基于指数收敛扰动观测器的卷对卷制程解耦套印控制

作     者：原浩文 陈智华 李伟河 

作者机构：广州大学计算科技研究院 武汉华茂自动化股份有限公司 

出 版 物：《控制工程》 (Control Engineering of China)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(62272112) 广东省自然科学基金(2023A1515011998) 湖北省中央引导地方科技发展专项(2023EGA001)资助 

主　　题：高精度套印控制 指数收敛扰动观测器 比例微分反馈控制 自适应反馈控制 输入干扰 

摘      要：卷到卷制程(roll-to-roll， R2R)在材料印刷过程中会经过多个印刷版辊和大量导向辊， 这个过程中的张力波动会产生套印误差。为了尽量减小张力波动造成的套印误差， 本论文通过将张力波动转化为输入干扰， 利用所提出的指数收敛扰动观测器， 估算输入干扰， 从而利用干扰补偿来抵消其套印误差. 基于指数收敛扰动观测器， 本文提出两种反馈解耦套印控制方法， 第一种为基于扰动观测器的比例微分反馈控制算法(disturbance observer-based compensation proportional-derivative， DOCPD)， 配合补偿以达到更高精度的套印控制。第二种为基于扰动观测器的自适应反馈控制算法(disturbance observer-based compensation adaptive feedback， DOCAF)， 动态调节反馈系数的同时配合补偿实现高精度套印控制。实验表明， DOCPD 和DOCAF可以有效降低输入干扰的影响， 两种方法均显著提高了印刷过程中的套印精度。与已发表的完全解耦比例微分(fully decoupled proportional-derivative，FDPD)控制方法相比， 本文所提两种方法在套印误差控制精度上有显著的提升， 减少了调节时间， 减少了废料产生。通过对比实验， 得出DOCAF的控制效果整体要更优于DOCPD， DOCPD的控制量绝对值的累加值小于DOCAF。