【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池极片轧机，具体的说是一种全功能电池极片双辊压装置及其控制策略。
技术介绍
1、至今，新能源电池产业已经成为国家经济的关键支撑领域。在电池生产中，极片的双辊压制工序是关键步骤之一，其性能稳定性直接依赖于控制系统的效能。然而，目前的双辊压装置的控制系统及其策略较为陈旧，难以满足企业对于控制系统高度专业化和一体化的要求。尤其是在处理张力控制的非线性问题、多变量的耦合及现场不可预测干扰时更显不足。
2、公开号为cn116979024a的中国专利中公开了一种锂电池极片辊压成型装置，包含基本的辊压组件以及收放卷组件等部分，但是在此辊压装置中仅采用了单个辊压设备，无法对极片做到更均匀的压实效果，并且多个组件之间极易产生系统振荡，使张力控制精度较低，生产效率低下。
3、公开号为cn115783855a的中国专利中公开了一种采用pid算法进行张力控制的研究，通过获取张力传感器采集得到的张力数据，进行张力数值计算，并采用优化算法对pid控制器进行调优。然而所述的优化pid算法仅在恒张力状态下有较好的表现，当辊压装置的张力产生突变时则会产生积分项溢出现象，导致辊压装置生产误差较大并且稳定性低下。
4、公开号为cn113422004a的中国专利中公开了一种电池极片制作工艺流程，包括辊压工序、分切工序等。然而所述的制作方法和装置并没有考虑面临张力回弹等现象时的应对措施，当原材料内部应力释放导致张力不稳时，将直接导致电池极片生产质量低劣并且产出效率降低。
5、故此，本申请提出了一种全功能电池
技术实现思路
1、为了弥补现有技术的不足，以解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出了一种全功能电池极片双辊压装置及其控制策略。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种全功能电池极片双辊压装置，所述双辊压装置包括：
4、放卷模块，所述放卷模块用于平稳且均匀地释放卷装原材料；
5、收卷模块，所述收卷模块用于将加工完成的电极片整齐收集，方便后续处理和使用；
6、辊压模块，所述辊压模块数量为二，其通过移动模块实现位置的调整，并相互配合以实现精确控制加工材料至所需的厚度和密度；
7、切刀模块，所述切刀模块用于将电极片切割至预定尺寸；
8、纠偏模块，所述纠偏模块数量为二，其用于确保材料在生产过程中的正确对齐和位置控制，通过实时监测并自动调整材料走向，防止原材料偏离预定路径；
9、张力控制模块，所述张力控制模块数量为三，其依次位于其中一个辊压模块的前部、另一个辊压模块的后部，以及两辊压模块之间，其用于维持辊压过程中材料的恒定张力；
10、机械缓冲模块，所述机械缓冲模块分别位于两辊压模块的前部和后部，且处于张力控制模块与辊压模块之间，其用于调节生产线速度，减少材料张力波动，以便响应材料张力的即时变化，从而保证系统的稳定运行。
11、优选地，所述移动模块包括线性导轨、伺服电机和减速机，通过线性导轨、伺服电机和减速机间的相互配合，从而能够推动重负载的辊压模块，并精确调整两辊压模块间的相对距离，以解决极片辊压中张力反弹问题。
12、适用于上述一种全功能电池极片双辊压装置的控制策略，包括以下步骤：
13、s1：建立全功能集成式电池极片双辊压装置，并通过神经网络lstm模型对辊压模块进行精确控制防止张力回弹，其中，以收集与辊压模块移动相关的数据作为数据集，并基于收集的数据设计和训练神经网络lstm模型，使网络能够根据实时输入的设备状态信息预测出所需的控制动作，做到更加精确和灵活的控制；
14、s2：通过pid方法对张力进行精确控制，同时并利用不完全微分法对pid方法进行改进；
15、s3：通过去除积分项的方式消除pid控制过程中的积分项溢出现象；
16、s4：引入模糊控制策略与改进后的pid方法进行结合，进一步实现对张力的精确控制；
17、s5：采用减法平均算法优化模糊并改进后的pid方法中的初始参数，以确定最优参数选择；
18、s6：构建基于硬件与软件控制策略集成的一体化操作工艺流程。
19、优选地，s2中的具体步骤如下：
20、s21：将pid方法中的低通滤波环节直接加在微分项，使其直接作用于微分控制环节，以实现对传递函数的改进，实现大幅削减高频干扰信号的目的；
21、s22：将得到的不完全微分项传递函数进行连续化并融入比例以及积分项，即完成对pid方法的改进。
22、优选地，s3中的具体步骤如下：
23、根据被控对象设置偏差阈值γ，当误差大于等于偏差阈值γ时，为了避免产生积分累积现象，故在此时消除积分项，此时系统为pd控制系统；当误差小于偏差阈值γ时，重新引入积分项对张力进行pid控制。
24、优选地，s4中在锂电池极片的双辊压张力控制中设置一个两输入三输出的模糊控制模型，其两个输入变量分别是张力的偏差e(t)和张力偏差的变化率ec(t)，而三个输出则对应于改进积分pid控制器参数的调整值，即δkp、δki、δkd；
25、在此基础上，将整个双辊压装置进行分段控制，分别为放卷段、双辊压段和收卷段，每一个段落都设置对应的张力控制模块，每个模块均采用改进的积分模糊pid方法对张力进行精确控制。
26、优选地，在双辊压装置启动或停机阶段采用z型与反z型隶属度函数，以实现误差的平滑过渡，即nb负大、pb正大；并在双辊压装置稳定运行阶段采用能够快速响应误差变化并输出控制量的三角隶属度函数，即nm、ns、zo、ps、pm，且结合专家经验整定规则，制定适用于收卷段、双辊压段及放卷段张力控制模块的模糊规则表。
27、优选地，s5中利用减法平均算法对模糊并改进后的pid方法中kp、ki、kd三个初始参数进行寻优，首先确定初始种群数量并选择时间绝对误差积分(itae)作为适应度函数，之后进行迭代寻优选择适应度函数最小的参数组合。
28、优选地，s6中的具体步骤如下：
29、从操作员启动设备、选择程序开始，双辊压装置进行自检，确保各部件处于最佳状态；接着，进入数据收集分析阶段，实时监控装置状态和张力情况，模糊pid策略动态调整pid参数，应对材料张力变化，不完全微分和抗积分饱和技术增强装置响应速度和鲁棒性；加工阶段，伺服电机按lstm模型输出调节辊压位置，通过实时反馈优化控制策略，加工结束后，设备自动复位，操作员评估结果，根据反馈调整参数优化未来加工。
30、本专利技术的有益效果是：
31、1.本专利技术的双辊压装置集成了放卷模块、纠偏模块、张力控制模块、机械缓冲模块、辊压模块、辊压移动模块、切刀模块及收卷模块；放卷模块负责将卷装的原材料平稳、均匀地释放，以供后续加工使用；纠偏模块用于确保材料在整个生产过程中的正确对齐和位置控制，通过实时监测材料边缘本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全功能电池极片双辊压装置，其特征在于，所述双辊压装置包括：
2.根据权利要求1所述的一种全功能电池极片双辊压装置，其特征在于，所述移动模块包括线性导轨、伺服电机和减速机，通过线性导轨、伺服电机和减速机间的相互配合，从而能够推动重负载的辊压模块，并精确调整两辊压模块间的相对距离，以解决极片辊压中张力反弹问题。
3.适用于权利要求2中一种全功能电池极片双辊压装置的控制策略，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种全功能电池极片双辊压装置的控制策略，其特征在于，S2中的具体步骤如下：
5.根据权利要求3所述的一种全功能电池极片双辊压装置的控制策略，其特征在于，S3中的具体步骤如下：
6.根据权利要求3所述的一种全功能电池极片双辊压装置的控制策略，其特征在于，S4中在锂电池极片的双辊压张力控制中设置一个两输入三输出的模糊控制模型，其两个输入变量分别是张力的偏差e(t)和张力偏差的变化率ec(t)，而三个输出则对应于改进积分PID控制器参数的调整值，即ΔKP、ΔKI、ΔKD；
7.根据权利要求6
8.根据权利要求3所述的一种全功能电池极片双辊压装置的控制策略，其特征在于，S5中利用减法平均算法对模糊并改进后的PID方法中KP、KI、KD三个初始参数进行寻优，首先确定初始种群数量并选择时间绝对误差积分(ITAE)作为适应度函数，之后进行迭代寻优选择适应度函数最小的参数组合。
9.根据权利要求3所述的一种全功能电池极片双辊压装置的控制策略，其特征在于，S6中的具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种全功能电池极片双辊压装置，其特征在于，所述双辊压装置包括：
2.根据权利要求1所述的一种全功能电池极片双辊压装置，其特征在于，所述移动模块包括线性导轨、伺服电机和减速机，通过线性导轨、伺服电机和减速机间的相互配合，从而能够推动重负载的辊压模块，并精确调整两辊压模块间的相对距离，以解决极片辊压中张力反弹问题。
3.适用于权利要求2中一种全功能电池极片双辊压装置的控制策略，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种全功能电池极片双辊压装置的控制策略，其特征在于，s2中的具体步骤如下：
5.根据权利要求3所述的一种全功能电池极片双辊压装置的控制策略，其特征在于，s3中的具体步骤如下：
6.根据权利要求3所述的一种全功能电池极片双辊压装置的控制策略，其特征在于，s4中在锂电池极片的双辊压张力控制中设置一个两输入三输出的模糊控制模型，其两个输入变量分别是张力的偏差e(t)和张力偏差的变化率ec...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖艳军，宋炜函，万峰，刘伟玲，肖艳春，邵科源，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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