图文喷墨打印机卷纸张力控制的研究与设计

摘要

图文喷墨打印机控制系统中，卷纸的张力过大、过小影响产品的打印质量，降低工作效率。新一代图文喷墨打印机,要求实现40m/min，直径为360mm～420mm的大型卷纸打印，对打印机控制系统有很高要求，卷纸张力的控制必不可少，而市场上现有的张力控制系统不适合于图文喷墨打印机。
　　在调研图文喷墨打印机以及张力控制系统的国内外现状的基础上，本文完成了基于 FPGA的图文喷墨打印机卷纸张力控制系统开发设计。根据企业对张力控制系统的技术要求，对张力控制系统进行分析，建立张力控制系统的模型，根据胡克定律，推导出卷纸张力的数学模型，并分析张力控制系统的动态特性；对张力控制算法进行研究，分析常规 PID和模糊 PID在系统中应用的优缺点，给出系统算法仿真图，说明模糊 PID在张力控制系统应用中的实用性。本文以 FPGA为控制核心设计张力控制系统的硬件电路系统，以低功耗、价格低廉、电路设计简单的宗旨进行器件的选型和电路设计。对张力控制系统软件进行设计，并在图文喷墨打印机上进行测试，给出结果分析，验证控制系统的良好性能。
　　相比于市场上的张力控制器，本系统具有能够和图文喷墨打印机良好配合的特性，很好的抗干扰能力，满足控制要求，成本低廉，能够满足在不同打印机上张力控制的要求。

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附表索引

第1章 绪论

1.1 课题的目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要工作和结构内容

第2章 卷纸张力数学模型的建立

2.1 张力控制系统的要求及性能指标

2.2 张力控制系统分析

2.3 卷纸张力数学模型的建立

2.4 张力控制模型

2.5 张力控制系统的传递函数

2.6 本章小结

第3章 张力控制系统模糊PID算法研究

3.1 张力控制系统PID控制算法

3.2 张力控制系统模糊PID控制算法的设计

3.3 张力控制系统模糊PID控制仿真设计

3.4 本章小结

第4章 张力控制系统硬件电路设计

4.1 张力控制系统总体框架设计

4.2 张力控制系统设计选型

4.3 张力控制器的设计

4.4 本章小结

第5章 张力控制系统软件设计

5.1 张力控制系统软件总体设计

5.2 张力控制系统模糊PID控制模块的设计

5.3 通信模块

5.4 采样模块

5.5 控制输出模块

5.6 本章小结

第6章 张力控制系统的实验验证

6.1 张力控制系测试平台

6.2 测试结果分析

6.3 本章小结

总结与展望

1. 总结

2. 展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文