基于表面驱动和模糊控制的非连续放卷单元设计及实现

发布时间：2020-04-02 22:54

【摘要】：高速喷墨打印是近年来兴起的新型印刷方式,可以适应多品种小批量的生产要求,作业调整迅速方便,是未来按需印刷生产的关键技术。放卷单元非连续送纸控制的难点在于,一是放卷过程中输入变量卷材直径和转动惯量持续变小,空卷与满卷直径相差10倍以上,输出变量速度与张力存在着强耦合,是典型的时变非线性强耦合系统;二是在与后续设备衔接,尤其像裁切设备、冲孔设备等非连续送纸单元配合时,存在300~600次/分钟启停,对系统增加了更多外部扰动,既要保证位置的精准性,也要保证速度与张力的平稳性,是一种非常复杂的控制系统。针对以上问题,本课题通过研究取得的主要工作成果如下:1、提出了基于主动式放卷系统的表面驱动与速度张力解耦模型,通过建立放卷结构的数学模型,分析了在力矩模式和速度模式不同组合下对速度控制及张力控制的误差范围,采用了前电机力矩模式控制放卷张力,后电机速度模式控制放卷速度,替代了传统以张力反馈量同时控制速度和张力的方法,实现了张力控制和速度控制解耦,解决了强耦合问题,在此基础上以表面驱动替代中心驱动,实现了速度控制和卷料直径解耦,解决了时变问题,减少了关联变量和输入变量,简化了控制难度,并大幅提高了系统响应能力,降低了系统能耗;2、提出了基于模糊PD与零张力衔接的控制方法,通过零张力悬垂纸带与后续设备衔接,以吸收前后电机速度的不同步,通过基于纸带位置反馈的PD模糊控制过滤启停加速度变化和各种扰动对于控制的影响,实现了张力和速度的平稳,更小的超调和更优的动态性能,降低了对驱动电机的要求,简化控制代码和节省设备成本,对于张力与纸张校平的数学模型难以建立的问题,通过实验法取得相关数据,并通过曲线拟合的方式取得简化的数学表达式,实现纸张校平控制;3、研发了基于表面驱动和模糊PD控制的连续纸高速打印机放卷单元,实现了样机的安装调试,并与后续裁切单元进行联机调试,张力速度运行平稳,达到了设计目标。本文研究了高速喷墨连续纸打印机放卷单元在非连续送纸中的控制方法及实现,提出了相应的架构和控制优化方法,实现了平稳的速度控制和张力放卷。
【图文】：

图 1.1 全自动高速喷墨数码印刷书本生产线（来源：Hunkeler） 年凤凰出版采购了 Kodak+Hunkeler 全自动高速喷墨数码印刷书本生产线统印刷方式需要 200 人左右的工厂，目前只需要 10 人左右就可以完成。地少，而且完全零库存，按需生产。喷墨印刷生产线代表着未来的方向，放卷单元是其中必不可少的组成部设备基本都被国外垄断。我国数字印刷装备开发水平和国际先进水平差距处于受制于人的状态，，本地化的需求得不到及时的响应，国内印刷商采

章节结构组成图
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP334.83;TP273.4

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本文编号：2612550