图文喷墨打印机卷纸张力控制的研究与设计

发布时间：2017-08-05 05:05

  本文关键词：图文喷墨打印机卷纸张力控制的研究与设计

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【摘要】：图文喷墨打印机控制系统中,卷纸的张力过大、过小影响产品的打印质量,降低工作效率。新一代图文喷墨打印机,要求实现40m/min,直径为360mm~420mm的大型卷纸打印,对打印机控制系统有很高要求,卷纸张力的控制必不可少,而市场上现有的张力控制系统不适合于图文喷墨打印机。在调研图文喷墨打印机以及张力控制系统的国内外现状的基础上,本文完成了基于FPGA的图文喷墨打印机卷纸张力控制系统开发设计。根据企业对张力控制系统的技术要求,对张力控制系统进行分析,建立张力控制系统的模型,根据胡克定律,推导出卷纸张力的数学模型,并分析张力控制系统的动态特性;对张力控制算法进行研究,分析常规PID和模糊PID在系统中应用的优缺点,给出系统算法仿真图,说明模糊PID在张力控制系统应用中的实用性。本文以FPGA为控制核心设计张力控制系统的硬件电路系统,以低功耗、价格低廉、电路设计简单的宗旨进行器件的选型和电路设计。对张力控制系统软件进行设计,并在图文喷墨打印机上进行测试,给出结果分析,验证控制系统的良好性能。相比于市场上的张力控制器,本系统具有能够和图文喷墨打印机良好配合的特性,很好的抗干扰能力,满足控制要求,成本低廉,能够满足在不同打印机上张力控制的要求。
【关键词】：张力控制 模糊PID控制 喷墨打印机 FPGA
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TP334.8
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 课题的目的及意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 喷墨打印机国内外现状14-15
• 1.2.2 张力控制系统国内外研究现状15-16
• 1.3 论文主要工作和结构内容16-18
• 第2章 卷纸张力数学模型的建立18-26
• 2.1 张力控制系统的要求及性能指标18
• 2.2 张力控制系统分析18-19
• 2.3 卷纸张力数学模型的建立19-21
• 2.4 张力控制模型21-23
• 2.4.1 静态控制模型21-22
• 2.4.2 系统动态补偿22-23
• 2.5 张力控制系统的传递函数23-24
• 2.6 本章小结24-26
• 第3章 张力控制系统模糊PID算法研究26-42
• 3.1 张力控制系统PID控制算法26-28
• 3.1.1 PID控制算法26-27
• 3.1.2 张力控制系统PID控制算法特性分析27-28
• 3.2 张力控制系统模糊PID控制算法的设计28-37
• 3.2.1 模糊控制理论29
• 3.2.2 张力控制系统模糊PID控制原理29-30
• 3.2.3 张力控制系统模糊PID控制输入输出模糊化设计30-32
• 3.2.4 张力控制系统模糊PID模糊规则设计32-34
• 3.2.5 模糊PID控制的解模糊化34-37
• 3.3 张力控制系统模糊PID控制仿真设计37-41
• 3.3.1 模糊仿真设计37-39
• 3.3.2 张力控制系统模糊PID控制性能仿真39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 张力控制系统硬件电路设计42-54
• 4.1 张力控制系统总体框架设计42
• 4.2 张力控制系统设计选型42-44
• 4.2.1 张力检测模块43-44
• 4.2.2 张力调节执行机构44
• 4.3 张力控制器的设计44-53
• 4.3.1 电源系统的设计44-45
• 4.3.2 主控模块设计45-47
• 4.3.3 信号采集模块设计47-50
• 4.3.4 控制输出模块设计50-52
• 4.3.5 通信模块设计52
• 4.3.6 报警和显示电路设计52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 张力控制系统软件设计54-65
• 5.1 张力控制系统软件总体设计54-55
• 5.2 张力控制系统模糊PID控制模块的设计55-59
• 5.2.1 张力控制系统PID算法的FPGA实现56-58
• 5.2.2 张力控制系统模糊PID控制算法FPGA的设计58-59
• 5.3 通信模块59-61
• 5.4 采样模块61-62
• 5.5 控制输出模块62-64
• 5.6 本章小结64-65
• 第6章 张力控制系统的实验验证65-71
• 6.1 张力控制系测试平台65
• 6.2 测试结果分析65-70
• 6.3 本章小结70-71
• 总结与展望71-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文77

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本文编号：623234