一种隔膜前馈速度确定方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本技术涉及计算机技术领域，尤其涉及隔膜前馈速度确定方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.转塔翻转是电芯卷绕工序的一个重要环节之一，极片与隔膜通过隔膜过辊被卷针牵引，卷绕形成电芯，在卷绕结束时，卷针会随着转塔的翻转带动隔膜运动。图1是转塔翻转时的示意图，隔膜以固定的隔膜过辊为支撑，通过a点连接到卷针上的b点，而卷针在翻转时以o点为圆心，r为半径的半圆弧def轨迹拉着隔膜ab运动。
3.相关技术中，一般采用在隔膜过辊处加装计长编码器来反馈转塔翻转过程中的隔膜速度，从而实现翻转过程中隔膜收、放卷速度的匹配。但由于隔膜材料的特性以及翻转过程中加减速度较大，导致翻转过程中隔膜抖动，进而导致隔膜超出极片的对齐度不良，影响电芯的品质。


技术实现要素：

4.本技术提供一种隔膜前馈速度确定方法、装置、电子设备及存储介质，以减小转塔翻转过程中隔膜抖动的问题。本技术的技术方案如下：
5.根据本技术实施例的第一方面，提供一种隔膜前馈速度确定方法，所述方法包括：获取转塔的半径，以及获取隔膜过辊和所述转塔中心之间的第一距离；获取所述转塔翻转的实时角度参数；基于所述转塔的半径、所述第一距离和所述实时角度参数，利用余弦定理确定所述隔膜过辊和搭载在所述转塔上的卷针之间的第二距离函数；对所述第二距离函数进行时间微分处理，得到所述转塔翻转时所述隔膜的实时前馈速度。
6.进一步的，所述获取隔膜过辊和所述转塔中心之间的第一距离包括：将预设的所述隔膜过辊中心与所述转塔中心之间的距离确定为所述第一距离；或，将预设的所述隔膜过辊出料点与所述转塔中心之间的距离确定为所述第一距离。
7.进一步的，所述获取所述转塔翻转的实时角度参数包括：从转塔伺服读取所述转塔翻转的实时角度参数。
8.进一步的，所述方法还包括：将所述实时前馈速度反馈给驱动隔膜放卷轴转动的电机，使得所述电机根据所述实时前馈速度控制所述隔膜放卷轴转动的转速。
9.根据本技术实施例的第二方面，提供一种隔膜前馈速度确定装置，所述装置包括：第一数据获取模块，用于获取转塔的半径，以及获取隔膜过辊和所述转塔中心之间的第一距离；第二数据获取模块，用于获取所述转塔翻转的实时角度参数；第二距离函数确定模块，用于基于所述转塔的半径、所述第一距离和所述实时角度参数，利用余弦定理确定所述隔膜过辊和搭载在所述转塔上的卷针之间的第二距离函数；前馈速度确定模块，用于对所述第二距离函数进行时间微分处理，得到所述转塔翻转时所述隔膜的实时前馈速度。
10.进一步的，所述第一数据获取模块包括：第一距离获取子模块，用于将预设的所述
隔膜过辊中心与所述转塔中心之间的距离确定为所述第一距离；或，所述第一距离获取子模块，用于将预设的所述隔膜过辊出料点与所述转塔中心之间的距离确定为所述第一距离。
11.进一步的，所述第二数据获取模块包括：实时角度参数获取子模块，用于从转塔伺服读取所述转塔翻转的实时角度参数。
12.进一步的，所述装置还包括：速度反馈模块，用于将所述实时前馈速度反馈给驱动隔膜放卷轴转动的电机，使得所述电机根据所述实时前馈速度控制所述隔膜放卷轴转动的转速。
13.根据本技术实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如上述第一方面中任一项所述的方法。
14.根据本技术实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备能够执行本技术实施例的第一方面中任一所述方法。
15.根据本技术实施例的第五方面，提供一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本技术实施例的第一方面中任一所述方法。
16.本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
17.在本技术实施例中，获取转塔的半径、隔膜过辊和所述转塔中心之间的第一距离、所述转塔翻转的角度参数，基于所述转塔的半径、所述第一距离和所述实时角度参数，利用余弦定理确定所述隔膜过辊和搭载在所述转塔上的卷针之间的第二距离函数，对所述第二距离函数进行时间微分处理，得到所述转塔翻转时所述隔膜的实时前馈速度。通过本技术实施例，针对翻转过程中隔膜的抖动的缺陷，利用空间矢量、余弦定理和微分方程等数学方法及前馈控制构建出翻转过程精确的数学模型，用数学模型求出的隔膜速度代替编码器前馈速度，有效避免了实际运行过程中各种因素导致的编码器前馈速度波动，解决了翻转过程中隔膜的抖动，保证了隔膜的对齐度和电芯卷绕的质量。
18.并且，采用精确模型计算出的隔膜速度前馈方案能够在不影响系统稳定性的前提下提高系统的动态性能，如有效抑制了隔膜速度的超调及减小了动态调节时间，使得指令的响应获得实质性的改善。
19.以及，使用基于模型计算出的隔膜速度前馈时，指令的响应不再依赖于控制回路的带宽，可以有效避免编码器速度受带宽及扰动的影响，因此可以从低速到高速更大的范围内得到比较理想的速度前馈，使系统在高速时同样有较好的动态性能，有利于后期翻转部分的提速增效。
20.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
21.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理，并不构成对本技术的不当限定。
22.图1是相关技术中电芯卷绕的结构示意图；
23.图2是本技术实施例提供的一种隔膜前馈速度确定方法的流程示意图；
24.图3是本技术实施例提供的一种隔膜前馈速度确定方法中建立的几何模型的示意图；
25.图4是本技术实施例提供的一种隔膜前馈速度确定装置的结构示意图；
26.图5是本技术实施例提供的一种隔膜前馈速度确定设备的结构示意图。
具体实施方式
27.为了使本领域普通人员更好地理解本技术的技术方案，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
28.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
29.需要说明的是，本技术所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于展示的数据、分析的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
30.相关技术中，由于隔膜材料本身弹性模量、波浪边、厚度薄、张力小的影响以及翻转过程中加减速度较大，导致隔膜编码器前馈速度波动大，引起翻转过程中隔膜的抖动，进而导致隔膜超出极片的对齐度(overhang，是指隔膜宽度方向多出正负极极片之外的部分)不良,影响电芯的品质。
31.并且，在高速翻转或翻转加减速较大时，系统的动态性能变差，速度超调量变大及调节时间变长，会引起隔膜抖动。
32.基于此，本技术实施例提供了一种隔膜前馈速度确定方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：
33.s201：获取转塔的半径，以及获取隔膜过辊和所述转塔中心之间的第一距离；
34.在本技术实施例中，所述转塔上搭载有至少一个卷针，隔膜通过所述隔膜过辊被所述卷针牵引，极片通过极片过辊(未示出)被卷针牵引，极片与隔膜一起卷绕形成电芯，在卷绕结束后，所述卷针会随着转塔的翻转带动隔膜运动。
35.在本技术实施例中，当所述转塔翻转时，所述转塔围绕其中心旋转，所述转塔的中心是固定的，所述隔膜过辊用于支撑隔膜，其设置位置相对转塔也是固定不变的，因此，所述隔膜过辊和所述转塔中心之间的第一距离为固定值，该固定值以及所述转塔的半径均可以通过机械图纸获得。
36.由于所述隔膜过辊的半径占所述第一距离的比例较小，因此，可以将所述隔膜过辊视为一个点，该点可以由所述隔膜过辊的出料点或者其中心点来表征，因此，所述隔膜过辊和所述转塔中心之间的第一距离可以包括：将预设的所述隔膜过辊中心与所述转塔中心之间的距离确定为所述第一距离；或，将预设的所述隔膜过辊出料点与所述转塔中心之间的距离确定为所述第一距离。
37.s203：获取所述转塔翻转的实时角度参数；
38.在本技术实施例中，如图3所示，a点为位置固定的隔膜过辊，o点为所述转塔翻转的圆心，所述转塔沿半圆弧ebf的轨迹进行翻转动作，b点为卷针，由所述转塔带动沿半圆弧运动。
39.根据这种运动关系可以建立运动规律的几何模型，即oa边固定不变，为预设值，ob边长度不变，为转塔翻转的半径，而b点沿着半圆弧ebf的轨迹运动，形成动态三角形oab。随着b点的运动，三角形的oa边与ob边的夹角θ会不断变化，而这个夹角θ恰好是转塔翻转伺服的实时角度，可以直接读取。
40.在本技术实施例中，所述获取所述转塔翻转的实时角度参数可以包括：
41.从转塔伺服读取所述转塔翻转的实时角度参数。
42.s205：基于所述转塔的半径、所述第一距离和所述实时角度参数，利用余弦定理确定所述隔膜过辊和搭载在所述转塔上的卷针之间的第二距离函数；
43.在本技术实施例中，由步骤s203中的几何模型可知，三角形的oa边已知，ob边已知，oa与ob的夹角θ已知，因此可以利用余弦定理求出ab边的长度，得到：
44.l_ab＝f(θ)
45.其中，l_ab为ab边的长度，即求出了三角形oab的ab边长度随着夹角θ变化的函数表达式，将运动的几何模型转化为了代数方程。
46.s207：对所述第二距离函数进行时间微分处理，得到所述转塔翻转时所述隔膜的实时前馈速度。
47.在本技术实施例中，由步骤s203中ab边的函数表达式，可以得出在所述转塔的翻转过程中，所述隔膜过辊到所述卷针之间隔膜的实时长度，要求出翻转过程中隔膜的翻转速度，对隔膜的实时长度取微分就可得到：
[0048][0049]
其中，ω为转塔翻转的角速度,v_ab即为隔膜翻转的前馈速度。
[0050]
通过以上步骤，能够得到隔膜速度前馈的计算模型，通过模型即可得到转塔翻转过程中隔膜的实时前馈速度v_ab。
[0051]
在本技术实施例中，所述隔膜前馈速度确定方法还可以包括：将所述实时前馈速度反馈给驱动隔膜放卷轴转动的电机，使得所述电机根据所述实时前馈速度控制所述隔膜放卷轴转动的转速。
[0052]
在本技术实施例中，利用步骤s201-步骤s207计算得到的实时前馈速度v_ab取代原来编码器反馈速度，用来控制放卷轴，获得更接近的放卷前馈及更好的跟随性能，进而实现翻转过程中隔膜收、放卷速度的匹配。
[0053]
在实际应用中，在进行转塔翻转模型建模时，还会进行模型的模拟、对比、有效性和通用性测试与验证，以验证模型是否满足要求，在模型不满足要求时，还会返回进行模型的模拟、对比、有效性和通用性测试与验证，直至模型满足要求。
[0054]
需要说明的是，本技术实施例不仅可以应用在所有的卷绕机设备上，在具有相似结构的两工位及多工位翻转机构的其他设备上都具有通用性。
[0055]
通过本技术实施例，针对翻转过程中隔膜的抖动的缺陷，利用空间矢量、余弦定理
和微分方程等数学方法及前馈控制构建出翻转过程精确的数学模型，用数学模型求出的隔膜速度代替编码器前馈速度，有效避免了实际运行过程中各种因素导致的编码器前馈速度波动，解决了翻转过程中隔膜的抖动，保证了隔膜的对齐度和电芯卷绕的质量。
[0056]
并且，采用精确模型计算出的隔膜速度前馈方案能够在不影响系统稳定性的前提下提高系统的动态性能，如有效抑制了隔膜速度的超调及减小了动态调节时间，使得指令的响应获得实质性的改善。
[0057]
以及，使用基于模型计算出的隔膜速度前馈时，指令的响应不再依赖于控制回路的带宽，可以有效避免编码器速度受带宽及扰动的影响，因此可以从低速到高速更大的范围内得到比较理想的速度前馈，使系统在高速时同样有较好的动态性能，有利于后期翻转部分的提速增效。
[0058]
图4是根据本技术实施例提供的一种隔膜前馈速度确定装置，所述装置可以包括：
[0059]
第一数据获取模块410，用于获取转塔的半径，以及获取隔膜过辊和所述转塔中心之间的第一距离；
[0060]
第二数据获取模块420，用于获取所述转塔翻转的实时角度参数；
[0061]
第二距离函数确定模块430，用于基于所述转塔的半径、所述第一距离和所述实时角度参数，利用余弦定理确定所述隔膜过辊和搭载在所述转塔上的卷针之间的第二距离函数；
[0062]
前馈速度确定模块440，用于对所述第二距离函数进行时间微分处理，得到所述转塔翻转时所述隔膜的实时前馈速度。
[0063]
在一些实施例中，所述第一数据获取模块可以包括：
[0064]
第一距离获取子模块，用于将预设的所述隔膜过辊中心与所述转塔中心之间的距离确定为所述第一距离；或，
[0065]
所述第一距离获取子模块，用于将预设的所述隔膜过辊出料点与所述转塔中心之间的距离确定为所述第一距离。
[0066]
在一些实施例中，所述第二数据获取模块可以包括：
[0067]
实时角度参数获取子模块，用于从转塔伺服读取所述转塔翻转的实时角度参数。
[0068]
在一些实施例中，所述装置还可以包括：
[0069]
速度反馈模块，用于将所述实时前馈速度反馈给驱动隔膜放卷轴转动的电机，使得所述电机根据所述实时前馈速度控制所述隔膜放卷轴转动的转速。
[0070]
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
[0071]
图5是本技术实施例提供的隔膜前馈速度确定方法的电子设备的框图，该电子设备可以是终端，其内部结构图可以如图5所示。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、模型接口、显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的模型接口用于与外部的终端通过模型连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种隔膜前馈速度确定方法。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是
电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0072]
本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0073]
在示例性实施例中，还提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储该处理器可执行指令的存储器；其中，该处理器被配置为执行该指令，以实现如本技术实施例中的方法。
[0074]
在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，当该存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行本技术实施例中的方法。
[0075]
在示例性实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本技术实施例中的方法。
[0076]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
[0077]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0078]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。