锂离子电池生产过程中的薄膜卷绕及纠偏控制的应用研究

摘要

本论文从锂离子电池的生产工艺流程入手，通过对锂离子电池自动卷绕机的主要控制任务的分析，选定了薄膜卷绕控制系统作为本课题的研究对象，分别建立了卷绕控制系统中的伺服传动模型、张力模型、张力传感器模型、薄膜卷实时卷径模型以及卷心的线速度模型，并对其进行了分析研究。在此基础上，提出了内模控制算法，并对薄膜卷绕控制系统的内模控制方法进行了探讨，并对相应的控制模型进行了仿真。通过仿真，比较了内模控制器与PID控制器的控制效果，在此基础上分析了内模控制系统的特性和优点。　　本论文对薄膜卷绕的纠偏控制系统进行了分析，建立了纠偏控制系统的数学模型，并在分析其特性的基础上提出了预测函数控制。对薄膜卷绕纠偏预测函数控制系统进行了研究，并做了大量的仿真实验。通过这些实验，分析了利用预测函数控制算法作为控制器，其系统的工作特性。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1本课题的研究背景与实际意义

1.2国内外锂离子电池自动卷绕设备的研究现状

1.3本课题的主要研究内容

1.4论文结构

第二章锂离子电池自动卷绕设备的设计

2.1设备的工艺及技术要求

2.2设备的工艺流程

2.3控制系统总体方案

2.4主要控制任务

第三章薄膜卷绕控制研究及其建模

3.1薄膜卷绕的控制系统概述

3.1.1张力控制系统结构

3.1.2张力控制方法

3.2张力模型

3.3张力传感器模型

3.4薄膜料卷实时卷径模型

3.5直流伺服传动模型

3.6 P删的数学模型

3.7卷心卷绕的线速度模型

3.8薄膜卷绕控制系统数学模型

第四章薄膜卷绕的控制算法研究

4.1控制策略的选择

4.2内模控制的基本原理

4.2.1内模控制结构及其等价形式

4.2.2内模控制的实现问题

4.3内模控制器的设计

4.3.1滤波器设计

4.3.2内模控制的灵敏度和补灵敏度函数

4.3.3鲁棒性问题

4.4薄膜卷绕控制系统的内模控制器

4.5系统仿真

4.5.1 PID控制器的仿真

4.5.2内模控制器的仿真

4.5.3内模控制器与PID控制器的性能分析

第五章薄膜卷绕的纠偏控制研究

5.1薄膜卷绕的纠偏控制

5.1.1纠偏控制系统的结构

5.1.2纠偏控制方法

5.2纠偏系统的数学模型

5.2.1交流伺服电机简化模型

5.2.2减速器模型

5.2.3传动模型

5.3纠偏系统数学模型

第六章纠偏控制的算法研究

6.1控制策略的选择

6.2预测函数控制基本原理

6.2.1基函数

6.2.2预测模型

6.2.3参考轨迹

6.2.4误差预测及补偿

6.2.5优化计算

6.3纠偏控制的预测函数控制

6.4系统仿真

6.4.1纠偏控制系统仿真

6.4.2控制系统的鲁棒性分析

6.4.3小结

结论

附件1

攻读学位期间发表的论文

独创性声明

致谢

参考文献