基于无轴传动凹版印刷机的收放卷控制系统设计与应用

发布时间：2023-03-30 04:02

　　在机组式凹版印刷控制系统中,收放卷系统是极其重要的组成部分,其包含两大控制难点:一是张力控制;二是换卷过程中裁切料尾的控制。张力控制是凹版印刷控制系统的基础,张力可分为恒张力控制和锥度张力控制,张力控制的稳定性将直接影响套色印刷精度。目前高档凹版印刷机多采用双工位不停机换卷方式,极易产生张力波动,而且在换卷时裁切料尾不可控,影响后续套色从而导致产生的废料过多。因此,开发抗干扰能力强、废料产生小的凹版印刷收放卷控制系统具有重要意义。首先,本文分析了机组式凹版印刷机张力系统的多级控制,并根据功能及控制方式的不同划分为两大张力控制区。设计了凹版印刷收放卷控制系统方案,采用直接张力控制方式进行闭环控制,选择摆辊为张力检测装置,收放卷传动机构采用电机驱动实现双工位收放卷。其次,分析裁切料尾产生原因以及现有换卷裁切方式存在的问题。由于凹版印刷机张力控制系统存在非线性、强耦合、强干扰及参数时变等问题,尤其在收放卷换卷过程中,常规控制策略难以保证印刷过程的动态性能。本文基于PID控制“用误差来控制误差”的思想,采用自抗扰控制器作为系统控制算法,并且针对非线性自抗扰控制器自身的局限性和现场调试条件的限制...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 无轴传动技术在凹版印刷中的应用
        1.2.2 收放卷控制系统技术现状
    1.3 本文主要研究内容与章节安排
第二章 凹版印刷机收放卷控制系统分析与设计
    2.1 凹版印刷机多级张力系统分析
        2.1.1 收放卷张力区
        2.1.2 牵引张力区
    2.2 张力产生原理
    2.3 张力控制性能影响因素
    2.4 凹版印刷机收放卷控制系统方案设计
        2.4.1 收放卷系统张力控制方式
        2.4.2 摆辊张力检测原理
        2.4.3 收放卷传动系统
    2.5 收放卷张力控制系统模型的建立
        2.5.1 收放卷受力分析
        2.5.2 摆辊受力分析
    2.6 放卷最小废料控制
        2.6.1 裁切料尾
        2.6.2 弧面检测放料裁切及存在的问题
    2.7 本章小结
第三章 凹版印刷机收放卷控制策略设计
    3.1 自抗扰控制原理及算法实现
        3.1.1 跟踪微分器TD
        3.1.2 扩张状态观测器ESO
        3.1.3 非线性状态误差反馈控制NLSEF
    3.2 基于线性自抗扰的张力控制器设计
        3.2.1 线性自抗扰张力控制
        3.2.2 PID与线性ADRC仿真对比
    3.3 收放卷系统卷径计算
        3.3.1 初始轴卷径计算
        3.3.2 运行过程中实时卷径计算
    3.4 收卷锥度控制
    3.5 最小废料控制
    3.6 控制策略仿真测试
    3.7 本章小结
第四章 凹版印刷机收放卷系统硬件设计
    4.1 系统需求分析及整体架构
    4.2 硬件系统选型
    4.3 收放卷系统I/O模块的功能分配
    4.4 基于POWERLINK控制总线的主从站设计
        4.4.1 POWERLINK总线及其网络结构
        4.4.2 凹版印刷机控制系统中POWERLINK的网络架构
    4.5 本章小结
第五章 软件系统设计及现场调试分析
    5.1 收放卷控制软件系统总体架构
        5.1.1 分时多任务操作
        5.1.2 贝加莱运动控制NC定位
        5.1.3 配方管理操作
    5.2 系统配置
        5.2.1 硬件配置
        5.2.2 延迟时间设定
        5.2.3 CAM参数表
        5.2.4 I/O站点映射
    5.3 牵引轴控设计
    5.4 操作监控站设计
        5.4.1 IMA通讯模块
        5.4.2 人机界面显示
    5.5 现场调试及结果分析
        5.5.1 卷径计算测试
        5.5.2 张力控制算法对比
        5.5.3 收放卷换卷过程调试
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3775149