高速无芯轴纸张复卷机是生产无芯卷筒纸的新型设备,其中纸张卷取机构与张力控制系统的设计是否可靠直接关系到整个设备设计的成败。为此,本文从理论、实验两方面着重对纸张传送和卷取机构的动力学与张力控制策略进行了细致地研究,从而为研发具有自主产权的高速无芯轴纸张复卷机提供了理论指导。首先,本文基于纸张的刚体薄片-扭簧模型对纸张卷取进行了动力学分析,并应用RecurDyn多体动力学仿真软件对纸张无芯起卷过程进行仿真。重点研究了纸张杨氏模量,纸张厚度,卷取轨道形状等因素对纸张无芯起卷的影响,其结论为纸张无芯复卷的进一步研究提供了参考。其次,建立了由磁粉制动器,摆动检测辊,功率放大器,放卷辊组成的放卷张力控制系统的数学模型。在MALAB 7.0的Simulink仿真环境中对放卷张力控制系统纸卷直径参数变化时系统阶跃响应进行仿真研究。同时分别对常规PID控制,模糊控制,自调整模糊控制,自调整模糊PID控制的放卷张力控制进行了仿真。仿真结果表明,自调整模糊PID控制能自适应放卷系统纸卷直径参数的变化。最后,本文对以PLC、伺服电机为核心的自动无芯轴复卷纸机的电气控制系统进行了硬、软件详细设计。并在自研制的自动无芯轴复卷纸机上,对无芯起卷和放卷张力控制进行实验验证。分别比较了有无后挡板和不同卷取轨道时纸张无芯卷取的效果,提出了一种卷取效果良好的卷取轨道形状;同时以西门子S7-200 PLC为张力控制器对常规PID放卷张力控制进行实验,验证了仿真结果。无芯轴纸张复卷技术的研究目前在我国还处于起步阶段,本文对于高速自动无芯轴复卷纸机的研究和开发在国内具有一定的先进性,研究成果对类似自动化设备的设计具有参考价值。