在传统的电力拖动领域，恒张力同步传动是经典的控制环节，同步控制广泛的应用于纺织、印染、造纸等诸多行业，纺织行业一直是个备受关注的行业，随着电子技术和计算机技术的广泛应用，企业不断提高纺织机械的机电一体化水平，纬纱机成为纺织机械中不可或缺的一员。
当前纬纱机基本上是采用开环控制，导致纱线的张力控制不一，因而使得所卷纱线紧实度不一，外径不一致，致使卷绕后的产品在使用时由于米数不一，浪费较为严重，因此引入纱线卷排的恒张力控制是解决的该问题的有效办法，从而尽可能的保证收卷后成品的米数误差在较小的范围内。本文以纬纱机为原型，研究了纱束在卷取过程中张力变化的规律，讲述了纬纱机控制系统的构成以及控制方式，建立了纱线收卷过程中纱线收卷控制系统的数学模型，论证了在保证托架的行走速度稳定的情况下，纱线的线速度和收卷半径是张力变化的主要干扰，讨论了PID控制基本算法的理论及各参数作用，为了保证恒张力控制，则纱束卷的收卷角速度应随着卷径的变化而变化。本文以单片机为主控芯片实现整机的模拟量采集、数字量输入输出控制、通信和显示等系统的控制，FPGA为协助芯片完成PID算法实现了恒张力的控制。
系统采用张力传感器来进行张力检测，检测信号经过单片机采集并处理后传送给FPGA进行运算，运算后的结果经转换后控制变频器，由变频器来改变收卷电机的角速度实现了恒张力的控制。同时为了保证设备能够可靠的工作，在软、硬件的设计过程中分别采用了不同的方法来解决抗干扰问题，从软件上尤其是数据采集过程中采用数值滤波法来抑制干扰，从硬件上尤其是电源部分开关电源和独立功能块单独供电的方法来提高供电的可靠性，并取得了明显的效果。