[发明专利]一种无轴传动凹印机同步控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种无轴传动凹印机同步控制系统，其特征在于，包括有复用器，复用器的输出端与数组并联的分路器的输入端相连；每一路分路器的输出端均通过一个补偿器与比较器相连；电机输出转速的负反馈与分路器、补偿器比较后输入控制器；控制器的输出端与驱动单元的输入端相连；驱动单元的输出端端与伺服电机相连；伺服电机的输出转速反馈至复用器的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种无轴传动凹印机同步控制系统，其特征在于，所述的控制器为自抗扰控制器，自抗扰控制器包括有微分跟踪器，非线性状态误差反馈控制律，扩张状态观测器，所述微分跟踪器安排角速度的输入并提取其微分信号；非线性状态误差反馈控制律是对微分跟踪器的输入信号及其微分信号和ESO系统观测到收放卷单元、牵引单元角速度的跟踪信号及其微分信号进行非线性配置；所述ESO是对被控对象的状态变量及其扰动信号进行观测。

3.根据权利要求1所述的一种无轴传动凹印机同步控制系统，其特征在于，所述的微分跟踪器采用2阶微分跟踪器。

4.根据权利要求1所述的一种无轴传动凹印机同步控制系统，其特征在于，所述的扩张状态观测器采用3阶扩张状态观测器。

5.利用无轴传动凹印机同步控制系统进行控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，自抗扰控制器涉及的控制参数较多，通过优化算法对整定的参数寻优，其余参数可根据经验配置为固定值，2阶自抗扰控制器的参数整定优化算法采用多层变异克隆选择算法完成对整定参数补偿因子b，阻尼因子c和精度因子h₁的优化寻优；

步骤二，为消除耦合误差量，实现角速度的准确跟踪与协调同步，2阶自抗扰控制器利用微分跟踪器安排角速度输入信号的过渡过程，并提取其微分信号，其中ω⁰为印刷基准角速度输入，ω_i⁰为收放卷牵引单元和印刷色组单元角速度输入，利用3阶扩张状态观测器获得收放卷牵引单元、印刷色组单元角速度输出的跟踪信z_i1及其微分信号z_i2，并对内、外部干扰z_i3进行估计和补偿；为了除耦合误差，采用fhan函数设计非线性误差反馈率以对跟踪误差、同步误差及其导数进行非线性配置；

步骤三，多电机同步控制，要达到良好的同步控制性，每台驱动电机都有其跟踪误差和其他所有电机的同步误差；系统中各个电机的状态信息反馈先传输到速度补偿器中，再进行比较，求相互间的差值，得到各电机间的状态误差的总和，再用于补偿电机的输入信号，其中x_i表示电机i的输出转速；K_in为速度反馈耦合放大增益，每台电机控制器的输入由三部分组成，第一部分是指令输入信号，第二部分是电机自身速度的反馈信号，第三部分是自身速度与相邻两个电机速度的差值，可通过控制器是的调整实现各电机之间很好的同步性。

6.根据权利要求5所述的利用无轴传动凹印机同步控制系统进行控制的方法，其特征在于，所述的多层变异克隆选择算法，包括以下步骤：

Step1，参数设置与初始化，设置个体的搜索范围、种群规模、进化迭代次数，在搜索空间内对个体进行随机初始化；

Step2，计算每个个体的适应值，个体i即为个体历史最佳抗体P_i，抗体群P的全局最佳抗体即为全局历史最佳抗体P_g；

Step3，按照初级变异更新第i个个体,并进行越界处理，计算个体适应值，若当前个i的适应值小于等于历史最佳抗体的适应值P_i，则实时更新对应的历史最佳抗体P_i；若当前个体i的适应值小于等于全局历史最佳抗体P_g，则实时更新种群的全局历史最佳位置P_g；

Step4，所有个体更新完毕，则执行Step5，否则返回Step3；

Step5，按亲和度从小到大对抗体群P中的抗体进行排序，得到临时抗体群P'；

Step6，选择临时抗体群P'的前20％个优质抗体，按照克隆操作和次级变异进行免疫进化操作并进行越界处理，得到成熟的抗体群P^*；

Step7，将抗体群P^*中优秀的前0.2m个成熟抗体用于替换抗体群P中0.2m个亲和度最差的抗体；

Step8，对临时抗体群P'排序为中间的60％个抗体按贪婪选择机制进行进一步局部单维变异学习并进行越界处理，按照单维变异操作更新原抗体群P中的对应抗体，实现实时更新全局最优抗体；

Step9，若满足算法结束条件，则寻优过程结束并输出寻优结果，否则返回Step3。