本发明专利技术提供一种方型卷绕机的恒线速度卷绕控制系统及方法，所述方型卷绕机的恒线速度卷绕控制系统包括用于卷绕的卷针，和用于控制所述卷针转动的控制模块；所述控制模块包括依次耦合的目标积分单元、离散采样单元、平滑处理单元、控制周期开关、保持单元、实际卷绕位移单元和微分输出单元；所述目标积分单元对设定的恒定卷绕线速度进行积分并输出卷绕位移量；所述离散采样单元用于进行离散采样；所述平滑处理单元用于进行滤波平滑处理，输出卷绕位置值；所述保持单元用于输出卷绕转角值；所述实际卷绕位移单元采用滤波平滑处理的逆处理输出实际卷绕位移量；所述微分输出单元输出该系统的实际卷绕线速度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种方型卷绕机的卷绕控制系统，尤其涉及。
技术介绍
随着国家新能源行业的政策支持力度加大，锂电池行业又将迎来一次新的发展高峰，锂电池包括手机电池、笔记本电池及最新浮现在大众眼前的汽车动力电池等，而目前锂电池的关键工序电芯制造方式有两种，叠片式与卷绕式，各有各的优点，叠片式效果较好， 但是生产效率低，卷绕式生产效率高，但由于卷绕中张力波动非常大，难以控制，导致电池的质量难以保证；在方形卷绕机卷绕过程中，由于卷针是扁平状的，其卷绕角速度跟卷绕线速度不是一个线性关系，如果控制卷针勻角速度卷绕时，那么卷绕线速度就成周期性的变化，并且根据卷针的形状越不规则，那么卷绕线速度的变化波动就越大，所受的张力波动就越大，中间传送过程出现的抖动程度也越明显，从而影响电芯卷绕整齐度、变形度越严重， 从而严重影响了电池的质量和生产效率，因此，如何保持方形电池在卷绕中的张力一致，从而保证电池的质量，成为了行业内的一个关键技术难点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是需要控制方形卷绕机的卷绕转角值呈周期变化，从而达到恒线速度卷绕控制，保持方形卷绕机在卷绕过程中的张力一致，减小张力的波动。对此，本专利技术提供一种方型卷绕机的恒线速度卷绕控制系统，包括用于卷绕极片料带的卷针，和用于控制所述卷针转动的控制模块；所述控制模块包括依次耦合的目标积分单元、离散采样单元、平滑处理单元、控制周期开关、保持单元、实际卷绕位移单元和微分输出单元；所述目标积分单元采用积分算子对该系统设定的恒定卷绕线速度进行积分处理，输出卷绕位移量至所述离散采样单元；所述离散采样单元对所述卷绕位移量进行离散采样；所述平滑处理单元对离散采样后的卷绕位移量进行滤波平滑处理，输出卷绕位置值； 所述控制周期开关对所述卷绕位置值进行周期开关控制，输出相应的离散卷绕位置值；所述保持单元采用保持器，对控制周期开关输出的离散卷绕位置值进行寄存，输出卷绕转角值；所述实际卷绕位移单元与平滑处理单元对应，采用滤波平滑处理的逆处理输出该系统的实际卷绕位移量；所述微分输出单元采用微分算子输出该系统的实际卷绕线速度。其中，所述目标积分单元采用积分算子对该系统设定的恒定卷绕线速度进行积分处理；所述恒定卷绕线速度为该系统预先设定的恒定的卷绕线速度；所述离散采样单元用3于对所述卷绕位移量进行离散采样；所述实际卷绕位移单元与所述平滑处理单元是对应单元，所述实际卷绕位移单元的处理与平滑滤波处理互为逆处理，所述逆处理为采用互逆的函数进行处理；所述控制周期开关对所述卷绕位置值进行周期开关的控制；所述卷绕转角值为卷绕过程中的卷绕角速度对应的值；所述实际卷绕线速度为该系统实际卷绕过程中的卷绕线速度；所述卷绕位移量为连续的卷绕位移量，即对所述恒定卷绕线速度进行积分后所得到的连续的卷绕位移数据；所述卷绕位置值亦为连续的数据，即对卷绕位移量进行离散采样后，通过滤波平滑处理而得到的位置数据。该系统在进行方型卷绕生产前，先通过低速卷绕至少一个电芯长度，所述低速卷绕的卷绕线速度为该系统在进行方型卷绕生产前，采样所采用的恒定卷绕线速度，从而快速得出方型卷绕的卷绕转角值与卷绕线速度的数学模型；所述平滑处理单元采用的处理函数可以为一阶函数，也可以为二阶或高阶函数；对所述平滑处理单元输出的卷绕位置值进行采样后，输入至保持单元，保持单元采用保持器进行寄存，输出卷绕转角值；在此基础上， 将卷绕转角值采用实际卷绕位移单元进行滤波平滑处理的逆处理，然后对所述实际卷绕位移单元输出的实际卷绕位移量采用微分输出单元进行微分算子的处理；输出该系统实际卷绕过程中的实际卷绕线速度。本专利技术在更换所述卷针的情况下，只需重新采样并建立卷绕转角值和实际卷绕线速度之间的关系即可，快速、方便。本专利技术对该系统预先设定了恒定卷绕线速度，并对所述恒定卷绕线速度进行积分处理，积分处理后输出卷绕位移量，即把系统设定的卷绕线速度转变为相应的位移量，采用平滑处理单元对采样后的卷绕位移量进行平滑滤波处理，将平滑滤波处理后的卷绕位置值采用控制周期开关进行控制其周期输出，并通过保持单元输出卷绕转角值，也就是说，本专利技术将设定的恒定卷绕线速度转化为与之一一对应的卷绕转角值，再通过与所述平滑处理单元互为逆处理的实际卷绕位移单元，即进行平滑滤波处理的逆处理之后进行微分输出处理，得到该系统的实际卷绕线速度，将卷绕转角值转化为与之一一对应的卷绕线速度，从而最终得到所述恒定卷绕线速度、卷绕转角值以及实际卷绕线速度的一一对应关系，建立相应的数据模型，在实际的方型卷绕过程中，只需根据所述数据模型来控制方形卷绕机的卷绕转角值呈周期变化，从而便能达到恒线速度卷绕控制，保持方形卷绕机在卷绕过程中的张力一致，减小张力的波动。所述目标积分单元输出的卷绕位移量为连续的数据量，倘若不设置离散采样单元，则平滑处理单元无法输入离散的位移值，平滑处理单元用于避免因为所述卷针的转速过快而导致电机响应不及时，同时实现去噪和防止变形，同样的，对所述的平滑处理单元输出的卷绕位置值进行离散采样，将离散采样后的数据输入至保持单元，大大降低了噪声和处理过程中的变形，输出与设定的恒定卷绕线速度一一对应的卷绕转角值，从而降低转化过程中噪声的加入以及处理的变形。目前行业内对方型卷绕机线速度控制的主要解决方案是采用机械凸轮的方法，期望达到线速度波动尽可能小的效果，但是这种方法成本高、效率低，比采用恒转速时的张力波动减少的幅度为50% ；经测试，采用本专利技术，比采用恒转速时的方型卷绕系统张力波动减少80%以上，也就是说，较之机械凸轮的方型卷绕方法，本专利技术的张力波动减少的幅度为 30%以上，大大减少了卷绕的波动，促进了恒线速度的卷绕控制，因为卷绕的波动变小了，因此可以大幅度加快卷绕速度，从而使生产的效率提高一倍以上。与现有技术相比，本专利技术在进行方型卷绕生产前，先通过低速卷绕至少一个电芯长度，从而通过采样快速得出方型卷绕的卷绕转角与卷绕线速度的数学模型，得出所述恒定卷绕线速度、卷绕转角值以及实际卷绕线速度的关系，进而得到恒线速度卷绕时卷绕转角值的控制曲线；在进行实际的方型卷绕生产过程中，采用恒线速度卷绕时卷绕转角值的控制曲线，或采用卷绕转角值与实际卷绕线速度的关系来控制所述卷绕转角值呈周期变化，便能达到恒线速度卷绕控制，保持方形卷绕机在卷绕过程中的张力一致，该系统方型卷绕机卷绕整齐，大大减少了卷绕过程中的变形，提高了方型卷绕机卷绕的质量和生产效率， 本专利技术比采用恒转速时的方型卷绕系统张力波动减少80%以上，比机械凸轮的方型卷绕方法张力波动减少30%以上，大大减少了卷绕的波动，可以加快卷绕速度，从而使生产效率提高一倍以上。优选地，所述平滑处理单元对离散采样后的卷绕位移量进行差补和滤波平滑处理，输出卷绕位置值。进一步采用上述技术特征，所述平滑处理单元对离散采样后的卷绕位移量进行差补和滤波平滑处理，输出卷绕位置值，对对离散采样后的卷绕位移量进行差补和滤波平滑处理处理之后，能够消除卷绕位移量的尖峰，平缓其边缘，使得输出的卷绕位置值更为平滑、连续，也就是说尽可能消除引入的噪声和干扰，减小处理过程所引起的形变，非常有利于得出方型卷绕的卷绕转角值与实际卷绕线速度的数学模型，使得恒线速度卷绕时卷绕转角值的控制曲线更为平滑，所述数学模型更为合理，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种方型卷绕机的恒线速度卷绕控制系统，其特征在于，包括：用于卷绕极片料带的卷针，和用于控制所述卷针转动的控制模块；所述控制模块包括依次耦合的：目标积分单元、离散采样单元、平滑处理单元、控制周期开关、保持单元、实际卷绕位移单元和微分输出单元；所述目标积分单元采用积分算子对该系统设定的恒定卷绕线速度进行积分处理，输出卷绕位移量至所述离散采样单元；所述离散采样单元对所述卷绕位移量进行离散采样；所述平滑处理单元对离散采样后的卷绕位移量进行滤波平滑处理，输出卷绕位置值；所述控制周期开关对所述卷绕位置值进行周期开关控制，输出相应的离散卷绕位置值；所述保持单元采用保持器，对控制周期开关输出的离散卷绕位置值进行寄存，输出卷绕转角值；所述实际卷绕位移单元与平滑处理单元对应，采用滤波平滑处理的逆处理输出该系统的实际卷绕位移量；所述微分输出单元采用微分算子输出该系统的实际卷绕线速度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡敏，冯庆枝，王立松，张东南，
申请(专利权)人：深圳市吉阳自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94
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