵引力f
ist
在材料3中产生。因此，卷绕器2在一定程度上相对于牵引辊6工作，并且因此在材料3中产生牵引力f。
50.卷绕器2的角转速ω也在恒定线速度v的情况下根据卷绕器2的改变的半径r以ω＝v/r来改变。因此，为了确保卷绕器2的圆周速度对应于系统的线速度v，角转速ω或校正转速δv9必须始终适应当前半径r。
51.牵引力控制器9例如可以对应于pi控制器，其中其他类型的控制器(例如，pid控制器、状态控制器等)也是可能的。
52.可以针对各种工作线速度v1、v2、v
x
来确定牵引力控制器9的控制器参数r
f，v1
、r
f，v2
、r
f，vx
。
53.材料3可以采用不同的形式(幅材、线等)并且可以由例如纸、织物、塑料、金属等组成。材料3可以被视为三维体。材料3具有长度l，该长度最初至少粗略地已知并且随后可以被精确地确定。此外，材料3具有通常未知的弹性模量e。此外，材料具有横截面a，其优选地尽可能精确地已知，以便根据控制段参数(代表横截面和弹性模量e的乘积)(例如，根据精细控制段参数-见下文)来计算弹性模量e。
54.如果材料3在纵向方向上受到牵引力f，则取决于材料的横截面面积a产生牵引应力σ＝f/a。假设横截面面积a不因从外部作用的牵引力f而显著改变，则牵引应力σ与牵引力f直接成正比。此外，从外部作用的牵引力f也产生材料3的伸长率∈。对于牵引力控制器9的设计，仅考虑具有牵引应力σ和伸长率ε的线性弹性关系的一个区域。这意味着，在该区域中，伸长率∈随牵引应力σ线性增加，其中斜率由弹性模量e描述。如果牵引应力σ再次减小，则材料3将再次呈现原始长度l。材料3中的牵引应力可以用胡克定律σ＝e*∈来描述。因为假设牵引应力σ与牵引力f直接成正比，因此也可以假设牵引力f与伸长率∈直接成正比。伸长率∈描述了由施加牵引力f引起的长度改变δl与初始长度l0之间的关系。伸长率∈与牵引力f之间的关系得到f＝e*a*∈。
55.现在，为了确定静止控制器参数r
f，o
，执行线速度v为零的静止测试t0，其中在图4中示出了牵引力f以及卷绕器设定转速v9的示例性走向。可以在参数化单元90上执行静止测试t0以确定静止控制器参数r
f，o
，该参数化单元90可以是牵引力控制器9的组成部分。
56.在静止测试t0期间，牵引辊转速v6为零。在执行静止测试t0时，材料3通过负的卷绕器设定转速v9＝v0拉伸。这意味着，卷绕器设定转速v9＝v0与卷绕器2在生产操作时存在的旋转方向相反作用。因为牵引辊6不移动或仅可忽略地移动，所以反扭矩被建立，然而，线速度v在静止测试t0期间保持为零。在静止测试t0的第一部分t
01
中，卷绕器2以负的卷绕器设定转速v9＝v0驱动，直到牵引力f达到拉伸牵引力f
w1
，优选地为牵引力工作点f
op
的10％。如
果牵引力f达到拉伸牵引力f
w1
，则在初始化阶段t
02
中，再次预先给定为零的卷绕器设定转速v9，以便将牵引力f恒定保持在拉伸牵引力f
w1
上。
57.随后，在标识阶段t
03
期间，通过再次向卷绕器2预先给定负的卷绕器设定转速v9＝v0来将牵引力f增加到标识牵引力f
w2
，优选地为静止牵引力工作点f
op
的90％。在标识阶段t
03
中，静止控制器参数r
f，o
根据牵引力控制段g
f，0
的静止控制段参数来确定，这优选地借助频率特性曲线方法来进行。
58.牵引力控制器9可以利用静止控制器参数r
f，o
来参数化，由此牵引力f增加到静止牵引力工作点f
op
。随后可以向牵引力f施加阶跃δf，以便依据第一静止品质阶跃响应g0来确定静止控制器参数r
f，o
的品质(例如借助递归最佳拟合方法)。
59.如果静止控制器参数r
f，o
具有足够的品质，则可以执行蠕变测试t1以确定用于第一工作线速度v1的精细控制器参数，其中在图5中示出了牵引力f以及恒定的第一线速度v1。用于确定精细控制器参数r
f，v1
的蠕变测试t1的执行也可以在参数化单元90上进行，但也可以在单独实施的精细参数化单元上进行。
60.在蠕变测试t1期间，材料3以第一工作线速度v1移动。牵引力控制器9利用在静止测试t0期间确定的静止控制器参数r
f，o
来参数化。在蠕变测试t1期间，针对牵引力f预先给定第一牵引力工作点f
op1
，其可以对应于静止测试t0的静止牵引力工作点f
op
。牵引力控制器9控制卷绕器2的卷绕器设定转速v9以将牵引力f调节到第一牵引力工作点f
op1
。
61.标识在闭合控制环的情况下带来的优点在于，可以通过牵引力控制器9来补偿未知的干扰。然而，还必须考虑到受控系统完全通过由牵引力控制器9提供的校正转速δv9来激励。因此，向牵引力f施加与牵引力工作点f
op1
的阶跃改变相对应的牵引力阶跃δf，以确保受控系统的充分激励。随着牵引力阶跃δf，标识阶段t
11
再次开始。针对第一工作线速度v1的牵引力控制段的精细控制段参数g
f，v1
借助(递归)最小二乘法从蠕变阶跃响应h1中标识。因为控制环是闭合的，所以牵引力f在理想情形中在上升时间tr后达到牵引力工作点f
opl
。因为针对静止控制器预先给定了上升时间tr，所以根据静止控制器参数r
f，o
来参数化的牵引力控制器9不一定必须能够在蠕变试验中满足上升时间tr。
62.针对第一工作线速度v1的精细控制器参数r
f，v1
根据针对第一工作线速度v1的牵引力控制段的所获得的第一阶跃响应h1和所确定的精细控制段参数g
f，vl
来确定。材料3的针对第一工作线速度v1的弹性模量e和/或长度l可以根据精细控制段参数g
f，v1
来确定。
63.可以向牵引力f施加第二牵引力阶跃δf，以便依据蠕变品质阶跃响应h2来确定针对第一工作线速度v1的精细控制器参数r
f，v1
的品质，这可以借助递归最佳拟合方法来进行。
64.附加地，类似于蠕变测试t1，还可以执行速度测试t2，其对应于在较高线速度v2下，优选地在最大线速度下的蠕变测试t1。在此，牵引力控制器9利用在蠕变测试t1的范围中确定的精细控制器参数r
f，v1
来参数化，以便确定针对第二工作线速度v2的另外的精细控制器参数g
f，v2
。速度测试t2可以在蠕变测试t1期间通过设置第二工作线速度v2和例如与第一牵引力工作点f
op1
相对应的第二牵引力工作点f
op2
的大小的牵引力f来进行。牵引力阶跃δf被施加到牵引力f，速度测试阶跃响应h2被确定，并且从速度测试阶跃响应h2标识出牵引力控制段的另外的精细控制段参数g
f，v2
。另外的精细控制器参数r
f，v2
根据速度测试阶跃响应h2和另外的精细控制段参数g
f，v2
来确定。此外，还可以通过将牵引力阶跃δf施加到牵引力f来检查精细控制器参数的品质。
65.用于确定另外的精细控制器参数r
f，v2
的速度测试t2的执行也可以在参数化单元90上进行，但也可以在单独实施的另外的精细参数化单元上进行。
66.如果在第一工作线速度v1与第二(优选最大)工作线速度v2之间没有确定控制器参数，则也可以离线确定针对附加的工作线速度v
x
的附加控制器参数r
f，vx
，即无需另外的测试规程。这可以通过在频率特性曲线方法的范围中执行系数比较来进行，或者通过沿着函数在精细控制器参数r
f，v1
与另外的精细控制器参数r
f，v2
之间进行插值来进行。
67.针对附加线速度v
x
的所确定的附加控制器参数r
f，vx
(如针对第一工作线速度v1的精细控制器参数r
f，v1
和/或针对第二工作线速度v2的另外的精细控制器参数r
f，v2
)可以作为针对牵引力控制器9的参数组被存储并且在操作中按需调用。
68.参数化单元90和/或精细参数化单元和/或另外的精细参数化单元可包括基于微处理器的硬件，例如，在其上实施用于执行相应功能的相应软件的计算机或数字信号处理器(dsp)。参数化单元90和/或精细参数化单元和/或另外的精细参数化单元还可以包括也具有微处理器的集成电路，例如，专用集成电路(asic)或现场可编程门阵列(fpga)。参数化单元90和/或精细参数化单元和/或另外的精细参数化单元还可以包括模拟电路或模拟计算机。混合形式也是可以构想的。此外，还可以在相同硬件上实现不同的功能。
69.随后示例性地示出了牵引力控制段g(s)的控制段参数的标识。牵引力控制段g
f，0
(s)的静止控制段参数被确定并且用于确定静止控制器参数r
f，0
(静止测试t0)。此外，牵引力控制段g
f，v1
(s)的精细控制段参数被确定并且用于确定牵引力控制器9的精细控制器参数r
f，v1
(蠕变测试t1)。控制段参数的标识首先借助静止测试t0(即，在线速度v为零时)且随后借助蠕变测试t1(即，在线速度v不等于0时)来执行。
70.材料3具有基本伸长率∈0，其中在轻微卷绕的材料3的情况下，基本伸长率∈0也为零或至少可忽略不计。
71.假定弹性模量为长度为l＝4,5m，横截面为a＝2,8
·
10-5
m且基本伸长率为
ò0＝0,1786。牵引力控制段g
f，v0
(s)的静止控制段参数的标识首先在开放控制环中不受控地执行且随后在闭合控制环中执行。
72.牵引力控制段g(s)的一般传递函数由或来描述，其中系数为和
73.因此，在线速度v大于0时，可以估计牵引力控制段g
f，v
(s)的两个静止控制段参数，由此可以确定长度l和弹性模量e。
74.对于静止(即，线速度v＝0)，适用牵引力控制段其中
75.因此，在静止时仅有一个系数ks，因此在此也仅能估计一个控制段参数。弹性模量e可以仅在材料3的已知长度l的情况下根据静止控制段参数来确定。
76.现在，在开放控制环的情况下执行静止测试t0，其中假设幅材加工机1中的材料3具有0m/min的线速度v。如图4中所示，将阶跃施加到卷绕器2的卷绕器设定转速v9上。此外，还确定了阶跃响应，即观察牵引力f如何表现。
77.随后，以系数ks的形式的牵引力控制段g
f，0
(s)的静止控制段参数借助(递归)最小
二乘法根据阶跃响应来确定。因此，在该示例中得出系数为ks＝144,66。在已知长度l＝4.5m的情况下，针对弹性模量得出：
[0078][0079]
因为牵引力控制段g
f，0
(s)的所有必需的静止控制段参数现在都是已知的，所以可以确定静止控制器参数r
f，v0
并且因此可以设计控制器。
[0080]
控制器最终具有形式并且按照规定ωctr≈1,5以及来设计，其中ωc描述开环的交叉频率，tr描述闭环的阶跃响应的上升时间，描述相位余量并且
ü
描述闭环阶跃响应的超调。
[0081]
现在使用频率特性曲线方法。为此，预先给定期望的上升时间tr，例如，0.17s。因此，这得到交叉频率当超调
ü
为
ü
＝10％时，相位余量为＝10％时，相位余量为传递函数在交叉频率ωc处的自变量用来计算。
[0082]
时间常数tr用来进一步计算。因此，时间常数tr作为第一控制器参数r
f，v0
被确定。
[0083]
控制段在交叉频率处为：
[0084][0085]
因此，针对牵引力控制器9得到放大率
[0086]
因此，对于控制器时间常数tr和放大率vr作为静止控制器参数r
f，0
被确定，并且牵引力控制器9利用静止控制器参数r
f，v0
来参数化。由此完成了静止测试t0的控制器设计。
[0087]
现在使用借助静止测试t0来参数化的牵引力控制器9，以便在闭合控制环的情况下执行蠕变测试t1，其中例如假设材料3在幅材加工机1中具有为15m/min的线速度v。牵引力阶跃δf随后被施加到牵引力f，如图5中所示。
[0088]
随后，以系数a1和b0的形式的牵引力控制段g
f，v1
(s)(其例如以a1＝18,095和b0＝2691，1来得到)的精细控制段参数借助(递归)最小二乘法根据牵引力阶跃δf来确定。因此，长度l＝a1v＝4.52m，且弹性模量等于与上述在静止测试t0的范围中确定的针对弹性模量的结果e＝1.97.107n/m进行比较时示出了静止测试的结果已经足够精确。
[0089]
用于蠕变测试t1的牵引力控制器6的精细控制器参数r
f，v1
的确定基本上类似于用于在静止测试t0时的静止控制器参数r
f，0
的确定来进行。
[0090]
然而，为了确定静止控制段参数g
f，0
，牵引力f增加到标识牵引力f
w2
，而为了确定精细控制段参数g
f，v1
，施加牵引力阶跃δf。
[0091]
传递函数在交叉频率ωc处的自变量用来计算。时间常数tr用来进一步计算。因此，时间常数tr作为控制器参数r
f，v1
被确定。
[0092]
控制段在交叉频率处为：因此，针对牵引力控制器9得到放大率
[0093]
因此，对于控制器时间常数tr和放大率vr作为精细控制器参数r
f，v1
被确定。用于蠕变测试的控制器设计由此完成，由此牵引力控制器9可以利用精细控制器参数r
f，v1
来参数化。