張力控制和糾偏控制是鋰離子電池卷繞最關(guān)鍵的技術(shù)之一，張力控制與糾偏控制的效果直接影響到鋰電池產(chǎn)品的質(zhì)量。鋰電池電芯卷繞機(jī)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(dòng)機(jī)理入手，分析了其卷繞的動(dòng)態(tài)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(shí)現(xiàn)上述模型。
分析了糾偏的原理，提出并研究了糾偏系統(tǒng)控制方案。 詳細(xì)介紹了鋰電池的卷繞工藝及其卷繞設(shè)備，研究了鋰電池的生產(chǎn)工藝以及卷繞工藝的特點(diǎn)，明確了設(shè)備研發(fā)的技術(shù)要求，闡述了設(shè)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(shè)備的功能需求，對(duì)比傳統(tǒng)控制方案，并根據(jù)需求選定了最優(yōu)方案，搭建了控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)并對(duì)硬件平臺(tái)的元件進(jìn)行了分析和選型，規(guī)劃了軟件的模塊，利用TwinCAT軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了主程序以及相應(yīng)的子程序。 重點(diǎn)對(duì)張力波動(dòng)原理進(jìn)行了分析，建立了方型卷針收卷的動(dòng)態(tài)模型。
根據(jù)動(dòng)態(tài)模型的恒線速度卷繞結(jié)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(shí)現(xiàn)卷繞電機(jī)的恒線速度控制。研究了張力控制的原理，采用全閉環(huán)張力控制策略，編寫軟件實(shí)現(xiàn)了張力控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制，設(shè)計(jì)了人機(jī)界面。通過搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)測(cè)張力數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了本文中提出的恒線速度卷繞控制方案的有效性。 對(duì)偏移產(chǎn)生的原因、糾偏檢測(cè)和控制原理也進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了主要的糾偏機(jī)構(gòu)，計(jì)算了以交流同步伺服系統(tǒng)為核心部件的糾偏控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并建立了糾偏控制系統(tǒng)的仿真模型，最后在TwinCAT軟件平臺(tái)下編寫程序?qū)崿F(xiàn)增量型PID糾偏控制算法及自動(dòng)控制。
