一种基于pd控制的正反馈补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于ro控制的正反馈补偿方法，属于印刷机械的周期性冲击扰 动抑制控制方法技术领域。
【背景技术】
[0002] 近年来由于印刷技术的发展，人们对印刷精度有了更高的要求，然而随着印刷机 对印刷精度及印刷速度的不断提高，印刷过程中印版间缝隙在对接时产生的周期性冲击扰 动已经成为影响印刷机套印精度一个重要原因。
[0003] 针对以上原因采用了一种基于ro控制的正反馈补偿方法，消除系统静差的同时 大幅抑制系统的周期性冲击扰动，而且方法简单，易于实现，并且不改变原有控制系统结 构，具有一定的工程应用价值。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供了一种基于ro控制的正反馈补偿方法，针对印刷机印刷 过程中印版间缝隙在对接时产生的周期性冲击扰动问题，本发明提出的控制方法对机械系 统进行闭环控制，并且经实验结果证明了这种控制方法的有效性和可行性。
[0005] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为一种基于ro控制的正反馈补偿方 法，采用低通滤波器设置输入输出信号的截止频段，滤除系统中的高频噪声，然后采用正反 馈对低频信号进行了放大。由于系统振动信号存在的主要原因是由于加载在电机两端的 电压不足，通过正反馈补偿，可以在低频段对误差实现正激励效应，这样可以快速的消除误 差。该方法包括如下具体步骤，
[0006] si对系统采用ro控制，输入速度曲线信号Xi (t)，驱动系统运动，运用编码器采集 输出轴速度曲线Xjt);
[0007] S2输入信号与输出信号的差值，即误差信号e进入正反馈信号补偿器，输出信号 为V (s)，V (s)与误差信号e叠加后进入ro控制器。
[0008] 所述正反馈补偿器如下，
[0009] S2.1误差信号e进入低通滤波器W(S)，从滤波器输出信号V(S)。
[0010] 所述低通滤波器w(S)如下，
[0011] 低通滤波器为通常设计公式为：= , ，式中丄为截至频率，N为分母阶 数。
[0012] S2. 2输出信号V(S) -方面与误差信号e叠加进入ro控制器，一方面正反馈到低 通滤波器w(S)前的误差信号e上。
[0013] S3运用从ro控制器输出的信号对机械系统进行控制。
[0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明针对印刷机械周期性冲击扰动 的问题，提出了一种基于ro控制的正反馈补偿方法，消除系统静差的同时大幅抑制系统的 周期性冲击扰动，而且方法简单，易于实现，并且不改变原有控制系统结构，具有一定的工 程应用价值。
【附图说明】
[0015] 图1是该方法的整机控制流程图。
[0016] 图2是基于ro控制的正反馈补偿系统函数方块图。
[0017] 图3是无扰动ro控制系统响应曲线。
[0018] 图4a是含扰动ro控制系统扰动响应曲线。
[0019] 图4b是含扰动ro控制系统扰动响应曲线局部放大图。
[0020] 图5是无扰动ro控制的正反馈补偿系统响应曲线。
[0021] 图6a是含扰动ro控制的正反馈系统响应曲线。
[0022] 图6b是含扰动ro控制的正反馈系统响应曲线局部放大图。
【具体实施方式】
[0023] 本发明是一种基于ro控制的正反馈补偿方法，其控制流程参照图1，系统内环为 电流环，采用力矩模式，外环为速度环。PLC通过控制算法变换在驱动器两端加载-IOV~ +IOV的电压，对整个系统进行扰动抑制。电机驱动负载运动，并通过磁粉制动器加载扰动， 负载反馈的数据通过PLC显示上位机上。
[0024] 图2是基于ro控制的正反馈补偿系统函数方块图，可以看出误差信号e进入正反 馈信号补偿器后与自身叠加，然后对机械系统进行ro控制。
[0025] 图3是无扰动ro控制系统响应曲线，在无扰动的情况下调节系统ro参数，设置P =2000，D = 5,系统在阶跃输入为40rad/min的指令下响应速度为33rad/min，存在明显的 静差。
[0026] 图4a是含扰动控制系统扰动响应曲线，磁粉制动器所加的扰动幅值为2. 5V、 周期IOs宽度为50%。通过其局部放大图4b可以看出，负载端在扰动下产生了一个Irad/ min的扰动（波峰与波谷差）。
[0027] 图5是无扰动ro控制的正反馈补偿系统响应曲线，根据低通滤波器公式设计本试 验中的滤波器若τ变小，则截止频率将拓宽，补偿的带宽将增大，补偿效 果更精确，但同时会造成系统的不稳定，所以根据经验选取τ =0. 1。另一个参数N标志着 滤波器的截止速度，滤波器在设计时都希望它能实现锐截止，同时带来运算复杂度增加的 问题，不易于实现，故选择N = 2。则得到低通滤波器为η⑴= 1〇0 ，将其代入正反 λ ' + 20.V + 100 馈信号补偿器进行试验，可以看出系统稳态值由33rad/min变为了 35rad/min，静差减小。
[0028] 图6a是含扰动控制的正反馈系统响应曲线，产生的扰动明显减小，通过局部 放大图6b，可以看出扰动值由lrad/min减小到了 0. 5rad/min，抗扰动能力明显增强，提高 了 50%〇
【主权项】
1. 一种基于ro控制的正反馈补偿方法，其特征在于：采用低通滤波器设置输入输出误 差信号的截止频段，滤除系统中的高频噪声，然后采用正反馈对低频信号进行了放大，通过 正反馈补偿电机两端的电压，然后运用ro控制器对机械系统进行闭环控制，该方法包括如 下具体步骤， si.1对系统采用ro控制，输入速度曲线信号Xi(t)，驱动系统运动，运用编码器采集输 出轴速度曲线Xt5U); SI. 2输入信号与输出信号的差值，即误差信号e进入正反馈信号补偿器，输出信号为V (s)，V (s)与误差信号e叠加后进入ro控制器； 51. 3运用从ro控制器输出的信号对机械系统进行控制。
2. 根据权利要求1所述的正反馈补偿器，其特征在子： S2.1误差信号e进入低通滤波器W(S)，从滤波器输出信号V(S); 52. 2输出信号V(s) -方面与误差信号e叠加进入控制器，一方面正反馈到低通滤 波器W(s)前的误差信号e上。
3.根据权利要求2所述的低通滤波器，其特征在子：
【专利摘要】本发明涉及一种基于PD控制的正反馈补偿方法，属于印刷机械的周期性冲击扰动抑制控制方法技术领域；针对印刷机印刷过程中印版间缝隙在对接时产生的周期性冲击扰动问题，本发明提出的控制方法对机械系统进行PD闭环控制，在输入输出误差信号与PD控制器之间并联正反馈信号补偿器，对误差信号中的高频进行滤波的同时对低频信号放大。该方法在消除系统静差的同时大幅抑制系统的冲击扰动，且简单易于实现，具有一定的工程应用价值。
【IPC分类】B41F33-16, G05B13-04
【公开号】CN104626743
【申请号】CN201410747913
【发明人】蔡力钢, 许博, 杨建武, 张森
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月9日