一种多轴协同控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及控制技术领域，具体地说，涉及一种多轴协同控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002] 对于由多个印刷单元构成的、高速运行的无轴传动印刷机来说，每个印刷单元只 能套印一种颜色，因此，较高的套准精度对印品质量的提高和废品率的降低有着至关重要 的作用。这就需要严格控制承印品的色差和张力偏差，从理论上来说，就是要始终保证各印 刷单元的印刷辊电机的协同运行。
[0003] 在目前的多轴协同控制方法中，各印刷辊电机的参考值都是统一给定的，因此，当 某些电机受到故障、干扰等因素的影响偏离给定值时，各印刷辊电机的运动状态就不同步 了。而且，在启动阶段、运行中的动态过渡阶段以及停车阶段，各印刷辊电机的运动状态往 往也是不同步的，这会导致大量废品的产生，甚至造成承印材料断裂。
[0004] 为了保证运动轨迹的平稳同步，需要对各印刷辊施加附加实时调整信号，使各印 刷辊能够对套印误差、张力变化或者是干扰等因素的影响进行实时调整，从而维持整个运 动过程中系统的平稳同步。因此，目前要解决的关键问题就是，如何合理地规划各印刷辊电 机的参考值，使得各印刷辊电机按照优化的运动轨迹同步运动，平稳、同步地调整偏差。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种多轴协同控制系统及控制方法，以使得各印刷辊电机 按照优化的运动轨迹同步运动，平稳、同步地调整偏差。
[0006] 本发明第一方面提供了一种多轴协同控制系统，所述多轴协同控制系统适用于设 置有多个印刷辊电机的印刷机，所述多轴协同控制系统包括：
[0007] 上位机，用于给定参考信号；
[0008] 下位机，与上位机电连接，用于根据所述上位机给定的参考信号，产生目标信号；
[0009] 调节单元，用于根据各印刷辊电机的相互作用的关系、相互作用的权重以及预先 设定的运算法则生成同步协调向量，所述同步协调向量的元素为与印刷辊电机一一对应的 微调信号；
[0010] 运算器，用于接收目标信号和微调信号，根据微调信号，对目标信号进行处理，产 生跟踪信号；
[0011] 多个包括印刷辊电机在内的印刷单元，电连接运算器，用于接收运算器输出的跟 踪信号，并将运算器输出的跟踪信号同步作用于各印刷辊电机，使得在印刷过程中各印刷 辊电机平稳同步运行。
[0012] 可选的，每个印刷单元除包括印刷辊电机外，还包括：
[0013] 检测器，与运算器以及印刷辊电机的输出电连接，用于接收运算器输出的跟踪信 号和印刷辊电机的输出信号，并且输出根据运算器输出的跟踪信号和印刷辊电机的输出信 号获得的检测信号；
[0014] 跟踪控制器，与检测器连接，用于根据检测器输出的检测信号实时调整所述跟踪 控制器的输出。
[0015] 可选的，该多轴协同控制系统还包括：
[0016] 抗扰调节器，与印刷辊电机连接，用于模拟印刷辊电机在实际工程中受到的干扰， 并输出作用于印刷辊电机的模拟干扰信号。
[0017] 可选的，所述运算器的输出信号为列向量，列向量中的各元素作为对应印刷辊电 机的跟踪信号。
[0018] 可选的，所述调节单元包括：
[0019] 检测模块，与印刷辊电机相连，用于检测各印刷辊电机的位置和速度信息；
[0020] 拓扑结构模块，用于反映各印刷辊电机的相互作用的关系；
[0021] 耦合权重模块，用于反映各印刷辊电机的相互作用的权重；
[0022] 处理器，接收检测器的信号，并根据各印刷辊电机的相互作用的关系、相互作用的 权重以及预先设定的运算法则生成同步协调向量，所述同步协调向量的元素为与印刷辊电 机一一对应的微调信号，利用所述同步协调向量对目标轨迹进行微调。
[0023] 可选的，当各印刷辊电机保持平稳同步运行时，调节单元中的处理器输出的微调 信号为零；当各印刷辊电机的运动状态出现偏差时，调节单元中的处理器输出的微调信号 不为零，通过对各印刷辊电机的微调信号的调整来维持整个运动过程中各印刷辊电机的平 稳同步。
[0024] 本发明带来了以下有益效果：在本发明实施例的技术方案中，在出现色差或张力 偏差等扰动情况时，调节单元可用于产生同步协调向量，用于对目标轨迹的微调，弥补色差 或张力偏差给印刷辊电机带来的干扰。运算器与下位机和调节单元相连，接收下位机输出 的目标轨迹和调节单元输出的同步协调向量，并将处理后的信号输出给印刷单元。各印刷 单元可根据运算器给定的输出信号进行印刷、滚动的运行。由于调节单元产生的同步协调 向量的微调，各印刷辊电机可以按照优化的运动轨迹同步运动，平稳、同步地调整偏差。
[0025] 本发明第二方面提供了一种多轴协同控制方法，所述多轴协同控制方法适用于设 置有多个印刷辊电机的装置，所述多轴协同控制方法包括：
[0026] 给定参考信号；
[0027] 根据获取到的给定的参考信号，产生目标信号；
[0028] 产生作用于目标信号的微调信号，微调信号与印刷辑电机 对应；
[0029] 接收所述目标信号和所述微调信号，根据所述微调信号，对目标信号进行处理，产 生跟踪信号；
[0030] 接收运算器输出的跟踪信号，并将运算器输出的跟踪信号同步作用于各印刷辊电 机，实现在印刷过程中各印刷辊电机的平稳同步。
[0031] 可选的，该多轴协同控制方法还包括：
[0032] 接收所述跟踪信号和印刷辊电机的输出信号，并且输出根据所述跟踪信号和印刷 辊电机的输出信号获得的检测信号；
[0033] 根据所述检测信号实时调整各印刷辊电机的跟踪控制器的输出。
[0034] 可选的，该多轴协同控制方法还包括：
[0035] 模拟印刷辊电机在实际工程中受到的干扰，并输出作用于印刷辊电机的模拟干扰 信号。
[0036] 可选的，该多轴协同控制方法还包括：
[0037] 当各印刷辊电机保持平稳同步运行时，微调信号为零；当各印刷辊电机的运动状 态出现偏差时，微调信号不为零，通过对各印刷辊电机的微调信号的调整来维持整个运动 过程中各印刷辊电机的平稳同步。
[0038] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0039] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的 附图做简单的介绍：
[0040] 图1是本发明实施例提供的多轴协同控制系统的结构示意图；
[0041] 图2是本发明实施例提供的调节单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0042] 以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用 技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明 的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合， 所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0043] 如图1所示，本发明提供了一种多轴协同控制系统。如图1所示，在该实施例中， 该多轴协同控制系统包括上位机1、下位机2、调节单元3、运算器4和若干个印刷单元9。
[0044] 其中，上位机1与下位机2电连接，上位机1用于给定参考信号，参考信号包括印 届IJ品的理想张力、印刷辊电机的理想速度。下位机2模拟理想电机，可用于根据上位机给定 的参考信号，产生印刷单元9中的印刷辊电机7的目标轨迹，即印刷辊电机7的理想运动轨 迹。此时的目标轨迹是在印刷辊电机7没有受到任何扰动的情况下，经过模拟得到的，因此 对于各印刷辊电机7而言，目标轨迹都是相同的。
[0045] 在出现色差或张力偏差等扰动情况时，调节单元3可用于产生同步协调向量，用 于对目标轨迹的微调，弥补色差或张力偏差给印刷辊电机7带来的干扰。运算器4与下位 机2和调节单元3相连，接收下位机2输出的目标轨迹和调节单元3输出的同步协调向量， 并将处理后的信号输出给印刷单元9。各印刷单元9可根据运算器4给定的跟踪信号进行 印刷、滚动的运行。由于调节单元3产生的同步协调向量的微调，各印刷辊电机可以按照优 化的运动轨迹同步运动，平稳、同步地调整偏差。
[0046] 其中，运算器4的输出为列向量，列向量中的各元素分别作为各印刷辊电机7的跟 踪信号，各跟踪信号不是固定不变的。
[0047] 在本发明实施例的一个具体实施例中，印刷单元9主要可包括检测器5、跟踪控制 器6、印刷辊电机7和抗扰调节器8等结构。
[0048] 其中，检测器5与运算器4、印刷辊电机7和跟踪控制器6相连，用于接收运算器4 和印刷辊电机7的输出信号，并将根据运算器的输出信号和印刷辊电