CN118011780A - 一种基于pid的锂电辊压分切机的控制方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法及***，属于PID控制技术领域，其方法包括设定锂电辊压分切机的目标参数，并采集分切过程中的关键参数，对目标参数与关键参数求差，绘制差值图像，识别不稳定因子；明确锂电辊压分切机控制目标，基于控制目标与不稳定因子运用蚂蚁算法从参数数据库中选择控制器PID的初始参数；根据***性能要求定义启发函数，评估每组初始参数的优劣程度，确定最优组作为PID的使用参数；基于使用参数设置控制实验，对使用参数进行动态调优，根据调优结果建立监测反馈***，实时调整锂电辊压分切机的工作状态，保证锂电辊压分切机在最佳参数下运行并达到预期的性能要求，实现工艺过程的稳定控制和优化。
Description
技术领域
本发明涉及PID控制技术领域，尤其涉及一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法及***。
背景技术
随着工业自动化和智能制造的推进，锂电辊压分切机在工作过程中可能面临各种扰动和工况的变化，传统的PID控制器难以应对这种复杂的动态环境，而且锂电池生产对精度的要求极高，而传统PID控制器有时不能提供满足生产需求的控制精度，特别是在高精度或高速度要求下，***的表现不够稳定或适应性较差。
因此，本发明提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法及***。
发明内容
本发明提供的一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法及***，通过设定机器的目标参数并在分切过程中采集关键参数，求解两者之间的差异，然后绘制差值图像，从图像中识别出不稳定因子，明确控制目标，并运用蚂蚁算法结合控制目标和不稳定因子，从数据库中选择出最优的PID初始参数，根据***性能要求定义启发函数，通过启发函数评估每组初始参数的优劣程度，选出最优组作为PID控制器的使用参数，根据所选出的使用参数设置控制实验，通过对控制实验结果的动态调优，不断微调控制参数，以便实时调整锂电辊压分切机的工作状态，最后根据调优结果建立监测反馈***，保证锂电辊压分切机在最佳参数下运行并达到预期的性能要求，实现工艺过程的稳定控制和优化。
本发明提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，包括：
步骤1：设定锂电辊压分切机的目标参数，并采集分切过程中的关键参数，对所述目标参数与关键参数求差，绘制差值图像，从所述差值图像中识别不稳定因子；
步骤2：根据所述目标参数明确锂电辊压分切机控制目标，基于所述控制目标与所述不稳定因子运用蚂蚁算法从参数数据库中选择控制器PID的初始参数；
步骤3：根据***性能要求定义启发函数，评估每组初始参数的优劣程度，根据评估结果确定最优组作为PID的使用参数；
步骤4：基于所述使用参数设置控制实验，根据控制实验的结果对所述使用参数进行动态调优，根据调优结果建立监测反馈***，实时调整锂电辊压分切机的工作状态。
本发明提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，设定锂电辊压分切机的目标参数，并采集分切过程中的关键参数，对所述目标参数与关键参数求差，绘制差值图像，包括：
明确锂电辊压分切机的性能要求，根据所述性能要求设定锂电辊压分切机的目标参数，并实时采集目标参数对应的关键参数；
根据所述关键参数与同一时间点目标参数的差值绘制差值柱状图，分析差值柱状图，确定并在差值柱状图上标注出波动异常的不稳定区间；
明确所述不稳定区间在差值柱状图中对应时间段前后的柱体变化趋势作为偏差变化情况，将所述偏差变化情况大于设定范围的区域作为第一波动区域；
对第一波动区域内的数据进行不同时间段的交叉对比分析，结合其他相关参数变化情况，对第一波动区域进行第一调整；
根据所述第一波动区域内偏差的波动频率，对第一调整后的第一波动区域进行第二调整，根据第二调整后新的关键参数与目标参数的差值，重新绘制差值图像。
本发明提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，从所述差值图像中识别不稳定因子，包括：
基于所述差值图像确定波动特征，分析每个波动特征所持续的时间段，将波动区间与对应第一波动区域对应的波动区间进行波动对比，确定锂电辊压分切机的参数波动情况；
分析在不同波动特征下参数波动情况是否保持一致，进而确定波动特征与参数波动的相关性；
根据相关性，确定导致控制过程的不稳定因子。
本发明提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，根据所述目标参数明确锂电辊压分切机控制目标，基于所述控制目标与所述不稳定因子运用蚂蚁算法从参数数据库中选择PID的初始参数，包括：
根据锂电辊压分切机的性能要求，确定影响锂电辊压分切机性能的控制目标，并使用所述控制目标定义PID参数集的可能范围，基于所述可能范围创建包含PID参数的参数数据库；
结合蚂蚁算法与不稳定因子从参数数据库中选择锂电辊压分切机的多组PID参数，根据控制目标对多组PID参数进行关联筛选，确定PID的初始参数。
本发明提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，根据***性能要求定义启发函数，评估每组初始参数的优劣程度，根据评估结果确定最优组作为PID的使用参，包括：
将每组初始参数输入控制器中测试锂电辊压分切机的性能，收集误差信号与***响应；
根据***性能要求确定每个运行数据与相关函数的权重系数，结合误差信号与***响应，构建启发函数：
；
；
；
其中，表示锂电辊压分切机的控制器的启发函数；/>表示控制器的状态向量；t是采样时刻变量，取值为1,2,3,..,n；/>是控制器在控制器控制电机达到稳定状态的实际输出值；/>是在控制器控制电机达到稳定状态的期望输出值；/>表示控制器控制电机达到稳定状态后的准确性函数；/>表示补充函数；/>表示从控制器控制电机反应开始至电机响应时超出期望值的超调量函数；/>表示在从控制器控制电机反应开始至电机输出首次达到目标值的时间函数；/>表示控制器控制电机输出达到并保持在期望值附近的时间函数；/>、/>、/>、/>、/>表示对应函数的权重系数；表示控制器输出对当前误差的反应强度；/>表示控制器输出对误差累计值的反应强度；表示控制器输出对误差变化率的反应强度；
根据启发函数对每组PID的初始参数进行优劣评估，确定使用参数。
本发明提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，基于所述使用参数设置控制实验，根据控制实验的结果对所述使用参数进行动态调优，包括：
根据锂电辊压分切机的工作状态设计控制实验，并设定最优控制效果；
在使用参数下运行锂电辊压分切机，并收集性能数据，分析性能数据，结合差值图像对所述锂电辊压分切机进行性能评估；
根据评估结果对使用参数进行调优，控制锂电辊压分切机按照调优后参数进行二次实验，判断调优前后使用参数的控制实验结果是否存在性能差异；
若存在性能差异，则证明调整后的使用参数有效，对所述调整后的使用参数进行有效标记，否则，则对调整过程进行无效标记，不在使用该调整；
同时，根据所述性能差异，判断有效参数是否为正有效；
若是，按照正有效参数对实验步骤进行再次执行，每执行一次完成后对相应正有效参数进行调优；
多次所述实验步骤重复执行后，当设备的控制性能满足最优控制效果时，确定对使用参数已优化至最佳状态，调优结束。
本发明提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，根据调优结果建立监测反馈***，实时调整锂电辊压分切机的工作状态，包括：
确定需要实时监控的性能调优指标，选择对应传感器持续监测锂电辊压分切机的关键参数；
基于调优结果和性能调优指标，使用PID控制设计反馈控制回路，并设定性能指标范围；
结合调优结果与性能指标范围，建立监测***；
监测***基于收集的实时数据计算出相应的控制操作，通过监测***的控制算法发出控制指令给锂电辊压分切机的控制单元，使用实时数据持续计算并调整正有效参数，形成监测反馈循环，最终形成监测反馈***；
根据优化过程中正有效标记、负有效标记与无效标记的数量对控制器进行故障评估，基于故障评估结果设计异常检测与处理机制，检测到异常情况与性能指标偏离预设范围情况，并对相应情况进行告警。
本发明提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制***，包括：
图像绘制模块：设定锂电辊压分切机的目标参数，并采集分切过程中的关键参数，对所述目标参数与关键参数求差，绘制差值图像，从所述差值图像中识别不稳定因子；
初始参数模块：根据所述目标参数明确锂电辊压分切机控制目标，基于所述控制目标与所述不稳定因子运用蚂蚁算法从参数数据库中选择PID的初始参数；
使用参数模块：根据所述差值图像与***性能要求定义启发函数，评估每组初始参数的优劣程度，根据评估结果确定最优组作为PID的使用参数；
调优模块：基于所述使用参数设置控制实验，根据控制实验的结果对所述使用参数进行动态调优，根据调优结果建立监测反馈***，实时调整锂电辊压分切机的工作状态。
与现有技术相比，本申请的有益效果如下：通过设定机器的目标参数并在分切过程中采集关键参数，求解两者之间的差异，然后绘制差值图像，从图像中识别出不稳定因子，明确控制目标，并运用蚂蚁算法结合控制目标和不稳定因子，从数据库中选择出最优的PID初始参数，根据***性能要求定义启发函数，通过启发函数评估每组初始参数的优劣程度，选出最优组作为PID控制器的使用参数，根据所选出的使用参数设置控制实验，通过对控制实验结果的动态调优，不断微调控制参数，以便实时调整锂电辊压分切机的工作状态，最后根据调优结果建立监测反馈***，保证锂电辊压分切机在最佳参数下运行并达到预期的性能要求，实现工艺过程的稳定控制和优化。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于PID的锂电辊压分切机的控制***的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本发明实施例提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，如图1所示，包括：
步骤1：设定锂电辊压分切机的目标参数，并采集分切过程中的关键参数，对所述目标参数与关键参数求差，绘制差值图像，从所述差值图像中识别不稳定因子；
步骤2：根据所述目标参数明确锂电辊压分切机控制目标，基于所述控制目标与所述不稳定因子运用蚂蚁算法从参数数据库中选择控制器PID的初始参数；
步骤3：根据***性能要求定义启发函数，评估每组初始参数的优劣程度，根据评估结果确定最优组作为PID的使用参数；
步骤4：基于所述使用参数设置控制实验，根据控制实验的结果对所述使用参数进行动态调优，根据调优结果建立监测反馈***，实时调整锂电辊压分切机的工作状态。
该实施例中，性能要求包括锂电辊压分切机的精确度、一致性、生产速度等；关键参数包括辊压力、分切速度、辊温度等；目标参数与关键参数对应的参数一致。
该实施例中，差值图像是指通过对锂电辊压分切机设定的目标参数与实际采集到的关键参数的差值进行计算和可视化处理形成的图像，首先设置锂电辊压分切机的目标参数，然后在设备工作过程中采集关键的实时参数，将这两组参数进行相减，得出各个时刻的参数差值，将这些差值按照时间顺序排列，放在纵轴（通常为差值）和横轴（通常为时间）的坐标系中，绘制出这个差值随时间变化的变化趋势。
该实施例中，不稳定因子是指可能导致生产过程波动的各种原因，包括但不限于机械磨损、外部环境干扰（如温湿度变化）、设备老化、操作员操作不当、原材料质量波动等。
该实施例中，控制目标是指在锂电辊压分切机运行过程中需要达到的性能指标，包括精度、速度、稳定性、可靠性与安全性。
该实施例中，选择初始参数的过程是通过锂电辊压分切机的性能要求，确定影响设备性能的控制目标，并定义PID参数的可能范围，结合蚂蚁算法和不稳定因子从参数数据库中选择多组PID参数，对PID参数进行筛选得出初始参数，是一种借鉴自然界蚁群行为的优化算法—蚂蚁算法来寻找最佳的PID初始参数设置。
该实施例中，优劣评估的过程是根据***性能要求定义启发函数来评估每组初始参数的优劣程度，从而确定最优的PID控制参数组合。
该实施例中，动态调优是一个迭代的循环，旨在通过不断地实验、评估和修改，逐步精细化控制器参数，以达到控制***的最佳性能。
该实施例中，监测反馈***是监测反馈***是一个动态的、自我调节的***，实时响应锂电辊压分切机在生产过程中出现的各种波动，保持***的稳定性和高效率，使用实时数据持续计算并调整PID控制器的正有效参数，确保***在偏离预定性能指标时能自动调整回到目标状态，形成一个闭环监测反馈循环，以维护设备的稳定运行。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过设定机器的目标参数并在分切过程中采集关键参数，求解两者之间的差异，然后绘制差值图像，从图像中识别出不稳定因子，明确控制目标，并运用蚂蚁算法结合控制目标和不稳定因子，从数据库中选择出最优的PID初始参数，根据***性能要求定义启发函数，通过启发函数评估每组初始参数的优劣程度，选出最优组作为PID控制器的使用参数，根据所选出的使用参数设置控制实验，通过对控制实验结果的动态调优，不断微调控制参数，以便实时调整锂电辊压分切机的工作状态，最后根据调优结果建立监测反馈***，保证锂电辊压分切机在最佳参数下运行并达到预期的性能要求，实现工艺过程的稳定控制和优化。
实施例2：
本发明实施例提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，设定锂电辊压分切机的目标参数，并采集分切过程中的关键参数，对所述目标参数与关键参数求差，绘制差值图像，包括：
明确锂电辊压分切机的性能要求，根据所述性能要求设定锂电辊压分切机的目标参数，并实时采集目标参数对应的关键参数；
根据所述关键参数与同一时间点目标参数的差值绘制差值柱状图，分析差值柱状图，确定并在差值柱状图上标注出波动异常的不稳定区间；
明确所述不稳定区间在差值柱状图中对应时间段前后的柱体变化趋势作为偏差变化情况，将所述偏差变化情况大于设定范围的区域作为第一波动区域；
对第一波动区域内的数据进行不同时间段的交叉对比分析，结合其他相关参数变化情况，对第一波动区域进行第一调整；
根据所述第一波动区域内偏差的波动频率，对第一调整后的第一波动区域进行第二调整，根据第二调整后新的关键参数与目标参数的差值，重新绘制差值图像。
该实施例中，差值柱状图是一种用于可视化展示目标参数与实际关键参数之间差异的图表，x轴表示测量时间点或生产批次的因素，可以按时间间隔（如每分钟、每小时等）或者按生产批次编号来划分；y轴表示差值的数值。差值是目标参数与实测参数之间的差；例如，如果目标参数是厚度为1.0mm，实测值为0.98mm，则差值为-0.02mm；每个条形代表一个时间点或生产批次的参数差值，条形的高度表示差值的大小，颜色或图案可以用来表示差值是正的还是负的。
该实施例中，变化趋势包括是否有突增或突降的柱体，这可能表明出现了异常；柱体变化的方向（正向偏差或负向偏差）和幅度；柱体变化是否具有连续性，是否可以观察出某种周期性。
该实施例中，偏差变化情况指的是不稳定区间的差值与平均值或正常值相比的变化大小。
该实施例中，将第一波动区域内的数据在不同时间段或不同生产批次之间进行比较，例如，比较同一时间段内，不同生产批次的数据，是否有类似的趋势或模式。
该实施例中，第一调整是调整生产设置，如改变辊压力、辊温、分切速度等，或者对设备进行维护和检修，调整的目的是尝试消除引起第一波动区域内偏差的因素。
该实施例中，第二调整是在进行第一次调整后，关注偏差的波动频率，如果偏差的波动频率太高，可能意味着生产过程仍然不稳定，需要进行第二次调整。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过对不稳定区间的调整，控制生产过程中的关键参数，定期监测并调整机器的关键参数，可以及时发现和修复设备上的问题，实现更高效和稳定的生产过程。
实施例3：
本发明实施例提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，从所述差值图像中识别不稳定因子，包括：
基于所述差值图像确定波动特征，分析每个波动特征所持续的时间段，将波动区间与对应第一波动区域对应的波动区间进行波动对比，确定锂电辊压分切机的参数波动情况；
分析在不同波动特征下参数波动情况是否保持一致，进而确定波动特征与参数波动的相关性；
根据相关性，确定导致控制过程的不稳定因子。
该实施例中，波动特征是参数随时间变化的特点，包括波动的振幅（参数变化的范围）、周期（波动重复的时间间隔）和持续时间（单个波动持续的时间长度）等。
该实施例中，第一波动区域是指在绘制的差值柱状图中，偏差变化情况大于设定范围的区域，是柱状图上波动异常并被识别为不稳定的那一部分区间，这个区间在图像上体现为一系列的差值柱形高度大于正常范围，表明了锂电辊压分切机在这个时间段内的关键参数与目标参数之间的差异超出了正常的波动范围；波动区间是指在差值柱状图中，关键参数与目标参数差值随时间变化所展现出来的不稳定性或异常区间，可以是一个或多个时刻，或一个连续的时段，其差值柱状的高度反映了目标参数和实际参数之间的差距，当这个波动超过了锂电辊压分切机设置的性能要求范围时，该区间就被视为波动区间。
该实施例中，波动对比是将当前波动区间的数据与第一波动区域的历史数据进行匹配和比较的过程，确定当前的波动是否与之前的波动模式一致，包括比较振幅、频率、周期和持续时间。
该实施例中，参数波动情况是控制过程中关键参数如何随时间而波动，例如，在辊压分切机中，波动的参数可能包括辊压力、切割速度、机器温度等，波动情况会反映这些参数是否在允许的范围内稳定。
该实施例中，相关性确定的过程是根据波动特征与参数波动的一致性，以及历史数据中成功处理问题的解决方案，对可能的相关性进行验证，使用统计分析方法如相关系数计算、回归分析等来量化相关性，比如，如果一种特定的波动特征总是伴随着产品尺寸的偏差，那么就可以说这种波动特征和产品尺寸的偏差具有高度相关性。
该实施例中，确定不稳定因子的过程是根据确认的相关性，对参数波动的根本原因进行归因分析，识别可能导致控制过程中性能波动的不稳定因子。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：基于差值图像确定波动特征，分析每个波动特征所持续的时间段，通过将当前波动区间与已知的第一波动区域对比，考察在不同波动特征下，参数是否保持一致的波动，推断造成控制过程不稳定的可能因素，有助于减少设备运行中的非计划性停机时间，维持生产行程的连续性，提升整体效率。
实施例4：
本发明实施例提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，根据所述目标参数明确锂电辊压分切机控制目标，基于所述控制目标与所述不稳定因子运用蚂蚁算法从参数数据库中选择PID的初始参数，包括：
根据锂电辊压分切机的性能要求，确定影响锂电辊压分切机性能的控制目标，并使用所述控制目标定义PID参数集的可能范围，基于所述可能范围创建包含PID参数的参数数据库；
结合蚂蚁算法与不稳定因子从参数数据库中选择锂电辊压分切机的多组PID参数，根据控制目标对多组PID参数进行关联筛选，确定PID的初始参数。
该实施例中，可能范围是在设定目标后利用数学模型预测参数应该位于的范围，参数数据库中体现可能范围主要表现为每个PID参数值的上下限，例如：对于比例增益，可能范围可以定义为一个区间如[0.2, 5.0]， 对于积分增益，可能范围可以定义为一个区间如[0.01, 0.5]，对于微分增益，可能范围可以定义为一个区间如[0.1, 2.0]。
该实施例中，参数数据库包括参数组合、性能指标与对应参数的调整记录；PID参数是比例P、积分I、微分D这三个用于设置控制***行为的数值；PID参数集是由单个PID参数P、I、D组合而成的一组整体参数。
该实施例中，蚂蚁算法是一种优化算法，模拟蚂蚁群体搜寻食物的行为来找到参数空间中的最佳解，蚂蚁算法可以用来从参数数据库中探索和识别出那些使***在面对特定不稳定因子时表现出最佳性能的PID参数集，通过探索PID参数的不同组合，评估它们对于减少不稳定性的适应能力，并最终确定一个符合预设控制目标的初始参数集，不稳定因子在这个过程中充当评估标准，帮助筛选适应***不稳定性的参数集，使用蚂蚁算法等优化方法对控制参数进行搜索和优化时，算法会在这个定义好的可能范围内进行参数值的选择和组合。
该实施例中，关联筛选是对搜集到的PID参数组合进行筛选，比如剔除那些导致***性能不稳定的参数组合。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过锂电辊压分切机的性能要求，确定影响设备性能的控制目标，并定义PID参数的可能范围，结合蚂蚁算法和不稳定因子从参数数据库中选择多组PID参数，对PID参数进行筛选得出初始参数，改善中控制***的性能，使得***响应更快，更精确，减少超调和震荡，提高***稳定性。
实施例5：
本发明实施例提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，根据***性能要求定义启发函数，评估每组初始参数的优劣程度，根据评估结果确定最优组作为PID的使用参，包括：
将每组初始参数输入控制器中测试锂电辊压分切机的性能，收集误差信号与***响应；
根据***性能要求确定每个运行数据与相关函数的权重系数，结合误差信号与***响应，构建启发函数：
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；
；
其中，表示锂电辊压分切机的控制器的启发函数；/>表示控制器的状态向量；t是采样时刻变量，取值为1,2,3,..,n；/>是控制器在控制器控制电机达到稳定状态的实际输出值；/>是在控制器控制电机达到稳定状态的期望输出值；/>表示控制器控制电机达到稳定状态后的准确性函数；/>表示补充函数；/>表示从控制器控制电机反应开始至电机响应时超出期望值的超调量函数；/>表示在从控制器控制电机反应开始至电机输出首次达到目标值的时间函数；/>表示控制器控制电机输出达到并保持在期望值附近的时间函数；/>、/>、/>、/>、/>表示对应函数的权重系数；表示控制器输出对当前误差的反应强度；/>表示控制器输出对误差累计值的反应强度；表示控制器输出对误差变化率的反应强度；
根据启发函数对每组PID的初始参数进行优劣评估，确定使用参数。
该实施例中，误差信号是控制***的设定值与测量值之间的差值，包括瞬时误差、累计误差与变化率误差。
该实施例中，运行数据是锂电辊压分切机在实际运行中记录的数据，包括时间序列数据，如温度、压力、速度、电流等，这些数据随时间变化而变化，运行数据通常用于监控设备的当前状态，进行故障诊断，或者作为***控制和性能评估的基础，运行数据是描述***实际运行状况的实时数据，而关键参数则是可以调整以影响***性能的变量，运行数据主要表现为控制器的状态向量、实际输出值、期望输出值。
该实施例中，相关函数包括准确性函数与补充函数，对应的作用对象是锂电辊压分切机的运行数据和***性能要求，具体来说，相关函数是指用于处理和评估锂电辊压分切机在测试中收集到的数据（如***响应和误差信号）的数学或算法模型，这些函数结合权重系数，可以构建出一个启发函数。
该实施例中，***响应是指控制***对输入信号（如误差信号或外部干扰）作出反应的过程，可以表现出不同的动态特征，包括上升时间、稳态误差、超调量以及调整时间。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过误差信号与***响应构建启发函数，使用启发函数对初始参数进行优劣评估，确定使用参数，使得***响应更快，更精确，减少超调和震荡，提高***稳定性。
实施例6：
本发明实施例提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，基于所述使用参数设置控制实验，根据控制实验的结果对所述使用参数进行动态调优，包括：
根据锂电辊压分切机的工作状态设计控制实验，并设定最优控制效果；
在使用参数下运行锂电辊压分切机，并收集性能数据，分析性能数据，结合差值图像对所述锂电辊压分切机进行性能评估；
根据评估结果对使用参数进行调优，控制锂电辊压分切机按照调优后参数进行二次实验，判断调优前后使用参数的控制实验结果是否存在性能差异；
若存在性能差异，则证明调整后的使用参数有效，对所述调整后的使用参数进行有效标记，否则，则对调整过程进行无效标记，不在使用该调整；
同时，根据所述性能差异，判断有效参数是否为正有效；
若是，按照正有效参数对实验步骤进行再次执行，每执行一次完成后对相应正有效参数进行调优；
多次所述实验步骤重复执行后，当设备的控制性能满足最优控制效果时，确定对使用参数已优化至最佳状态，调优结束。
该实施例中，工作状态是锂电辊压分切机当前的运行状态，包括但不限于产量、设备工作速度、设备状态（如温度、压力、电流等）、辊压机的实际效果等，是从机器的传感器和其他监测***中收集得到。
该实施例中，正有效是参数调整后，锂电辊压分切机的性能有所提升，即参数变化导致机器运行状况往预期的正面方向发展；正有效参数即是那些经过调整后能够提升设备性能的参数，通过差值图像对比调整前后的性能状态，如果差值图像显示性能提升（比如误差减少、均匀性提高），则可认为是正有效。
该实施例中，最优控制效果是设备在理想的工作状态下应达到的效果或性能指标，比如最低的稳态误差、最少的超调、最快的上升时间等，在实际操作中，设定的最优控制效果应与生产需求和设备能力相匹配，比如满足特定的生产速度要求，达到特定的产品质量标准等。
该实施例中，性能数据是指从制程或设备中收集的数据，用来描述设备在特定条件下的工作表现，例如，对于锂电辊压分切机，性能数据可能包括设备的工作速度、压力、温度、电流、精度、稳态误差等。
该实施例中，性能评估是对收集到的性能数据进行分析，以此判断设备的工作表现是否满足预定的目标或标准，例如，通过比较设备实际的工作速度与设定的工作速度，来评估设备工作效果是否达标。
该实施例中，观察差值图像中的变化情况，在差值图像中，正差异（图像亮度高于特定阈值）代表性能改善，负差异（图像亮度低于特定阈值）代表性能恶化，基于差值图像的分析结果，评价性能改变的程度和区域。比如，如果分切精度的差值图显示在控件参数调整后性能有所提升，那么这次参数的调整是有效的。
该实施例中，性能差异是指设备在不同条件或参数设置下，其工作表现的差异，例如，调整设备参数前后，设备的工作速度、精度等可能有所变化，这种变化就是性能差异。
该实施例中，调优的过程是调整设备的参数设置，以便改善设备的性能，例如，在PID控制器中，通过调整比例、积分和微分三个参数，优化***的响应速度、稳定性和超调等性能。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过工作状态和实际需求设计控制实验，对使用参数的重复调整优化，对优化结果进行标记并执行相应标记效果，避免重复无效的调整，大大提高了参数调整和设备运行的效率。
实施例7：
本发明实施例提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，根据调优结果建立监测反馈***，实时调整锂电辊压分切机的工作状态，包括：
确定需要实时监控的性能调优指标，选择对应传感器持续监测锂电辊压分切机的关键参数；
基于调优结果和性能调优指标，使用PID控制设计反馈控制回路，并设定性能指标范围；
结合调优结果与性能指标范围，建立监测***；
监测***基于收集的实时数据计算出相应的控制操作，通过监测***的控制算法发出控制指令给锂电辊压分切机的控制单元，使用实时数据持续计算并调整正有效参数，形成监测反馈循环，最终形成监测反馈***；
根据优化过程中正有效标记、负有效标记与无效标记的数量对控制器进行故障评估，基于故障评估结果设计异常检测与处理机制，检测到异常情况与性能指标偏离预设范围情况，并对相应情况进行告警。
该实施例中，性能调优指标是制程速度、制程压力、切割精度与稳定性。
该实施例中，控制操作包括对提高或降低辊压速度来调整生产效率，增加或减少辊压力以适应不同厚度的电池片材料，实时校正机器的对切位置以确保切割精度。
该实施例中，故障评估的过程是将监控到的数据标记为正有效（提升了性能），负有效（降低了性能），或无效（对性能没有显著影响），统计各类标记的数量，评估控制器如何响应各种条件，识别性能趋势，负有效或者无效的数据出现频率过高，可能表明控制器存在问题，需要进一步检测可能的故障原因，如果故障率超过一定阈值，则认为控制器可能存在故障，需要采取纠正措施。
该是实施例中，异常检测与处理机制是一种监控***的关键部分，其目的是确保锂电辊压分切机在运行过程中保持稳定和高效。
该实施例中，性能指标范围指的是锂电辊压分切机在不同性能指标上运行的最大理想值以及最小值理想值。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过实时监控性能数据，为***设置PID反馈回路并与监测***，根据监测***获得的数据进行参数调优与控制器故障判断，实现了设备的高效实时监控和动态调优，确保设备在最佳状态下运行，同时通过及时识别和处理故障来维护安全稳定的生产环境。
实施例8：
本发明实施例提供一种基于PID的锂电辊压分切机的控制***，如图2所示，包括：
图像绘制模块：设定锂电辊压分切机的目标参数，并采集分切过程中的关键参数，对所述目标参数与关键参数求差，绘制差值图像，从所述差值图像中识别不稳定因子；
初始参数模块：根据所述目标参数明确锂电辊压分切机控制目标，基于所述控制目标与所述不稳定因子运用蚂蚁算法从参数数据库中选择PID的初始参数；
使用参数模块：根据所述差值图像与***性能要求定义启发函数，评估每组初始参数的优劣程度，根据评估结果确定最优组作为PID的使用参数；
调优模块：基于所述使用参数设置控制实验，根据控制实验的结果对所述使用参数进行动态调优，根据调优结果建立监测反馈***，实时调整锂电辊压分切机的工作状态。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过设定机器的目标参数并在分切过程中采集关键参数，求解两者之间的差异，然后绘制差值图像，从图像中识别出不稳定因子，明确控制目标，并运用蚂蚁算法结合控制目标和不稳定因子，从数据库中选择出最优的PID初始参数，根据***性能要求定义启发函数，通过启发函数评估每组初始参数的优劣程度，选出最优组作为PID控制器的使用参数，根据所选出的使用参数设置控制实验，通过对控制实验结果的动态调优，不断微调控制参数，以便实时调整锂电辊压分切机的工作状态，最后根据调优结果建立监测反馈***，保证锂电辊压分切机在最佳参数下运行并达到预期的性能要求，实现工艺过程的稳定控制和优化。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，其特征在于，包括：
步骤1：设定锂电辊压分切机的目标参数，并采集分切过程中的关键参数，对所述目标参数与关键参数求差，绘制差值图像，从所述差值图像中识别不稳定因子；
步骤2：根据所述目标参数明确锂电辊压分切机控制目标，基于所述控制目标与所述不稳定因子运用蚂蚁算法从参数数据库中选择控制器PID的初始参数；
步骤3：根据***性能要求定义启发函数，评估每组初始参数的优劣程度，根据评估结果确定最优组作为PID的使用参数；
步骤4：基于所述使用参数设置控制实验，根据控制实验的结果对所述使用参数进行动态调优，根据调优结果建立监测反馈***，实时调整锂电辊压分切机的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，其特征在于，设定锂电辊压分切机的目标参数，并采集分切过程中的关键参数，对所述目标参数与关键参数求差，绘制差值图像，包括：
明确锂电辊压分切机的性能要求，根据所述性能要求设定锂电辊压分切机的目标参数，并实时采集目标参数对应的关键参数；
根据所述关键参数与同一时间点目标参数的差值绘制差值柱状图，分析差值柱状图，确定并在差值柱状图上标注出波动异常的不稳定区间；
明确所述不稳定区间在差值柱状图中对应时间段前后的柱体变化趋势作为偏差变化情况，将所述偏差变化情况大于设定范围的区域作为第一波动区域；
对第一波动区域内的数据进行不同时间段的交叉对比分析，结合其他相关参数变化情况，对第一波动区域进行第一调整；
根据所述第一波动区域内偏差的波动频率，对第一调整后的第一波动区域进行第二调整，根据第二调整后新的关键参数与目标参数的差值，重新绘制差值图像。
3.根据权利要求2所述的一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，其特征在于，从所述差值图像中识别不稳定因子，包括：
基于所述差值图像确定波动特征，分析每个波动特征所持续的时间段，将波动区间与对应第一波动区域对应的波动区间进行波动对比，确定锂电辊压分切机的参数波动情况；
分析在不同波动特征下参数波动情况是否保持一致，进而确定波动特征与参数波动的相关性；
根据相关性，确定导致控制过程的不稳定因子。
4.根据权利要求1所述的一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，其特征在于，根据所述目标参数明确锂电辊压分切机控制目标，基于所述控制目标与所述不稳定因子运用蚂蚁算法从参数数据库中选择PID的初始参数，包括：
根据锂电辊压分切机的性能要求，确定影响锂电辊压分切机性能的控制目标，并使用所述控制目标定义PID参数集的可能范围，基于所述可能范围创建包含PID参数的参数数据库；
结合蚂蚁算法与不稳定因子从参数数据库中选择锂电辊压分切机的多组PID参数，根据控制目标对多组PID参数进行关联筛选，确定PID的初始参数。
5.根据权利要求1所述的一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，其特征在于，根据***性能要求定义启发函数，评估每组初始参数的优劣程度，根据评估结果确定最优组作为PID的使用参，包括：
将每组初始参数输入控制器中测试锂电辊压分切机的性能，收集误差信号与***响应；
根据***性能要求确定每个运行数据与相关函数的权重系数，结合误差信号与***响应，构建启发函数：
；
；
；
其中，表示锂电辊压分切机的控制器的启发函数；/>表示控制器的状态向量；t是采样时刻变量，取值为1,2,3,..,n；/>是控制器在控制器控制电机达到稳定状态的实际输出值；/>是在控制器控制电机达到稳定状态的期望输出值；/>表示控制器控制电机达到稳定状态后的准确性函数；/>表示补充函数；/>表示从控制器控制电机反应开始至电机响应时超出期望值的超调量函数；/>表示在从控制器控制电机反应开始至电机输出首次达到目标值的时间函数；/>表示控制器控制电机输出达到并保持在期望值附近的时间函数；/>、/>、/>、/>、/>表示对应函数的权重系数；/>表示控制器输出对当前误差的反应强度；/>表示控制器输出对误差累计值的反应强度；/>表示控制器输出对误差变化率的反应强度；
根据启发函数对每组PID的初始参数进行优劣评估，确定使用参数。
6.根据权利要求1所述的一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，其特征在于，基于所述使用参数设置控制实验，根据控制实验的结果对所述使用参数进行动态调优，包括：
根据锂电辊压分切机的工作状态设计控制实验，并设定最优控制效果；
在使用参数下运行锂电辊压分切机，并收集性能数据，分析性能数据，结合差值图像对所述锂电辊压分切机进行性能评估；
根据评估结果对使用参数进行调优，控制锂电辊压分切机按照调优后参数进行二次实验，判断调优前后使用参数的控制实验结果是否存在性能差异；
若存在性能差异，则证明调整后的使用参数有效，对所述调整后的使用参数进行有效标记，否则，则对调整过程进行无效标记，不在使用该调整；
同时，根据所述性能差异，判断有效参数是否为正有效；
若是，按照正有效参数对实验步骤进行再次执行，每执行一次完成后对相应正有效参数进行调优；
多次所述实验步骤重复执行后，当设备的控制性能满足最优控制效果时，确定对使用参数已优化至最佳状态，调优结束。
7.根据权利要求6所述的一种基于PID的锂电辊压分切机的控制方法，其特征在于，根据调优结果建立监测反馈***，实时调整锂电辊压分切机的工作状态，包括：
确定需要实时监控的性能调优指标，选择对应传感器持续监测锂电辊压分切机的关键参数；
基于调优结果和性能调优指标，使用PID控制设计反馈控制回路，并设定性能指标范围；
结合调优结果与性能指标范围，建立监测***；
监测***基于收集的实时数据计算出相应的控制操作，通过监测***的控制算法发出控制指令给锂电辊压分切机的控制单元，使用实时数据持续计算并调整正有效参数，形成监测反馈循环，最终形成监测反馈***；
根据优化过程中正有效标记、负有效标记与无效标记的数量对控制器进行故障评估，基于故障评估结果设计异常检测与处理机制，检测到异常情况与性能指标偏离预设范围情况，并对相应情况进行告警。
8.一种基于PID的锂电辊压分切机的控制***，其特征在于，包括：
图像绘制模块：设定锂电辊压分切机的目标参数，并采集分切过程中的关键参数，对所述目标参数与关键参数求差，绘制差值图像，从所述差值图像中识别不稳定因子；
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调优模块：基于所述使用参数设置控制实验，根据控制实验的结果对所述使用参数进行动态调优，根据调优结果建立监测反馈***，实时调整锂电辊压分切机的工作状态。
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