柔性材料生产线张力控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

柔性材料加工是一类在纺织、造纸、印刷和薄膜材料等工业中常见的加工类型，随着新技术和新工艺的发展，柔性材料的卷取控制在半导体制造、生物医药和新能源等行业中的材料加工中的应用也越来越广泛。燃料电池是一种化学电池，它是利用物质之间发生化学反应释放出能量，直接将其变换为电能。燃料电池具有污染小、高效、高可靠性及易维护等优点，被誉为是继火力、水力和核能之后的新一代发电装置。在众多包括碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池以及质子交换膜燃料电池在内的燃料电池中，质子交换膜燃料电池（pemfc），依靠其独特的性能优势，已经发展成为广大应用领域的首要选择，特别是最近几十年，该类燃料电池引起了各国科学家和研究人员的广泛关注，并投入大量的人力物力进行研究，而柔性材料质子交换膜作为其核心部件，成为了研究热点。

pemfc膜电极组件的生产成本约占燃料电池总成本的一半以上，因此降低膜电极组件的生产成本成为了批量化生产质子交换膜燃料电池的核心重点。然而，由于制备质子交换膜的材料比较特殊，主要由质子交换膜、催化剂等组成，致使膜电极组件的加工较为困难，并且目前国内用来制备膜电极组件的设备主要从海外市场进口而来，这样更加增加了膜电极组件的生产成本。面对这种供不应求的现状，我们国家需要自主研发一套连续化制备膜电极的薄膜卷绕装置，从而实现膜电极的高质量批量化生产，加快质子交换膜燃料电池在国内的推广与使用，从而推进国家能源结构的战略性调整，确保国民经济的稳定发展。

在卷绕加工的过程中，薄膜卷材由放卷端进行展开、剥离之后进入热压装置，使催化层充分涂覆在质子交换膜的两侧，涂覆完后的成品被送到收卷端进行卷取。在整个卷绕涂覆的过程中，需要对薄膜卷材的张力进行严格的控制，只有使整个过程中的张力保持较为稳定的值，才能保证涂覆的效果和质量，从而生产出高质量的膜电极。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

主要对薄膜卷绕装置的张力控制系统进行研究，将加工的薄膜卷材作为张力控制系统的被控对象，深入探求在卷绕的过程中张力产生的机理并建立张力控制系统的数学模型，结合薄膜卷绕装置的加工工艺，从工艺控制的要求出发，研究适合于张力控制系统的控制策略，最后完成张力控制系统的软硬件设计。即以下几步：（1）熟悉柔性材料生产线工艺流程；（2）确定张力控制方法；（3）完成张力控制系统硬件电路的设计。

2.2拟采用的技术方案及措施

3. 研究计划与安排

1—3周：完成开题报告、翻译外文资料；

4—12周：方案设计、硬件电路设计、编程调试；

13—14周：撰写毕业论文，准备答辩；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王刚.薄膜卷材传输张力控制系统的研究与设计.武汉理工大学.2013-05-01

[2]谢林利.太阳能薄膜电池涂布生产线的张力控制研究.江南大学.2015-06-01

[3]阮毅,陈伯时．《电力拖动自动控制系统-运动控制系统》（第4版）．北京：机械工业出版社，2010