在卷绕带材的加工生产过程中,张力与线速度的协调控制性能是很重要的一环,它直接决定了生产品质和生产效率。在张力检测环节,考虑到张力传感器检测张力的方案价格昂贵,本文提出了一种新型张力观测方案,它能够在系统运行的各个阶段(启动、稳定运行、停车)观测卷绕物张力,并对系统速度和张力进行协同控制,提出了具体实现方案。首先,通过阅读国内外多电机协同控制的文献,了解国内外研究现状与发展趋势,对现有的控制方案进行分析比较,针对时变收卷系统提出了一种基于张力观测器的速度-张力协同测控方案,介绍了系统的主要功能和总体方案并简述研究设计思路。其次,建立测控系统对象的数学模型。先对直驱式永磁同步电机矢量控制方案方法介绍,然后分析物料的动力学模型,建立系统完整的数学模型。针对系统运行的稳定运行、启动过程和暂停车阶段,利用牵出收卷线速度、收卷半径、收卷转动惯量、三相电流的测量和库伦摩擦力矩的估算分别研究张力观测算法。在此基础上,研究了基于滑模变结构和反演思想相结合的速度-张力协同控制算法,求得张力环和速度环的控制律。然后用MATLAB/SIMULINK仿真验证了方案的可行性,结果表明该控制算法能够克服卷径时变干扰,减小张力超调,加快响应速度。最后,对系统协同控制器分别进行硬件设计和软件设计。硬件设计以STM32F103ZET6为主控芯片设计最小系统、光电编码器信号调理电路、三相电流检测电路、人机界面和电源电路,并简要介绍各电路原理及功能。软件设计以u C/OS-II为实时操作系统,设计多任务模式,对系统软件进行模块化处理,简要介绍各程序流程图,主要包括三相电流检测、速度检测、卷径和转动惯量检测程序、系统运行各阶段张力观测、速度-张力协调控制程序和人机界面程序。