中國(guó)新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，已經(jīng)成為全球第一大新能源汽車生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，在比亞迪、理想、小鵬等整車企業(yè)的拉動(dòng)下，電池產(chǎn)能的需求也呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。為了滿足新能源車企對(duì)電池消費(fèi)的需求，電池自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的效率和精度日益提升，對(duì)其控制方案的速度和精度提出了極高要求。電池電芯的生產(chǎn)按照工藝流程可分為前段：攪拌，涂布，輥壓；中段：分切，制片（模切），卷繞（疊片）；后段：電芯封裝，注液，分容，檢測(cè)等，工藝復(fù)雜，設(shè)備制造難度大。

電池中段電芯的裝配工序主要采用疊片或卷繞兩種工藝。疊片工藝首先將電池正負(fù)極片裁剪成規(guī)定尺寸大小，隨后將正極極片、隔膜、負(fù)極極片形成一個(gè)電芯單體，將電芯單體疊放形成大電芯。相較于卷繞工藝，疊片具有能量密度更高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，安全性更高等優(yōu)勢(shì)。

本案例采用固高智能控制器搭載GSHD高性能伺服驅(qū)動(dòng)器以及直線電機(jī)三動(dòng)子的方式，將PLC與GSHD伺服驅(qū)動(dòng)器相連，實(shí)現(xiàn)疊片設(shè)備高速率高精度的應(yīng)用需求。

架構(gòu)圖

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

1：固高采用DriverStudio自研軟件平臺(tái)，支持最小采樣周期62.5us，并且同時(shí)支持16組數(shù)據(jù)在線采集，方便客戶調(diào)試。

2：GSHD伺服驅(qū)動(dòng)器具有良好的速度跟隨性，能夠在高速運(yùn)動(dòng)情況下，快速整定到位。

下圖是本案例覆膜軸電機(jī)以加速度3g速度，2.3m/s運(yùn)行到位曲線。指令到位之后整定在5個(gè)編碼器脈沖以內(nèi)，編碼器分辨率為1um。

下圖為本案例負(fù)極疊片電機(jī)以加速度4g，速度2.1m/s運(yùn)行到位曲線。指令到位之后整定在10個(gè)編碼器脈沖以內(nèi)，編碼器分辨率為1um。

本案例難點(diǎn)

三動(dòng)子平臺(tái)在高加速度和高速的運(yùn)行過程中，三軸動(dòng)子存在相互干擾，GSHD自帶六組IIR濾波器，依靠FFT傅里葉分析工具，添加兩組陷波頻率，將到位誤差整體壓到10個(gè)編碼器脈沖，達(dá)到客戶需求。

對(duì)實(shí)際的控制系統(tǒng)而言，采集到的原始信號(hào)往往是有噪聲的，而噪聲會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性能產(chǎn)生隱患；同時(shí)為提取有用的控制信號(hào)，濾除不必要的頻域成分，數(shù)字濾波技術(shù)必不可少，其中最常用的便是低通濾波(LPF)算法與帶阻陷波算法。

低通濾波器（Low Pass Filter，LPF），顧名思義就是當(dāng)輸入信號(hào)的頻率在LPF設(shè)定的頻率（截止頻率）以內(nèi)時(shí)信號(hào)可以通過（無衰減），而當(dāng)輸入信號(hào)的頻率超出設(shè)定頻率時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生衰減。LPF算法可濾除（filter-out）不需要的高頻信號(hào)，從而保證系統(tǒng)有效的頻率成分。陷波濾波器是一種專門設(shè)計(jì)用于消除或抑制特定頻率的信號(hào)成分的濾波器。它具有一個(gè)特定的中心頻率，并在該頻率附近形成一個(gè)頻率范圍內(nèi)的通帶衰減區(qū)域。陷波濾波器將所選擇的中心頻率處的信號(hào)衰減到最小值，而其他頻率則保持較高的透過度。

濾波器作為控制器校正過程中的一部分，在控制器中的應(yīng)用最為廣泛，它們用來消除噪聲、減小混疊以及衰減諧頻?？刂葡到y(tǒng)中最常見的是低通濾波器，它們用來消除來自不同噪聲源的噪聲干擾信號(hào)，如電氣互連、EMI以及反饋裝置的固有噪聲。但是當(dāng)控制回路中存在機(jī)械諧振等模態(tài)時(shí)，則需要采用陷波濾波器以消除噪聲影響，提高控制精度。

為了能夠方便快捷地對(duì)陷波濾波器的作用頻率、陷波寬度以及陷波深度進(jìn)行調(diào)節(jié)，用戶通過測(cè)量速度環(huán)控制器的輸出信號(hào)，對(duì)電流曲線Icmd進(jìn)行快速傅里葉變換，確定速度輸出信號(hào)的諧振，即為陷波濾波器的陷波頻率。陷波寬度和陷波深度應(yīng)合理配置，過大的陷波寬度會(huì)增加系統(tǒng)的相位滯后，削弱相位裕度；過小的陷波深度會(huì)使相位延遲加大，增大系統(tǒng)震動(dòng)。通過合理配置陷波器的參數(shù)，用戶可以提高系統(tǒng)響應(yīng)特性和穩(wěn)定性，獲得更好的機(jī)械控制性能。

陷波器參數(shù)設(shè)計(jì)

六級(jí)陷波器

陷波前

陷波后

樣品展示

固高科技于1999年由香港科技大學(xué)的李澤湘、高秉強(qiáng)、吳宏三位機(jī)器人、微電子和運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的國(guó)際知名學(xué)者和專家所創(chuàng)辦，是亞太地區(qū)首家擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán), 專業(yè)從事運(yùn)動(dòng)控制及智能制造核心技術(shù)研究與開發(fā)的高科技企業(yè)，是國(guó)內(nèi)外全互聯(lián)智能制造綜合解決方案提供商之一。固高科技專注于運(yùn)動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、多維感知、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)軟件五個(gè)方向的核心技術(shù)研究，通過深入的國(guó)內(nèi)外合作、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合、積極培育系統(tǒng)集成商等創(chuàng)新的商業(yè)模式，將固高科技的運(yùn)控技術(shù)及產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于微電子、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、電子加工、檢測(cè)、印刷、包裝及生產(chǎn)自動(dòng)化等工業(yè)控制領(lǐng)域。

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