[发明专利]一种基于干扰观测器的滚压设备压力控制方法

说明书

本发明公开了一种基于干扰观测器的滚压设备压力控制方法，通过分析伺服滚压设备各子模块的输入输出特性，建立滚压设备的线性动力学模型G(s)；构建干扰观测器，由此得到输入电压‑输出力间的传递函数和外部干扰‑输出力间的传递函数；将滚压设备连续传递函数转化为离散形式G(z)；在干扰观测器外部增加比例积分反馈控制器，从而实现压力闭环控制，达到滚压设备的高精度压力控制的目的。本发明提供通过对外部干扰进行状态观测及补偿，针对非最小相位系统，提出了近似稳定逆模型以确保干扰观测器的稳定性。采用本发明提出的控制方法可以减小了由于工件厚度变化导致的外部扰动力对压力控制信赖的影响，从而确保了滚压过程中压力控制的精度。

技术领域

本发明涉及滚压设备的压力控制，特别涉及一种基于干扰观测器的滚压设备压力控制方法。

背景技术

滚动压合在诸如笔记本电池安装，偏光片贴合，板材压合等场合得到了广泛的应用，其主要机理是：通过伺服电驱动丝杆旋转，从而带动滚轮在垂直于工件的平面上施加一定的压力，另外一台伺服电机驱动滚轮向前或者往复滚动，从而实现较大面积工件的压合操作。在滚轮上端或者驱动机构中安装压力传感器实现压力反馈，并与指令压力进行比较得到压力误差，然后通过特定的压力控制算法生成控制信号对电动机进行控制，使得实际加载压力满足设定要求。

在滚动压合过程中，工件厚度的变化会导致实际加载压力发生波动，甚至会超出压力设定要求。然而，在某些滚压场合中，例如手机电池的滚动压合，较大幅度的压力波动会导致压合过程失败，甚至会导致工件损坏。为了满足滚压要求，常规做法是降低滚压装置的刚性或者减小滚压的速度。降低滚压装置的刚性可以减小压力波动的幅值，从而减小工件厚度变化对实际加载压力的影响，但是降低刚性会降低系统的响应能力；减小滚压速度可以减小压力波动的速率，然后而显著地降低压合效率。此外采用这两种方法，均不能抵消外部扰动对压力控制精度的不利影响。本领域的技术人员致力于开发出具有外部干扰抑制性能的高精度压力控制方法。

中国专利申请号为201810002177.3，名称为“一种偏光片贴合装置”中提到了一种滚动贴合装置，该装置能够解决贴合时存在贴合气泡的问题。中国专利申请号为201721028579.8，名称为“一种电池滚压设备”中提到运用电动滚动压合，可调压合力度，用软件控制，自动滚动压合电池。然而以上两种装置不能有效解决滚动压合过程中，工件厚度变化所带来的压力波动问题。

中国专利申请号为201310625834.7，名称为“干扰观测器在嵌入式运动控制中的实现方法”中提到了一种高阶干扰观测器在定点DSP中的实现方法。中国专利申请号为201810094286.2，名称为“一种基于干扰观测器的电机位置伺服系统自适应控制方法”中提到了一种基于干扰观测器的电机位置伺服系统自适应控制方法。然而以上方法仅适合于伺服电机的位置控制，不能用于滚动压合过程的压力控制。

滚动压合过程中，工件厚度变化导致实际加载压力产生波动，滚压速度越快，压力波动越大，从而影响最终的压合效果，甚至会工件损坏。中国专利“一种偏光片贴合装置”和“一种电池滚压设备”所提出的滚压设备及滚压工艺均不能有效解决这一难题，这两种方案在要求快速滚压的情况下，不能够提供高性能的压力控制。

发明内容

本发明目的是：本发明鉴于当前滚动压合过程中存在的问题，提出一种基于干扰观测器的滚压设备压力控制方法，其目的在于得到一种具有外部干扰抑制能力的高精度压力控制方法，该方法可以有效减小工件厚度变化所导致的压力波动，从而提高滚压过程中压力控制的精度。

本发明的技术方案是：

一种基于干扰观测器的滚压设备压力控制方法，包括以下步骤：

步骤S1、通过分析伺服滚压设备各子模块的输入输出特性，建立滚压设备的线性动力学模型G(s)；

步骤S2、构建干扰观测器，由此得到输入电压-输出力间的传递函数和外部干扰-输出力间的传递函数；