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龍圖騰網(wǎng)獲悉太原理工大學(xué)申請的專利一種基于干擾觀測補(bǔ)償?shù)奶祭w維纏繞張力控制方法和裝置獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN120171072B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-19發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號(hào)為：202510665309.0，技術(shù)領(lǐng)域涉及：B29C70/32；該發(fā)明授權(quán)一種基于干擾觀測補(bǔ)償?shù)奶祭w維纏繞張力控制方法和裝置是由梁建國;范宇航;陳占春;劉江林;李銀輝;武婷;張曉祥;高海峰;薛玉欽;房鑫磊;杜昊霏設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2025-05-22向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本一種基于干擾觀測補(bǔ)償?shù)奶祭w維纏繞張力控制方法和裝置在說明書摘要公布了：本發(fā)明屬于碳纖維纏繞設(shè)備控制領(lǐng)域，旨在解決復(fù)合材料纏繞成型過程中，存在著各種各樣的干擾信號(hào)，且這類擾動(dòng)信號(hào)會(huì)對纏繞張力產(chǎn)生較大影響的問題。提供了一種基于干擾觀測補(bǔ)償?shù)奶祭w維纏繞張力控制方法和裝置，包括以下步驟：獲取張力控制系統(tǒng)中擺桿的位置偏離信號(hào)和紗線處的張力信息；基于模糊分?jǐn)?shù)階PID控制器的輸出控制伺服電機(jī)的放卷速度以使擺桿重新平衡，同時(shí)基于干擾觀測器的輸出控制張力調(diào)節(jié)桿以對未知干擾信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償；基于模糊分?jǐn)?shù)階PID控制器和干擾觀測器的配合，完成張力控制系統(tǒng)中的張力控制。本發(fā)明顯著增強(qiáng)了系統(tǒng)面對參數(shù)變化與外部干擾時(shí)的魯棒性與適應(yīng)性，使得系統(tǒng)在復(fù)雜多變的環(huán)境中亦能維持高精度的控制效果。

本發(fā)明授權(quán)一種基于干擾觀測補(bǔ)償?shù)奶祭w維纏繞張力控制方法和裝置在權(quán)利要求書中公布了：1.一種基于干擾觀測補(bǔ)償?shù)奶祭w維纏繞張力控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 基于被控系統(tǒng)的物理特性，建立張力控制系統(tǒng)分?jǐn)?shù)階數(shù)學(xué)模型； 建立模糊分?jǐn)?shù)階PID控制器，用于實(shí)現(xiàn)放卷速度的調(diào)節(jié)； 建立干擾觀測器，用于實(shí)現(xiàn)對未知擾動(dòng)的觀測補(bǔ)償，所述干擾觀測器包括逆濾波器、二階輔助濾波器和干擾補(bǔ)償器；其中構(gòu)建干擾觀測器的步驟如下：設(shè)計(jì)逆濾波器，激勵(lì)誤差信號(hào)的干擾特性，使誤差信號(hào)轉(zhuǎn)化為可測信號(hào)；構(gòu)建二階輔助濾波器，建立干擾頻率與輸入干擾的關(guān)系，將輸入干擾表示為關(guān)于虛擬擾動(dòng)的參數(shù)形式，然后逐次降階反推輸入干擾；構(gòu)建干擾補(bǔ)償器，重構(gòu)干擾信號(hào)，并對干擾信號(hào)進(jìn)行前饋補(bǔ)償； 獲取張力控制系統(tǒng)中擺桿的位置偏離信號(hào)和紗線處的張力信息； 基于擺桿的位置偏離信號(hào)控制模糊分?jǐn)?shù)階PID控制器的輸出，同時(shí)基于紗線處的張力信息控制干擾觀測器的輸出； 基于模糊分?jǐn)?shù)階PID控制器的輸出控制伺服電機(jī)的放卷速度以使擺桿重新平衡，同時(shí)基于干擾觀測器的輸出控制張力調(diào)節(jié)桿以對未知干擾信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償；基于模糊分?jǐn)?shù)階PID控制器和干擾觀測器的配合，完成張力控制系統(tǒng)中的張力控制； 其中，張力控制系統(tǒng)分?jǐn)?shù)階數(shù)學(xué)模型的傳遞函數(shù)的表達(dá)式為： 式中，為永磁同步電機(jī)的分?jǐn)?shù)階數(shù)學(xué)模型，，其中為扭矩常量，為電氣時(shí)間常數(shù)，為機(jī)械時(shí)間常數(shù)，為電磁環(huán)節(jié)階次，且，為機(jī)械環(huán)節(jié)階次，且；為控制器增益參數(shù)；為電機(jī)減速器參數(shù)；為控制系統(tǒng)增益參數(shù)；為傳感器增益參數(shù)；為紗團(tuán)半徑；為拉普拉斯變換域中的復(fù)頻率； 模糊分?jǐn)?shù)階PID控制器的傳遞函數(shù)為： 式中，為分?jǐn)?shù)階PID控制器的比例系數(shù)；為分?jǐn)?shù)階PID控制器的積分系數(shù)；為分?jǐn)?shù)階PID控制器的微分系數(shù)；為分?jǐn)?shù)階PID控制器的積分階數(shù)，且；為分?jǐn)?shù)階PID控制器的微分階數(shù)，且； 逆濾波器的表達(dá)式為： 式中為系數(shù)矩陣對應(yīng)的分子、分母多項(xiàng)式；的階數(shù)分別用表示；由一階慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)組成，為待定參數(shù)； 二階輔助濾波器的表達(dá)式為： 式中，,, 為輔助濾波器內(nèi)部信號(hào)，, 為待定參數(shù)，為可測信號(hào)。

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