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《华南理工大学》 2010年
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基于DSP的锂电池卷绕机系统研究与实现

胡庆华  
【摘要】: 随着锂电池需求量的快速增长,以及对其性能要求的不断提高,锂电池卷绕设备的需求量与日俱增,同时对其生产性能的要求也在不断提高,因此研究一套高性能、低成本的卷绕机系统设计方案具有非常重大的实际意义。 该系统的设计方案主要由硬件设计、软件设计、张力控制算法设计三个部分组成。在硬件设计方面,出于对控制性能、系统可扩展性、成本等方面的考虑,该系统采用了TI公司的32位定点高速数字信号处理器(DSP)芯片TMS320F2812作为系统的主控制器,并采用Altera公司的MAX II系列CLPD芯片EPM1270作为系统协控制器。在电路设计中,充分考虑了系统的抗干扰和稳定性要求,利用光耦隔离、区分模拟地与数字地、电路保护等技术,为系统的长期稳定工作打下了坚实的基础。 在软件设计中,由于该系统需要严格按照工艺流程来实现对设备的控制,因此采用了基于有限状态机的编程方法,有效提高了程序的可读性、可移植性等;利用CPLD作为DSP的协控制器,完成部分底层驱动程序的设计,有效地减小了DSP的运行负荷,并降低了DSP的程序开发难度;在人机界面的设计中触摸屏采用的是Eview公司生产的内嵌CPU的工业嵌入式触摸屏,具有简单易用,稳定可靠等优点。 在张力控制算法设计中,首先对系统进行了原理分析,并建立了相关的数学模型,通过MATLAB仿真对被控对象的特性有了清晰的认识,接着通过分析与比较直接张力控制和间接张力控制方法的实际效果,并对参数不断进行优化,最终设计出了效果较为满意的控制算法。 最后,本文对卷绕机系统进行了综合性能测试,结果表明,它能够实现锂电池的自动卷绕工艺,具有较好的人机交互界面,并且能够实现较高的精度和生产效率,系统运行情况良好。在卷绕过程出现故障时,能够及时地提供准确的报警信息,并可以由操作人员通过触摸屏上的手动按纽解决相应的故障,从而提高了设备的故障解决效率,能够较好地满足工厂实际生产的需要。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP273.5

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