[发明专利]一种用于高速和宽幅电池极片设备的张力控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于高速和宽幅电池极片设备的张力控制系统及方法，张力控制系统包括张力传感器、摆辊、摆辊气缸和夹送电机；所述张力传感器与夹送电机之间设置有反馈调节模块；所述反馈调节模块用于根据在张力传感器反馈的数值与夹送电机的速度之间搭建的力速度数学模型，利用张力传感器反馈的数值来调整夹送电机的速度，当张力传感器反馈的数值小于设定值时，夹送电机减速，当张力传感器反馈的数值大于设定值时，夹送电机加速。本发明通过控制逻辑的改进，减小了极片上的张力波动，减少加工、装配误差对张力波动的影响，控制精度更高，动态性能更好，有效减少张力波动引起的断带频率，节约调试人员的调试时间。

技术领域

本发明涉及电池极片、造纸、薄膜行业等卷绕行业的张力控制，具体涉及一种用于高速和宽幅电池极片设备的张力控制系统及方法。

背景技术

现有的张力控制系统一般由张力传感器、摆辊装置、电位器、低摩擦气缸和电机组成。控制逻辑为：张力增大时，气缸压强减小，电机速度增大；张力减小时，气缸压强增大，电机速度减小。该控制逻辑采用的是张力闭环和速度闭环双闭环的方式，以摆辊装置的摆辊轴作为两个闭环的纽带将两个闭环控制联系在一起。

该控制逻辑的最终效果严重依赖摆辊轴的灵活程度、低摩擦气缸的摩擦力及摆辊的重量。张力环和速度环是顺序关系，且张力增大或减小到一定程度后，摆辊才会摆动，速度才会进行调整，造成调节不及时。该逻辑传递路径较长，中间以力为传递媒介，具有严重滞后性，动态响应性差，控制精度低。

随着电池行业向大规模发展，电池设备将向高速和宽幅两个方向发展，甚至这两方面会齐头并进。高速运行时，为保持设备的状态稳定，就要求控制的动态响应性要高；宽幅生产时，设备必然做的很大，轴的惯量和摩擦力都将增大。而传统张力控制逻辑的响应性和滞后性都将无法满足电池行业的新发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于高速和宽幅电池极片设备的张力控制系统及方法，在不增加原设备组成的情况下，通过控制逻辑的改进，减小了极片上的张力波动，减少加工、装配误差对张力波动的影响，控制精度更高，动态性能更好，有效减少张力波动引起的断带频率，节约调试人员的调试时间。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种用于高速和宽幅电池极片设备的张力控制系统，包括张力传感器、摆辊、摆辊气缸和夹送电机；所述张力传感器与夹送电机之间设置有反馈调节模块；所述反馈调节模块用于根据在张力传感器反馈的数值与夹送电机的速度之间搭建的力速度数学模型，利用张力传感器反馈的数值来调整夹送电机的速度，当张力传感器反馈的数值小于设定值时，夹送电机减速，当张力传感器反馈的数值大于设定值时，夹送电机加速。

进一步的，将所述摆辊等效为弹簧，摆辊上下摆动量作为极片长度变化量，根据胡克定律，所述张力传感器反馈的张力变化ΔF_张与夹送电机的速度变化ΔV的力速度数学模型为：

其中，t为夹送电机速度调整的响应时间，k为摆辊弹簧化之后的刚度。

进一步的，根据摆辊平衡时的力平衡关系和胡克定律，摆辊轴的角度变化ΔA与摆辊气缸(2-5)的气压变化ΔP之间的数学模型为：

其中，L₁为摆辊的摆臂长度，L₂为摆辊气缸连接臂的长度，S为摆辊气缸的活塞面积，ΔA为电位器的数值变化量。

一种用于高速和宽幅电池极片设备的张力控制方法，其特征在于：所述张力控制方法是根据一个单独张力段内极片长度为定值的特性，根据在张力传感器反馈的数值与夹送电机的速度之间搭建的力速度数学模型，利用张力传感器反馈的数值来调整夹送电机的速度，当张力传感器反馈的数值小于设定值时，夹送电机减速；当张力传感器反馈的数值大于设定值时，夹送电机加速。