[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der dynamischen Eigenschaften
von Regelstrecken in Regelkreisen bildenden Farbzonen von Farbwerken einer Druckmaschine.
[0002] Um optimale Regelungsergebnisse bei der Farbregelung von Druckmaschinen zu erzielen,
ist es erforderlich, daß der Regler in seinen dynamischen Eigenschaften der Strecke
angepaßt wird. Unter optimalen Regelungsergebnissen ist eine minimale Einschwingzeit
bei Sollwertänderungen und schnellstmögliche Ausregelung von Störungen zu verstehen.
Im erwähnten Regelungssystem besteht die Regelstrecke aus der Farbzone eines Druckwerks
der Druckmaschine. Die Regelgröße wird durch Messung bestimmt und mit einer Führungsgröße
verglichen. Die Regelgröße stellt einen Istwert und die Führungsgröße einen Sollwert
dar. Die aus dem Vergleich von Istwert und Sollwert ermittelte Regelabweichung wird
über einen Regler und ein Stellglied als Stellgröße einer Regelstrecke zugeführt.
Der Regelkreis weist eine Meßeinrichtung auf, die den Istwert erfaßt und einem Vergleichsglied
zuführt, um -im Vergleich mit dem Sollwert-die Regelabweichung zu bestimmen. Entsprechend
der ermittelten Regelabweichung wird vom Regler ein Stellglied betätigt, das auf die
Regelstrecke wirkt. Im vorliegenden Falle wird die Regelstrecke von der Farbzone des
Farbwerks gebildet, das heißt, die Dicke des Spaltes der Farbzone wird mittels eines
geeigneten Stellantriebs eingestellt, so daß sich auf dem Druckexemplar eine entsprechende
Farbschichtdicke einstellt.
[0003] Für die notwendige Anpassung des Reglers an die dynamischen Eigenschaften der Regelstrecke
ist es erforderlich, die Regelparameter einzustellen. Zur Bestimmung der Regelparameter
wird die Regelstrecke durch ein geeignetes Modell angepaßt und für dieses der optimale
Regler und die entsprechenden Parameter festgelegt. Die Regler können unterschiedliches
Zeitverhalten aufweisen. So sind beispielsweise P-Regler, PI-Regler, PD-Regler, PID-Regler
oder I-Regler verwendbar. Zur Identifizierung der Regelstrecke wird die Reaktion auf
eine sprunghafte Veränderung der Stellgröße analysiert. Es liegt dann eine sogenannte
Sprungantwort beziehungsweise Übergangsfunktion vor. Bei Regelstrecken mit relativ
konstantem Verhalten kann diese gemäß dem vorstehenden Vorgehen identifiziert werden,
was vorzugsweise einmalig bei der Installation des Systems durchgeführt wird. Hinsichtlich
der hier betrachteten Regelstrecken, nämlich der erwähnten, in der Zonenöffnung veränderbaren
Druckwerk-Zonen, liegt ein derartiges konstantes Verhalten jedoch nicht vor, da sich
die dynamischen Eigenschaften von Druckauftrag zu Druckauftrag, ja sogar innerhalb
eines Druckauftrags verändern können. Das Festlegen der Regelparameter vorab bei der
Installation ist daher unbefriedigend. Bei jedem Druckauftrag muß die Strecke neu
"eingelernt" werden. Vor Beginn des eigentlichen Druckauftrags ist daher die für eine
Regleranpassung notwendige Übergangsfunktion zu bestimmen, was jedoch sehr große Mengen
Makulatur mit sich bringt. Im übrigen können in einem solchen Falle die dynamischen
Eigenschaften der Regelstrecke nur zum Zeitpunkt der Bestimmung ermittelt werden;
Änderungen, die sich während des Druckauftrags einstellen, bleiben unberücksichtigt.
Würde man auf die "natürlichen" Stellgrößenänderungen während des Druckauftrags zurückgreifen,
so ergeben sich folgende Probleme: Mehrere gleichzeitige oder etwa gleichzeitige Verstellungen
in verschiedenen Druckwerken führen zu Überlagerungen und/oder zwei oder mehrere kurz
nacheinander durchgeführte Verstellungen an einem Druckwerk bringen ebenfalls Überlagerungen
mit sich. Im Ergebnis sind diese Überlagerungen nicht mehr voneinander zu trennen,
so daß eine Identifizierung der dynamischen Eigenschaften der Regelstrecke unmöglich
ist.
[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der
dynamischen Eigenschaften von Farbzonen von Farbwerken einer Druckmaschine anzugeben,
bei dem keine oder kaum Makulatur anfällt und Überlagerungsprobleme überwunden werden.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die während des Druckens zur
Erledigung eines Druckauftrags auftretenden Sprungantworten aufgrund von Stellgrößenänderungen
-auch wenn sich Verstellungen und damit Sprungantworten in verschiedenen Druckwerken
der Druckmaschine überlagern und/oder hinreichend kurz nacheinander durchgeführte
und damit überlagerte Verstellungen und somit überlagerte Sprungantworten eines Druckwerks
vorliegen- mit einer bekannten Sensitivitätsmatrix beaufschlagt werden, um die Überlagerungen
zur Erkennung des individuellen dynamischen Verhaltens jedes beziehungweise des Farbwerks
zu entflechten. Mithin wird die aus der Farbregelung dem Fachmann im jeweiligen Falle
bekannte Sensitivitätsmatrix verwendet, um aus den gemessenen Informationen, nämlich
aus den natürlichen Sprungantworten, auf das dynamische Verhalten der Regelstrecke
zu schließen. Die Sensitivitätsmatrix stellt einen Zusammenhang zwischen den Meßwerten
und den Regelstrecken (Stellgrößen) dar.
[0006] Die jeweilige Regelstrecke repräsentiert hinsichtlich ihrer verstellbaren Zonenöffnung
eine Einflußnahme auf die Farbschichtdicke des Druckexemplars. Wird die gemessene
Farbschichtdicke als repräsentierender Meßwert mit der Sensitivit ätsmatrix verknüpft,
so gelangt man -unabhängig von möglichen überlegungen- zu den übertragungsfunktionen
einzelner Druckwerke. Der jeweilige Meßwert, beispielsweise ein Spannungswert, wird
mittels einer Kamera gemessen, die das Sujet optisch überwacht. Dieser Spannungswert
steht in funktionalem Zusammenhang mit den Regelstreckengrößen. Der funktionelle Zusammenhang
wird durch die erwähnte Sensitivitätsmatrix M gebildet. Da die Sensitivitätsmatrix
aus der Farbregelung der Druckmaschine bekannt ist (siehe z.B. EP-A 0 324 718), wird
sie -gemäß der Erfindung- verwendet, um die dynamischen Eigenschaften einzelner Regelstrecken
zu bestimmen. Dabei werden die bei der optischen Messung ermittelten Meßwerte quasi
von möglichen überlagerungen mehrerer Verstellungen entflochten, das heißt, auch gleichzeitige
oder etwa gleichzeitige Veränderungen der Zonenöffnungen in mehreren Farbwerken und/oder
eine gleichzeitige oder unmittelbar nacheinander erfolgende Veränderung der Zonenöffnung
eines Farbwerks lassen sich aufschlüsseln, so daß die dynamischen Eigenschaften für
jede Farbzone jedes Farbwerks eindeutig ermittelbar sind. Der zugehörige Regler kann
dann hinsichtlich seiner Regelparameter optimal gewählt/eingestellt werden.
[0007] Im Gegensatz zum bekannten Verfahren wird die Ermittlung der dynamischen Eigenschaften
beim Gegenstand der Erfindung während des Druckauftrags durchgeführt, also nicht in
einem vorgelagerten Prozeß, und es werden natürlich auftretende Stellgrößenänderungen
zugrundegelegt, also keine bewußt herbeigeführten, um die Sprungantworten zu erhalten.
Dies führt dazu, daß keine Makulatur anfällt und daß die dynamischen Eigenschaften
während der gesamten Bearbeitungszeit eines Druckauftrags wiederholt bestimmt werden
können, so daß auf sich möglicherweise einstellende Änderungen dieser Eigenschaften
-wenn gewünscht- reagiert werden kann.
[0008] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die jeweilige Sprungantwort
durch die optische Messung der Remission der zugehörigen Druckfarbe auf dem Druckexemplar
ermittelt wird. Hierzu wird die bereits vorstehend erwähnte Kamera eingesetzt, die
vorzugsweise mit vier Filtern (X, Y, Z und IR) versehen ist, so daß mittels dieser
vier Kanäle die Farben rot, grün, blau und eine Infrarot-Information abgetastet werden
können. Die Kamera gestattet somit Meßwerte in bezug auf eine bestimmte Farbe eines
Farbwerks zu erhalten, wobei -in Abhängigkeit von dem Ort der Ermittlung auf dem Sujet-
eine bestimmte Farbzone dieses Farbwerks angesprochen ist.
[0009] Ferner ist es vorteilhaft, wenn von der Sprungantwort nur die zwischen Beginn der
Stellgrößenänderung und Beginn der Farbschichtdicken-Änderung liegende Totzeit sowie
der maximal auftretende Gradient der Übergangsfunktion verwendet wird. Dieses Vorgehen
erfordert somit nicht die komplette Aufnahme der Sprungantwort mittels der Messung.
Damit ist ein schneller Eingriff möglich oder, wenn die Sprungantwort aus bestimmten
Gründen nicht komplett vorliegt, ist es für die Bestimmung der dynamischen Eigenschaften
ausreichend, die Totzeit zu ermitteln und den maximalen Gradienten der Übergangsfunktion
zu bestimmen. Unter Totzeit ist die Zeit zu verstehen, die zwischen einer Stellgrößenänderung
und der Reaktion darauf in Form einer sich verändernden Farbschichtdicke auf dem Sujet
vergeht. Die Reaktionszeit (Totzeit) ist also von der Abwicklungslänge des Farbwerks
bestimmt, das heißt, die Farbwerksgeometrie spielt eine entscheidende Rolle. Der maximal
auftretende Gradient der Übergangsfunktion, also die stärkste Änderung bei der Annahme
des neuen Zustandes der Farbschichtdicke, ist ein Maß für die gesamte Einstellzeit,
also die Zeit, die bis zum Erreichen eines neuen stabilen Zustands vergeht. Die Identifikation
der Regelstrecke läßt sich mittels dieser beiden Werte aufgrund reduzierter Streckenparameter
bestimmen, wobei auch eine Schätzung der Totzeit und des maximalen Gradienten der
Übergangsfunktion durchgeführt werden kann.
[0010] Ferner ist es vorteilhaft, wenn die optische Messung alt einem Kamerasystem -wie
bereits erwähnt- durchgeführt wird, das zur separierenden Erkennung zu jeder der verwendeten
Druckfarben einen Meßwert ermittelt. Hierbei kann es sich -wie eben falls bereits
erwähnt- um einen Spannungswert handeln, der funktionell mit der Farbschichtdicke
in Zusammenhang steht.
[0011] Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels,
und zwar zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens,
- Fig. 2
- ein Flußdiagramm des Verfahrens und
- Fig. 3
- ein Diagramm, das aufgrund einer Stellgrößenänderung die zugehörige Sprungantwort
wiedergibt.
[0012] Die Figur 1 zeigt ein sich in einer nicht dargestellten Druckmaschine befindliches
Druckexemplar 1, das optisch mittels einer Kamera 2 abgetastet wird. Die Kamera weist
vier nicht dargestellte Filter auf, um die Farben rot, grün, blau und eine Infrarot-Information
zu ermitteln.
[0013] Die Kamera 2 erfaßt die Remissionen der verschiedenen Druckfarben und bildet hieraus
vorzugsweise Spannungswerte, die als Meßwerte mit der bekannten, bei der Farbregelung
verwendeten Sensitivitätsmatrix M beaufschlagt werden. Hierdurch lassen sich die dynamischen
Eigenschaften der einzelnen Farbzonen der Farbwerke ermitteln, wobei die dynamischen
Eigenschaften während des laufenden Druckprozesses überwacht und als Grundlage zur
erneuten Anpassung der Regler durch entsprechende Veränderungen der Parameter verwendet
werden können.
[0014] Anhand der Figur 2 sind die durchzuführenden Verfahrensschritte erläutert. Im Schritt
4 erfolgt die Ermittlung der Meßwerte mittels der Kamera 2. Im Schritt 5 werden die
Meßwerte mit der Sensitivitätsmatrix M beaufschlagt, so daß -als Schritt 6- Informationen
über die Strecken zur Verfügung stehen, die es erlauben, die dynamischen Eigenschaften
individuell unter Entflechtung etwaiger Überlegungen zu erkennen.
[0015] Die Figur 3 erläutert anhand eines Diagramms eine Änderung einer Stellgröße S zum
Zeitpunkt t1. Diese Stellgrößenänderung führt hinsichtlich der Farbschichtdicke des
Sujets zu einer Neueinstellung, wobei zunächst -beginnend ab dem Zeitpunkt t1 bis
zu einem Zeitpunkt t2- eine Totzeit T vorliegt, während der noch keine Reaktion erfolgt.
Im Zeitpunkt t1 reagiert das System auf die Stellgrößenänderung beispielsweise mit
einem exponentiellen Anstieg der Farbschichtdicke, bis -zum Zeitpunkt t3- ein neuer
stationärer Zustand erreicht ist. Der maximale Gradient dieser Übergangsfunktion,
der durch den Winkel α bestimmt ist, kann -zusammen mit der Totzeit T- herangezogen
werden, um eine Identifikation der Regelstrecke durchzuführen.
[0016] Mittels der Erfindung läßt sich somit die Übertragungsfunktion aus Verstellungen
mehrerer Druckwerke oder Verstellungen eines Druckwerks durch Anwendung der bei der
Regelung verwendeten Sensitivitätsmatrix M auf die einzelnen Druckwerke zuweisen.
Ferner wird die Identifikation der Regelstrecke durch die Totzeit und den maximalen
Gradienten der Übergangsfunktion bestimmt, wobei auch eine Schätzung der Totzeit und
des Gradienten erfolgen kann.
Bezugszeichenliste
[0017]
- 1
- Druckexemplar
- 2
- Kamera
- 3, 4, 5, 6
- Schritte
- M
- Sensivitätsmatrix
- S
- Stellgröße
- Ü
- Übergangsfunktion
- T
- Totzeit
- t1, t2, t3
- Zeipunkte
1. Verfahren zur Bestimmung der dynamischen Eigenschaften von Regelstrecken in Regelkreisen
bildenden Farbzonen von Farbwerken einer Druckmaschine,
dadurch gekennzeichnet,
daß die während des Druckens zur Erledigung eines Druckauftrags auftretenden Sprungantworten
aufgrund von Stellgrößenänderungen -auch wenn sich Verstellungen und damit Sprungantworten
in verschiedenen Druckwerken überlagern und/oder hinreichend kurz nacheinander durchgeführte
und damit überlagerte Verstellungen und somit überlagerte Sprungantworten eines Druckwerks
vorliegen- mit einer bekannten Sensitivitätsmatrix (M) beaufschlagt werden, um die
Überlagerungen zur Erkennung des individuellen dynamischen Verhaltens jedes beziehungsweise
des Farbwerks zu entflechten.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die jeweilige Sprungantwort durch optische Messung der Remission der zugehörigen
Druckfarbe auf dem Druckexemplar ermittelt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß von der Sprungantwort nur die zwischen Beginn der Stellgrößenänderung und Beginn
der Farbschichtdickenänderung liegende Totzeit (T) sowie der maximal auftretende Gradient
der Übergangsfunktion (ü) verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die optische Messung mit einem Kamerasystem (2) durchgeführt wird, das zur separierenden
Erkennung von jeder der verwendeten Druckfarben einen Meßwert ermittelt.
1. Method for determining the dynamic properties of controlled systems in ink zones of
inking units of a printing press, the ink zones forming control loops,
characterized in
that the step responses occurring owing to changes in controlled variables during
printing a print job - even if adjustments and hence step responses in different printing
units are superimposed and/or if adjustments in one printing unit which are carried
out in a sufficiently quick succession and hence are superimposed, thus effecting
superimposed step responses, are present - are acted upon by a known sensitivity matrix
(M) in order to disentangle the superimpositions for detecting the individual dynamic
performance of each inking unit or of the inking unit.
2. Method according to Claim 1,
characterized in
that each step response is ascertained by an optical measurement of the remission
of the associated printing ink on the printed product.
3. Method according to one of the preceding claims,
characterized in
that of the step response only the idle time (T) elapsing between the beginning of
the change in the controlled variables and the beginning of the change in the ink
layer thickness as well as the maximum occurring gradient of the transfer function
(Ü) is used.
4. Method according to one of the preceding claims,
characterized in
that the optical measurement is carried out by a camera system (2) which ascertains
a measured value for each of the printing inks used in order to perform a separate
detection.
1. Procédé pour déterminer les propriétés dynamiques de systèmes asservis dans des zones
d'encrage de mécanismes d'encrage d'une machine à imprimer qui forment des boucles
d'asservissement,
caractérisé
en ce que les réponses discontinues qui se produisent pendant l'impression pour
l'exécution d'une commande d'impression sur la base de modifications de la variable
réglante - même si des réglages, et donc des réponses discontinues, se superposent
dans différents groupes imprimants et/ou s'il se produit des réglages exécutés suffisamment
tôt l'un après l'autre et qui sont ainsi superposés, et donc des réponses discontinues
superposées d'un groupe imprimant - sont chargées avec une matrice connue de sensibilité
(M) pour combattre les superpositions en vue de la reconnaissance du comportement
dynamique individuel de chaque mécanisme d'encrage ou du mécanisme d'encrage.
2. Procédé selon la revendication 1
caractérisé
en ce que la réponse discontinue est obtenue par mesure optique de la luminance
de réflexion de l'encre d'impression correspondante sur l'exemplaire imprimé.
3. Procédé selon une des revendications précédentes,
caractérisé
en ce qu'on utilise exclusivement le temps mort (T) de la réponse discontinue situé
entre le début de la modification de la variable réglante et le début de la modification
de l'épaisseur de la couche d'encre, ainsi que le gradient maximal de la fonction
de transition (Ü).
4. Procédé selon une des revendications précédentes,
caractérisé
en ce que la mesure optique est exécutée avec un système de caméra (2) qui prend
une valeur de mesure en vue de l'identification séparée de chacune des encres d'impression
utilisées.