CN112976838A - 喷墨印刷机纸张传输机构的迭代学习速度同步控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喷墨印刷机纸张传输系统的迭代学习速度同步控制方法，包括：输送纸张时，距离检测器以判定纸张上表面与卷筒轴心之间的距离r，中控处理器计算所述滚筒的预设实时角速度ω^*(t)；完成印刷时，视觉校验器检测纸张上文字或图案的实际印刷位置与预设印刷位置之间的偏差值；中控处理器计算针对该次印刷的纸张输送速度控制算法u(t)。本发明利用迭代学习前馈提高跟踪纸张传输速度参考轨迹的精度和快速性，能实现纸张传输速度与喷印速度同步，通过规划纸张传输角速度参考轨迹、实施PI反馈和迭代学习前馈控制，提高了纸张传输控制精度和平稳性，实现了纸张传输速度与喷印速度同步，提高了使用所述方法针对纸张的喷印效率。

Description

喷墨印刷机纸张传输机构的迭代学习速度同步控制方法

技术领域

本发明涉及送纸喷印同步调节技术领域，尤其涉及一种喷墨印刷机纸张传输机构的迭代学习速度同步控制方法。

背景技术

随着印刷业的不断发展，数字印刷发挥着越来越重要的作用。喷墨印刷作为数字印刷的主要方式，采用的是一种计算机直接控制输出的技术，无接触、无压力、无印版，具有无版数字印刷的特征，并可实现按需印刷和可变数据印刷。喷墨技术省去了传统印刷方法所需要的制版设备、胶片以及版材等耗材，而且能在不同材质以及不同厚度的平面、曲面和球面等异形承印物上印刷，不受承印表面的限制。随着科技快速发展，喷墨印刷技术已向产品系列化、高速度化、高品质化、低价格化的方向发展，应用领域也已经扩展到按需出版、包装标签、纺织印花、装饰装潢、户外广告、印刷电子、3D打印等领域。

喷墨印刷技术已经逐渐成熟，而实现高速度的前提是喷印速度需要和走纸速度相匹配。在一定的输出分辨率下，设置的灰度级别越高，输出的墨滴越大，这就需要相对较长的喷印时间，因而印刷速度相对较低才能使形成的印刷品墨层更厚实，色彩更饱和。这期间就需要数控系统实现纸张传输速度与喷印速度同步，以确保墨点的精确定位。

然而，现有技术中并没有相应的控制算法以使文件的运输速度与喷印速度相匹配以实现将待印刷的文字或图案喷印在纸张上的指定位置，从而导致现有的喷印运输系统无法快速精准的完成对文件的喷印，喷印效率低。

发明内容

为此，本发明提供一种喷墨印刷机纸张传输机构的迭代学习速度同步控制方法，用以克服现有技术中喷印速度和纸张输送速度无法同步导致的喷印效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种喷墨印刷机纸张传输系统的迭代学习速度同步控制方法，包括：

步骤a，将纸张放入输送机构，距离检测器检测与纸张表面间的距离以判定纸张上表面与卷筒轴心之间的距离r，当输送机构输送纸张时，距离检测器实时检测纸张上表面与卷筒轴心之间的距离，在t时间节点内，距离检测器将该距离记为r(t)，其中，t∈[0,Ts]，Ts为卷筒输送单张纸张时的转动时长；

步骤b，在中控处理器中设有初始实时喷印速度v(t)，当所述输送机构输送纸张时，中控处理器计算所述滚筒的预设实时角速度ω^*(t)，设定ω^*(t)＝v(t)/r(t)，计算完成后，中控处理器控制输送机构在指定时间节点t内调节卷筒以对应的角速度输送纸张，卷筒内的转速检测器实时检测卷筒在输送纸张过程中的实际实时角速度，记为ω(t)；

步骤c，当所述输送机构输送纸张时，印刷机构以对应的喷印速度对纸张进行印刷，当输送机构完成对纸张的输送时，印刷机构完成对纸张的印刷，此时视觉校验器检测纸张上文字或图案的实际印刷位置与预设印刷位置之间的偏差值，偏差值包括横向偏差Dx和纵向偏差Dy，中控处理器根据横向偏差Dx确定下次印刷时纸张的输入位置并根据纵向偏差Dy调节输送机构与印刷机构之间的启动延迟时长；

步骤d，当所述喷墨印刷运输系统使用印刷机构对纸张喷墨印刷时，所述中控处理器计算针对该次印刷的纸张输送速度控制算法u(t)并使用计算得出的算法u(t)控制控制实际纸张卷筒角速ω(t)快速精确跟踪ω^*(t)；当所述中控处理器计算所述喷墨印刷运输系统针对第k次印刷的纸张的输送速度控制算法u_k(t)时，计算公式如下：

其中，

为所述喷印机构进行第k次喷印时的PI反馈控制量，

为所述盆银机构进行第k次喷印时的迭代学习前馈控制量；

所述中控处理器中设有预设卷筒临界角速度ωmax，设定ωmax＝1500r/min，当所述中控处理器确定所述卷筒的预设实时角速度ω^*(t)时，中控处理器检测ω^*(t)内的数据，若存在至少一个时间节点ta，卷筒在该时间节点下的预设实时角速度ω^*(ta)＞ωmax，则中控处理器根据该时间节点下卷筒的预设实时角速度ω^*(ta)与预设卷筒临界角速度ωmax之间的差值Δω(ta)选用对应的输送同步调节系数α对所述预设实时角速度ω^*(t)以及所述初始实时喷印速度v(t)中的数据进行调节；所述中控处理器中还设有预设喷印临界速度vmin，设定vmin＝10m²/min，当中控处理器使用对应的输送同步调节系数α调节所述卷筒的预设实时角速度ω^*(t)时，调节后的预设实时角速度记为ω^*(t)',中控处理器根据ω^*(t)'计算与其对应的调节后的初始喷印速度并将调节后的初始喷印速度记为v(t)'，若存在至少一个时间节点tb，印刷机构在该时间节点下的初始喷印速度v(tb)'＜vmin，中控处理器根据预设喷印临界速度vmin与该时间节点下印刷机构的初始喷印速度v(tb)'之间的差值Δv(tb)选取对应的喷印同步调节系数β对所述调节后的初始喷印速度v(t)'以及调节后的预设实时角速度ω^*(t)'进行调节，调节后的初始喷印速度记为v(t)”，调节后的预设实时角速度记为ω^*(t)”。

进一步地，对于所述第k次喷印时的PI反馈控制量

其计算公式如下，

其中，K_P为比例增益，K_I为积分增益，r_k(t)为该次喷印过程中纸张上表面与所述卷筒圆心的实时距离，

为该次喷印过程中纸张传输角速度偏差量，设定

为所述卷筒在该次喷印过程中的预设实时角速度，ω_k(t)为所述卷筒在该次喷印过程中的实际实时角速度；

对于所述第k次喷印时的迭代学习前馈控制量

其计算公式如下，

其中，r_k(t)为该次喷印过程中所述纸张上表面与所述卷筒之间的实时距离，r_k-1(t)为前次喷印过程中所述纸张上表面与所述卷筒之间的实时距离，L为学习增益，设定L＝0.2。

进一步地，当所述中控处理器计算所述ta时间节点下所述卷筒的预设实时角速度ω^*(ta)与预设卷筒临界角速度ωmax之间的差值Δω(ta)时，设定Δω(ta)＝ω^*(ta)-ωmax，计算完成时，所述中控处理器根据Δω(ta)的实际值选取对应的输送同步调节系数α，当Δω(ta)≤100，中控处理器判定所述卷筒在ta时间节点发生超载并设定α＝0.9；当100＜Δω(ta)≤500，中控处理器判定所述卷筒在ta时间节点发生严重超载并设定α＝0.75；当Δω(ta)＞500时，中控处理器判定卷筒无法以该转速运行并设定α＝0.3；

当所述中控处理器完成对输送同步调节系数α的设定时，中控处理器使用α依次调节所述预设实时角速度ω^*(t)和初始喷印速度v(t)，调节后的预设实时角速度记为ω^*(t)'，设定ω^*(t)'＝ω^*(t)×α，调节后的初始喷印速度记为v(t)'，设定v(t)'＝v(t)×α。

进一步地，当所述中控处理器计算所述印刷机构的预设喷印临界速度vmin与所述tb时间节点下的初始喷印速度v(tb)'之间的差值Δv(tb)时，设定Δv(tb)＝vmin-v(tb)'，计算完成时，所述中控处理器根据Δv(tb)的实际值选取对应的喷印同步调节系数β，当Δv(tb)≤1，所述中控处理器判定印刷机构喷印效果不符合标准并设定β＝1.1，当1＜Δv(tb)≤3时，所述中控处理器判定印刷机构喷印效果极差并设定β＝1.3，当Δv(tb)＞3时，所述中控处理器判定印刷机构无法清晰印刷并设定β＝1.5；

当所述中控处理器完成对喷印同步调节系数β的设定时，中控处理器使用β依次调节所述调节后的预设实时角速度ω^*(t)'和初始喷印速度v(t)'，调节后的预设实时角速度记为ω^*(t)"，设定ω^*(t)"＝ω^*(t)'×β，调节后的初始喷印速度记为v(t)"，设定v(t)"＝v(t)'×β。

进一步地，所述中控处理器中设有初始联动延迟值t0和延迟修正系数c，其中，对于初始联动延迟值t0，设定t0＝0.06s，当所述印刷机构完成一次对纸张的印刷时，所述视觉校验器检测纸张上文字或图案的实际印刷位置与预设印刷位置之间的纵向偏差值Dy，若0＜Dy≤1mm，中控处理器判定无需对初始联动延迟值进行修正；若Dy＞1mm，中控处理器判定需对初始联动延迟值t0进行修正并根据Dy的实际值将下次喷印时所述延迟修正系数c设定为对应值：

若1mm＜Dy≤3mm，中控处理器设定延迟修正系数c＝0.1并使用设定完成的延迟修正系数c对下次喷印时的t0进行修正；

若3mm＜Dy≤5mm，中控处理器设定延迟修正系数c＝0.3并使用设定完成的延迟修正系数c对下次喷印时的t0进行修正；

若Dy＞5mm，中控处理器设定延迟修正系数c＝0.5并使用设定完成的延迟修正系数c对下次喷印时的t0进行修正；

当所述中控处理器选用对应的延迟修正系数修正下次喷印时的所述初始联动延迟值t0时，修正后的联动延迟值记为t0’，当喷印的文字或图案的实际位置高于预设位置时，设定t0’＝t0×(1+c)，当喷印的文字或图案的实际位置低于预设位置时，设定t0’＝t0×(1-c)。

进一步地，在喷印纸张时，所述中控处理器以纸张垂直于进纸方向且远离喷印机构的边缘作为横轴，以纸张平行于进纸方向且位于左边的边缘作为纵轴，建立直角坐标系，建立完成后，中控处理器根据纸张待喷印的图案或文字的预设位置选取用以判定喷印文本或图案偏离量的预设基准点坐标P0，设定P0(X0，Y0)，其中，X0为预设基准点横坐标，Y0为预设基准点纵坐标；

当印刷机构完成对纸张的喷印时，所述视觉校验器检测纸张上喷印完成的文字或图案并将检测结果发送至所述中控处理器，中控处理器从视觉校验器输送的信息中检索基准点并确定基准点的实际坐标P，设定P(X，Y)，其中，X为基准点实际横坐标，Y为基准点实际纵坐标，确定完成后，中控处理器将Y与Y0进行比对：

若Y＞Y0，所述中控处理器判定该次喷印过程中喷印的文字或图案的实际位置高于预设位置并设定所述纵向偏差值Dy＝Y-Y0；

若Y＜Y0，所述中控处理器判定该次喷印过程中喷印的文字或图案的实际位置低于预设位置并设定所述纵向偏差值Dy＝Y0-Y；

若Y＝Y0，所述中控处理器判定该次喷印符合标准。

进一步地，所述中控处理器会根据所述预设基准点横坐标X0与基准点实际横坐标X之间的差值Dx调节所述印刷机构的进纸位置。

进一步地，所述中控处理器中还设有反馈控制量权重系数e，当所述印刷机构完成对纸张的喷印时，若所述视觉校验器检测纸张上喷印的文字或图案出现重叠时，视觉检测器计算纸张上文字或图案重叠的面积与预设喷印文字或图案的实际面积之间的占比Ba并根据Ba的实际值将反馈控制量权重系数e设定为对应值以对所述PI反馈控制量

进行调节，

当0＜Ba≤0.05时，所述中控处理器设定e＝1

当0.05＜Ba≤0.2时，所述中控处理器设定e＝0.98；

当0.2＜Ba≤0.4时，所述中控处理器设定e＝0.95；

当Ba＞0.4时，所述中控处理器判定所述速度控制算法u_k(t)计算失败并重新针对u_k(t)进行计算；

当所述中控处理器完成对反馈控制量权重系数e的设定时，所述喷墨印刷运输系统针对第k次印刷的纸张的输送速度控制算法u_k(t)时，计算公式如下：

进一步地，所述中控处理器中还设有前馈控制量权重系数f，当所述印刷机构完成对纸张的喷印时，若所述视觉校验器检测纸张上喷印的文字或图案出现撕裂时，视觉检测器计算纸张上文字或图案撕裂的面积与预设喷印文字或图案的实际面积之间的占比Bb并根据Bb的实际值将前馈控制量权重系数f设定为对应值以对所述迭代学习前馈控制量

进行调节，

当0＜Bb≤0.02时，所述中控处理器设定f＝1

当0.02＜Bb≤0.1时，所述中控处理器设定f＝0.96；

当0.1＜Bb≤0.2时，所述中控处理器设定f＝0.93；

当Bb＞0.2时，所述中控处理器判定所述速度控制算法u_k(t)计算失败并重新针对u_k(t)进行计算；

当所述中控处理器完成对前馈控制量

的设定时，所述喷墨印刷运输系统针对第k次印刷的纸张的输送速度控制算法u_k(t)时，计算公式如下：

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明的纸张传输速度同步控制方法，针对间歇的喷印操作，利用迭代学习前馈提高跟踪纸张传输速度参考轨迹的精度和快速性，能实现纸张传输速度与喷印速度同步，通过规划纸张传输角速度参考轨迹、实施PI反馈和迭代学习前馈控制，提高了纸张传输控制精度和平稳性，实现了储纬与引纬操作的同步。因此，通过实施本发明方法，实现了纸张传输速度与喷印速度同步，适应纸张卷筒半径变化，保证了纸张张力的一致性，提高了喷印质量并有效提高了使用所述方法针对纸张的喷印效率。

进一步地，所述中控处理器中设有预设卷筒临界角速度ωmax，若存在至少一个时间节点ta，卷筒在该时间节点下的预设实时角速度ω^*(ta)＞ωmax，则中控处理器根据该时间节点下卷筒的预设实时角速度ω^*(ta)与预设卷筒临界角速度ωmax之间的差值Δω(ta)选用对应的输送同步调节系数α对所述预设实时角速度ω^*(t)以及所述初始实时喷印速度v(t)中的数据进行调节，通过在预设转速高于卷筒能够的达到的最高转速时实时调节预设实时角速度ω^*(t)以及所述初始实时喷印速度v(t)中的数据，能够有效避免卷筒转速无法达到预设值导致的文件输送过程和文件喷印过程不衔接的情况发生，从而进一步提高了使用所述方法针对纸张的喷印效率。

进一步地，所述中控处理器中还设有预设喷印临界速度vmin，若存在至少一个时间节点tb，印刷机构在该时间节点下的初始喷印速度v(tb)'＜vmin，中控处理器根据预设喷印临界速度vmin与该时间节点下印刷机构的初始喷印速度v(tb)'之间的差值Δv(tb)选取对应的喷印同步调节系数β对所述调节后的初始喷印速度v(t)'以及调节后的预设实时角速度ω^*(t)'进行调节，通过在预设喷印速度低于临界值时将预设喷印速度与预设转速同步增加，从而有效避免喷印速度过慢导致的喷印的文字或图案颜色过深导致的喷印后的文件不清楚的情况发生，从而进一步提高了使用所述方法针对纸张的喷印效率。

进一步地，所述中控处理器会根据Δω(ta)的实际值选取对应的输送同步调节系数α，通过在不同情况下的Δω(ta)值选取对应的输送同步调节系数α，能够使中控处理器针对卷筒的转速进行针对性微调，从而避免了调整幅度过大导致喷印速度降低的情况发生，从而进一步提高了使用所述方法针对纸张的喷印效率。

进一步地，所述中控处理器会根据Δv(tb)的实际值选取对应的喷印同步调节系数β，通过在不同情况下的Δv(tb)值选取对应的喷印同步调节系数β，能够使中控处理器针对印刷机构的喷印速度进行针对性微调，从未避免了调整幅度过大导致的纸张上印刷的文字或图案的颜色过深或过浅的情况发生，从而进一步提高了使用所述方法针对纸张的喷印效率。

进一步地，所述中控处理器中设有初始联动延迟值t0和延迟修正系数c，当所述印刷机构完成一次对纸张的印刷时，所述视觉校验器检测纸张上文字或图案的实际印刷位置与预设印刷位置之间的纵向偏差值Dy并根据Dy的实际值将下次喷印时所述延迟修正系数c设定为对应值，通过针对性设定延迟修正系数c并使用c修正初始联动延迟值t0，能够使所述喷墨印刷运输系统中的输送机构与印刷机构重复输送和印刷的过程中，逐渐匹配输送与喷印的启动延迟，从而使喷印后纸张上文字或图案喷印在预设位置，进一步提高了使用所述方法针对纸张的喷印效率。

进一步地，所述中控处理器中还设有反馈控制量权重系数e，当所述印刷机构完成对纸张的喷印时，若所述视觉校验器检测纸张上喷印的文字或图案出现重叠时，视觉检测器计算纸张上文字或图案重叠的面积与预设喷印文字或图案的实际面积之间的占比Ba并根据Ba的实际值将反馈控制量权重系数e设定为对应值以对所述PI反馈控制量

进行调节，通过根据本次喷印中的重叠度占比选取对应的权重系数以对PI反馈控制量

进行针对性调节，能够有效降低后续喷印过程中出现文字或图案重叠的情况的概率，从而进一步提高了使用所述方法针对纸张的喷印效率。

进一步地，所述中控处理器中还设有前馈控制量权重系数f，当所述印刷机构完成对纸张的喷印时，若所述视觉校验器检测纸张上喷印的文字或图案出现撕裂时，视觉检测器计算纸张上文字或图案撕裂的面积与预设喷印文字或图案的实际面积之间的占比Bb并根据Bb的实际值将前馈控制量权重系数f设定为对应值以对所述迭代学习前馈控制量

进行调节，通过根据本次喷印中的撕裂度占比选取对应的权重系数以对迭代学习前馈控制量

进行调节，能够有效降低后续喷印过程中出现文字或图案撕裂的情况的概率，从而进一步提高了使用所述方法针对纸张的喷印效率。

附图说明

图1为使用本发明所述方法的喷墨印刷运输系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为使用本发明所述方法的喷墨印刷运输系统的结构示意图。所述喷墨印刷运输系统包括输送机构1、印刷机构2和中控处理器3。其中，所述印刷机构2与所述输送机构1的输出端相连，用以对输送机构1输出的文件进行喷印，所述中控处理器3分别与所述出送机构和所述喷印机构中的部件相连，用以通过运算和印刷机构2前次的印刷结果调节各部件的参数以实现输送机构1和印刷机构2的同步运行。

具体而言，本发明所述输送机构1包括卷筒11和距离检测器12，其中，卷筒11设置在输送机构1内部，用以以指定转速输送纸张，所述距离检测器12设置在所述输送机构1内部顶壁，用以实时检测纸张上表面与距离检测器12下方的远离距离检测器12的卷筒11轴心之间的距离。

具体而言，本发明所述印刷机构2包括喷头21和视觉校验器22，其中，所述喷头21设置在所述印刷机构2内部，用以对纸张进行喷印，所述视觉校验器22设置在所述印刷机构2内部，用以检测纸张的喷印情况。

具体而言，本发明所述中控处理器3分别与所述卷筒11、距离检测器12、喷头21和视觉校验器22相连，用以在所述喷墨印刷运输系统多次运行时逐次调节卷筒11转速和喷头21的喷印速度以实现输送机构1和印刷机构2的同步运行。

请继续参阅图1所示，通过上述喷墨印刷运输系统实现本发明所述喷墨印刷机纸张传输系统的迭代学习速度同步控制方法包括：

步骤a，将纸张放入输送机构1，距离检测器12检测与纸张表面间的距离以判定纸张上表面与卷筒11轴心之间的距离r，当输送机构1输送纸张时，距离检测器12实时检测纸张上表面与卷筒11轴心之间的距离，在t时间节点内，距离检测器12将该距离记为r(t)，其中，t∈[0,Ts]，Ts为卷筒11输送单张纸张时的转动时长；

步骤b，在中控处理器3中设有初始实时喷印速度v(t)，当所述输送机构1输送纸张时，中控处理器3计算所述滚筒的预设实时角速度ω^*(t)，设定ω^*(t)＝v(t)/r(t)，计算完成后，中控处理器3控制输送机构1在指定时间节点t内调节卷筒11以对应的角速度输送纸张，卷筒11内的转速检测器实时检测卷筒11在输送纸张过程中的实际实时角速度，记为ω(t)；

步骤c，当所述输送机构1输送纸张时，印刷机构2以对应的喷印速度对纸张进行印刷，当输送机构1完成对纸张的输送时，印刷机构2完成对纸张的印刷，此时视觉校验器22检测纸张上文字或图案的实际印刷位置与预设印刷位置之间的偏差值，偏差值包括横向偏差Dx和纵向偏差Dy，中控处理器3根据横向偏差Dx确定下次印刷时纸张的输入位置并根据纵向偏差Dy调节输送机构1与印刷机构2之间的启动延迟时长；

步骤d，当所述喷墨印刷运输系统使用印刷机构2对纸张喷墨印刷时，所述中控处理器3计算针对该次印刷的纸张输送速度控制算法u(t)并使用计算得出的算法u(t)控制控制实际纸张卷筒11角速ω(t)快速精确跟踪ω^*(t)；当所述中控处理器3计算所述喷墨印刷运输系统针对第k次印刷的纸张的输送速度控制算法u_k(t)时，计算公式如下：

其中，

为所述喷印机构进行第k次喷印时的PI反馈控制量，

为所述盆银机构进行第k次喷印时的迭代学习前馈控制量；

具体而言，本发明所述中控处理器3中设有预设卷筒11临界角速度ωmax，设定ωmax＝1500r/min，当所述中控处理器3确定所述卷筒11的预设实时角速度ω^*(t)时，中控处理器3检测ω^*(t)内的数据，若存在至少一个时间节点ta，卷筒11在该时间节点下的预设实时角速度ω^*(ta)＞ωmax，则中控处理器3根据该时间节点下卷筒11的预设实时角速度ω^*(ta)与预设卷筒11临界角速度ωmax之间的差值Δω(ta)选用对应的输送同步调节系数α对所述预设实时角速度ω^*(t)以及所述初始实时喷印速度v(t)中的数据进行调节；所述中控处理器3中还设有预设喷印临界速度vmin，设定vmin＝10m²/min，当中控处理器3使用对应的输送同步调节系数α调节所述卷筒11的预设实时角速度ω^*(t)时，调节后的预设实时角速度记为ω^*(t)',中控处理器3根据ω^*(t)'计算与其对应的调节后的初始喷印速度并将调节后的初始喷印速度记为v(t)'，若存在至少一个时间节点tb，印刷机构2在该时间节点下的初始喷印速度v(tb)'＜vmin，中控处理器3根据预设喷印临界速度vmin与该时间节点下印刷机构2的初始喷印速度v(tb)'之间的差值Δv(tb)选取对应的喷印同步调节系数β对所述调节后的初始喷印速度v(t)'以及调节后的预设实时角速度ω^*(t)'进行调节，调节后的初始喷印速度记为v(t)”，调节后的预设实时角速度记为ω^*(t)”。

具体而言，对于本发明所述第k次喷印时的PI反馈控制量

其计算公式如下，

其中，K_P为比例增益，K_I为积分增益，r_k(t)为该次喷印过程中纸张上表面与所述卷筒11圆心的实时距离，

为该次喷印过程中纸张传输角速度偏差量，设定

为所述卷筒11在该次喷印过程中的预设实时角速度，ω_k(t)为所述卷筒11在该次喷印过程中的实际实时角速度；

对于本发明所述第k次喷印时的迭代学习前馈控制量

其计算公式如下，

其中，r_k(t)为该次喷印过程中所述纸张上表面与所述卷筒11之间的实时距离，r_k-1(t)为前次喷印过程中所述纸张上表面与所述卷筒11之间的实时距离，L为学习增益，设定L＝0.2。

具体而言，当本发明所述中控处理器3计算所述ta时间节点下所述卷筒11的预设实时角速度ω^*(ta)与预设卷筒11临界角速度ωmax之间的差值Δω(ta)时，设定Δω(ta)＝ω^*(ta)-ωmax，计算完成时，所述中控处理器3根据Δω(ta)的实际值选取对应的输送同步调节系数α，当Δω(ta)≤100，中控处理器3判定所述卷筒11在ta时间节点发生超载并设定α＝0.9；当100＜Δω(ta)≤500，中控处理器3判定所述卷筒11在ta时间节点发生严重超载并设定α＝0.75；当Δω(ta)＞500时，中控处理器3判定卷筒11无法以该转速运行并设定α＝0.3；

当所述中控处理器3完成对输送同步调节系数α的设定时，中控处理器3使用α依次调节所述预设实时角速度ω^*(t)和初始喷印速度v(t)，调节后的预设实时角速度记为ω^*(t)'，设定ω^*(t)'＝ω^*(t)×α，调节后的初始喷印速度记为v(t)'，设定v(t)'＝v(t)×α。

具体而言，当本发明所述中控处理器3计算所述印刷机构2的预设喷印临界速度vmin与所述tb时间节点下的初始喷印速度v(tb)'之间的差值Δv(tb)时，设定Δv(tb)＝vmin-v(tb)'，计算完成时，所述中控处理器3根据Δv(tb)的实际值选取对应的喷印同步调节系数β，当Δv(tb)≤1，所述中控处理器3判定印刷机构2喷印效果不符合标准并设定β＝1.1，当1＜Δv(tb)≤3时，所述中控处理器3判定印刷机构2喷印效果极差并设定β＝1.3，当Δv(tb)＞3时，所述中控处理器3判定印刷机构2无法清晰印刷并设定β＝1.5；

当所述中控处理器3完成对喷印同步调节系数β的设定时，中控处理器3使用β依次调节所述调节后的预设实时角速度ω^*(t)'和初始喷印速度v(t)'，调节后的预设实时角速度记为ω^*(t)"，设定ω^*(t)"＝ω^*(t)'×β，调节后的初始喷印速度记为v(t)"，设定v(t)"＝v(t)'×β。

具体而言，本发明所述中控处理器3中设有初始联动延迟值t0和延迟修正系数c，其中，对于初始联动延迟值t0，设定t0＝0.06s，当所述印刷机构2完成一次对纸张的印刷时，所述视觉校验器22检测纸张上文字或图案的实际印刷位置与预设印刷位置之间的纵向偏差值Dy，若0＜Dy≤1mm，中控处理器3判定无需对初始联动延迟值进行修正；若Dy＞1mm，中控处理器3判定需对初始联动延迟值t0进行修正并根据Dy的实际值将下次喷印时所述延迟修正系数c设定为对应值：

若1mm＜Dy≤3mm，中控处理器3设定延迟修正系数c＝0.1并使用设定完成的延迟修正系数c对下次喷印时的t0进行修正；

若3mm＜Dy≤5mm，中控处理器3设定延迟修正系数c＝0.3并使用设定完成的延迟修正系数c对下次喷印时的t0进行修正；

若Dy＞5mm，中控处理器3设定延迟修正系数c＝0.5并使用设定完成的延迟修正系数c对下次喷印时的t0进行修正；

当所述中控处理器3选用对应的延迟修正系数修正下次喷印时的所述初始联动延迟值t0时，修正后的联动延迟值记为t0’，当喷印的文字或图案的实际位置高于预设位置时，设定t0’＝t0×(1+c)，当喷印的文字或图案的实际位置低于预设位置时，设定t0’＝t0×(1-c)。

具体而言，在喷印纸张时，所述中控处理器3以纸张垂直于进纸方向且远离喷印机构的边缘作为横轴，以纸张平行于进纸方向且位于左边的边缘作为纵轴，建立直角坐标系，建立完成后，中控处理器3根据纸张待喷印的图案或文字的预设位置选取用以判定喷印文本或图案偏离量的预设基准点坐标P0，设定P0(X0，Y0)，其中，X0为预设基准点横坐标，Y0为预设基准点纵坐标；

当印刷机构2完成对纸张的喷印时，所述视觉校验器22检测纸张上喷印完成的文字或图案并将检测结果发送至所述中控处理器3，中控处理器3从视觉校验器22输送的信息中检索基准点并确定基准点的实际坐标P，设定P(X，Y)，其中，X为基准点实际横坐标，Y为基准点实际纵坐标，确定完成后，中控处理器3将Y与Y0进行比对：

若Y＞Y0，所述中控处理器3判定该次喷印过程中喷印的文字或图案的实际位置高于预设位置并设定所述纵向偏差值Dy＝Y-Y0；

若Y＜Y0，所述中控处理器3判定该次喷印过程中喷印的文字或图案的实际位置低于预设位置并设定所述纵向偏差值Dy＝Y0-Y；

若Y＝Y0，所述中控处理器3判定该次喷印符合标准。

具体而言，本发明所述中控处理器3会根据所述预设基准点横坐标X0与基准点实际横坐标X之间的差值Dx调节所述印刷机构2的进纸位置。

具体而言，本发明所述中控处理器3中还设有反馈控制量权重系数e，当所述印刷机构2完成对纸张的喷印时，若所述视觉校验器22检测纸张上喷印的文字或图案出现重叠时，距离检测器12计算纸张上文字或图案重叠的面积与预设喷印文字或图案的实际面积之间的占比Ba并根据Ba的实际值将反馈控制量权重系数e设定为对应值以对所述PI反馈控制量

进行调节，

当0＜Ba≤0.05时，所述中控处理器3设定e＝1

当0.05＜Ba≤0.2时，所述中控处理器3设定e＝0.98；

当0.2＜Ba≤0.4时，所述中控处理器3设定e＝0.95；

当Ba＞0.4时，所述中控处理器3判定所述速度控制算法u_k(t)计算失败并重新针对u_k(t)进行计算；

当所述中控处理器3完成对反馈控制量权重系数e的设定时，所述喷墨印刷运输系统针对第k次印刷的纸张的输送速度控制算法u_k(t)时，计算公式如下：

具体而言，本发明所述中控处理器3中还设有前馈控制量权重系数f，当所述印刷机构2完成对纸张的喷印时，若所述视觉校验器22检测纸张上喷印的文字或图案出现撕裂时，距离检测器12计算纸张上文字或图案撕裂的面积与预设喷印文字或图案的实际面积之间的占比Bb并根据Bb的实际值将前馈控制量权重系数f设定为对应值以对所述迭代学习前馈控制量

进行调节，

当0＜Bb≤0.02时，所述中控处理器3设定f＝1

当0.02＜Bb≤0.1时，所述中控处理器3设定f＝0.96；

当0.1＜Bb≤0.2时，所述中控处理器3设定f＝0.93；

当Bb＞0.2时，所述中控处理器3判定所述速度控制算法u_k(t)计算失败并重新针对u_k(t)进行计算；

当所述中控处理器3完成对前馈控制量

的设定时，所述喷墨印刷运输系统针对第k次印刷的纸张的输送速度控制算法u_k(t)时，计算公式如下：

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种喷墨印刷机纸张传输系统的迭代学习速度同步控制方法，其特征在于，包括：

步骤a，将纸张放入输送机构，距离检测器检测与纸张表面间的距离以判定纸张上表面与卷筒轴心之间的距离r，当输送机构输送纸张时，距离检测器实时检测纸张上表面与卷筒轴心之间的距离，在t时间节点内，距离检测器将该距离记为r(t)，其中，t∈[0,Ts]，Ts为卷筒输送单张纸张时的转动时长；

步骤b，在中控处理器中设有初始实时喷印速度v(t)，当所述输送机构输送纸张时，中控处理器计算所述滚筒的预设实时角速度ω^*(t)，设定ω^*(t)＝v(t)/r(t)，计算完成后，中控处理器控制输送机构在指定时间节点t内调节卷筒以对应的角速度输送纸张，卷筒内的转速检测器实时检测卷筒在输送纸张过程中的实际实时角速度，记为ω(t)；

步骤c，当所述输送机构输送纸张时，印刷机构以对应的喷印速度对纸张进行印刷，当输送机构完成对纸张的输送时，印刷机构完成对纸张的印刷，此时视觉校验器检测纸张上文字或图案的实际印刷位置与预设印刷位置之间的偏差值，偏差值包括横向偏差Dx和纵向偏差Dy，中控处理器根据横向偏差Dx确定下次印刷时纸张的输入位置并根据纵向偏差Dy调节输送机构与印刷机构之间的启动延迟时长；

步骤d，当所述喷墨印刷运输系统使用印刷机构对纸张喷墨印刷时，所述中控处理器计算针对该次印刷的纸张输送速度控制算法u(t)并使用计算得出的算法u(t)控制控制实际纸张卷筒角速ω(t)快速精确跟踪ω^*(t)；当所述中控处理器计算所述喷墨印刷运输系统针对第k次印刷的纸张的输送速度控制算法u_k(t)时，计算公式如下：

其中，

为所述喷印机构进行第k次喷印时的PI反馈控制量，

为所述盆银机构进行第k次喷印时的迭代学习前馈控制量；

所述中控处理器中设有预设卷筒临界角速度ωmax，设定ωmax＝1500r/min，当所述中控处理器确定所述卷筒的预设实时角速度ω^*(t)时，中控处理器检测ω^*(t)内的数据，若存在至少一个时间节点ta，卷筒在该时间节点下的预设实时角速度ω^*(ta)＞ωmax，则中控处理器根据该时间节点下卷筒的预设实时角速度ω^*(ta)与预设卷筒临界角速度ωmax之间的差值Δω(ta)选用对应的输送同步调节系数α对所述预设实时角速度ω^*(t)以及所述初始实时喷印速度v(t)中的数据进行调节；所述中控处理器中还设有预设喷印临界速度vmin，设定vmin＝10m²/min，当中控处理器使用对应的输送同步调节系数α调节所述卷筒的预设实时角速度ω^*(t)时，调节后的预设实时角速度记为ω^*(t)',中控处理器根据ω^*(t)'计算与其对应的调节后的初始喷印速度并将调节后的初始喷印速度记为v(t)'，若存在至少一个时间节点tb，印刷机构在该时间节点下的初始喷印速度v(tb)'＜vmin，中控处理器根据预设喷印临界速度vmin与该时间节点下印刷机构的初始喷印速度v(tb)'之间的差值Δv(tb)选取对应的喷印同步调节系数β对所述调节后的初始喷印速度v(t)'以及调节后的预设实时角速度ω^*(t)'进行调节，调节后的初始喷印速度记为v(t)”，调节后的预设实时角速度记为ω^*(t)”。

2.根据权利要求1所述的喷墨印刷机纸张传输机构的迭代学习速度同步控制方法，其特征在于，对于所述第k次喷印时的PI反馈控制量

其计算公式如下，

其中，K_P为比例增益，K_I为积分增益，r_k(t)为该次喷印过程中纸张上表面与所述卷筒圆心的实时距离，

为该次喷印过程中纸张传输角速度偏差量，设定

为所述卷筒在该次喷印过程中的预设实时角速度，ω_k(t)为所述卷筒在该次喷印过程中的实际实时角速度；

对于所述第k次喷印时的迭代学习前馈控制量

其计算公式如下，

其中，r_k(t)为该次喷印过程中所述纸张上表面与所述卷筒之间的实时距离，r_k-1(t)为前次喷印过程中所述纸张上表面与所述卷筒之间的实时距离，L为学习增益，设定L＝0.2。

3.根据权利要求1所述的喷墨印刷机纸张传输机构的迭代学习速度同步控制方法，其特征在于，当所述中控处理器计算所述ta时间节点下所述卷筒的预设实时角速度ω^*(ta)与预设卷筒临界角速度ωmax之间的差值Δω(ta)时，设定Δω(ta)＝ω^*(ta)-ωmax，计算完成时，所述中控处理器根据Δω(ta)的实际值选取对应的输送同步调节系数α，当Δω(ta)≤100，中控处理器判定所述卷筒在ta时间节点发生超载并设定α＝0.9；当100＜Δω(ta)≤500，中控处理器判定所述卷筒在ta时间节点发生严重超载并设定α＝0.75；当Δω(ta)＞500时，中控处理器判定卷筒无法以该转速运行并设定α＝0.3；

当所述中控处理器完成对输送同步调节系数α的设定时，中控处理器使用α依次调节所述预设实时角速度ω^*(t)和初始喷印速度v(t)，调节后的预设实时角速度记为ω^*(t)'，设定ω^*(t)'＝ω^*(t)×α，调节后的初始喷印速度记为v(t)'，设定v(t)'＝v(t)×α。

4.根据权利要求3所述的喷墨印刷机纸张传输机构的迭代学习速度同步控制方法，其特征在于，当所述中控处理器计算所述印刷机构的预设喷印临界速度vmin与所述tb时间节点下的初始喷印速度v(tb)'之间的差值Δv(tb)时，设定Δv(tb)＝vmin-v(tb)'，计算完成时，所述中控处理器根据Δv(tb)的实际值选取对应的喷印同步调节系数β，当Δv(tb)≤1，所述中控处理器判定印刷机构喷印效果不符合标准并设定β＝1.1，当1＜Δv(tb)≤3时，所述中控处理器判定印刷机构喷印效果极差并设定β＝1.3，当Δv(tb)＞3时，所述中控处理器判定印刷机构无法清晰印刷并设定β＝1.5；

当所述中控处理器完成对喷印同步调节系数β的设定时，中控处理器使用β依次调节所述调节后的预设实时角速度ω^*(t)'和初始喷印速度v(t)'，调节后的预设实时角速度记为ω^*(t)"，设定ω^*(t)"＝ω^*(t)'×β，调节后的初始喷印速度记为v(t)"，设定v(t)"＝v(t)'×β。

5.根据权利要求1所述的喷墨印刷机纸张传输机构的迭代学习速度同步控制方法，其特征在于，所述中控处理器中设有初始联动延迟值t0和延迟修正系数c，其中，对于初始联动延迟值t0，设定t0＝0.06s，当所述印刷机构完成一次对纸张的印刷时，所述视觉校验器检测纸张上文字或图案的实际印刷位置与预设印刷位置之间的纵向偏差值Dy，若0＜Dy≤1mm，中控处理器判定无需对初始联动延迟值进行修正；若Dy＞1mm，中控处理器判定需对初始联动延迟值t0进行修正并根据Dy的实际值将下次喷印时所述延迟修正系数c设定为对应值：

若1mm＜Dy≤3mm，中控处理器设定延迟修正系数c＝0.1并使用设定完成的延迟修正系数c对下次喷印时的t0进行修正；

若3mm＜Dy≤5mm，中控处理器设定延迟修正系数c＝0.3并使用设定完成的延迟修正系数c对下次喷印时的t0进行修正；

若Dy＞5mm，中控处理器设定延迟修正系数c＝0.5并使用设定完成的延迟修正系数c对下次喷印时的t0进行修正；

当所述中控处理器选用对应的延迟修正系数修正下次喷印时的所述初始联动延迟值t0时，修正后的联动延迟值记为t0’，当喷印的文字或图案的实际位置高于预设位置时，设定t0’＝t0×(1+c)，当喷印的文字或图案的实际位置低于预设位置时，设定t0’＝t0×(1-c)。

6.根据权利要求5所述的喷墨印刷机纸张传输机构的迭代学习速度同步控制方法，其特征在于，在喷印纸张时，所述中控处理器以纸张垂直于进纸方向且远离喷印机构的边缘作为横轴，以纸张平行于进纸方向且位于左边的边缘作为纵轴，建立直角坐标系，建立完成后，中控处理器根据纸张待喷印的图案或文字的预设位置选取用以判定喷印文本或图案偏离量的预设基准点坐标P0，设定P0(X0，Y0)，其中，X0为预设基准点横坐标，Y0为预设基准点纵坐标；

当印刷机构完成对纸张的喷印时，所述视觉校验器检测纸张上喷印完成的文字或图案并将检测结果发送至所述中控处理器，中控处理器从视觉校验器输送的信息中检索基准点并确定基准点的实际坐标P，设定P(X，Y)，其中，X为基准点实际横坐标，Y为基准点实际纵坐标，确定完成后，中控处理器将Y与Y0进行比对：

若Y＞Y0，所述中控处理器判定该次喷印过程中喷印的文字或图案的实际位置高于预设位置并设定所述纵向偏差值Dy＝Y-Y0；

若Y＜Y0，所述中控处理器判定该次喷印过程中喷印的文字或图案的实际位置低于预设位置并设定所述纵向偏差值Dy＝Y0-Y；

若Y＝Y0，所述中控处理器判定该次喷印符合标准。

7.根据权利要求5所述的喷墨印刷机纸张传输机构的迭代学习速度同步控制方法，其特征在于，所述中控处理器会根据所述预设基准点横坐标X0与基准点实际横坐标X之间的差值Dx调节所述印刷机构的进纸位置。

8.根据权利要求1所述的喷墨印刷机纸张传输机构的迭代学习速度同步控制方法，其特征在于，所述中控处理器中还设有反馈控制量权重系数e，当所述印刷机构完成对纸张的喷印时，若所述视觉校验器检测纸张上喷印的文字或图案出现重叠时，视觉检测器计算纸张上文字或图案重叠的面积与预设喷印文字或图案的实际面积之间的占比Ba并根据Ba的实际值将反馈控制量权重系数e设定为对应值以对所述PI反馈控制量

进行调节，

当0＜Ba≤0.05时，所述中控处理器设定e＝1

当0.05＜Ba≤0.2时，所述中控处理器设定e＝0.98；

当0.2＜Ba≤0.4时，所述中控处理器设定e＝0.95；

当Ba＞0.4时，所述中控处理器判定所述速度控制算法u_k(t)计算失败并重新针对u_k(t)进行计算；

当所述中控处理器完成对反馈控制量权重系数e的设定时，所述喷墨印刷运输系统针对第k次印刷的纸张的输送速度控制算法u_k(t)时，计算公式如下：

9.根据权利要求8所述的喷墨印刷机纸张传输机构的迭代学习速度同步控制方法，其特征在于，所述中控处理器中还设有前馈控制量权重系数f，当所述印刷机构完成对纸张的喷印时，若所述视觉校验器检测纸张上喷印的文字或图案出现撕裂时，视觉检测器计算纸张上文字或图案撕裂的面积与预设喷印文字或图案的实际面积之间的占比Bb并根据Bb的实际值将前馈控制量权重系数f设定为对应值以对所述迭代学习前馈控制量

进行调节，

当0＜Bb≤0.02时，所述中控处理器设定f＝1

当0.02＜Bb≤0.1时，所述中控处理器设定f＝0.96；

当0.1＜Bb≤0.2时，所述中控处理器设定f＝0.93；

当Bb＞0.2时，所述中控处理器判定所述速度控制算法u_k(t)计算失败并重新针对u_k(t)进行计算；

当所述中控处理器完成对前馈控制量

的设定时，所述喷墨印刷运输系统针对第k次印刷的纸张的输送速度控制算法u_k(t)时，计算公式如下：

Images