CN111812971A - 一种用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统测试及建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统测试及建模方法，首先将胶印机的运行划分成多个区域，利用给定的方法在每个工作区域的特定工况点上依次进行印刷满版实地印张的实验测试；然后利用反射式密度计或分光光度计测量对应印张的实地密度；接下来对测量数据进行按工况分组预处理，并进一步对数据进行归一化、通过检测稳态截取响应数据序列；最后，在所得的所有数据集的基础上，建立墨路系统在各运行状态下由一阶加纯滞后传递函数方程构成的模型集。本发明提供了快速、准确获得墨路系统动态模型的方法，高效整定墨量控制器参数、实现稳定、快速、抗扰性能良好的胶印机墨量控制，有利于提高印刷质量、降低印刷废张。

Description

一种用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统测试及建 模方法

技术领域

本发明涉及印刷技术领域，特别涉及一种用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统测试及建模方法。

背景技术

平版胶印机印刷运转时，传墨辊将墨斗中的油墨转移到匀墨部分，通过匀墨辊将油墨打匀，再通过着墨辊将油墨转印到纸张上。墨路系统中油墨从墨斗至转印到纸张，调墨旋钮的开度(对应墨刀片与墨斗辊的间隙)可作为输入，纸张上的墨量为输出，输出随输入的调节而变化。当墨路系统的调节使得承印物表面接收的墨量从一个稳定状态转变到另一个稳定状态时，要经过一个渐进的变化过程 (称为暂态或瞬态)。印刷机开机到以一定速度稳定印刷的变化过程、印刷机从一个速度稳定印刷到另一个速度稳定印刷的变化过程，都属于暂态(瞬态)过程。这些过程中印刷质量不能保证，承印物上墨量变化反应有一定的滞后(对应参数为滞后时间)，墨量要经历一段时间才稳定(对应参数为稳定时间)，且墨斗处墨量的定量的调节只能引起承印物上墨量的有限变化(对应参数为过程增益)，这些特点是墨路系统重要的动态特性。影响墨路系统动态特性的因素很多，主要有：墨辊的旋转速度、墨辊数量、墨辊排列方式、墨路长短、打墨线数、传墨辊的摆动频率及其与墨斗辊和匀墨辊的接触时间、各串墨辊的轴向运动幅度及频率、墨辊之间的接触压力、各种墨辊的直径、滚筒空档的大小等等。这些因素综合作用，导致分析墨路系统的动态特性不容易。然而，精确分析胶印机墨路系统的动态特性、建立准确的动态模型，用以设计良好的墨量控制算法、整定控制器参数，是实现墨量自动控制快速、抗扰、稳定的必要条件，尤其在高速印刷下，更有利于保证印刷质量、减少印刷废张，

目前一般采用模拟仿真法和样机测试法对胶印机墨路系统建模。在模拟仿真法中，利用墨层在辊间平均分离的原理，通过分析墨路中油墨在墨辊上分配、传递的机理，把油墨在墨辊间的每一次滚压分配视为一个节点，建立描述节点之间油墨分配和传输过程的数学模型，从而得到整体系统的仿真模型。模拟仿真法易于理解，然而有一定的缺陷：

(1)无法全面考虑所有影响因素，比如传墨辊的摆动频率及其与墨斗辊和匀墨辊的接触时间、各串墨辊的轴向运动幅度及频率、墨辊之间的接触压力等，因而所得模型需通过实际系统验证与校准；

(2)需要墨路系统中各个墨辊的直径、相对位置等参数，这些是设备的设计数据，不易获取，在实际印刷机上进行测量耗时且不方便；

(3)如果印刷机采用了一些特殊的输墨结构，比如墨路的多模式切换、第一着墨辊给印版上水(达格伦润湿装置)，利用现有的模拟仿真法进行精确的动态建模将十分困难。

墨路系统建模的另一种方法是样机测试法。该方法一般在样机输墨系统上进行测试实验，采用一定的激励输入(比如调节墨路系统的供墨量)，测量系统的响应输出(比如转印到纸张上的墨层厚度)，进而分析与估测滞后时间、稳定时间等动态特性参数，建立油墨转移方程模型。而油墨转移方程模型不同于可直接用于墨量控制器参数整定的传递函数模型，不易用于墨量控制器的参数整定。另外，由于墨路系统在不同的运行状态下(如低速少墨量、低速多墨量、高速少墨量、高速多墨量)，动态特性呈现出一定的非线性，现有的建模方法获得的单一的动态模型并不能精确描述墨路系统的大范围工况的运行，用单个动态模型整定墨量控制器全局运行并不能确保得到较好的控制效果。

为此，本申请针对胶印机输墨系统提出一套测试及数据分析处理方法，通过调墨旋钮开度(即供墨量)和印刷速度、印刷样张实地密度等少量数据，计算分析得到输墨系统在不同工作状态下的动态响应，在此基础上辨识获得可用于墨量控制的一阶加纯滞后传递函数模型集。所得模型集能描述胶印机的不同运行状态，比如低速少墨量供给、低速多墨量供给、高速少墨量供给、高速多墨量供给等典型运行状态。该动态建模方法获得的模型集，可应用于胶印机在不同工作状态下墨量控制器参数整定，实现稳定、快速、抗扰性能良好的印刷品墨量控制，有利于提高胶印机印刷质量、降低印刷废张。

发明内容

本发明为了弥补现有技术中的不足，提供了一种用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统动态特性测试及建模方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

步骤1：划分胶印机运行时的工作区域。

选定需要动态建模的胶印机后，首先查阅该机配套技术手册，确定该机最小运行速度v_min，最大运行速度v_max，单位为印张/小时。由于胶印机墨斗调墨旋钮开度能线性地表示墨斗中墨刀片与墨斗辊之间的间隙，即供墨量，可记调墨旋钮的零开度

对应0％供墨量，调墨旋钮的最大开度

对应100％供墨量，则调墨旋钮的中间开度

对应

的供墨量。将供墨量从0％到100％等分为M个区域，运行速度从v_min到v_max等分为N个区域；可等分划分区域，也可根据胶印机特性进行不等距划分。M和N的数量选择为2～4，一般情况下可都取为 2。划分完成后得到M*N个工作区域，对应第i个供墨量区域I_i、第j个运行速度区域V_j的工作区域记为Γ(I_i,V_j)，i＝1,2,…,M，j＝1,2,…,N。运行在该工作区域Γ(I_i,V_j)内的工况记为C_ij。

胶印机处于运行工况C_ij表示其当前供墨量与速度均处于工作区域Γ(I_i,V_j)所

确定的供墨量和运行速度范围：

其中，q与v分别表示胶印机供墨量和运行速度，I_i为第i个供墨量区域，V_j为第j个运行速度区域；q_i,min，q_i+1,min分别为第i个供墨量区域的上下限， v_j,min，v_j+1,min分别为第j个运行速度区域的上下限。

步骤2：胶印机测试运行，记录实验数据。通过测试运行，测量必要的技术数据。

(2a)胶印机开机前，将输墨系统清洗干净，将墨斗上所有墨区调墨旋钮调至零刻度。提供给胶印机输纸机空白纸张，上电开机，为印出满版实地只给胶印机上墨不上水。上墨不上水使得印版空白部分仍然能够覆盖上油墨，使得整个印张是实地版面。印刷运行过程中，保证胶印机的输纸机持续不断提供空白纸张，印刷计数器连续计数。

(2b)确定进行测试运行的工况的顺序为 C₁₁，C₁₂，…,C_1N，C₂₁，C₂₂，…,C_2N，…，直到C_M1，C_M2，…,C_MN，总计进行M*N个工况的测试运行。即切换工况的顺序是先低供墨量下调节速度、再在高墨量下调节速度。

(2c)对应于工况C_ij的测试运行，先将供墨量调节到I_i范围内的数值q_ij,1(约在I_i区域20％百分位位置)，印刷速度调节到V_j范围内的数值v_ij张/小时(约在V_j区域50％百分位位置)，记录下q_ij,1与v_ij的数值。接着立即合压印刷，印张逐张计数，一般在印刷80～120印张后，墨色基本稳定，记录下此时的印张编号NO1_C_ij。继而，迅速改变供墨量，将供墨量调节到q_ij,2(仍在I_i范围内，比q_ij,1稍大，约在I_i区域70％百分位位置)，胶印机速度保持v_ij张/小时不变，记录下q_ij,2的数值，继续印刷并计数。一般在印刷80～120印张后，墨色基本稳定，记录下此时的印张编号NO2_C_ij。

供墨量q_ij,1、q_ij,2和运行速度v_ij的具体数值可按如下表达式确定：

q_ij,1＝q_i,min+(q_i+1,min-q_i,min)*K₁，

v_ij＝v_j,min+(v_j+1,min-v_j,min)*K₂，

q_ij,2＝q_i,min+(q_i+1,min-q_i,min)*K₃，

其中参数K₁约为10％～30％，K₂约为40％～60％，参数K₃约为60％～80％。

(2d)完成一个工况测试后，胶印机继续运行，按照(2c)的方法对其余工况继续测试并记录相应的数值。所有测试实验完成后，胶印机正常停机，保持印张编号顺序不变，收齐所有测试印张。

步骤3：测量印张实地密度数值。

采用反射式密度计或分光光度计测量步骤(2d)所得的所有测试印张的实地密度。对应于工况C_ij，印张编号从NO1_C_ij至NO2_C_ij，测量的印张的实地密度值依次分别记为D1_C_ij，D2_C_ij，…，Dn_C_ij，数据个数为n_ij＝NO2_C_ij-NO1_C_ij+ 1。所有M*N个工况下的印张，测试得到M*N组实地密度数值。

各工况下，测量的印张数没有直接关系，因而每种工况下测得的实地密度数值的个数n_ij可能不同。

步骤4：数据分组及预处理。

对应于工况C_ij的测试数据，由供墨量q_ij,1、q_ij,2，印刷速度值v_ij张/小时、印张实地密度D1_C_ij，D2_C_ij，…，Dn_C_ij等实验数据计算供墨量增量Δu_ij＝q_ij,2- q_ij,1，计算实地密度的瞬态响应值序列

其中

以印张编号作为相对时间序列

计算对应的时间序列

时间单位为秒。预处理后得到数据集

对所有的工况数据预处理后得到M*N条数据集。

步骤5：数据归一化处理。

每个工况的测试数据，都对供墨量进行归一化处理。对于工况C_ij，计算对应的实地密度的瞬态响应值序列

其中

处理后得到数据集

所有的工况计算后得到M*N个数据集。

步骤6：获取输墨系统阶跃响应曲线。

对应于工况C_ij，以相对时间序列

(单位：印张数)为横轴，归一化处理后的实地密度的瞬态响应值

为纵轴，描出各点

使用贝塞尔样条插值法将响应点序列

依次平滑连接，得到输墨系统的近似阶跃响应曲线。对所有工况处理后得到M*N条响应曲线，对应有M*N个响应点序列。

步骤7：稳态检测及响应数据截取。

对工况C_ij的瞬态响应的点序列

以其中连续的w个数据点组成检测窗，令窗口采样平均值为

窗口采样标准差为

其中l为检测窗的起始位置，可取的值从0至 n_ij-w。计算并构造检测序列

在该检测序列中，若连续三个数值，如

均小于稳态检测阈值η_threshold，则判定序列

在点

处已达到稳态。由此截取得到稳态检测后的数据序列

若无法判定序列是否达到稳态，则不截断点序列

对所有工况处理后得到M*N个稳态检测后截取的数据序列。

检测窗宽度w取4～6，对所有工况都采用相同的w值；稳态检测阈值η_threshold约为2.5～3.5，对所有工况都采用相同的η_threshold值。

步骤8：辨识动态特性参数，获得各工况下的模型方程，得到模型集。

将所有工况下的系统特性建模为一阶加纯滞后传递函数模型形式。对应于工况C_ij，模型方程为

其中s为拉普拉斯算子，三个模型特性参数分别为：滞后时间常数τ_ij(单位：秒)，惯性时间常数T_ij(单位：秒)，系统增益K_ij。采用基于面积法的一阶加纯滞后模型系统辨识方法进行参数计算，模型参数为：

其中

是使

最接近10％*K_ij的值，

是使

最接近98.2％*K_ij的值。

对于所有工况得到M*N组动态特性参数，对应M*N个一阶加纯滞后传递函数模型表达式。这些模型构成的模型集表征了胶印机输墨系统的动态特性，可用于墨量PID控制器的参数整定，实现稳定、快速、精确的墨量控制。

本发明的有益效果是：

本发明无需使用墨路的结构参数(现有常规方法需要获得或测量墨路系统的结构参数，如墨辊结构参数、相对位置、传墨辊的摆动频率、传墨辊与墨斗辊和匀墨辊的滚压接触时间等)。该方法只需进行简单易行的在线实验，测量少量的数据(调墨旋钮开度、印刷速度、印张实地密度等)，与常规方法比较，减少了测试时间和数据测量难度，减少了建模的工作量，能快速获得系统动态特性及系统传递函数模型。

本发明提供的方法，只需利用胶印机调墨旋钮开度、印刷速度、印张实地密度等测量值，就可分析计算得到墨路系统滞后时间常数、惯性时间常数、系统动态增益，准确地表征墨路系统的输墨响应速度、储墨性能以及油墨转移能力；得到的精确的一阶加纯滞后传递函数模型表达式，可直接整定墨量控制器参数，不再因控制器凑试调参而使控制质量无法保证，能实现墨量稳定控制，提高控制的快速性和抗扰动性。

本发明实现的方法，可建立胶印机在不同运行状态下(比如低速少墨量、低速多墨量、高速少墨量、高速多墨量)墨路系统的动态模型，有利于实现胶印机在不同工况条件下自动匹配计算合适的墨量控制器参数，保证胶印机在不同运行状态下仍能稳定、快速地调节墨量，提高印刷质量、降低印刷废张。

附图说明

图1为本发明的对胶印机动态特性进行建模的工作过程的流程图；

图2为本发明的墨路系统阶跃响应特性曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可调节连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1-图2为本发明的一种具体实施例，该实施例为一种用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统动态特性测试及建模方法。本实施例的具体运行流程如下：

(1)参见图1中步骤1：划分胶印机运行时的工作区域，以调墨旋钮供墨量的多少和印刷机的速度高低为依据划分胶印机工作状态区域。以取M＝2，N＝2 为例，选定调墨旋钮开度大于50％为多墨量，小于等于50％为少墨量。速度大于最高速度60％为高速，小于最高速度60％为低速，可将胶印机工作状态区域划分为低速少墨量、高速少墨量、低速多墨量、高速多墨量四个工作区域，对应的在每一个工作区域的工况可分别记为C₁₁、C₁₂、C₂₁、C₂₂。

(2)参见图1中步骤2：胶印机测试运行，记录实验数据。仍以取M＝2，N＝2 为例，做好开机运行准备后，依次进行四个阶段的运行实验测试： C₁₁、C₁₂、C₂₁、C₂₂。测试期间只是进行必要的调节和数据记录，不停机。测试期间只上墨不给水印刷，整个印版都会着墨，只向印版供墨而不供水即可印出满版实地。这是由于胶印是利用PS版的空白部分亲水而图文部分斥水的原理来实现印刷的，不向印版供水，印版的图文部分和空白部分对油墨的吸附并没有选择性，印版将全部吸附油墨。

测试一针对在工况C₁₁处低速少墨量工作状态。此时的印刷速度v₁₁为最高速度的20％-30％。供墨量q_11,1与q_11,2的值可分别设置为20％，40％。实验测试过程中记录的两次印张编号为NO1_C₁₁至NO2_C₁₁。测试二针对在工况C₁₂处高速少墨量工作状态。此时的印刷速度v₁₂为最高速度的70％-90％。供墨量q_12,1与q_12,2的值可分别设置为20％，40％。实验测试过程中记录的两次印张编号为NO1_C₁₂至NO2_C₁₂。测试三针对在工况C₂₁处低速多墨量工作状态。此时的印刷速度v₂₁为最高速度的 20％-30％。供墨量q_21,1与q_21,2的值可分别设置为60％，80％。实验测试过程中记录的两次印张编号为NO1_C₂₁至NO2_C₂₁。测试四针对在工况C₂₂处高速多墨量工作状态。此时的印刷速度v₂₂为最高速度的70％-90％。供墨量q_22,1与q_22,2的值可分别设置为60％，80％。实验测试过程中记录的两次印张编号为NO1_C₂₂至NO2_C₂₂。

在每一测试阶段，改变供墨量后，油墨变化经墨路系统传递至印版需要一定的时间，因而印张上的实地密度仍处于一定的稳定状态；经过一段时间印刷一定印张后，纸张上油墨渐渐变化；再经过一段时间印刷一定印张后，印张上的油墨量将达到新的稳定状态。整个从改变供墨量到达到墨量稳定，一般约需印刷 80～120个印张。

(3)参见图1中步骤3：测量印张实地密度数值。调墨旋钮的供墨量调节是通过改变墨斗中墨斗辊与墨刀片的间隙产生的，间隙越大，转印到纸张上的墨层厚度越大，间隙越小，转印到纸张上的墨层厚度越小。由于对于相同类型、同一色相的油墨而言，墨层厚度与实地密度有明确的对应关系，因而墨层厚度的信息可以用实地密度间接表示，也即控制供墨量可以直接影响印张上实地密度值。印张实地密度数值的测量即是度量调节供墨量在印张上的效果。

可采用反射式密度计或分光光度计测量印张的实地密度。对每一个印张测量时，可以在印张上选择中心区域的三个点，分别测量实地密度值。以这三个平均值作为该印张实地密度的测量值。所有实地密度值按照印张编号依次记录。

(4)参见图1中步骤4：数据分组及预处理。仍以取M＝2，N＝2为例，测试四个工况C₁₁、C₁₂、C₂₁、C₂₂。根据本发明的方法，由实验数据，可计算四个供墨量增量Δu_ij，i,j＝1,2，四组实地密度的瞬态响应值序列y_ij，i,j＝1,2，四组相对时间序列

四组时间序列t_ij，i,j＝1,2。预处理后得到四组数据集

(5)参见图1中步骤5：数据归一化处理。对供墨量进行归一化处理，是使墨路系统的输入值为单位阶跃信号，输出值为阶跃响应值。仍以取M＝2，N＝2 为例，对应四个工况C₁₁、C₁₂、C₂₁、C₂₂的测试数据。根据本发明提供的方法，计算得到四组实地密度的瞬态(阶跃)响应值序列

归一化处理后相应地得到四组数据集

(6)参见图1中步骤6：获取输墨系统阶跃响应曲线。以取M＝2，N＝2为例，对应四个工况C₁₁、C₁₂、C₂₁、C₂₂，获得四组相对时间序列

(单位：印张数)，四组归一化处理后的实地密度的瞬态响应值

得到的四组点序列可表示为：

其中n₁₁，n₁₂，n₂₁，n₂₂分别表示四种工况下点序列的长度。以

为横轴和

为纵轴，在直角坐标系中描出各点序列，使用贝塞尔样条插值计算方法平滑连接各点，对四组工况处理后共可得到四组近似阶跃响应曲线。

(7)参见图1中步骤7：稳态检测及响应数据截取。仍以取M＝2，N＝2为例，共有四个工况C₁₁、C₁₂、C₂₁、C₂₂，对应的瞬态响应的点序列分别为

根据本发明提供的方法，检测窗宽度都取为w＝4，即以连续的4个数据点组成检测窗，可计算并构造四个稳态检测序列

根据本发明提供的方法，选择相同的稳态检测阈值η_threshold＝3，可寻找到四个点序列分别在点

处达到稳态，其中s₁₁、s₁₂、s₂₁、s₂₂是对应的位置点标号。由此截取得到四个稳态检测后的数据序列

分别对应工况C₁₁、C₁₂、C₂₁、C₂₂。

(8)参见图1中步骤8：辨识动态特性参数、得到模型集。印刷过程中，在胶印机墨路系统中，调墨旋钮给定一定的供墨量，一段时间后，印张上的墨色将达到稳定，说明墨路系统是自衡的。可将墨路系统所有工况下的特性建模为一阶加纯滞后传递函数模型形式。仍以取M＝2，N＝2为例，四个工况 C₁₁、C₁₂、C₂₁、C₂₂对应的模型方程为

其中s为拉普拉斯算子。每个模型有三个模特性参数，分别为滞后时间常数τ_ij(单位：秒)、惯性时间常数T_ij(单位：秒)、系统增益K_ij。根据本发明提供的方法，利用步骤(7)所得的稳态检测后的数据序列，采用基于面积法的模型辨识方法进行参数计算。对应于工况C_ij,i,j＝1,2，模型参数为：

其中

是使

最接近5％*K_ij的值，

是使

最接近98.2％*K_ij的值。对于所有工况得到4组动态特性参数、4个一阶加纯滞后传递函数模型表达式，由此构成了该胶印机的多运行状态下的模型集。该模型集表征了不同工况下胶印机墨路系统的动态特性，可用于墨量控制器的参数整定，实现稳定、快速、精确的墨量控制。

本发明说明书附图1中，步骤1至步骤3进行获取和测量数据；而从步骤4 至步骤8，完全是数据分析处理及相关计算，可以编写程序实现所有的计算。通过将获取和测量数据录入编写的程序，程序自动运算，可以快速、高效地得到胶印机墨路系统的模型集。

本发明说明书附图2中，墨路系统阶跃响应特性曲线坐标轴的横轴以印张编号作为标度值(0表示没有印张)，可据此计算实际的时间。在胶印机的转速为β张 /小时情况下，若印刷的印张从第一个张开始，按顺序编号为1，2，…，，则时间轴的第i个刻度(i＝0,1,2，…)表示的实际时间为

秒。

本发明说明书附图图2中，墨路系统阶跃响应特性曲线坐标轴的纵轴为对供墨量归一化处理后印张的实地密度值，即系统输出值(实地密度值)对系统输入值(供墨量)的增益。实际测试实验中，由于不同的油墨品牌和墨色、印刷纸张的类别及特性、胶印机的结构及特性，都会影响测得的实地密度值，因而系统增益会有所不同。

本发明涉及的胶印机指单色滚筒式胶印机，也可指多色滚筒式胶印机的一个单色机组。所设计的方法可直接应用于多色滚筒式胶印机的单个机组上的墨路系统特性建模。测试运行实验在需建模的机组上进行，其余机组保持离压状态。

本发明中涉及的计算不复杂，测量数据类型较少，测量手段简单，用到的参数较少且可以通过查询对应胶印机的技术手册获取，得到的模型方程形式简单，所得的模型集可直接用于墨量控制器中计算PID控制器参数。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统测试及建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，划分胶印机运行时的工作区域；

S2，胶印机测试运行，记录实验数据；

S3，测量印张实地密度数值；

S4，数据分组及预处理；

S5，数据归一化处理；

S6，获取输墨系统阶跃响应曲线；

S7，稳态检测及响应数据截取；

S8，辨识动态特性参数、得到模型集。

2.根据权利要求1所述的用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统测试及建模方法，其特征在于，所述S1具体为：

查阅胶印机配套技术手册，确定该机最小运行速度v_min，最大运行速度v_max，单位为印张/小时；线性化表示调墨旋钮开度，记胶印机墨斗上调墨旋钮的零开度φ₀对应0％供墨量，调墨旋钮的最大开度φ_max对应100％供墨量，调墨旋钮的中间刻度φ对应

的供墨量；将供墨量从0％到100％等分为M个区域，运行速度从v_min到v_max等分为N个区域；可等分划分区域，也可根据胶印机特性进行不等距划分；M和N的数量选择为2～4，划分完成后得到M*N个工作区域，对应第i个供墨量区域I_i、第j个运行速度区域V_j的工作区域记为Γ(I_i，V_j)，i＝1，2，...，M，j＝1，2，...，N，运行在该工作区域Γ(I_i，V_j)内的工况记为C_ij。

3.根据权利要求1所述的用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统测试及建模方法，其特征在于，所述S2具体为：

S21，将胶印机输墨系统清洗干净，将墨斗上所有墨区调墨旋钮调至零开度。提供给胶印机输纸机空白纸张，上电开机，为印出满版实地只给胶印机上墨不上水。印刷运行过程中，保证胶印机的输纸机持续不断提供空白纸张，印刷计数器连续计数；

S22，确定进行测试运行的工况的顺序为C₁₁，C₁₂，...，C_1N，C₂₁，C₂₂，...，C_2N，…，直到C_M1，C_M2，...，C_MN，总计进行M*N个工况的测试运行；

S23，对应于工况C_ij的测试运行，先将供墨量调节到I_i范围内的数值q_ij，1(约在I_i区域20％百分位位置)，印刷速度调节到V_j范围内的数值v_ij张/小时(约在V_j区域50％百分位位置)，记录下q_ij，1与v_ij的数值。接着立即合压印刷，印张逐张计数，一般在印刷80～120印张后，墨色基本稳定，记录下此时的印张编号NO1_C_ij。继而，迅速改变供墨量，将供墨量调节到q_ij，2(仍在I_i范围内，比q_ij，1稍大，约在I_i区域70％百分位位置)，胶印机速度保持v_ij张/小时不变，记录下q_ij，2的数值，继续印刷并计数。一般在印刷80～120印张后，墨色基本稳定，记录下此时的印张编号NO2_C_ij；所述供墨量q_ij，1、q_ij，2和运行速度v_ij：

q_ij，1＝q_i，min+(q_i+1，min-q_i，min)*K₁，

v_ij＝v_j，min+(v_j+1，min-v_j，min)*K₂，

q_ij，2＝q_i，min+(q_i+1，min-q_i，min)*K₃，

其中参数K₁约为10％～30％，K₂约为40％～60％，参数K₃约为60％～80％；

S24，完成一个工况测试后，胶印机不停机继续对其余工况进行测试运行并记录相应的数值，所有测试完成后，胶印机停机，保持印张编号顺序不变，收齐所有测试印张。

4.根据权利要求1所述的用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统测试及建模方法，其特征在于，所述S3具体为：

采用反射式密度计或分光光度计测量S2所得的所有测试印张的实地密度；对应于工况C_ij，印张编号从NO1_C_ij至NO2_C_ij，测量的印张的实地密度值依次分别记为D1_C_ij，D2_C_ij，...，Dn-C_ij，其中印张数n＝NO2_C_ij-NO1_C_ij+1；测试所有M*N个工况下的印张，得到M*N组实地密度数值。

5.根据权利要求1所述的用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统测试及建模方法，其特征在于，所述S4具体为：

对应于工况C_ij的测试数据，由供墨量q_ij，1、q_ij，2，印刷速度值v_ij张/小时、印张实地密度D1_C_ij，D2_C_ij，...，Dn-C_ij等实验数据计算供墨量增量Δu_ij＝q_ij，2-q_ij，1，计算实地密度的瞬态响应值序列y_ij＝[y_ij，0，y_ij，1，...，y_ij，nij-1]，其中

以印张编号作为相对时间序列

计算对应的时间序列

时间单位为秒，预处理后得到数据集

对所有的工况计算后得到M*N条数据集。

6.根据权利要求1所述的用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统测试及建模方法，其特征在于，所述S5具体为：

对应于工况C_ij的测试数据，对供墨量进行归一化处理，计算对应的实地密度的瞬态响应值序列

其中

处理后得到数据集

对所有的工况计算后得到M*N个数据集。

7.根据权利要求1所述的用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统测试及建模方法，其特征在于，所述S6具体为：

对应于工况C_ij，在直角坐标系中，以相对时间序列

(单位：印张数)为横轴，归一化处理后的实地密度的瞬态响应值

为纵轴，描出各点

使用贝塞尔样条插值法将响应点序列

依次平滑连接，得到输墨系统的近似阶跃响应曲线；对所有工况处理后得到M*N条响应曲线，对应有M*N个响应点序列。

8.根据权利要求1所述的用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统测试及建模方法，其特征在于，所述S7具体为：

对工况C_ij的瞬态响应的点序列

以其中连续的w个数据点组成检测窗，令窗口采样平均值为

窗口采样标准差为

其中l为检测窗的起始位置，可取的值从0至n_ij-w；计算并构造检测序列

l＝0，1，2，...，n_ij-w；在该检测序列中，若连续三个数值，如

均小于稳态检测阈值η_threshold，则判定序列

在点

处已达到稳态，由此截取得到稳态检测后的数据序列

若无法判定序列是否达到稳态，则不截断点序列

对所有工况处理后得到M*N个稳态检测后截取的数据序列；

所述检测窗宽度w取4～6，对所有工况都采用相同的w值；稳态检测阈值η_threshold约为2.5～3.5，对所有工况都采用相同的η_threshold值。

9.根据权利要求1所述的用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统测试及建模方法，其特征在于，所述S8具体为：

将所有工况下的系统特性建模为一阶加纯滞后传递函数模型形式，对应于工况C_ij，模型方程为

其中s为拉普拉斯算子，三个模型特性参数分别为：滞后时间常数τ_ij(单位：秒)，惯性时间常数T_ij(单位：秒)，系统增益K_ij；采用一阶加纯滞后模型辨识方法进行参数计算，由此获得系统的模型表达式；对于所有工况得到M*N组动态特性参数，对应M*N个一阶加纯滞后传递函数模型表达式，这些模型构成的模型集表征了胶印机在不同工作状态下输墨系统的动态特性，可用于墨量控制器的参数整定，实现稳定、快速、精确的墨量控制；

对应于工况C_ij，稳态检测后的数据序列为

模型参数为：

其中

是使

最接近ε*K_ij的值，ε取5％～10％，

是使

最接近98.2％*K_ij的值。

10.根据权利要求2-9任意一项所述的用于胶印机多运行状态下墨量控制的墨路系统测试及建模方法，其特征在于：

所述的运行工况C_ij的形式为：

其中，q与v分别表示供墨量和胶印机速度，I_i为第i个供墨量区域，V_j为第j个运行速度区域；q_i，min，q_i+1，min分别为第i个供墨量区域的上下限，v_j，min，v_j+1，min分别为第j个运行速度区域的上下限。

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