基于PMSM伺服系统的包装印刷生产纠偏控制方法研究及应用

摘要

随着包装印刷行业高速高精度印刷的工艺要求不断提高，纠偏控制系统的研究与应用具有很重要的现实意义。而永磁同步电机（PMSM，Permanent Magnet Synchronous Motor)伺服系统以其高动态特性、高精度、宽调速范围等优良特性对包装印刷行业具有良好的适应性，应用日益广泛。
　　为解决作为联系科研与工业生产的张力控制实验平台带材卷绕过程中出现的横向跑偏及面向企业实际需求的喷墨印刷流水线烟草包装纸以传送带高速输送过程中出现的跑偏导致印刷精度低下的问题，本文针对这代表两种典型输送形式的平台包装材料的输送特点及跑偏原因进行了研究分析，提出了适应于张力平台的基于永磁同步电机转速伺服系统的放、收卷端二级横向纠偏闭环PI控制方法，以解决带材卷绕过程中出现的蛇形跑偏问题，及适应于喷墨印刷流水线的基于永磁同步电机位置伺服系统的纸张纠偏控制方法，以实现纸张的定点纠偏。对于张力平台，还提出了基于永磁同步电机转速伺服系统的张力开环与闭环PI控制方法及分散控制策略实现卷绕过程中的恒张力控制，为纠偏控制的实现奠定了基础。本文理论联系实际，围绕永磁同步电机伺服系统，给出了张力平台张力与纠偏控制及喷墨印刷流水线纸张纠偏控制的实现方式，并完成了具体应用。
　　对于张力平台，完成了基于永磁同步电机转速伺服控制的张力控制系统建模、设计与Simulink仿真，仿真结果说明张力闭环PI控制系统比张力开环控制系统具有更强的抗扰动能力。然后，根据带材的特性建立了带材的欧拉梁模型，完成了基于永磁同步电机转速伺服控制的纠偏控制系统的设计与Simulink仿真。对于喷墨印刷流水线，为验证纸张纠偏控制方案的可行性，设计并搭建了纠偏试验台。随后，完成了永磁同步电机位置伺服系统的设计与Simulink仿真。
　　最后，实现了永磁同步电机伺服系统在张力平台与纠偏试验台中的应用与现场调试。对于张力平台，完成了PLC程序及人机界面的开发，实现了张力开环与闭环PI控制的现场调试，调试结果也证明张力闭环控制系统具有更强的抗扰动能力；也实现了张力闭环控制下放卷端纠偏闭环PI控制的现场调试，调试结果说明此纠偏方法具有一定的纠偏导正能力。对于纠偏试验台，完成了PLC程序的开发，并完成了纠偏装置中挡板的伺服定位调试及基于光电检测的纠偏装置同步控制下纸张纠偏测试，实现了挡板的快速精确定位，测试验证了纠偏控制方案的一定合理性。

目录

声明

第 一 章 绪 论

1 .1包装印刷生产纠偏控制方法研究背景

1 .2课题来源及研究意义

1 .3国内外纠偏控制系统的研究现状

1.4 PMSM伺服控制技术在包装印刷设备中的应用现状

1 .5主要研究内容及章节安排

第二章永磁同步电动机的伺服控制

2 .1典型的id=0转子磁场定向FOC控制

2 .2永磁同步电机伺服控制策略分析

2.3典型的id=0转子磁场定向FOC控制系统设计方法

2 .4本章小结

第三章基于永磁同步电机转速伺服系统的张力与纠偏控制

3 .1张力平台张力与纠偏控制系统概述

3 .2基于永磁同步电机转速伺服系统的张力控制

3 .3基于永磁同步电机转速伺服系统的料带横向纠偏控制

3.4本章小结

第 四 章 基 于 永 磁 同 步 电 机 位 置 伺 服 系 统 的 烟 草 包 装 纸 纠 偏控制

4.1烟草包装纸喷墨印刷流水线概述

4 .2基于光电检测的纠偏装置同步控制方案设计

4.3纸张纠偏试验台的开发

4.4永磁同步电机位置伺服系统的设计及仿真

4.5本章小结

第五章永磁同步电机伺服控制的具体应用及现场调试

5 .1张力平台张力及纠偏控制

5 .2纠偏试验台烟草包装纸纠偏控制

5 .3本章小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

科研成果

致谢

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