针对太阳能选择性吸收涂层镀膜过程中铝带张力控制精确度要求高的问题，通过对间接张力控制方法的分析，找出影响铝带张力控制精度的几个重要因素，并给出了这些因素获得的正确方法，用以指导实际应用。
直接张力控制系统1
直接张力控制系统通常配备张力检测元件，将测得的实际张力值传输至控制器并与设定的张力值进行比较，再根据算法进行输出控制。该系统的优点是：系统构成简单，能克服卷径、速度及惯性转矩变化等对张力的影响;缺点是：测量的精度主要取决于张力传感器的测量精度，若现场电磁干扰比较严重，张力传感器的测量精度可能会受到影响。
间接张力控制系统 2
间接张力控制系统通常无张力传感器，是通过对传动设备各个组成部分进行详细地分析，从而找到影响卷取张力的变量，然后对这些变量进行控制来达到张力控制的目的。间接张力控制系统需要可编程逻辑控制器(PLC) 计算铝带的实时卷径，对摩擦转矩和惯性转矩进行计算。该系统的优点是：省略了张力传感器，降低了成本，控制稳定性好，抗干扰能力强;缺点是：需要控制的变量较多，存在稳态误差。
复合张力控制系统3
复合张力控制系统将直接张力控制和间接张力控制进行结合，通常做法是在间接张力的电流环和速度环基础上，再加入一个张力闭环，形成三闭环的控制。该系统的优点是：控制精度好，有良好的动态性能和跟随性能;缺点是：造价高，控制方式较为复杂，且存在一些缺陷，比如，初始建立张力时系统容易震荡等。
间接张力控制的策略分析 4
本系统中传动系统采用的是间接张力控制系统，即通过给定电机转矩限幅值来实现张力控制。在传动系统启停或变速时需考虑的主要问题是：如何解决因速度改变造成惯性转矩变化对张力的影响?在传动系统稳定时，要克服因卷径或其他参数变化而带来的张力波动。浙江某镀膜厂已采用了这种间接张力控制系统，系统的结构框图如图1 所示，上位机用于监控整套系统的参数，包括传动参数和工艺参数;PLC 用于实现卷径计算，静、动态补偿及其他工业参数的控制;PLC、S120 伺服驱动器和伺服电机用于通信。
间接张力控制系统是以电流和速度控制器为核心的电流、速度双闭环串级控制系统，速度环为外环，电流环为内环。外环是通过速度给定和速度反馈来实现闭环，内环是通过速度环输出电流和对电流的监测来实现闭环。在间接张力控制过程中，首先使速度环输出饱和，速度控制器输出给定转矩限幅值，再附加变速过程中的惯性转矩和摩擦转矩，系统只有电流环起到调节作用，通过改变转矩设定输出来改变电流输出以完成张力控制[2]。
为保证在间接张力控制中达到设定的张力值，电动机的输出转矩需等于各部分阻力力矩之和。通过动态力矩平衡公式可得出它们的关系。
动态力矩平衡公式为：
式中，M 为输出转矩，N•m;Mt 为设定张力转矩，N•m;Mf 为摩擦转矩，N•m;MJ 为惯性转矩，N•m。
2.1 设定张力转矩
设定张力转矩是控制系统为满足铝带张力而提供的转矩设定值，即张力转矩的公式为：
式中，Ut 为单位横截面积上的张力给定值;At为铝带的横截面面积;Dact 为铝带卷的实时卷径。
由式(2) 可知，Dact 是影响Mt 的主要因素，因此，获取Dact 是十分重要的。此处计算Dact采用的是速度比计算法，根据给定速度辊的转速计算出整条生产线的线速度V，通过卷取电机的编码器得到电机转速n，i 为电机和卷筒之间的齿轮比，根据卷取辊与整条生产线线速度相同原则就可以计算出当前的Dact 值。采用速度比计算实时卷径的公式为：
这种测量方法会因带子的打滑而引起误差，因此在程序中做了卷径的校验，这样就保证了卷径的精确性。
2.2 摩擦转矩
系统运行时要克服摩擦力产生的摩擦转矩，摩擦转矩公式为：
式中，Bf(t) 为阻尼系数;n(t) 为滚筒的转速。摩擦转矩在传动运行中一直都有，且在不同速度时摩擦转矩值的大小不同，需要进行分别补偿。S120 伺服驱动器中有摩擦转矩的补偿功能[3]，速度不同时可获取不同的转矩值，最多能获得10 组数据，其余数据可用线性插值的方法获得。
2.3 惯性转矩的转动惯量
在生产中，当传动系统的传动速度改变时，传动系统的输出转矩也应做相应改变，这部分用以适应速度变化的转矩称为惯性转矩。为了使铝带的张力稳定，必须对电机输出的转矩进行惯性补偿。将速度改变时产生的惯性转矩叠加至输出转矩上，这样能克服在传动变速时，由于惯性转矩波动而引起铝带过松或过紧，甚至断带的问题。电机速度的下降和卷筒上带材的质量增加会造成转动惯量的变化。电机转轴上的转动惯量包括两部分：一部分为固定惯量Jfix，它是卷筒、传动轴及减速机等转化到电动机转轴上的转动惯量;另一部分为可变惯量Jvar，它是铝卷的转动惯量，该惯量随着卷径的减小而减小。固定惯量和可变惯量之和就是总的转动惯量。
2.3.1 固定惯量Jfix
可由测试法得出卷取机的转动惯量，具体测试步骤如下：
1) 卷取机空载时，转速给定为卷取电动机的额定转速ne，设定电机的加速时间为t1，电机从零开始加速，通过计算出电机的加速度，再将其转换为角加速度，同时录制加速过程中的转矩值Ma，并取其平均值。
2) 录制电机达到额定转速时的转矩值Mb。
3) 设定电机的减速时间，此处的减速时间和加速时间设置为相同的值，同时进行减速并录制减速过程中产生的转矩值Mc，并取其平均值。
