基于无轴传动技术的凹版包装印刷机套印控制研究

论文摘要

本文以基于无轴传动技术的凹版包装印刷机的套印控制为课题,做高速无色差的无轴套印系统的套印控制研究。深入分析了无轴凹版包装印刷技术特点和控制要求,并针对这些分析对色差消除和同步协调控制等难题作了探索性的研究,创新性的引入偏差耦合思想来构建系统控制策略,同时通过仿真验证取得了一定的效果。无轴印刷机控制难度较大,其重要的原因是无轴印刷系统的研究是一个综合性的课题,涉及多个方面的协调控制。由于无轴印刷系统不同与传统印刷,需要综合考虑同步协调与色差消除,这就决定了其控制的复杂性。详细分析无轴印刷特点和无轴套准方式之后,选用基于相对位置的套印调整方法,并相应的将色差转化为位置轨迹作用与印辊。考虑到张力和纸张形变的影响,将检测到的色差进行优化处理,并结合印刷系统特点和伺服电机的运行方式,采用比较成熟的三角函数加减速曲线对得到的色差模型进行轨迹规划,得到平滑的位置、速度、加速度曲线,避免了系统在套准过程中产生较大的冲击和震荡。同步协调控制方面,针对无轴凹版印刷系统中各个轴之间互相制约、相互影响、耦合性的特点,引入耦合同步控制方法中偏差耦合同步控制的思想,创新性地采用多级色差耦合的偏差给定方式,并与色差消除策略相结合作为系统控制策略,提升了同步效率,并增强了系统对电气和色差扰动的抑制能力。在色差消除方面,根据控制需要选用跟踪性能较好的Backstepping控制方法和直接自适应模糊控制方法,与偏差耦合思想相结合,形成基于偏差耦合思想的Backstepping控制策略和直接自适应模糊控制策略对系统进行控制。通过仿真证明,所提策略不但能够实现多色套印系统的全局同步,而且能够有效地抑制系统参数变化和色差扰动等因素对系统性能的影响,使同步系统具有一定的鲁棒性,实现了色差调节与位置同步综合协调控制的设计目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 印刷简介
• 1.1.1 印刷的概念
• 1.1.2 印刷的分类和发展
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2.1 研究包装印刷的意义
• 1.2.2 凹版包装印刷的优势与发展趋势
• 1.2.3 无轴印刷技术的优势
• 1.2.4 无轴的应用
• 1.2.5 智能控制方法在无轴套印控制中的应用
• 1.3 论文解决的主要问题和论文的结构
• 第2章 无轴凹版包装印刷机的结构组成及其系统构成
• 2.1 无轴凹版包装印刷机的结构和工艺原理
• 2.1.1 无轴凹版包装印刷机的结构
• 2.1.2 无轴凹版包装印刷机的传动机构
• 2.1.3 无轴凹版包装印刷机的工艺过程
• 2.2 无轴凹版包装印刷机的系统构成
• 2.3 伺服系统
• 2.3.1 伺服控制结构
• 2.3.2 伺服系统在无轴凹版包装印刷机中的应用
• 2.4 三相交流永磁同步电机（PMSM）
• 2.4.1 PMSM基本运动方程
• 2.4.2 PMSM矢量控制
• 2.4.3 伺服传动系统模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 无轴凹版包装印刷机的套准研究
• 3.1 无轴凹版包装印刷机的套印色差检测
• 3.1.1 套印色差产生的原因
• 3.1.2 套印色差的检测
• 3.2 色差的套准
• 3.2.1 套准的概念
• 3.2.2 预套准系统
• 3.2.3 套准的实现
• 3.3 色差的修正
• 3.4 套印误差轨迹规划
• 3.5 本章小结
• 第4章 无轴凹版包装印刷机的套印控制策略
• 4.1 同步控制
• 4.1.1 同步控制的原理及方法
• 4.1.2 无轴套印系统中的同步关系
• 4.2 消除色差的套印控制方法
• 4.2.1 Backstepping控制方法用于套印控制
• 4.2.2 基于偏差耦合思想的Backstepping控制方法用于套印控制
• 4.2.3 直接自适应模糊控制用于套印控制
• 4.3 本章小结
• 第5章 仿真比较和验证
• 5.1 基于偏差耦合思想的Backstepping控制策略仿真
• 5.1.1 仿真模块建立
• 5.1.2 仿真效果验证
• 5.2 基于偏差耦合思想的直接自适应模糊控制策略仿真
• 5.2.1 仿真模块建立
• 5.2.2 仿真效果验证
• 5.3 三种控制策略的对比
• 5.4 对多级耦合偏差的进一步讨论
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢