Методология исследования и проектирования автоматизированных систем управления в рулонных печатных машинах

• Автор: Щербина, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 315 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕНТОПРОВОДНЫМИ И

КРАСКОПИТАЮЩИМИ УСТРОЙСТВ АМР В РУЛОННЫХ

ПЕЧАТНЫХ МАШИНАХ

1.1. Лентопитающие устройства рулонных печатных машин

1.2. Исходные уравнения элементов системы управления натяжением

1.3. Системы контроля и автоматизированного управления приводкой

красок.

1.4. Основные результаты теоретических исследований динамики

процесса продольной приводки красок

1.5. Автоматизированные системы управления подачей краски в

рулонную печатную машину.
1.6. Проблема автоматической оптимизации режимов работы
офсетных рулонных печатных машин.
ГЛАВА 2. ЧАСТОТНЫЙ И ДЮ1АМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СИСТЕМ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ НАТЯЖЕНИЕМ ЛЕНТЫ
2.1. Типовые структурные схемы систем автоматизированного
управления натяжением ленты
2.2. Линеаризация уравнений ленгы и рулона.
2.3. Динамические свойства системы автоматизированного управления натяжением ленты без амортизатора
2.4. Влияние амортизатора на динамические свойства системы автоматизированного управления натяжением ленты.
2.5. Динамические свойства узла рулонлентаамортизатор.
2.6. Динамика САУ натяжением ленгы с пружинномасляным амортизатором и интегральным управляющим устройством.
2.7. Динамика САУ натяжением ленты с пружинномасляным
амортизатором и нелинейным управляющим устройством
2.8. Математическая модель лентопитающего устройства со свободно плавающим валиком
2.9. Исследование частотных и динамических характеристик САУ
натяжением ленты со свободно плавающим валиком.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В
САУ НАТЯЖЕНИЕМ ЛЕНТЫ
3.1. Исследование пропорциональных САУ натяжением с пружинномасляным амортизатором при действии внешних возмущений
3.2. Исследование астатических САУ натяжением с пружинномасляным амортизатором при действии внешних возмущений
3.3. Исследование астатических САУ натяжением с пружинномасляным амортизатором и тензодатчиком при действии внешних возмущений
3.4. Исследование САУ натяжением со свободно плавающим валиком при действии внешних возмущений.
3.5. Исследование лентопитающих устройств со свободно плавающим валиком при переменной скорости первой бумаговедущей пары
ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕ ЛИТЕЙНОЙ
САУ НАТЯЖЕНИЕМ СО СВОБОДНО ПЛАВАЮЩИМ ВАЛИКОМ .
4.1. Уравнения движения элементов нелинейной САУ натяжением со свободно плавающим валиком
4.2. Моделирование нелинейной САУ натяжением при отсутствии внешних возмущений
4.3. Моделирование нелинейной САУ натяжением при наличии овальности рулона.
4.4. Моделирование нелинейной САУ натяжением при наличии эксцентриситета рулона
4.5. Моделирование нелинейной САУ натяжением при одновременном действии овальности и эксцентриситета рулона.
ГЛАВА 5. РАЗВИТИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ПРОЦЕССА
ПРОДОЛЬНОЙ ПРИВОДКИ КРАСОК В РУЛОННОЙ ПЕЧАТНОЙ
5.1. Вывод нелинейного уравнения продольной приводки
5.2. Линеаризация интегрального уравнения приводки
5.3. Математическая модель продольной приводки красок.
5.4. Определение реакции процесса приводки красок на прямоугольные импульсные воздействия
5.5 Определение реакции процесса приводки красок на
гармонические воздействия
5.6 Переходные и частотные характеристики приводки по последней базовой метке.
5.7 Переходные и частотные характеристики приводки по второй общей базовой метке.
5.8 Переходные и частотные характеристики приводки по третьей общей базовой метке.
ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА НЕЛИНЕЙНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ
МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПРИВОДКИ КРАСОК.
6.1. Уравнения элементов лентопроводной системы рулонной печатной машины.
6.2. Компьютерная модель лентопроводящей системы рулонной печатной машины.
6.3. Нелинейная компьютерная модель процесса приводки красок
6.4. Динамический анализ нелинейного процесса приводки
6.5 Цифровое управляющее устройство продольной приводкой.
6.6. Динамический анализ цифровых систем управления продольной приводкой
ГЛАВА 7. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ КРАСКИ.
7.1. Разработка методики определения передаточной функции
красочного аппарата
7.2 Методика аналитического исследования динамических свойств реального красочного аппарата.
7.3. Математическое моделирование красочного аппарата рулонной печатной машины.
7.4. Математическое моделирование способов форсированной подачи краски .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность


Следует отметить, что в рулонном печатном оборудовании чаще всего 3,4 используются, системы управления натяжением с торможением рулона. Системы с разгоном рулона имеют более высокую стоимость и весьма сложны. Поэтому они применяются гораздо реже. В дальнейшем мы будем рассматривать системы управления натяжением ленты с торможением рулона. На рис. Они различаются по типу используемого амортизатора с угловым или линейным перемещением штанги с пружиной, масляным или пневматическим демпфером, без пружины с плавающим валиком и т. ПИДрегулятор
Рис. На рис. У1 г линейная скорость первой бумаговедущей пары Бад 0 заданное натяжение ленты Мт тормозной момент управляющего устройства. Рис. Блоксхема системы управления натяжением ленты с торможением
Видно, что система управления натяжением включает три связанных контура. Первый контур содержит участок бумажной ленты и амортизатор, второй рулон, участок ленты и амортизатор, а третий контур формируется за счет охвата элементов лентопитающей системы управляющим устройством и рулонным тормозом. В работах ,, рассмотрены вопросы механики разматывания рулона в установившемся режиме и показано, что идеальный рулон может быть представлен в виде цилиндра, радиус которого меняется по закону архимедовой спирали. При наличии эксцентриситета на выходе рулона возникают гармонические колебания натяжения, частота которых зависит от радиуса рулона и скорости печати. Рулой является двухканальным динамическим звеном. Динамические свойства идеального рулона могут быть определены из уравнения вращательного движения твердого тела. О сор Ур г угловая скорость вращения рулона Р0 Ь8Ебг0 сила натяжения ленты Ь ширина бумажной ленты у объемная плотность бумаги р радиус идеального рулона г радиус вращения рулона для идеального рулона г р . Ь0 длина участка бумажной ленты между точкой разматывания рулона и первой бумаговедущей парой Ь длина нерастянутой бумажной ленты на участке Ь0. ГУр Ь5Е ,. Ф А. Хе. Хы. УУ,. А
которое было получено проф. В.П. Митрофановым в работе . Применим это уравнение к участку бумажной ленты между рулоном и первой бумаговедущей парой, положив ЬЬ0, Ум Ур, У. У,, 0. Здесь Ь0 длина участка бумажной ленты скорость изменения длины
участка бумажной ленты вследствие перемещения штанги, амортизатора, V,. Для амортизатора целесообразно. На рис. На штанге данного элемента лентопитающей системы закреплена тяга масляного демпфера. Последний представляет собой заполненную жидкостью емкость, в которой перемещается поршень, соединенный с тягой. Скорость перетекания масла, из верхней части демпфера в его нижнюю часть зависит от положения регулируемого дросселя. Коэффициент демпфирования кд обратно пропорционален скорости перетекания масла. При полностью закрытом дросселе демпфер неподвижен и амортизатор не функционирует. Рис. Ь5Еб с. Данный амортизатор имеет следующие параметры а момент инерции, спр жесткость пружины, ки коэффициент демпфирования, 1а длина штанги, расстояние от точки подвеса демпфера до оси вращения. Тр2 2аТар
которая показывает, что угол поворота штанги пружинного амортизатора пропорционален входному параметру, т. Формула 1. Та2Заср1 1. Та
Рассчитаем переходные и частотные характеристики пружинномасляного амортизатора, имеющего следующие значения конструктивных
параметров 1 0,4м, 1 0,2 м, 1кгм2, С Нм, к . Примем, что физические свойства ленты характеризуются параметрами Ь 0,м, 0,8 3 м, Еб 4,7 7 Нм2. Расчет по формулам 1. Та0. Рис. На рис. Здесь а к3 номинальное значение угла поворота штанги амортизатора. Так как между коэффициентами а2 и а, выполняется соотношение 0, 2, то коэффициентом а2 можно пренебречь. Тда,2с. На рис. Рис 1. ЛАХ пружинномасляного амортизатора
Рис. Эти характеристики показывают, что данный амортизатор в диапазоне частот со радс имеет динамические свойства инерционного звена первого порядка с постоянной времени Т 2с. В качестве частного примера можно рассмотреть пружинный амортизатор малой массы, у которого масса валика достаточно мала, и по этой причине можно считать, что коэффициенты его передаточной функции примерно равны нулю, т. О и а, 0. Амортизатор со свободно плавающим валиком не имеет пружины.