一種基于pd控制的正反饋補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于ro控制的正反饋補(bǔ)償方法，屬于印刷機(jī)械的周期性沖擊擾 動(dòng)抑制控制方法技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來由于印刷技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)印刷精度有了更高的要求，然而隨著印刷機(jī) 對(duì)印刷精度及印刷速度的不斷提高，印刷過程中印版間縫隙在對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的周期性沖擊擾 動(dòng)已經(jīng)成為影響印刷機(jī)套印精度一個(gè)重要原因。
[0003] 針對(duì)以上原因采用了一種基于ro控制的正反饋補(bǔ)償方法，消除系統(tǒng)靜差的同時(shí) 大幅抑制系統(tǒng)的周期性沖擊擾動(dòng)，而且方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，并且不改變?cè)锌刂葡到y(tǒng)結(jié) 構(gòu)，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供了一種基于ro控制的正反饋補(bǔ)償方法，針對(duì)印刷機(jī)印刷 過程中印版間縫隙在對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的周期性沖擊擾動(dòng)問題，本發(fā)明提出的控制方法對(duì)機(jī)械系 統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制，并且經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了這種控制方法的有效性和可行性。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種基于ro控制的正反饋補(bǔ)償方 法，采用低通濾波器設(shè)置輸入輸出信號(hào)的截止頻段，濾除系統(tǒng)中的高頻噪聲，然后采用正反 饋對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行了放大。由于系統(tǒng)振動(dòng)信號(hào)存在的主要原因是由于加載在電機(jī)兩端的 電壓不足，通過正反饋補(bǔ)償，可以在低頻段對(duì)誤差實(shí)現(xiàn)正激勵(lì)效應(yīng)，這樣可以快速的消除誤 差。該方法包括如下具體步驟，
[0006] si對(duì)系統(tǒng)采用ro控制，輸入速度曲線信號(hào)Xi (t)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用編碼器采集 輸出軸速度曲線Xjt);
[0007] S2輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的差值，即誤差信號(hào)e進(jìn)入正反饋信號(hào)補(bǔ)償器，輸出信號(hào) 為V (s)，V (s)與誤差信號(hào)e疊加后進(jìn)入ro控制器。
[0008] 所述正反饋補(bǔ)償器如下，
[0009] S2.1誤差信號(hào)e進(jìn)入低通濾波器W(S)，從濾波器輸出信號(hào)V(S)。
[0010] 所述低通濾波器w(S)如下，
[0011] 低通濾波器為通常設(shè)計(jì)公式為：= , ，式中丄為截至頻率，N為分母階 數(shù)。
[0012] S2. 2輸出信號(hào)V(S) -方面與誤差信號(hào)e疊加進(jìn)入ro控制器，一方面正反饋到低 通濾波器w(S)前的誤差信號(hào)e上。
[0013] S3運(yùn)用從ro控制器輸出的信號(hào)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明針對(duì)印刷機(jī)械周期性沖擊擾動(dòng) 的問題，提出了一種基于ro控制的正反饋補(bǔ)償方法，消除系統(tǒng)靜差的同時(shí)大幅抑制系統(tǒng)的 周期性沖擊擾動(dòng)，而且方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，并且不改變?cè)锌刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有一定的工 程應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0015] 圖1是該方法的整機(jī)控制流程圖。
[0016] 圖2是基于ro控制的正反饋補(bǔ)償系統(tǒng)函數(shù)方塊圖。
[0017] 圖3是無擾動(dòng)ro控制系統(tǒng)響應(yīng)曲線。
[0018] 圖4a是含擾動(dòng)ro控制系統(tǒng)擾動(dòng)響應(yīng)曲線。
[0019] 圖4b是含擾動(dòng)ro控制系統(tǒng)擾動(dòng)響應(yīng)曲線局部放大圖。
[0020] 圖5是無擾動(dòng)ro控制的正反饋補(bǔ)償系統(tǒng)響應(yīng)曲線。
[0021] 圖6a是含擾動(dòng)ro控制的正反饋系統(tǒng)響應(yīng)曲線。
[0022] 圖6b是含擾動(dòng)ro控制的正反饋系統(tǒng)響應(yīng)曲線局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明是一種基于ro控制的正反饋補(bǔ)償方法，其控制流程參照?qǐng)D1，系統(tǒng)內(nèi)環(huán)為 電流環(huán)，采用力矩模式，外環(huán)為速度環(huán)。PLC通過控制算法變換在驅(qū)動(dòng)器兩端加載-IOV~ +IOV的電壓，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行擾動(dòng)抑制。電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)，并通過磁粉制動(dòng)器加載擾動(dòng)， 負(fù)載反饋的數(shù)據(jù)通過PLC顯示上位機(jī)上。
[0024] 圖2是基于ro控制的正反饋補(bǔ)償系統(tǒng)函數(shù)方塊圖，可以看出誤差信號(hào)e進(jìn)入正反 饋信號(hào)補(bǔ)償器后與自身疊加，然后對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行ro控制。
[0025] 圖3是無擾動(dòng)ro控制系統(tǒng)響應(yīng)曲線，在無擾動(dòng)的情況下調(diào)節(jié)系統(tǒng)ro參數(shù)，設(shè)置P =2000，D = 5,系統(tǒng)在階躍輸入為40rad/min的指令下響應(yīng)速度為33rad/min，存在明顯的 靜差。
[0026] 圖4a是含擾動(dòng)控制系統(tǒng)擾動(dòng)響應(yīng)曲線，磁粉制動(dòng)器所加的擾動(dòng)幅值為2. 5V、 周期IOs寬度為50%。通過其局部放大圖4b可以看出，負(fù)載端在擾動(dòng)下產(chǎn)生了一個(gè)Irad/ min的擾動(dòng)（波峰與波谷差）。
[0027] 圖5是無擾動(dòng)ro控制的正反饋補(bǔ)償系統(tǒng)響應(yīng)曲線，根據(jù)低通濾波器公式設(shè)計(jì)本試 驗(yàn)中的濾波器若τ變小，則截止頻率將拓寬，補(bǔ)償?shù)膸拰⒃龃?，補(bǔ)償效 果更精確，但同時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取τ =0. 1。另一個(gè)參數(shù)N標(biāo)志著 濾波器的截止速度，濾波器在設(shè)計(jì)時(shí)都希望它能實(shí)現(xiàn)銳截止，同時(shí)帶來運(yùn)算復(fù)雜度增加的 問題，不易于實(shí)現(xiàn)，故選擇N = 2。則得到低通濾波器為η⑴= 1〇0 ，將其代入正反 λ ' + 20.V + 100 饋信號(hào)補(bǔ)償器進(jìn)行試驗(yàn)，可以看出系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)值由33rad/min變?yōu)榱?35rad/min，靜差減小。
[0028] 圖6a是含擾動(dòng)控制的正反饋系統(tǒng)響應(yīng)曲線，產(chǎn)生的擾動(dòng)明顯減小，通過局部 放大圖6b，可以看出擾動(dòng)值由lrad/min減小到了 0. 5rad/min，抗擾動(dòng)能力明顯增強(qiáng)，提高 了 50%〇
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于ro控制的正反饋補(bǔ)償方法，其特征在于：采用低通濾波器設(shè)置輸入輸出誤 差信號(hào)的截止頻段，濾除系統(tǒng)中的高頻噪聲，然后采用正反饋對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行了放大，通過 正反饋補(bǔ)償電機(jī)兩端的電壓，然后運(yùn)用ro控制器對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制，該方法包括如 下具體步驟， si.1對(duì)系統(tǒng)采用ro控制，輸入速度曲線信號(hào)Xi(t)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用編碼器采集輸 出軸速度曲線Xt5U); SI. 2輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的差值，即誤差信號(hào)e進(jìn)入正反饋信號(hào)補(bǔ)償器，輸出信號(hào)為V (s)，V (s)與誤差信號(hào)e疊加后進(jìn)入ro控制器； 51. 3運(yùn)用從ro控制器輸出的信號(hào)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正反饋補(bǔ)償器，其特征在子： S2.1誤差信號(hào)e進(jìn)入低通濾波器W(S)，從濾波器輸出信號(hào)V(S); 52. 2輸出信號(hào)V(s) -方面與誤差信號(hào)e疊加進(jìn)入控制器，一方面正反饋到低通濾 波器W(s)前的誤差信號(hào)e上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低通濾波器，其特征在子：
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于PD控制的正反饋補(bǔ)償方法，屬于印刷機(jī)械的周期性沖擊擾動(dòng)抑制控制方法技術(shù)領(lǐng)域；針對(duì)印刷機(jī)印刷過程中印版間縫隙在對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的周期性沖擊擾動(dòng)問題，本發(fā)明提出的控制方法對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行PD閉環(huán)控制，在輸入輸出誤差信號(hào)與PD控制器之間并聯(lián)正反饋信號(hào)補(bǔ)償器，對(duì)誤差信號(hào)中的高頻進(jìn)行濾波的同時(shí)對(duì)低頻信號(hào)放大。該方法在消除系統(tǒng)靜差的同時(shí)大幅抑制系統(tǒng)的沖擊擾動(dòng)，且簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】B41F33-16, G05B13-04
【公開號(hào)】CN104626743
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410747913
【發(fā)明人】蔡力鋼, 許博, 楊建武, 張森
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年12月9日