CN113568302A - 铜箔生产张力控制方法、系统和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供铜箔生产张力控制方法、系统和存储介质，应用于铜箔技术领域。该方法包括：控制器获取铜箔张力与张力阈值的偏差值；在偏差值大于第一偏差阈值的情况下，控制器根据比例微分运算函数对偏差值进行比例微分运算，得到转速的调整量；根据调整量调整铜箔处理装置的转速，在偏差值小于或等于第一偏差阈值，且大于第二偏差阈值的情况下，控制器对获取的偏差值进行比例积分微分运算的过程中进行不完全积分，得到第一转速调整量；根据第一转速调整量调整铜箔处理装置的转速，这样，控制器采用比例微分运算可以提高铜箔张力的调整效率，而对偏差值进行不完全积分，使得调整量不至于过多而造成铜箔张力调整幅度过大。
Description
技术领域
本申请涉及控制技术领域，尤其涉及铜箔生产张力控制方法、系统和存储介质。
背景技术
铜箔生产过程中，需要应用铜箔表面处理系统，铜箔表面处理系统包括控制器、动力装置以及铜箔处理装置。铜箔处理装置包括放卷装置、导电辊以及收卷装置等。铜箔表面处理系统使得所生产铜箔保持一定的铜箔张力，具有铜箔张力的铜箔经过加工能够达到生产所需的铜箔的薄厚、拉伸度以及延展度等性能指标。铜箔张力为铜箔处理装置施加在铜箔上面的拉伸力。铜箔张力由铜箔处理装置的转动速度决定。
铜箔处理装置的转动速度由控制器向动力装置发送指令控制，动力装置带动铜箔处理装置达到设定的转动速度。动力装置从启动到铜箔张力对应的铜箔处理装置的转动速度有一个调节过程，且在铜箔生产过程中，受诸如温度等其他生产条件的影响，铜箔处理装置的转动速度也需要进行适应性调整以使所生产铜箔保持一定的铜箔张力。
当前，铜箔生产过程中，铜箔处理装置的转动速度难于快速准确的调整至铜箔张力对应的转动速度，可能使得所生产铜箔出现撕边、褶皱、薄厚不均等质量问题。
发明内容
本申请实施例提供铜箔生产张力控制方法、系统和存储介质，应用于终端设备，有助于提高铜箔表面处理系统中铜箔张力的调整效率。
第一方面，本申请实施例提供一种铜箔生产张力控制方法，应用于铜箔表面处理系统，铜箔表面处理系统包括控制器、动力装置、铜箔处理装置以及张力传感器；动力装置用于带动铜箔处理装置实现对放置在铜箔处理装置中的铜箔的拉伸，方法包括：控制器接收启动指令，控制器响应于启动指令向动力装置发送第一转速指令；第一转速指令包括目标转速和加速度值；目标转速和加速度值与拉伸铜箔需要的张力阈值具有对应关系；动力装置根据加速度值向目标转速调整；张力传感器检测铜箔处理装置中的铜箔张力；铜箔张力为铜箔处理装置施加在铜箔上的拉伸力；控制器获取张力传感器所检测的铜箔张力；控制器获取铜箔张力与张力阈值的偏差值；在偏差值大于第一偏差阈值的情况下，控制器根据比例微分运算函数对偏差值进行比例微分运算，得到目标转速距铜箔处理装置的转速的调整量；控制器向动力装置发送第二转速指令；第二转速指令包括调整量；动力装置根据调整量调整铜箔处理装置的转速；在偏差值小于或等于第一偏差阈值，且大于第二偏差阈值的情况下，控制器获取偏差值与预设系数的乘积，并对乘积进行比例积分微分运算，得到第一转速调整量；控制器向动力装置发送第三转速指令；第三转速指令包括第一转速调整量；动力装置根据第一转速调整量调整铜箔处理装置的转速。
本申请实施例中，控制器在获取的偏差值大于第一偏差阈值的情况下根据比例微分运算函数对偏差值进行比例微分运算，得到调整量。动力装置可以更高效率的根据调整量调整铜箔处理装置的转速，在偏差值小于或等于第一偏差阈值，且大于第二偏差阈值的情况下，控制器对偏差值进行不完全积分，使得调整量不至于过多而造成铜箔张力调整幅度过大。
可能的实现方式中，上述控制器根据比例微分运算函数对偏差值进行比例微分运算，得到目标转速距铜箔处理装置的转速的调整量，包括：控制器根据偏差值以及比例系数函数，获取第一比例系数；控制器根据偏差值以及微分系数函数，获取第一微分系数；控制器根据第一比例系数、第一微分系数以及比例微分运算函数对偏差值进行比例微分运算，得到目标转速距铜箔处理装置的转速的调整量。
这样，控制器根据偏差值获取比例系数以及积分系数，使得比例微分运算函数更符合当前偏差值时，偏差值与调整量的对应关系，因而获取的调整量更精准。
可能的实现方式中，调整量满足如下公式：
其中，u(t)为调整量，Kp为第一比例系数，e(t)为偏差值，Ti为第一积分系数；Td为第一微分系数，t为控制器获取偏差值的时间距离控制器接收到启动指令的时间的时间差。
可能的实现方式中，该方法还包括控制器根据偏差值以及比例系数函数，获取第二比例系数；控制器根据偏差值以及微分系数函数，获取第二微分系数；控制器根据偏差值以及积分系数函数，获取第二积分系数；在偏差值小于或等于第二偏差阈值的情况下，控制器根据第二比例系数、第二微分系数以及第二积分系数对偏差值进行比例积分微分运算，得到第二转速调整量；控制器向动力装置发送第四转速指令；第四转速指令包括第二转速调整量；动力装置根据第二转速调整量调整铜箔处理装置的转速。
这样，在偏差值小于或等于第一偏差阈值，且偏差值大于第二偏差阈值的情况下，控制器对偏差值进行比例积分微分运算，使得调整量不至于过多而造成铜箔张力调整幅度过大。
可能的实现方式中，第二转速调整量满足如下公式：
其中，u(t)为第二转速调整量，KP2为第二比例系数；e(t)为偏差值，Ti2为第二积分系数，Td2为第二微分系数，t为控制器获取偏差值的时间距离控制器接收到启动指令的时间的时间差。
第二方面，本申请实施例提供一种铜箔表面处理系统，铜箔表面处理系统包括控制器、动力装置、铜箔处理装置以及张力传感器；动力装置用于带动铜箔处理装置实现对放置在铜箔处理装置中的铜箔的拉伸；控制器用于：接收启动指令，并响应于启动指令向动力装置发送第一转速指令；第一转速指令包括目标转速和加速度值；目标转速和加速度值与拉伸铜箔需要的张力阈值具有对应关系；动力装置用于：根据加速度值向目标转速调整；张力传感器用于检测铜箔处理装置中的铜箔张力；铜箔张力为铜箔处理装置施加在铜箔上的拉伸力；控制器还用于获取张力传感器所检测的铜箔张力；控制器还用于获取铜箔张力与张力阈值的偏差值；在偏差值大于第一偏差阈值的情况下，控制器用于根据比例微分运算函数对偏差值进行比例微分运算，得到目标转速距铜箔处理装置的转速的调整量；控制器还用于向动力装置发送第二转速指令；第二转速指令包括调整量；动力装置用于根据调整量调整铜箔处理装置的转速；在偏差值小于第一偏差阈值，且大于第二偏差阈值的情况下，控制器获取偏差值与预设系数的乘积，并对乘积进行比例积分微分运算，得到第一转速调整量；控制器向动力装置发送第三转速指令；第三转速指令包括第一转速调整量；动力装置根据第一转速调整量调整铜箔处理装置的转速。
可选的，控制器具体用于：根据偏差值以及比例系数函数，获取第一比例系数；根据偏差值以及微分系数函数，获取第一微分系数；根据第一比例系数、第一微分系数以及比例微分运算函数对偏差值进行比例微分运算，得到目标转速距铜箔处理装置的转速的调整量。
可选的，调整量满足如下公式：
其中，u(t)为调整量，Kp为第一比例系数，e(t)为偏差值，Ti为第一积分系数；Td为第一微分系数，t为控制器获取偏差值的时间距离控制器接收到启动指令的时间的时间差。
可选的，控制器还用于：根据偏差值以及比例系数函数，获取第二比例系数；根据偏差值以及微分系数函数，获取第二微分系数；根据偏差值以及积分系数函数，获取第二积分系数；在偏差值小于或等于第二偏差阈值的情况下，根据第二比例系数、第二微分系数以及第二积分系数对偏差值进行比例积分微分运算，得到第二转速调整量；控制器还用于向动力装置发送第四转速指令；第四转速指令包括第二转速调整量；动力装置还用于：根据第二转速调整量调整铜箔处理装置的转速。
可选的，第二转速调整量满足如下公式：
其中，u(t)为第二转速调整量，Kp2为第二比例系数；e(t)为偏差值，Ti2为第二积分系数，Td2为第二微分系数，t为控制器获取偏差值的时间距离控制器接收到启动指令的时间的时间差。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，当计算机指令在终端设备上运行时，使得终端设备执行如第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的方法中控制器所执行的方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种芯片，芯片包括处理器，处理器用于调用存储器中的计算机程序，以执行如第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的方法中控制器所执行的方法。
应当理解的是，本申请的第二方面至第四方面与本申请的第一方面的技术方案相对应，各方面及对应的可行实施方式所取得的有益效果相似，不再赘述。
附图说明
图1为本申请实施例提供的铜箔表面处理系统结构示意图；
图2为本申请实施例提供的铜箔处理装置的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种铜箔生产张力控制方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种铜箔生产张力控制方法的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的铜箔表面处理系统控制铜箔生产张力的控制示意图；
图6为本申请实施例提供的一种芯片的结构示意图。
具体实施方式
在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一芯片和第二芯片仅仅是为了区分不同的芯片，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
需要说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项（个）”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
铜箔生产过程中，需要应用铜箔表面处理系统，铜箔表面处理系统中控制器向动力装置发送指示消息以控制动力装置带动铜箔处理装置以指定的速度转动实现对放置在铜箔处理装置中的铜箔的拉伸，从而达到控制铜箔张力的目的。铜箔张力为铜箔处理装置施加在铜箔上的拉伸力。具有设定的铜箔张力的铜箔经过加工能够达到生产所需的铜箔的薄厚、拉伸度以及延展度等性能指标。
铜箔表面处理系统中动力装置从启动到带动铜箔处理装置达到设定的转动速度有一个调节过程，且在铜箔生产过程中，受诸如温度等其他生产条件的影响，铜箔处理装置的转动速度也需要进行适应性调整以使铜箔表面处理系统所生产铜箔保持一定的铜箔张力。
当前，铜箔生产过程中，铜箔表面处理系统中控制器根据比例积分微分函数控制动力装置从启动到带动铜箔处理装置达到设定的转动速度。该过程中比例积分微分函数中的比例系数、积分系数以及微分系数均为设定的经验阈值，控制器将检测的铜箔张力与张力阈值的偏差值输入比例积分微分函数，得到铜箔处理装置的转速的调整量，以控制铜箔处理装置的转动速度，从而达到控制铜箔张力的目的。
然而，由于铜箔张力可能与铜箔处理装置的转速之间的关系非线性，且其他生产条件的干扰，控制器根据固定的比例系数、固定的积分系数以及固定的微分系数对应的比例积分微分函数获取调整量进行铜箔张力控制时，铜箔处理装置的转动速度难于快速准确的调整至铜箔张力对应的转动速度，可能使得所生产铜箔出现撕边、褶皱、薄厚不均等质量问题。
有鉴于此，本申请实施例提供一种铜箔生产张力控制方法，铜箔表面处理系统中控制器在获取到不同的偏差值时，根据该偏差值所处的范围根据不同的算法获取调整量以控制调整铜箔处理装置的转动速度，达到调整铜箔张力的目的。这样，在偏差值较大的情况下控制器根据比例微分运算函数调整铜箔张力，在偏差值较小的情况下控制器根据比例积分微分运算函数调整铜箔张力，可以提高调整铜箔张力的效率。
本申请实施例所提供的铜箔生产张力控制方法可以适用于如图1所示的铜箔表面处理系统。图1所示的铜箔表面处理系统10包括控制器101、动力装置102、铜箔处理装置103以及张力传感器104。
其中，控制器101用于根据张力传感器104检测到的铜箔张力与张力阈值的偏差值，根据自适应比例积分微分运算方法控制动力装置102带动铜箔处理装置103实现对在铜箔处理装置103中的铜箔的拉伸力的控制。铜箔的拉伸力即为铜箔张力。控制器101可以为基于实时以太网的高速模拟量模块及数字量模块，示例性的，控制器101可以为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。控制器101的最小任务周期可以为50 us。
动力装置102可以由伺服驱动器、伺服电机以及行星减速机组成，用于带动铜箔表面处理系统中铜箔处理装置103的转动。动力装置102可以通过实时以太网与控制器101进行通信。动力装置102可以用于带动铜箔处理装置103实现对放置在铜箔处理装置103中的铜箔的拉伸。
铜箔处理装置103可以包括放卷装置、电镀槽、水洗槽、张力辊、烘干装置以及收卷装置等。铜箔处理装置103用于对其中的铜箔进行电镀处理、水洗处理以及烘干处理等。
张力传感器104用于检测铜箔张力。
可选的，铜箔表面处理系统10还包括上位机105，上位机105可以用于与管理人员交互实现对张力阈值等的设定。上位机105还可以用于显示铜箔生产过程中，铜箔表面处理系统10中的参数的值，例如：上位机105可以用于接收烘干装置每个分区设定的温度。上位机105可以采用基于HTML5标准和JavaScript语言的Web解决方案，上位机105可以为台式电脑、平板电脑、手机以及掌上电脑等终端设备。
以下对铜箔处理装置103的具体结构进行说明，示例性的，图2所示的铜箔处理装置包括放卷装置1、液下辊2、电镀槽3、导电辊4、出槽辊5、张力辊6、张力传感器7、烘干装置8以及收卷装置9等。
其中，放卷装置1可以包括机架和料辊。放卷装置1可以采用单轴固定式放卷结构。机架可以分成上下两层，上层与下层之间利用直线导轨和滚珠丝杆进行料辊的轴向调节，调节量可以为±200mm。
电镀槽3中可以设置导电辊4、液下辊2以及出槽辊5等三根导辊。三根导辊的转动可以由一个伺服电机加行星减速机通过同步带/平皮带传动至液上辊2的一段，从液上辊2的另一段通过同步带/平皮带传动至液下辊2和张力辊6。
图2中张力传感器7对应图1中张力传感器104，图2中张力传感器7可以与图1控制器101实现闭环控制，其控制精度可以达到±2%。图2中各段的铜箔张力均可控可调，如图2中放卷装置1至第一个导电辊4为一段。第一个导电辊4到第二个导电辊4之间为另一段。各段的铜箔张力的波动范围可以控制在0～2000N。其中，铜箔张力的波动范围百分比的计算公式满足：（铜箔张力检测值-张力阈值）/张力阈值×100%。
烘干装置8包括加热管，烘干装置8可以采用隧道式远红外辐射烘干结构，加热管可以采用石英管背面有镀金反光层的远红外辐射加热管，每根加热管的功率可以为3KW，烘干装置8的上下可以各布置18根加热管。烘干装置8中加热管可以分为不同的组，同一组的加热管使用相同温度控制，不同组的加热管可以采取不同温度控制。其中，各组的加热管的温度可以设定在室温～400℃之间的任一个温度。示例性的，可以将烘干装置8的加热管分为5组。烘干装置8的进口吸风与出口排风可以使用变频电机控制，控制器可以根据生产运行速度控制烘干装置8自动调节温度与风量。
收卷装置9可以采用单轴固定式收卷结构，收卷装置9可以包括料辊和机架。机架也可以分成上下两层，上层与下层之间利用直线导轨和滚珠丝杆进行料辊的轴向调节，调节量可以为±200mm。
需要说明的是，本申请实施例示意的结构并不构成对铜箔处理装置103的具体限定；图2仅为对本申请实施例所适用的铜箔处理装置103的结构的示意性说明，铜箔处理装置103可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置；其中，图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。
示例性的，电镀槽3间可以设置张力检测辊，张力检测辊由导电辊4带动其运转。张力检测辊轴承座下可以安装图1所示的张力传感器104。
铜箔处理装置还可以包括水洗槽，水洗槽可以位于各电镀槽3之间，水洗槽可以包括四根耐高温聚氯乙烯喷淋管，用于铜箔正反面清洗。
需要说明的是，本申请实施例提供的铜箔表面处理系统10可以工作在手动模式和自动模式两种模式下。铜箔表面处理系统10工作在手动模式用于控制铺放铜箔，铜箔表面处理系统10工作在自动模式用于对铜箔生产张力进行控制。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以独立实现，也可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
图3为本申请实施例提供的一种铜箔生产张力控制方法的流程示意图，该方法可以应用于如图1所示的铜箔表面处理系统。如图3所示，该铜箔生产张力控制方法可以包括如下步骤：
S300：控制器接收启动指令，控制器响应于该启动指令向动力装置发送第一转速指令。
本申请实施例中，第一转速指令包括目标转速和加速度值；目标转速和加速度值与拉伸铜箔需要的张力阈值具有对应关系。该对应关系可以预置在控制器中，或者该对应关系可以预置在上位机中。
一种可能的实现方式中，控制器可以接收来自上位机的启动指令。控制器中预置有张力阈值，控制器可以根据目标转速、加速度值与拉伸铜箔需要的张力阈值的对应关系，获取目标转速和加速度值。控制器响应于该启动指令向动力装置发送第一转速指令。
另一种可能的实现方式中，上位机中预置有目标转速、加速度值与拉伸铜箔需要的张力阈值的对应关系。控制器接收到的启动指令中包括目标转速和加速度值，控制器响应于该启动指令向动力装置发送第一转速指令。
S301：动力装置根据加速度值向目标转速调整。
S302：张力传感器检测铜箔处理装置中的铜箔张力。
本申请实施例中，铜箔张力为铜箔处理装置施加在铜箔上的拉伸力。
S303：控制器获取张力传感器所检测的铜箔张力。
可能的实现方式中，控制器读取张力传感器所检测的铜箔张力。
S304：控制器获取检测到的铜箔张力与张力阈值的偏差值。
可能的实现方式中，控制器从张力阈值中减去检测到的铜箔张力，得到偏差值。
S305：在偏差值大于第一偏差阈值的情况下，控制器根据比例微分运算函数对偏差值进行比例微分运算，得到目标转速距铜箔处理装置的转速的调整量。
可能的实现方式中，控制器通过如下步骤获取目标转速距铜箔处理装置的转速的调整量：
步骤一：控制器根据偏差值以及比例系数函数，获取第一比例系数。
可能的实现方式中，比例系数函数为分段函数。在偏差值大于第一阈值的情况下，控制器根据偏差值以及比例系数函数获取的第一比例系数为固定值。
在偏差值小于或等于第一阈值的情况下，比例系数函数为第一线性对应关系，第一线性对应关系为偏差值与比例系数之间的线性对应关系，控制器根据该第一线性对应关系获取第一比例系数。
步骤二：控制器根据偏差值以及微分系数函数，获取第一微分系数。
可能的实现方式中，微分系数函数为分段函数。在偏差值大于第二阈值的情况下，控制器根据偏差值以及微分系数函数获取的第一微分系数为固定值。
示例性的，该固定值可以为0。
在偏差值小于或等于第二阈值的情况下，偏差值与微分系数之间的对应关系为第二线性对应关系，控制器根据该第二线性对应关系获取偏差值对应的第一微分系数。
步骤三：控制器根据第一比例系数、第一微分系数以及比例微分运算函数对偏差值进行比例微分运算，得到目标转速距铜箔处理装置的转速的调整量。
可能的实现方式中，调整量满足如下公式：
其中，u(t)为调整量，KP为第一比例系数，e(t)为偏差值，Ti为第一积分系数，Td为第一微分系数，t为控制器获取偏差值的时间距离控制器接收到启动指令的时间的时间差。
需要说明的是，调整量所满足的公式在实际应用过程中可以对其进行离散化，例如：使用求和代替积分，用向后差分来代替微分，使模拟比例积分微分函数离散化为数字形式的差分方程。离散化后的表达式满足如下公式：
其中，u(k)为转速调整量，e(k)为控制器获取的偏差值。∑i=0 e(i)为铜箔生产过程中，偏差值的累加值。e(k)-e(k-1)为本次偏差值与上次偏差值之差。KP为第一比例系数，KI为第一比例系数与第一积分系数的比值，KD为第一比例系数与第一微分系数的乘积。I可以为控制器获取的偏差值的个数。
可以理解的是，控制器在进行比例微分运算时，KI可以为0。
S306：控制器向动力装置发送第二转速指令。
本申请实施例中，第二转速指令包括目标转速距铜箔处理装置的转速的调整量。
S307：动力装置根据第二转速指令中的调整量调整铜箔处理装置的转速。
本申请实施例中，控制器在获取的偏差值大于第一偏差阈值的情况下根据比例微分运算函数对偏差值进行比例微分运算，得到调整量。这样，动力装置可以更高效率的根据调整量调整铜箔处理装置的转速。
需要说明的是，本申请实施例所提供的铜箔表面处理系统可以通过执行上述S300~S307的步骤实现对图2所示铜箔处理装置中各段的铜箔张力的控制。示例性的，可以实现对如图2中放卷装置1至第一个导电辊4该段的铜箔张力的控制。
可以理解的是，在铜箔表面处理系统生产铜箔的过程中，铜箔表面处理系统可以不断的检测实时铜箔张力，并根据自适应比例积分微分运算方法控制动力装置102带动铜箔处理装置103实现对在铜箔处理装置103中的铜箔的拉伸力的控制。
示例性的，图4为本申请实施例所提供的另一种铜箔生产张力控制方法的流程示意图，该方法可以应用于如图1所示的铜箔表面处理系统。如图4所示，该铜箔生产张力控制方法可以包括如下步骤：
S400：张力传感器检测铜箔处理装置中的铜箔张力。
S401：控制器获取张力传感器所检测的铜箔张力。
S402：控制器获取检测到的铜箔张力与张力阈值的偏差值。
需要说明的是，S400~S402的名词解释以及可能的实现方式参考S302~S304中的描述，不再赘述。
S403：控制器根据偏差值以及自适应比例积分微分运算方法获取铜箔处理装置的转速调整量。
在偏差值大于第一偏差阈值的情况下，控制器根据比例微分运算函数对偏差值进行比例微分运算，得到转速调整量。
可能的实现方式中，参考上述S305中的描述，不再赘述。
在偏差值小于或等于第一偏差阈值，且偏差值大于第二偏差阈值的情况下，控制器对偏差值进行比例积分微分运算，得到转速调整量。
可能的实现方式中，控制器通过如下步骤根据得到转速调整量：
步骤一：控制器根据比例系数函数获取偏差值对应的第二比例系数。
步骤二：控制器根据偏差值以及微分系数函数，获取偏差值对应的第二微分系数。
步骤三：控制器根据偏差值以及积分系数函数，获取偏差值对应的第二积分系数。
步骤四：控制器获取偏差值与预设系数的乘积，并根据第二比例系数、第二微分系数、第二积分系数以及比例积分微分运算函数对乘积进行比例积分微分运算，得到转速调整量。
其中，转速调整量u(t)1满足如下公式：
其中，u(t)1为第一转速调整量，Kp1为第二比例系数，e(t)1为乘积，Ti1为第二积分系数，Td1为第二微分系数，t为控制器获取偏差值的时间距离控制器接收到启动指令的时间的时间差。
这样，在偏差值小于或等于第一偏差阈值，且偏差值大于第二偏差阈值的情况下，控制器对偏差值进行比例积分微分运算，且在积分时进行不完全积分使得转速调整量不至于过多而造成铜箔张力调整幅度过大。
需要说明的是，控制器在进行比例积分微分运算时，为了防止积分饱和，在超过积分上限制或下限值时，控制器反向积分并对积分限幅。
在偏差值小于或等于第二偏差阈值的情况下，控制器对偏差值进行比例积分微分运算，得到转速调整量。
可能的实现方式中，控制器通过如下步骤对偏差值进行比例积分微分运算得到转速调整量：
步骤一：控制器根据比例系数函数获取偏差值对应的第三比例系数。
步骤二：控制器根据偏差值以及微分系数函数，获取偏差值对应的第三微分系数。
步骤三：控制器根据偏差值以及积分系数函数，获取偏差值对应的第三积分系数。
步骤四：控制器根据第三比例系数、第三微分系数、第三积分系数以及比例积分微分运算函数对偏差值进行比例积分微分运算，得到转速调整量。
获取的转速调整量满足如下公式：
其中，u(t)2为第二转速调整量，Kp2为第三比例系数；e(t)为偏差值Ti2为第三积分系数，Td2为第三微分系数，t为控制器获取偏差值的时间距离控制器接收到启动指令的时间的时间差。
S404：控制器向动力装置发送第三转速指令。
本申请实施例中，第三转速指令包括S403中获取的转速调整量。
S405：动力装置根据转速调整量调整铜箔处理装置的转速。
本申请实施例中，在铜箔的生产过程中，控制器根据偏差值所落入的不同范围，根据不同的运算方法获取转速的调整量，使得实际的铜箔张力更高效率的地向张力阈值调整，达到实际的铜箔张力等于设定的张力阈值。
需要说明的是，上述实施例中，转速调整量所满足的公式在实际应用过程中也可以对其进行离散化，可能的实现方式，参考S305中调整量所满足的公式在实际应用过程中的离散化公式，不再赘述。
在一个例子中，结合图2所示铜箔处理装置，铜箔表面处理系统的控制示意图如图5所示，图2中第一个电镀槽3的导电辊4的速度可以设定为基准速度。铜箔处理装置中的其余转动装置如：图2中的放卷装置1、除第一个电镀槽3的导电辊4之外的的导电辊4以及收卷装置9等采用张力放大器将采集的本段铜箔张力信号输入到控制器的模拟量输入端口，作为张力控制的反馈信号，控制器根据张力控制的反馈信号即检测得到的铜箔张力以及张力阈值得到偏差值，并对铜箔张力的偏差值进行上述自适应的比例积分微分（PID）运算，将得到的张力调整量转换为速度调整量，或者，控制器先将铜箔张力的偏差值转换为速度偏差值，对速度偏差值进行自适应的比例积分微分运算，再通过伺服控制系统控制转动装置的转速，构成闭环张力控制系统，控制各段张力的恒定。
上述主要从方法的角度对本申请实施例提供的方案进行了介绍。为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的方法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
以下根据上述方法示例对实现铜箔生产张力控制方法的铜箔表面处理系统进行说明。
如图1所示的本申请实施例提供的一种铜箔表面处理系统的结构示意图，铜箔表面处理系统10包括控制器101、动力装置102、铜箔处理装置103以及张力传感器104。
其中，动力装置102用于带动铜箔处理装置103实现对放置在铜箔处理装置103中的铜箔的拉伸；控制器101用于：接收启动指令，并响应于启动指令向动力装置102发送第一转速指令；第一转速指令包括目标转速和加速度值；目标转速和加速度值与拉伸铜箔需要的张力阈值具有对应关系；动力装置102用于：根据加速度值向目标转速调整；张力传感器104用于检测铜箔处理装置103中的铜箔张力；铜箔张力为铜箔处理装置103施加在铜箔上的拉伸力；控制器101还用于获取张力传感器104所检测的铜箔张力；控制器101还用于获取铜箔张力与张力阈值的偏差值；在偏差值大于第一偏差阈值的情况下，控制器101用于根据比例微分运算函数对偏差值进行比例微分运算，得到目标转速距铜箔处理装置的转速的调整量；控制器101还用于向动力装置102发送第二转速指令；第二转速指令包括调整量；动力装置102用于根据调整量调整铜箔处理装置103的转速；在偏差值小于第一偏差阈值，且大于第二偏差阈值的情况下，控制器101获取偏差值与预设系数的乘积，并对乘积进行比例积分微分运算，得到第一转速调整量；控制器101向动力装置102发送第三转速指令；第三转速指令包括第一转速调整量；动力装置102根据第一转速调整量调整铜箔处理装置103的转速。例如，结合图3，控制器101可以用于执行S300，S303~S306。动力装置102可以用于执行S301，S306中的接收步骤以及S307。张力传感器104可以用于执行S302。例如，结合图4，张力传感器104可以用于执行S400，控制器101可以用于执行S401~S404。动力装置102可以用于执行S405。
可选的，控制器101具体用于：根据偏差值以及比例系数函数，获取第一比例系数；根据偏差值以及微分系数函数，获取第一微分系数；根据第一比例系数、第一微分系数以及比例微分运算函数对偏差值进行比例微分运算，得到目标转速距铜箔处理装置103的转速的调整量。
可选的，调整量满足如下公式：
其中，u(t)为调整量，KP为第一比例系数，e(t)为偏差值，Ti为第一积分系数；Td为第一微分系数，t为控制器101获取偏差值的时间距离控制器101接收到启动指令的时间的时间差。
可选的，控制器101还用于：根据偏差值以及比例系数函数，获取第二比例系数；根据偏差值以及微分系数函数，获取第二微分系数；根据偏差值以及积分系数函数，获取第二积分系数；在偏差值小于或等于第二偏差阈值的情况下，根据第二比例系数、第二微分系数以及第二积分系数对偏差值进行比例积分微分运算，得到第二转速调整量；控制器101还用于向动力装置102发送第四转速指令；第四转速指令包括第二转速调整量；动力装置102还用于：根据第二转速调整量调整铜箔处理装置103的转速。
可选的，第二转速调整量满足如下公式：
其中，u(t)为第二转速调整量，KP2为第二比例系数；e(t)为偏差值，Ti2为第二积分系数，Td2为第二微分系数，t为控制器获取偏差值的时间距离控制器接收到启动指令的时间的时间差。
可选的，铜箔表面处理系统10还包括上位机105，上位机105可以用于与管理人员交互实现对张力阈值等的设定。上位机105还可以用于显示铜箔生产过程中，铜箔表面处理系统10中的参数的值，例如：上位机105可以用于接收烘干装置每个分区设定的温度。上位机105可以为台式电脑、平板电脑、手机以及掌上电脑等终端设备。
如图6所示为本申请实施例提供的一种芯片的结构示意图。芯片120包括一个或两个以上（包括两个）处理器1201、通信线路1202和通信接口1203，可选的，芯片120还包括存储器1204。
在一些实施方式中，存储器1204存储了如下的元素：可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集。
上述本申请实施例描述的方法可以应用于处理器1201中，或者由处理器1201实现。处理器1201可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器1201中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器1201可以是通用处理器（例如，微处理器或常规处理器）、数字信号处理器（digitalsignal processing，DSP）、专用集成电路（application specific integrated circuit，ASIC）、现成可编程门阵列（field-programmable gate array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门、晶体管逻辑器件或分立硬件组件，处理器1201可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法中控制器所执行的方法。
结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。其中，软件模块可以位于随机存储器、只读存储器、可编程只读存储器或带电可擦写可编程存储器（electricallyerasable programmable read only memory，EEPROM）等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器1204，处理器1201读取存储器1204中的信息，结合其硬件完成上述方法中控制器所执行的步骤。
处理器1201、存储器1204以及通信接口1203之间可以通过通信线路1202进行通信。
在上述实施例中，存储器存储的供处理器执行的指令可以以计算机程序产品的形式实现。其中，计算机程序产品可以是事先写入在存储器中，也可以是以软件形式下载并安装在存储器中。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（digital subscriber line，DSL）或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包括一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。例如，可用介质可以包括磁性介质（例如，软盘、硬盘或磁带）、光介质（例如，数字通用光盘（digital versatile disc，DVD））、或者半导体介质（例如，固态硬盘（solid state disk，SSD））等。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质。上述实施例中描述的方法可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质，还可以包括任何可以将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的介质。存储介质可以是可由计算机访问的任何目标介质。
作为一种可能的设计，计算机可读介质可以包括紧凑型光盘只读储存器（compactdisc read-only memory，CD-ROM）、RAM、ROM、EEPROM或其它光盘存储器；计算机可读介质可以包括磁盘存储器或其它磁盘存储设备。而且，任何连接线也可以被适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆，光纤电缆，双绞线，DSL或无线技术（如红外，无线电和微波）从网站，服务器或其它远程源传输软件，则同轴电缆，光纤电缆，双绞线，DSL或诸如红外，无线电和微波之类的无线技术包括在介质的定义中。如本文所使用的磁盘和光盘包括光盘（CD），激光盘，光盘，数字通用光盘（digital versatile disc，DVD），软盘和蓝光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。
上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种铜箔生产张力控制方法，其特征在于，应用于铜箔表面处理系统，所述铜箔表面处理系统包括控制器、动力装置、铜箔处理装置以及张力传感器；所述动力装置用于带动所述铜箔处理装置实现对放置在所述铜箔处理装置中的铜箔的拉伸，所述方法包括：
所述控制器接收启动指令，所述控制器响应于所述启动指令向所述动力装置发送第一转速指令；所述第一转速指令包括目标转速和加速度值；所述目标转速和所述加速度值与拉伸所述铜箔需要的张力阈值具有对应关系；
所述动力装置根据所述加速度值向所述目标转速调整；
所述张力传感器检测所述铜箔处理装置中的铜箔张力；所述铜箔张力为所述铜箔处理装置施加在所述铜箔上的拉伸力；
所述控制器获取所述张力传感器所检测的所述铜箔张力；
所述控制器获取所述铜箔张力与所述张力阈值的偏差值；
在所述偏差值大于第一偏差阈值的情况下，所述控制器根据比例微分运算函数对所述偏差值进行比例微分运算，得到所述目标转速距所述铜箔处理装置的转速的调整量；
所述控制器向所述动力装置发送第二转速指令；所述第二转速指令包括所述调整量；
所述动力装置根据所述调整量调整所述铜箔处理装置的转速；
在所述偏差值小于或等于所述第一偏差阈值，且大于第二偏差阈值的情况下，所述控制器获取所述偏差值与预设系数的乘积，并对所述乘积进行比例积分微分运算，得到第一转速调整量；
所述控制器向所述动力装置发送第三转速指令；所述第三转速指令包括所述第一转速调整量；
所述动力装置根据所述第一转速调整量调整所述铜箔处理装置的转速。
2.根据权利要求1所述的一种铜箔生产张力控制方法，其特征在于，所述控制器根据比例微分运算函数对所述偏差值进行比例微分运算，得到所述目标转速距所述铜箔处理装置的转速的调整量，包括：
所述控制器根据所述偏差值以及比例系数函数，获取第一比例系数；
所述控制器根据所述偏差值以及微分系数函数，获取第一微分系数；
所述控制器根据所述第一比例系数、所述第一微分系数以及所述比例微分运算函数对所述偏差值进行比例微分运算，得到所述目标转速距所述铜箔处理装置的转速的调整量。
3.根据权利要求2所述的一种铜箔生产张力控制方法，其特征在于，所述调整量满足如下公式：
其中，u(t)为所述调整量，KP为所述第一比例系数，e(t)为所述偏差值，Ti为第一积分系数；Td为所述第一微分系数，t为所述控制器获取所述偏差值的时间距离所述控制器接收到所述启动指令的时间的时间差。
4.根据权利要求2或3所述的一种铜箔生产张力控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述控制器根据所述偏差值以及所述比例系数函数，获取第二比例系数；
所述控制器根据所述偏差值以及所述微分系数函数，获取第二微分系数；
所述控制器根据所述偏差值以及积分系数函数，获取第二积分系数；
在所述偏差值小于或等于所述第二偏差阈值的情况下，所述控制器根据所述第二比例系数、所述第二微分系数以及所述第二积分系数对所述偏差值进行比例积分微分运算，得到第二转速调整量；
所述控制器向所述动力装置发送第四转速指令；所述第四转速指令包括所述第二转速调整量；
所述动力装置根据所述第二转速调整量调整所述铜箔处理装置的转速。
5.根据权利要求4所述的一种铜箔生产张力控制方法，其特征在于，所述第二转速调整量满足如下公式：
其中，u(t)为所述第二转速调整量，KP2为所述第二比例系数；e(t)为所述偏差值，Ti2为所述第二积分系数，Td2为所述第二微分系数，t为所述控制器获取所述偏差值的时间距离所述控制器接收到所述启动指令的时间的时间差。
6.一种铜箔表面处理系统，其特征在于，所述铜箔表面处理系统包括控制器、动力装置、铜箔处理装置以及张力传感器；
所述动力装置用于带动所述铜箔处理装置实现对放置在所述铜箔处理装置中的铜箔的拉伸；
所述控制器用于：接收启动指令，并响应于所述启动指令向所述动力装置发送第一转速指令；所述第一转速指令包括目标转速和加速度值；所述目标转速和所述加速度值与拉伸所述铜箔需要的张力阈值具有对应关系；
所述动力装置用于：根据所述加速度值向所述目标转速调整；
所述张力传感器用于检测所述铜箔处理装置中的铜箔张力；所述铜箔张力为所述铜箔处理装置施加在所述铜箔上的拉伸力；
所述控制器还用于获取所述张力传感器所检测的所述铜箔张力；
所述控制器还用于获取所述铜箔张力与所述张力阈值的偏差值；
在所述偏差值大于第一偏差阈值的情况下，所述控制器用于根据比例微分运算函数对所述偏差值进行比例微分运算，得到所述目标转速距所述铜箔处理装置的转速的调整量；
所述控制器还用于向所述动力装置发送第二转速指令；所述第二转速指令包括所述调整量；
所述动力装置还用于根据所述调整量调整所述铜箔处理装置的转速；
在所述偏差值小于所述第一偏差阈值，且大于第二偏差阈值的情况下，所述控制器还用于获取所述偏差值与预设系数的乘积，并对所述乘积进行比例积分微分运算，得到第一转速调整量；
所述控制器还用于向所述动力装置发送第三转速指令；所述第三转速指令包括所述第一转速调整量；
所述动力装置根据所述第一转速调整量调整所述铜箔处理装置的转速。
7.根据权利要求6所述的铜箔表面处理系统，其特征在于，
所述控制器具体用于：根据所述偏差值以及比例系数函数，获取第一比例系数；根据所述偏差值以及微分系数函数，获取第一微分系数；根据所述第一比例系数、所述第一微分系数以及所述比例微分运算函数对所述偏差值进行比例微分运算，得到所述目标转速距所述铜箔处理装置的转速的调整量。
8.根据权利要求6或7所述的铜箔表面处理系统，其特征在于，
所述控制器还用于根据所述偏差值以及所述比例系数函数，获取第二比例系数；根据所述偏差值以及所述微分系数函数，获取第二微分系数；根据所述偏差值以及积分系数函数，获取第二积分系数；
在所述偏差值小于或等于所述第二偏差阈值的情况下，所述控制器还用于根据所述第二比例系数、所述第二微分系数以及所述第二积分系数对所述偏差值进行比例积分微分运算，得到第二转速调整量；
所述控制器还用于向所述动力装置发送第四转速指令；所述第四转速指令包括所述第二转速调整量；
所述动力装置用于根据所述第二转速调整量调整所述铜箔处理装置的转速。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如权利要求1-5中任一项所述的一种铜箔生产张力控制方法中控制器所执行的方法。
10.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括处理器，所述处理器用于调用存储器中的计算机程序，以执行如权利要求1-5中任一项所述的一种铜箔生产张力控制方法中控制器所执行的方法。
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|---|---|---|---|---|
| CN114775144A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-07-22 | 常州市新创智能科技有限公司 | 一种剑杆机纬纱放纱方法、计算机设备及存储介质 |
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