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全自動鋰電池電芯卷繞機張力與糾偏


  張力控制和糾偏控制是鋰離子電池卷繞最關鍵的技術之一,張力控制與糾偏控制的效果直接影響到鋰電池產品的質量。鋰電池電芯卷繞機為載體,探討了鋰電池卷繞的工藝、張力和糾偏控制方案。從方型卷針的張力波動機理入手,分析了其卷繞的動態過程,提出了變角速度恒線速度控制方法,建立了恒線速度模型,并提出了具體的控制方案實現上述模型。
  分析了糾偏的原理,提出并研究了糾偏系統控制方案。 詳細介紹了鋰電池的卷繞工藝及其卷繞設備,研究了鋰電池的生產工藝以及卷繞工藝的特點,明確了設備研發的技術要求,闡述了設備主要的工藝流程并提出了張力與糾偏控制的總體方案。分析了設備的功能需求,對比傳統控制方案,并根據需求選定了最優方案,搭建了控制系統硬件平臺并對硬件平臺的元件進行了分析和選型,規劃了軟件的模塊,利用TwinCAT軟件平臺實現了主程序以及相應的子程序。 重點對張力波動原理進行了分析,建立了方型卷針收卷的動態模型。
  根據動態模型的恒線速度卷繞結論,利用TwinCAT的電子凸輪模塊來擬合恒線速度變角速度曲線,實現卷繞電機的恒線速度控制。研究了張力控制的原理,采用全閉環張力控制策略,編寫軟件實現了張力控制系統的運動控制,設計了人機界面。通過搭建實驗平臺,實測張力數據,驗證了本文中提出的恒線速度卷繞控制方案的有效性。 對偏移產生的原因、糾偏檢測和控制原理也進行了研究,設計了主要的糾偏機構,計算了以交流同步伺服系統為核心部件的糾偏控制系統的傳遞函數,并建立了糾偏控制系統的仿真模型,最后在TwinCAT軟件平臺下編寫程序實現增量型PID糾偏控制算法及自動控制。
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