3.14. Проблема автоматической оптимизации режимов работы офсетных рулонных печатных машин

В офсетных печатных машинах качество печати существенно зависит от настройки увлажняющего аппарата, который обеспечивает подачу требуемого количества влаги на печатную форму. При недостатке влаги происходит запечатка пробельных элементов, и наблюдаются градационные искажения на оттиске в светлых тонах. При избытке влаги происходит заливка печатающих элементов, и появляются градационные искажения в плотных тонах. При недостаточной подаче краски обеспечивается непропечатка печатных элементов и уменьшается оптическая плотность оттиска в высоких и средних тонах. В работе [3] приведены результаты экспериментального исследования печатного процесса в зависимости от двух управляющих параметров: — текущего значения общей подачи краски и текущего значения общей подачи влаги. В качестве выходной величины рассматривалась оптическая плотность оттиска . Для учета влияния линейных и нелинейных компонентов рассматривался полином второго порядка

. (3.2.3)

Здесь: — относительная оптическая плотность плашки или растрового поля; - относительное изменение общей подачи краски; - относительное изменение общей подачи влаги.

На рис. 3.27 представлены графики постоянных значений выходного параметра от управляющих факторов печатного процесса. Значения оптических плотностей 100%-ных плашек выделены сплошными линиями, а 63%-ных растровых полей — пунктирными линиями. На обозначениях этих линий верхний индекс указывает на относительное изменение оптической плотности оттиска, а нижний индекс показывает относительную плотность печатающих элементов. Получено, что кривые постоянных значений оптической плотности растровых 63%-ных полей имеют вид парабол второго порядка. Кривые наибольшей и наименьшей оптической плотности являются касательными к овалу, который ограничивают бездефектную область печати. В пределах этой области градационные искажения имеют ограниченный характер. Видно, что область оптимальных режимов работы представляет собой линию, соединяющую максимумы парабол, характеризующих постоянные значения требуемых оптических плотностей. Небольшие изменения управляющих параметров могут вывести процесс печати в дефектные области. Для обеспечения оптимальной настройки печатного аппарата целесообразно использовать систему автоматической оптимизации, которая в режиме автоматического поиска определяет положение экстремума оптической плотности и поддерживает работу в этом режиме при изменении технологических параметров печати.

Системы автоматической оптимизации печатного процесса описаны в работах [10,16]. В качестве показателя качества печати используется разность выходных сигналов датчика оптических плотностей от 100%-ной плашки и 80%-ого растрового поля , т.е. .

На рис. 3.28. показаны графики зависимостей оптических плотностей и от подачи увлажняющего раствора при постоянном значении общей подачи краски , с помощью которых формируется показатель качества работы красочного аппарата. Оптическая плотность 100%-ной плашки (см. рис. 3.28, а) при малой и номинальной подаче увлажняющего раствора имеет максимальное значение, например, 2,2. При избыточном увлажнении оптическая плотность плашки уменьшается вследствие непропечатки печатных элементов. График зависимости оптической плотности 80%-ного растрового поля (рис. 3.28, б) содержит два плоских участка. Первый — при недостаточном увлажнении за счет запечатки пробельных элементов, а второй, — в окрестности оптимального режима работы. Экстремальная зависимость печатного процесса , показанная на рис. 2.13в, имеет точку максимума при отрицательном значении подачи влаги . При этом изменение общей подачи краски будет приводить к смещению точки максимума и к необходимости коррекции оптимального режима работы.

На рис. 3.29 представлена структурная схема комплексной системы оптимизации печатного процесса, которая содержит систему стабилизации оптической плотности оттисков, систему стабилизации уровня увлажняющего раствора и систему динамической оптимизации водно-красочного режима. Контур стабилизации оптической плотности оттисков содержит регулирующий орган подачи краски (РОК), красочный аппарат (КА) и печатный аппарат (ПА). Датчик оптической плотности (ДОП) формирует сигнал и подает его на специализированный контроллер подачи краски (СКК).

Последний сравнивает его с заданным значением оптической плотности и вырабатывает управляющее воздействие , которое через блок управления (БУ1) подается на электродвигатель (ЭДВ), перемещающий регулирующий орган подачи краски (РОК). Система стабилизации уровня увлажняющего раствора включает регулирующий орган подачи влаги (РОВ), а также увлажняющий аппарат (УА). Она обеспечивает подачу влаги в соответствии с заданием , которое оператор устанавливает вручную с пульта управления. Толщина слоя влаги на форме измеряется с помощью датчика уровня влаги (ДУВ). Выходной сигнал датчика уровня увлажняющего раствора подается на специализированный контроллер (СКВ), который с помощью блока управления (БУ2) формирует сигнал управления подачей влаги . Этот сигнал воздействует на электродвигатель, (ЭДВ), перемещающий регулирующий орган подачи влаги (РОВ) Параллельно автоматический оптимизатор (АО) анализирует качество процесса печати по поведению сигнала , вырабатываемому измерителем показателя качества (ИПК). Если печатный аппарат находится вдали от экстремума, он обеспечивает поиск оптимального режима за счет сигнала оптимальной коррекции , который подается на задающий вход СКУ.

Качество оптимизации печатного процесса существенно зависит от работы автоматического оптимизатора, который реализует тот или иной способ поиска экстремума. Принципы действия поисковых систем автоматической оптимизации описаны в фундаментальной работе [34]. Особенность систем автоматической оптимизации печатного процесса состоит в том, что они должны функционировать на инерционных объектах с существенным чистым запаздыванием при действии существенных низкочастотных помех и при наличии интенсивных случайных возмущений. Среди быстродействующих оптимизаторов с совмещением поисковых и рабочих операций следует отметить экстремальные регуляторы ЭРБ-5, Они содержат на входе форсирующий элемент, который позволяет существенно ускорить процесс поиска и значительно уменьшить рыскание в режиме поддержания экстремума. Особенности динамики непрерывных быстродействующих оптимизаторов рассмотрены в работе [43].

Другим перспективным типом автоматических оптимизаторов являются непрерывно-дискретные системы с внешними генераторами прямоугольных поисковых воздействий. Системы этого типа исследовались в работах [16-19,56]. Преимущество непрерывно-дискретных систем автоматической оптимизации состоит в том, что они обладают высокой защищенностью к действию высокочастотных помех и позволяют выделить полезный сигнал при действии интенсивных низкочастотных возмущений. Кроме того, алгоритмы непрерывно-дискретного поиска могут быть достаточно просто реализованы в виде управляющей программы для микропроцессорного контроллера.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Алексеев, Г.А. Красочные аппараты ротационных машин высокой и плоской печати: монография. — М.: Книга, 1980. — 184 с.

2. Антонов, В.Н. Адаптивное управление в технических системах: учебное пособие/ В.Н. Антонов, В.А. Терехов, И.Ю. Тюкин; С.Петербург гос. ун-т.– СПб.: Изд-во СПбУ, 2001. — 244 с.

3. Батюшко, А.Л. Проблемы автоматизации офсетного печатного процесса / А.Л. Батюшко, С.П. Вартанян, Э.И. Избицкий, Б.В. Каган и др.- М.: Книга, 1978. — 112 с.

4. Бондарев, Н.И. Электромеханические системы контроля и управления натяжением ленты // Н.И. Бондарев и др. — М.: Энергия, 1980. — 118с.

5. Бушунов, В.Т. Печатные машины. Расчет и проектирование. — М.-Л.: Машгиз, 1963. — 616с.

6. Вартанян, С.П. Автоматический контроль и регулирование в печатном процессе. // Проблемы технологии полиграфии / Под ред. В.С. Лапатухина, — М., ВНИИКПП, 1967. — 112 с.

7. Вартанян С.П. Электронные устройства полиграфического оборудования: учебное пособие/ С.П. Вартанян; Моск. гос. ун-т печати. — М.: МГУП, 2009. — 260 с.

8. Вилсон, Д. Д. Рулонная офсетная печатная машина: механизмы, эксплуатация, обслуживание / Дэниэл Дж. Вилсон; под науч. ред. В. Н. Румянцева. — М.: Принт-Медиа центр, 2007. — 418 с.

9. Гультяев, А.К. Имитационное моделирование в среде Windows. — СПб.: Корона принт. 2001. — 346с.

10. Дроздов, В.Н. Автоматизация технологических процессов в полиграфии. М.: МГУП, 2006. — 252с.

11. Дьяконов В.П. Maple 9 в математике, физике и образовании: руководство пользователя и справочник. — М.: СОЛОН-Пресс, 2004. — 685с.

12. Дьяконов В.П. MATLAB 6/6.1/6.5 SIMULINK 4/5 в математике и моделировании: полное руководство пользователя. — М.: СОЛОН-Пресс, 2003. — 505с.

13. Ефимов М.В. Автоматизация технологических процессов полиграфии: учебник для вузов / М.В. Ефимов, Г.Д. Толстой — М.: Книга, 1989. — 512с.

14. Избицкий, Э.И. Импульсное регулирование движением ленточного материала. — М.: Энергия, 1970.

15. Казакевич, В.В. Автоматизация производственных процессов в полиграфии. М.: МПИ, 1976. — 148с.

16. Казакевич, В.В. Системы автоматического управления полиграфическими процессами / В.В. Казакевич, Э.И. Избицкий. — М.: Книга, 1978. — 341 с.

17. Казакевич, В.В. О построении непрерывно-дискретных систем экстремального регулирования, устойчивых при действии низкочастотных возмущений/ В.В. Казакевич, Ю.В. Щербина // Автоматика и телемеханика. — 1979. — №2. — с.72-78.

18. Казакевич, В.В. Синтез экстремальных систем, устойчивых при произвольном полиномиальном дрейфе / В.В. Казакевич, Ю.В. Щербина // Автоматика и телемеханика. — 1985. — №10. — с.82-89.

19. Казакевич, В.В. Исследование систем экстремального регулирования с непрерывно-дискретным синхронным детектированием //. Приборостроение и авт. Контроль. Вып.3/ В.В. Казакевич, Ю.В. Щербина. — М.: Машиностроение, 1986. –с.74-104.

20. Кудрявцев, Е.М. MathCAD2000. Символьное и численное решение задач. — М.: ДМК, 2001. — 571с.

21. Куликов, Б.В. Теория и экспериментальное исследование бумагопитающих устройств рулонных печатных машин: Автореф. дис. … кан. техн. наук. — М.: МПИ, 1952.

22. Кураев, В.Н. Одномерные реологические модели сплошных сред. — М.: МГАП, 1996. — 56с.

23. Коваленко, А.Н. Управление рабочими потоками: учебное пособие / А.Н. Коваленко. — М.: МГУП, 2004. — 110 с.

24. Листовые офсетные печатные машины: учебное пособие для вузов/ Л.Ф. Зирнзак, Л.Л. Леймонт, Ю.Н. Самарин, В.И. Штоляков. — М.: МГУП? 1998 — 136с.

25. Митрофанов, В.П. Элементы теории и расчета рулонных печатных машин: учебное пособие для вузов. — М.: МПИ, 1984. — 80с.5

26. Митрофанов, В.П. Математическая модель продольного движения вязкоупругой ленты в аппаратах ротационного типа // Известия вузов СССР. Машиностроение. — 1982. — №2.

27. Митрофанов, В.П. Основы теории движения бумажной ленты и совмещения красочных оттисков в рулонных печатных машинах: Автореф. дис. … д-ра техн. наук. М.: МПИ, 1981

28. Митрофанов, В.П. Переходный процесс изменения оптической плотности при изменении скорости печати / В.П. Митрофанов, А.В. Дроздов // Изв. вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела, — 2001. — №1-2. — с.30-37.

29. Олссон, Г. Цифровые системы автоматизации и управления / Г.Олсон, Дж.Пиани. — СПб: Невский диалект, 2001. — 556с.

30. Офсетные печатные машины. Печатные системы фирмы Heidelberg: учебное пособие / В.И. Штоляков [и др.]; Моск. гос. ун-т печати. — М.: МГУП, 1999. — 216 с.

31. Печатное оборудование: учебник для вузов/ М-во образования РФ; МГУП; В.П. Митрофанов, А.А. Тюрин, Е.Г. Бирбраер, В.И. Штоляков. — М.: МГУП, 1999. — 443с.

32. Роев, Б.А. Вынужденные и параметрические колебания в механических устройствах полиграфических машин: монография. — М.: МГУП, 2005. — 137с.

33. Рудер, Р. Расчет и проектирование полиграфических машин / Р.Рудер, В.В.Тюников. — М.: МПИ, 1999

34. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования/ Под ред. В.В.Солодовникова. В 3 кн. Кн.3. Теория нестационарных, нелинейных и самонастраивающихся систем автоматического регулирования в 2ч, Ч.2. — М.: Машиностроение, 1969. — 432с.

35. Тифенбах, В. Что такое РЕСОМ// Полиграфия. — 1999. — №6

36. Ткачук, Ю.Н. Технические средства автоматизации полиграфического производства: учебное пособие / Ю.Н. Ткачук, Ю.В. Щербина; Моск. гос. ун-т печати. — М.: МГУП. — 2010. — 230 с.

37. Фельдбаум, А.А. Теория дуального управления, I-IV. — Автоматика и телемеханика, 1960, т. ХХI, № 9, 11, 1961, т. ХХII, № 1,2

38. Фельдман, Л.В. Некоторые вопросы теории бумагопроводящих систем рулонных печатных машин // Труды НИИПМ. — М.: НИИПМ, 1963

39. Чехман, Я.И. Печатные машины: учебник для вузов/ Я.И. Чехман, В.Т. Сенкусь, Е.Г. Бирбраер. — М.: Книга, 1987. — 312с.

40. Шенброт, И. М. Распределенные АСУ технологическими процессами / И.М. Шенброт, М.В. Антропов, К.Я. Давиденко. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 240 с.

41. Штоляков, В.И. Листовые офсетные печатные машины КБА: учебное пособие / В.И. Штоляков, С.П. Вартанян, А.Ф. Федосеев, А.А. Перова; Моск. гос. ун-т печати. — М.: МГУП, 2007. — 140 с.

42. Штоляков, В.И. Рулонные офсетные печатные машины КБА: учебное пособие/ В.И. Штоляков, Б.В. Токмаков, А.А. Перова; Моск. гос. ун-т печати.- М.: МГУП, 2009. -145 с.

43. Щербина, Ю.В. Исследование непрерывных быстродействующих оптимизаторов при наличии запаздывания в объекте управления // Изв. вузов. Приборостроение, т. ХХ1. — 1978. — №5. — с.23-28.

44. Щербина, Ю.В. Динамические свойства процессов управления движением бумаги и краски в рулонных печатных машинах: монография. — М.: МГУП, 2003. — 269с.

45. Щербина, Ю.В. Динамические свойства систем управления натяжением бумажной ленты // Изв. ВУЗов. Проблемы полиграфии и издательского дела. — 2003. — №4. — с. 34-67.

46. Щербина, Ю.В. Исследование системы регулирования натяжения со свободно плавающим валиком при биениях рулона (Часть 1). // Изв.ВУЗов. Проблемы полиграфии и издательского дела. — 2004. — №2, 22-39.

47. Щербина, Ю.В. Исследование системы регулирования натяжения со свободно плавающим валиком при биениях рулона (Часть 2).// Изв.ВУЗов. Проблемы полиграфии и издательского дела. — 2004. — №3, c.21-34.

48. Щербина, Ю.В. Аналитический метод исследования динамики красочных аппаратов печатных машин. Изв.вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела, №1, 2007, с. 3-15

49. Щербина, Ю.В. Методика аналитического исследования статических режимов работы красочных аппаратов с учетом коэффициента заполнения формы. Изв.вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела, №3, 2008, с. 25-32.

50. Щербина, Ю.В. Технические средства автоматизации: учебное пособие/ Ю.В. Щербина; Моск. гос. ун-т печати. — М.: МГУП, 2008. — 500 с.

51. Щербина, Ю.В. Теоретические основы и математическое моделирование лентопроводных и краскопитающих устройств рулонных печатных машин как объектов управления : монография / Ю.В. Щербина; Моск. гос. ун-т печати. — М.: МГУП, 2009. — 320 с.

52. Boulter B.T. A Novel Approach for On-Line Self-Tuning Strip Tension Regulation. Proceeding of 4^th IEEE International Conference of Control Applications, pp 91-98, September, 1995.

53. Boulter B.T. Estimating Web Strain, Modulus of Elasticity and Loss Torque Using an Extended Kalman Filter. Proceeding 5th of International Web Handling Conference, Applied Industrial Control Solutions, 1999.

54. Boulter B.T. Matrix Interpolation Based Self-Tuning Web Tension Regulation. Proceeding of the 3th IWHC (International Web Handling Conference), Oklahoma State University, June, 1995.

55. Kaljunen, T., Parola, M. and Linna, H., CD Profile Measurements and Paper runnability, XIV IMEKO World Congress, CD Symposium 97, Volume XB, 4-5 June, Tampere, Finland, pp 8-13, 1997.

56. Kazakevich V.V., Shcherbina J.V. Synthesis of Extremal and Information Systems Stable at Any Polynomial Drift. International federation at Automatic Control, 8-th Congress, August, 24-28, 1981, Kyoto, Japan.-Preprint, v. V111, pp 112-118, 1981.

57. Lin K. WTC 6.0. A Computer-Based Analysis Program for Multi-Span Web Transport Systems, Oklahoma State University, 1994.

58. Parola, M. and Beletski, N., Tension across the paper web — a new important property. Proceedings of the 27th EUCEPA Conference, October 11-14, 1999, Grenoble, France.

59. Wolferman, W. Tension Control of Web. A Rewiew of Problems and Solutions in the Present and Future. Tab.15, Proceeding of the 3th IWHC (International Web Handling Conference), Oklahoma State University, June, 1995.

60. Wolferman, W. Sensorless Tension Control of Webs. Tab.23. Proceeding of 4th IWHC (International Web Handling Conference), Oklahoma State University, June, 1997.

161