柔性版无轴印报机综合系统设计与控制策略研究

摘要

论文以柔性版无轴报纸印刷机为背景，对无轴印刷控制系统进行了研究分析。构建了以罗克韦尔自动化公司ControlLogix系列处理器和伺服产品为主要器件的无轴印刷控制平台，同时针对无轴印刷技术的特点和在实际应用中存在的问题提出了柔性无轴印刷综合控制策略。
　　 柔性印刷工艺在报纸印刷中具有巨大的潜力，它和无轴驱动方式相结合是报印发展的必然趋势。作为新兴的印刷驱动技术，无轴系统是一个综合性的课题，同步控制和偏差调整是无轴系统控制的主要内容，需要进行综合考虑。本文根据无轴印刷的特点，综合考虑了无轴系统出现的问题，将两个主要因素有机的结合在一起，同时对色差处理、偏差耦合、同步控制等难题作了探索性的研究。在此基础上，提出了基于位置的校准方式和耦合同步方式，并选择基于PLC平台的伺服系统作为执行机构。
　　 论文在色差的检测、计算和处理方面进行了一定分析，采用S曲线来规划色差轨迹。在同步协调方面，本文针对无轴同步系统耦合维数较大的特殊性，以及无轴印刷各轴协调性强的特点，同步控制策略上引入了交叉耦合思想。在偏差控制方面，考虑到运行过程中驱动电机的转动惯量、油墨的黏滞摩擦因数及负载转矩的变化对同步精度的影响，提出了一种基于交叉耦合思想与自适应模糊控制相结合的控制策略。
　　 本文根据无轴柔性印刷机控制需求，选择交叉耦合同步模式设计了基于ControlLogix平台的综合控制系统，并对系统的性能进行了运行验证和仿真验证。通过仿真实验，证明了文中提出的控制策略能够实现多轴系统同步运行，在色差消除上也有很好的性能，并且系统具有一定的鲁棒性，能够有效地抑制系统参数变化对系统同步位置跟踪性能的影响。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 报纸印刷技术的发展

1.2.1 报纸印刷特点

1.2.2 传统报纸印刷方式

1.2.3 柔性印刷在报纸印刷中的应用

1.2.4 无轴传动技术在报纸印刷中的应用

1.3 本文主要工作

1.4 论文组织结构

第2章 柔版无轴印报机工艺及控制分析

2.1 柔性版印报机的结构与工艺流程

2.1.1 柔性版无轴报纸印刷机结构

2.1.2 柔性版报纸印刷机的工艺流程

2.2 柔性版报纸印刷主要控制环节

2.2.1 无轴印刷机张力控制环节

2.2.2 柔性版印刷机套印色差检测环节

2.2.3 柔性版印刷机无轴套准控制环节

2.2.4 色差消除分析

2.2.5 色差轨迹规划

2.3 无轴系统同步分析

2.4 本章小结

第3章 柔版无轴印报机无轴系统分析与建模

3.1 柔性版无轴印报机无轴系统分析

3.2 无轴控制系统组成

3.3 伺服系统控制方式

3.4 伺服控制系统模型分析

3.4.1 PMSM伺服电机控制方式与电机模型

3.4.2 伺服传动系统模型

3.5 本章小结

第4章 柔版无轴印报机综合系统设计

4.1 系统总体设计过程

4.2 ControlLogix伺服控制平台架构

4.2.1 无轴印报机硬件平台综合设计方案

4.2.2 硬件构架配置单

4.2.3 系统软件平台

4.3 无轴柔性版印报机程序开发与功能实现

4.3.1 程序开发过程

4.3.2 系统硬件组态规划

4.3.3 上位监控部分

4.3.4 现场人机界面HMI开发

4.3.5 印刷控制与套准调整部分

4.3.6 无轴柔性印报机拓展功能

4.4 本章小结

第5章 同步调整与套准控制策略分析仿真

5.1 无轴套印系统同步关系分析

5.2 自适应模糊控制策略

5.2.1 智能控制方法

5.2.2 自适应模糊控制

5.3 交叉耦合间接自适应模糊控制策略

5.3.1 交叉耦合重新构建偏差

5.3.2 自适应模糊控制律推导

5.4 系统仿真及结论验证

5.4.1 系统综合控制策略验证

5.4.2 交叉耦合自适应模糊算法验证

5.4.3 交叉耦合进一步分析

5.4.4 仿真结论分析

5.5 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢