前馈控制方法、前馈控制器和张力控制系统技术方案

本申请实施例提供了一种前馈控制方法、前馈控制器和张力控制系统。所述前馈控制方法包括：获取张力检测单元检测的当前材料带张力值，根据前馈控制器模拟量通道输出值与材料带张力值的关系模型和所获取的当前材料带张力值计算得到对应的前馈控制器模拟量通道输出值，以及根据所计算的前馈控制器模拟量通道输出值输出对应的模拟信号到动力机构以控制所述动力机构的出力来预控制材料带的张力。本申请实施例的预控关系模型准确，使张力PID的输出在整个输出中的占比很小，从而可以采用更高的比例系数，提高张力响应速度和控制精度。提高张力响应速度和控制精度。提高张力响应速度和控制精度。

【技术实现步骤摘要】
前馈控制方法、前馈控制器和张力控制系统


[0001]本专利技术涉及张力控制
，尤其涉及一种前馈控制方法、前馈控制器和张力控制系统。

技术介绍

[0002]随着新能源行业的发展，锂电池的需求量越来越大，对锂电池生产线的要求也越来越高。作为锂电池生产过程中的一个设备，极片轧机在电池生产中起着重要的作用。张力控制机构作为极片轧机的重要组成部分(如图1所示)也被赋予了更高的要求。极片轧机的张力控制要求如下：1.张力波动要小，实际张力值要和设定值匹配；2.运行过程中调整张力，张力不要超调；3.解决设备运行两年以后张力值偏差过大的问题。
[0003]张力控制方法主要是根据设定值大小先给气缸控制器一个初始值，作为预控气压，产生一定的张力，作为然后使用反馈张力和设定张力的差值做PID运算。目前获得预控气压值的做法如下：1.根据给定气缸气压值P，气缸的缸径D，计算出气缸出力2.根据跳舞辊的力臂L1和L2，得出3.由极片与辊的夹角α，得出材料上的张力F
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＝F2cosα；4.从而可以反推出不同设定张力F
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下用于给定预控的气压值然后根据U/P关系得出给定控制的模拟量的值。
[0004]但是，由于机械制造误差和装配原因造成的连接点(例如图1中的a、b和c)的摩擦力变化是无法计算的，因此根据现有方法得到的张力值和气压的关系也是不准确的，而不准确的关系式会引起张力控制的不稳定和不准确，严重时会造成断带而影响生产的情况。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术提供了一种前馈控制方法、前馈控制器和张力控制系统，用于至少部分地解决上述技术问题。
[0006]本专利技术的第一方面提供了一种用于区间张力机构的张力控制系统的前馈控制方法，所述前馈控制方法包括：
[0007]A获取张力检测单元检测的当前材料带张力值；
[0008]B根据前馈控制器模拟量通道输出值与材料带张力值的关系模型和所获取的当前材料带张力值计算得到对应的前馈控制器模拟量通道输出值；
[0009]C根据所计算的前馈控制器模拟量通道输出值输出对应的模拟信号到动力机构以控制所述动力机构的出力来预控制材料带的张力。
[0010]在一种可能的实现方式中，步骤A之前，还包括：
[0011]D建立所述前馈控制器模拟量通道输出值与材料带张力值的关系模型，所述关系模型为线性关系模型。
[0012]在一种可能的实现方式中，步骤D之前还包括：
[0013]E控制所述区间张力机构中的第一侧主轴静止且第二侧主轴低速顺时针旋转直至材料带克服动力机构的出力绷紧并且动力机构中的跳舞辊臂与地面平行时停止，该停止时的状态为所述材料带张力建立状态。
[0014]在一种可能的实现方式中，步骤D进一步包括：
[0015]在材料带张力建立状态下，记录所述前馈控制器给定所述动力机构N个不同的模拟信号时对应的前馈控制器模拟量通道输出值和张力检测单元检测的材料带张力值，得到对应N个拟合点的N组数据；
[0016]采用预设的曲线拟合算法对所述N组数据进行直线拟合，得到前馈控制器模拟量通道输出值与材料带张力值的所述线性关系模型，其中所述预设的曲线拟合算法为最小二乘法、梯度下降法或高斯牛顿列马算法。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述前馈控制方法还包括：
[0018]以定时的方式，依次执行步骤E、步骤D和步骤A至步骤C；或者，响应于控制指令，依次执行步骤E、步骤D和步骤A至步骤C。
[0019]在一种可能的实现方式中，所述前馈控制方法还包括：
[0020]在所述预控制之后的张力PID控制阶段，响应于获取的材料带张力值的变化，执行步骤A至步骤C。
[0021]本专利技术的第二方面还提供了一种前馈控制器，用于区间张力机构的张力控制系统的前馈控制，所述前馈控制器包括：
[0022]获取模块，用于获取张力检测单元检测的当前材料带张力值；
[0023]计算模块，根据前馈控制器模拟量通道输出值与材料带张力值的关系模型和所获取的当前材料带张力值计算得到对应的前馈控制器模拟量通道输出值；
[0024]输出模块，用于根据所计算的前馈控制器模拟量通道输出值输出对应的模拟信号到动力机构以控制所述动力机构的出力来预控制材料带的张力。
[0025]在一种可能的实现方式中，所述前馈控制器还包括模型建立模块，所述模型建立模块还用于在材料张力建立状态下，记录所述前馈控制器给定所述动力机构N个不同的模拟信号时对应的前馈控制器模拟量通道输出值和张力检测单元检测的材料带张力值以得到对应N个拟合点的N组数据，并且采用预设的直线拟合算法对所述N组数据进行拟合得到前馈控制器模拟量通道输出值与材料带张力值的线性关系模型，其中所述预设的直线拟合算法为最小二乘法、梯度下降法或高斯牛顿列马算法。
[0026]在一种可能的实现方式中，所述前馈控制器还包括张力建立模块，所述张力建立模块用于控制所述区间张力机构中的第一侧主轴静止且第二侧主轴低速顺时针旋转直至材料带克服动力机构的出力绷紧并且动力机构中的跳舞辊臂与地面平行时停止，该停止时的状态为所述材料带张力建立状态。
[0027]本专利技术的第三方面还提供了一种用于区间张力机构的张力控制系统，包括：
[0028]张力检测单元，用于检测材料带的张力值；
[0029]根据前述任一项所述的前馈控制器；
[0030]PID控制器，用于所述前馈控制器执行预控制后，根据张力检测单元检测的当前材料带张力值和设定张力值的差值做PID运算，并将运算结果输出给动力机构；
[0031]所述动力机构，用于根据接收自所述前馈控制器的模拟量的输出值和接收自所述
PID控制器的运算结果产生出力来控制材料带的张力。
[0032]在本申请的实施例中，与现有技术相比，至少包括以下优点：
[0033](1)提出一种新的预控关系模型(即前馈控制器模拟量通道输出值与材料带张力值的关系模型)，利用该预控关系模型计算的前馈控制器的输出值能够准确匹配不同的区间张力机构，使张力PID的输出在整个输出中的占比很小，从而可以采用更高的比例系数，提高张力响应速度和控制精度。
[0034](2)前述的新的预控关系模型是通过实验方式得到原始数据，然后用最小二乘法拟合得到，避免了装配和机械加工的误差引起的关系式不准确，并且在区间张力机构磨损后重复实验过程以更新该预控关系模型，从而保证区间张力机构磨损后的张力控制的一致性和准确性。
[0035](3)所提出的新的预控关系模型可以保证区间张力机构运行过程中由于修改设定值引起的张力波动时应用前馈控制算法，使得新设定值输入的瞬间也会准确的得到对应的输出气压值来使得反馈张力值与设定张力相同，从而使被控变量的扰动消灭在萌芽之中，使被控变量不会因扰动作用或给定值变化而产生偏差。
附图说明
[0036]图1是根据本专利技术的一个示例区间张力机构的示意图。
[0037]图2是根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于区间张力机构的张力控制系统的前馈控制方法，其特征在于，所述前馈控制方法包括：A获取张力检测单元检测的当前材料带张力值；B根据前馈控制器模拟量通道输出值与材料带张力值的关系模型和所获取的当前材料带张力值计算得到对应的前馈控制器模拟量通道输出值；C根据所计算的前馈控制器模拟量通道输出值输出对应的模拟信号到动力机构以控制所述动力机构的出力来预控制材料带的张力。2.根据权利要求1所述的前馈控制方法，其特征在于，步骤A之前，还包括：D建立所述前馈控制器模拟量通道输出值与材料带张力值的关系模型，所述关系模型为线性关系模型。3.根据权利要求2所述的前馈控制方法，其特征在于，步骤D进一步包括：在材料带张力建立状态下，记录所述前馈控制器给定所述动力机构N个不同的模拟信号时对应的前馈控制器模拟量通道输出值和张力检测单元检测的材料带张力值，得到对应N个拟合点的N组数据；采用预设的曲线拟合算法对所述N组数据进行直线拟合，得到前馈控制器模拟量通道输出值与材料带张力值的所述线性关系模型，其中所述预设的曲线拟合算法为最小二乘法、梯度下降法或高斯牛顿列马算法。4.根据权利要求3所述的前馈控制方法，其特征在于，步骤D之前还包括：E控制所述区间张力机构中的第一侧主轴静止且第二侧主轴低速顺时针旋转直至材料带克服动力机构的出力绷紧并且动力机构中的跳舞辊臂与地面平行时停止，该停止时的状态为所述材料带张力建立状态。5.根据权利要求4所述的前馈控制方法，其特征在于，所述前馈控制方法还包括：以定时的方式，依次执行步骤E、步骤D和步骤A至步骤C；或者，响应于控制指令，依次执行步骤E、步骤D和步骤A至步骤C。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的前馈控制方法，其特征在于，所述前馈控制方法还包括：在所述预控制之后的张力控制阶段，响应于获取的材料带张力值的变化，执行步骤A至步骤C。7.一种前馈控制器，用于区间张力机构的张力控制系统的前馈控制，其特征在于，所述前馈控制器(400)包括：获取模块(403)，用于获取张力检测单元检测的当前材料带...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯亚伟，杨振江，祁贺明，
申请(专利权)人：西门子中国有限公司，
类型：发明
国别省市：