[发明专利]一种无轴传动凹印机同步控制系统及其控制方法

说明书

一种无轴传动凹印机同步控制系统，包括有复用器，复用器的输出端与数组并联的分路器的输入端相连；每一路分路器的输出端均通过一个补偿器与比较器相连；电机输出转速的负反馈与分路器、补偿器比较后输入控制器；控制器的输出端与驱动单元的输入端相连；驱动单元的输出端端与伺服电机相连；伺服电机的输出转速反馈至复用器的输入端；控制方法的步骤为：步骤一，自抗扰控制器涉及的控制参数较多，通过优化算法对整定的参数寻优；步骤二，为消除耦合误差量，实现角速度的准确跟踪与协调同步；步骤三，多电机同步控制，通过控制器是的调整实现各电机之间很好的同步性；具有同步控制精度高，自抗扰能力强，优化算法寻优能力强的特点。

技术领域

本发明属于无轴传动印刷包装机技术领域，具体涉及一种无轴传动凹印机同步控制系统及其控制方法。

背景技术

随着人们生活质量的不断提高和科学技术水平的不断进步，人们对形式与功能多样、色彩丰富的印刷产品的需求量日益增加，使包装印刷产业在我国经济文化建设中的重要地位日益凸显，因此，无轴传动凹印机同步控制系统的研究越来越受到重视。但目前国产凹版印刷机在我国包装印刷产业向前发展的过程中显得后劲不足，其原因主要体现在以下两个方面：其一，大多数国产印刷包装企业规模小，科技含量低，创新力不足等问题严重制约着印刷业迈向智能化的进程；其二，长期以来，由于自主研发能力和投资成本的限制，国产凹印机关键技术主要以模仿国外技术或者依赖进口为主。在印刷包装领域，无轴传动凹印机控制系统理论和方法研究的欠缺，导致了具有自主知识产权无轴同步控制设计能力相对滞后。因此，研究开发具有自主知识产权的控制系统是国产无轴传动凹印机转型升级的关键环节，对无轴传动控制技术的研究有助于提升我国凹版印刷设备制造的技术水平和国际竞争力。

目前，由于现有无轴传动系统中各色组及牵引单元均采用独立电机驱动，且其驱动辊/版辊与电机主轴刚性联接，导致现有的凹印机的同步控制系统存在非线性、强耦合、易扰动的缺点；由于将内部和外部不确定因素统一视为系统的总扰动，导致自抗扰控制器有关参数多，缺乏选取依据及整定难、耗时、费力；由于张力波动，导致各轴跟踪误差和轴之间同步误差；由于套准误差，导致凹印机同步控制非等比例耦合速度同步误差和速度跟踪误差；由于现有优化算法复杂，导致最优参数搜索能力和收敛质量低。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种无轴传动凹印机同步控制系统及其控制方法，采用相邻偏差耦合控制结构和2阶自抗扰控制器的控制结构，以及多层变异克隆选择算法，使无轴传动凹印机系统具有同步控制精度高，自抗扰能力强，优化算法寻优能力强的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无轴传动凹印机同步控制系统，同步控制策略包括有复用器，复用器的输出端与数组并联的分路器的输入端相连；每一路分路器的输出端通过补偿器与比较器相连；电机输出转速的负反馈与分路器、补偿器比较后输入控制器，控制器输出端与驱动单元的输入端相连；驱动单元的输出端端与伺服电机相连；伺服电机的输出转速反馈至复用器的输入端。

所述的控制器为自抗扰控制器，自抗扰控制器包括有微分跟踪器，微分跟踪器安排角速度的输入并提取其微分信号；非线性状态误差反馈控制律是对微分跟踪器的输入信号及其微分信号和ESO系统观测到收放卷单元、牵引单元角速度的跟踪信号及其微分信号进行非线性配置；所述ESO是对被控对象的状态变量及其扰动信号进行观测。

所述的微分跟踪器采用2阶微分跟踪器。

所述的扩张状态观测器采用3阶扩张状态观测器。

利用无轴传动凹印机同步控制系统进行控制的方法，包括以下步骤：

步骤一，自抗扰控制器涉及的控制参数较多，通过优化算法对整定的参数寻优，其余参数可根据经验配置为固定值，2阶自抗扰控制器的参数整定优化算法采用多层变异克隆选择算法完成对整定参数补偿因子b，阻尼因子c和精度因子h₁的优化寻优；