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凹版印刷机张力控制系统的研究

肖超  
【摘要】: 印刷机张力系统是个变参数的非线性系统,它变速范围大,所以采用的是变频器驱动交流电机作为执行机构。 本课题是从张力产生的动力学原理进行分析,建立动力学方程,再结合变频器-交流电机的模型,建立张力控制模型。 先对转速环进行数学分析,利用连续系统的工程设计方法,结合典型Ⅰ型系统的设计方法,对转速环的调节器进行分析和设计。 凹版印刷机的张力系统要控制的卷辊比较多,收放卷辊的动力学方程不一样,所以在分析张力环时,以收卷辊为类具体分析张力环的控制模型。因为收卷辊的卷径是不断变化的,所以收卷辊的张力模型是个变参数的模型,在本课题的设计中,先假定卷径是固定不变的来求张力环的模型。根据数学计算得出张力环的数学模型是高阶的系统,最后通过实验的方法法来确定张力环的PID三个参数。 因为凹版印刷机的转辊很多,这些转辊对系统的张力都有影响,这些转辊有的是通过电机驱动,有的仅仅是起导向作用,所以在本课题中,以三个电机为类来分析张力系统的联动控制,凹版印刷机张力系统由收卷张力系统、导向辊速度系统、放卷张力系统组成,其中,导向辊速度为系统卷材的基准线速度。 考虑到张力环的PID参数实际上随着卷径的变化而变化的,所以在本课题中探讨了用模糊PID控制来代替传统的PID控制。这种控制能够根据系统的偏差自动改变PID的三个参数,通过Matlab仿真结果比较可以看出,模糊PID控制比传统的PID控制的自适应能力要强得多,比较适合于凹版印刷机的张力控制系统。 张力系统采用PLC作为主控制器,上位机作为监控器来实现。采用西门子开发的PPI协议来完成上位机与PLC之间的通信。并通过上位机实现人机交互界面,方便操作人员对凹版印刷机的监控。


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