基于改进的蚁群算法在无轴传动印刷机系统中的应用研究

论文摘要

随着印刷技术的快速发展,印刷加工及检测设备越来越自动化、智能化。自动套准控制是整个印刷机控制系统的核心,是决定印刷制品质量的重要因素。然而印刷机在套准工作过程中受到的干扰因素较多,因此,印刷机需要较高性能的套准控制器及可靠的控制算法。目前,工业上常用的高精度自动套准控制系统大都是从国外引进的,价格较为昂贵,国内的控制系统只能满足中低档要求。因此,开发高精度的套准控制系统具有重要的意义。在深入了解凹版印刷机彩色套印系统工作原理的基础上,对系统模型的不确定性、滞后性、大超调量和震荡等特点进行了深入分析,建立了系统的套印模型。再针对系统中所采用的无轴印刷机,简单地介绍了其关键理论基础。由于印刷机系统的复杂性与非线性使普通的PID控制器难以满足高精度印刷的需要,因此本文重点引入了遗传融合的蚁群（GAAA）算法在PID参数确定中的研究。通过对经典模型的对比分析,发现GAAA算法比常用的Z-N法有更好使用效果,此算法可解决PID控制器的快速性与超调的矛盾以及积分饱和等问题。最后对该系统在各种输入信号下进行仿真分析,结果表明此算法所确定的PID控制器的快速性以及超调性能较好,尤其是在大扰动情况下,系统的稳定性明显改善,可以大大提高国内中低档无轴凹版印刷机的套印精度和印刷速度,具有广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 凹版印刷机的套印和套准简介
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文研究内容安排
• 第二章 印刷机自动套印控制系统原理与建模
• 2.1 印刷套准的产生原因
• 2.2 套印系统整机组成与工作原理
• 2.3 无轴式凹版印刷机
• 2.4 套印偏差信号的获取
• 2.4.1 单光点检测法
• 2.4.2 双光点检测法
• 2.5 套印系统的对象模型
• 2.5.1 套色偏差的计算方法
• 2.5.2 套印子系统模型
• 2.6 无轴印刷机套印系统性能指标
• 2.7 本章小结
• 第三章 无轴凹版印刷机关键理论基础
• 3.1 伺服系统简介
• 3.1.1 伺服系统的基本结构
• 3.1.2 伺服系统的基本要求
• 3.1.3 伺服系统的性能指标
• 3.2 多电机同步控制理论
• 3.2.1 同步控制概述
• 3.2.2 同步控制的基本分类及其结构
• 3.3 PID控制算法
• 3.3.1 PID控制原理
• 3.3.2 PID参数整定优化方法分类
• 3.3.3 PID参数整定优化常用方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 GAAA算法对四色无轴凹版印刷机套印控制系统的优化
• 4.1 蚁群算法介绍
• 4.1.1 蚁群算法的基本原理及工作机制
• 4.1.2 蚁群算法中的参数分析
• 4.1.3 蚁群算法优化PID参数步骤
• 4.2 遗传算法介绍
• 4.2.1 遗传算法的特点
• 4.2.2 遗传算法的基本框架
• 4.3 遗传融合蚁群算法介绍
• 4.3.1 GAAA算法基本流程
• 4.3.2 GAAA算法中遗传算法的修正
• 4.3.3 GAAA算法中蚁群算法的修正
• 4.4 GAAA算法对经典模型的仿真优化
• 4.5 GAAA对四色无轴凹版印刷机套印控制系统的优化
• 4.6 本章小结
• 第五章 仿真及分析
• 5.1 几种常见情况的仿真分析
• 5.2 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果目录