自动套印控制系统的研究与设计
何静,张昌凡
(株洲工学院电气工程系,湖南 株洲 412008)
[摘要] 提出了一种凹版印刷机自动套印控制系统。该系统采用滑模变结构理论进行设计,通过永磁同步伺服电机进行套印控制。研究表明,该方法既能有效减少抖动现象,又具有较强的鲁棒性和快速性。
关键词:套印;滑模控制;伺服电机;鲁棒
中图分类号:TP13 文献标识码:B 文章编码:1001-3563(2002)03-0031-02
凹版印刷因其印刷质量优良及版辊具有较高的耐印率等优点,在国内外印刷领域占有较大的市场,广泛应用于烟草、食品、轻纺等行业的产品包装上[1],而自动套印系统是凹版印刷机实现高精度印刷的重要保证。在印刷生产过程中,会因为运动平衡不良,张力的波动,印料热变形等各种原因产生套印误差,该偏差在性质上是连续变化的,偏差量也不是定量,若不及时发现并加以修正,就会严重影响印刷质量。尤其是在中高档的高速印刷生产中,常规的检测及调节手段往往不但不能满足质量要求,而且会对印刷速度产生较大影响。
近年来,为提高控制精度,在自动套印系统中广泛地采用了通过伺服电机带动修正辊来实现套印调整的方法[2]。其调节过程为:通过双通道色标检测头对印料上各色标间的距离进行检测,将检测到的偏差送入控制器,控制器根据相应的控制算法计算出伺服电机所需的控制信号,该信号通过控制电机转子的转动,使相应的套色修正辊上下移动以延长或缩短印料从上一单元的印刷版辊到该单元印刷版辊的行程,从而达到对偏差进行动态修正。从上述调节过程可看出,该自动套印系统可归纳为一个伺服电机位置闭环系统。
然而,伺服系统是一种快速变化的系统,其采样周期只有几个毫秒,若选择很复杂的控制算法,则实时控制存在较大困难。因此,本文提出了一种用凸装式交流永磁伺服电动机作为套印控制系统执行机构,而采用滑模变结构对其进行控制的方法,实现了套印的快速鲁棒控制。
1 数学模型
对于凸装式交流永磁伺服电动机,如果规定逆
从上式可看到,此时系统被降低为一个一阶过渡过程,且运动轨迹与对象参数无关。因此,位置外环就很容易采用常规PI调节器进行综合。限于篇幅,在此不再赘述。
3 结 语
针对由永磁伺服电机构成的自动套印控制系统,提出了一种采用位置反馈、速度反馈和电流反馈的三环控制方案,即利用比例积分调节器实现位置的精确控制,滑模变结构实现速度稳定控制,比例调节器实现电流快速控制,因此可在满足高精度套印控制条件下,实现系统的鲁棒控制。
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