DE102014005289A1 - Farbregelungskonzept für Druckmaschinen mit Kurzfarbwerk - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Farbgebung in Druckmaschinen in Abhängigkeit von Druckgeschwindigkeit (v) und Temperatur (T) zum Erreichen einer gewünschten Soll-Färbung (Fλ,soll), wobei die Druckmaschine einen Steuerungsrechner aufweist, welcher die Druckgeschwindigkeit (v) und/oder Temperatur (T) der Druckmaschine steuert. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass durch den Steuerungsrechner die Regelung von Temperatur (T) oder Druckgeschwindigkeit (v) vor oder während dem Fortdruckbetrieb durch eine adaptive Regelung erfolgt.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Farbgebung in Druckmaschinen in Abhängigkeit von Druckgeschwindigkeit und Temperatur zum Erreichen einer gewünschten Soll-Färbung, wobei die Druckmaschine einen Steuerungsrechner aufweist, welcher die Druckgeschwindigkeit und/oder Temperatur der Druckmaschine steuert.
• Ein derartiges Verfahren zur Steuerung der Farbgebung in einer Druckmaschine ist aus der Offenlegungsschrift DE 10 2010 046 957 A1 bekannt. In diesem Dokument wird ein Verfahren zum Ausregeln von Färbungsdifferenzen zwischen Soll-Farbwerten und Ist-Farbwerten in Druckmaschinen mit wenigstens einem Farbwerk und einem Steuerungsrechner beschrieben, wobei bei einer erkannten Färbungsdifferenz zwischen den Soll-Farbwerten und den Ist-Farbwerten zur Ausregelung dieser Färbungsdifferenz ein kombinierter Steuerungsvorgang bestehend aus einer Änderung der Druckgeschwindigkeit und der Temperatur im Farbwerk durch den Steuerungsrechner erfolgt. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zum Einsatz in Offset-Druckmaschinen mit einem sogenannten Kurzfarbwerk, bei dem eine Farbdosierung nicht über einzelne Farbzonen und zugeordnete Farbzonendosierelemente erfolgt. Diese Kurzfarbwerke werden auch oft als Anilox-Farbwerke bezeichnet und kommen vor allen Dingen bei Offset-Druckmaschinen für den Zeitungsdruck zum Einsatz. In den letzten Jahren werden Kurzfarbwerke auch zunehmend bei Bogenoffsetdruckmaschinen eingesetzt, da diese Kurzfarbwerke über eine Reihe von positiven Eigenschaften wie kurze Makulaturphase beim Anlauf verfügen. Ein Nachteil der Kurzfarbwerke liegt jedoch darin, dass keine Farbdosierelemente zum Dosieren der Farbe im Farbwerk eines Druckwerks vorhanden sind und so auftretende Färbungsdifferenzen zwischen der Druckvorlage und dem produzierten Bedruckstoff anderweitig ausgeregelt werden müssen.
• Im Wesentlichen wird die Färbung bei Kurzfarbwerken über die Größen Temperatur und Druckgeschwindigkeit gesteuert. Während eine Färbungsänderung durch Änderung der Druckgeschwindigkeit relativ schnell erfolgen kann, benötigt eine Färbungsänderung durch Änderung der Temperatur eine deutlich längere Zeitspanne. Demzufolge können schnelle Färbungsänderungen in einem Kurzfarbwerk nur durch Änderung der Druckgeschwindigkeit durchgeführt werden. Eine Änderung der Druckgeschwindigkeit hat jedoch den Nachteil, dass sich die Produktionsgeschwindigkeit der Druckmaschine verändert. Insbesondere eine dauerhafte Absenkung der Druckgeschwindigkeit ist daher nachteilhaft für eine schnelle Produktion. Deshalb schlägt das Dokument DE 10 2010 046 957 A1 vor, dass der Steuerungsrechner der Druckmaschine einen kombinierten Regelschritt aus Änderung der Druckgeschwindigkeit und Änderung der Temperatur durchführt. Dabei wird zunächst die Druckgeschwindigkeit geändert, um schnell eine Färbungsänderung herbeizuführen. Dabei oder anschließend wird eine Änderung der Temperatur im Farbwerk vorgenommen, um die Druckgeschwindigkeit sobald wie möglich auf die ursprüngliche Druckgeschwindigkeit zurückführen zu können. Damit wird verhindert, dass die Druckgeschwindigkeit zum Ausregeln von Färbungsunterschieden dauerhaft abgesenkt wird.
• Ein weiteres Verfahren zur Regelung und Steuerung der Farbgebung in Offset-Druckmaschinen mit einem Kurzfarbwerk ist aus der Offenlegungsschrift DE 10 2011 008 592 A1 bekannt. Auch dieses Verfahren trägt der Tatsache Rechnung, dass bei Kurzfarbwerken Farbdosierelemente zur Farbdosierelemente zur Farbregelung nicht zur Verfügung stehen. Es wird daher vorgeschlagen, einen Regelbereich im Steuerungsrechner in Teilbereiche zu unterteilen, wobei den Teilbereichen im Steuerungsrechner jeweils eine Stellgröße des Farbwerks oder der Druckmaschine zugeordnet ist. Der Steuerungsrechner ermittelt dann in Abhängigkeit einer vom Bediener ausgewählten Farbgebung, über welche jeweils zugeordneten Stellgrößen bzw. Teilbereiche die ausgewählte Farbgebung im Farbwerk eingestellt werden soll. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass sich der Bediener keine Gedanken machen muss, auf welche Stellgröße er einwirken muss, um die gewünschte Farbgebung zu erreichen, diese Auswahl nimmt vielmehr der Steuerungsrechner selbst vor.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung der Farbgebung in Offset-Druckmaschinen, insbesondere bei Druckmaschinen mit Kurzfarbwerken, zu schaffen, welches die Regelung der Farbgebung über die Druckgeschwindigkeit oder Temperatur verbessert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, eine präzise Farbregelung auch bei Offset-Druckmaschinen mit Kurzfarbwerk, insbesondere Anilox-Farbwerk, während des Einrichtens als auch des Fortdrucks vorzunehmen. Dies wird dadurch möglich, dass die Regelung und der Regelkreis bei derartigen Druckmaschinen gemäß der vorliegenden Erfindung deutlich verbessert werden. Dazu ist vorgesehen, dass die Druckmaschine einen Steuerungsrechner zur Regelung der Farbgebung aufweist, und über geeignete, kontinuierliche oder in diskreten Schritten verstellbare Stellgrößen verfügt. Diese können beispielsweise die Temperatur der Rasterwalze oder die Druckgeschwindigkeit sein. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist nun vorgesehen, dass der Steuerungsrechner über eine adaptive Regelung verfügt. Diese adaptive Regelung bietet den großen Vorteil, dass möglichst viele Parameter, welche einen Einfluss auf die Farbgebung in der Offset-Druckmaschine haben, miteinbezogen und in Abhängigkeit der Parameter die Regelung angepasst werden kann. Neben der Druckgeschwindigkeit und der Temperatur spielen beim Druck insbesondere der Bedruckstoff, die verdruckte Farbe, die Luftfeuchtigkeit und ähnliche Umgebungsparameter eine Rolle. Dies bedeutet, dass auch diese Größen einen Einfluss auf die Färbung besitzen. Für die Regelung werden diese Größen geeignet aufgeteilt in eine Gruppe von Größen, die die Parametersätze beschreiben, sowie die Störgrößen. Direkt oder indirekt messbare bzw. schätzbare Störgrößen können ähnlich wie Stellgrößen behandelt werden. während nicht messbare Störgrößen durch die Regelung kompensiert werden müssen. Zu jeder Stellgröße und messbaren Störgröße, die zusammen als Eingangsgrößen bezeichnet werden, existiert ein Einfluss- bzw. Streckenparameter und ggfs. eine Formfunktion, der die Abhängigkeit der Färbung von der jeweiligen Eingangsgröße beschreibt. Dabei besitzt jeder Parametersatz eigene Parameterwerte, die bei der Erstellung neuer Parametersätze geeignet aus den vorhandenen geschätzt werden können. Mittels der adaptiven Regelung ist es auch möglich, eine Steuerung von Offset-Druckmaschinen mit Kurzfarbwerk so zu gestalten, dass diese Streckenparameter gelernt werden. Auf diese Art und Weise ist eine kontinuierliche Verbesserung der Steuerung der Farbgebung in einer Offset-Druckmaschine auch mit Kurzfarbwerk möglich.
• Die grundsätzliche Aufgabe der Regelung ist es, eine gegebene Sollfärbung zu halten bzw. diese zu erreichen. Darüber hinaus sollen Änderungen anderer Eingangsgrößen kompensiert werden. So soll sich beispielsweise die Färbung bei einer Änderung der Druckgeschwindigkeit nicht ändern. Um diese Aufgaben möglichst gut zu erfüllen, ist eine genaue Kenntnis der Streckenparameter erforderlich, weshalb hier ein adaptives Verfahren vorgeschlagen wird.
• In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steuerungsrechner für die adaptive Regelung die Streckenparameter der Temperatur und Druckgeschwindigkeit schätzt. Dabei werden die Ist-Werte, d. h. die gemessenen Farbmesswerten genutzt, um mit einem bestimmten Algorithmus, z. B. der Least-Squares-Methode, die Parameter zu schätzen. Dabei ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine Schätzung über eine Mittelung über mehrere Druckaufträge hinweg erfolgt. Auf diese Art und Weise werden Ausreißer aus einem Druckauftrag herausgemittelt. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schätzung aus einer Kombination einer Schätzung während eines Druckauftrags und der Mittelung der Schätzwerte über mehrere Druckaufträge hinweg besteht. In diesem Fall werden die Vorteile der Schätzung aus einem Druckauftrag und der Mittelung über die Schätzwerte mehrerer Druckaufträge hinweg kombiniert. Zum einen wird durch die Mittelung der Schätzwerte über mehrere Druckaufträge hinweg verhindert, dass Ausreißer eines Druckauftrags verstärkt durchschlagen und zum anderen kann aus der Schätzung nur eines Auftrags z. B. eines zeitlich nur kurz zurückliegenden Auftrags der Einfluss von sich verändernden Umweltgrößen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit besser berücksichtigt werden.
• Da typischerweise zwischen den verschiedenen Stellgrößen, z. B. Temperatur und Druckgeschwindigkeit eine starke Korrelation vorliegt, können insbesondere die Streckenparameter, die zu den Stellgrößen gehören, die sich nicht bei jeder Messung ändern, z. B. die Druckgeschwindigkeit, eine hohe Varianz besitzen. Daher ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Regelung die Streckenparameter, die zu der Eingangsgröße Geschwindigkeit gehören bei einem festgehaltenen Temperatur-Parameter geschätzt werden. Damit ist der geschätzte Parameterwert im Allgemeinen zwar mit einem Bias behaftet, jedoch wird bei dieser Methode der Quotient zwischen dem Parameter zur Geschwindigkeit und dem zur Temperatur sehr gut geschätzt. Da es bei der Regelung nur auf diesen Quotienten ankommt, wird mit diesem Verfahren ein sehr gutes Regelverhalten erreicht.
• Es ist weiterhin möglich, neben dem Streckenparameter der Geschwindigkeit auch einen Korrekturfaktor aus den Messdaten zu bestimmen, der es erlaubt, den Schätzwert des Parameters der Geschwindigkeit nachträglich an einen besseren Schätzwert des Parameters der Temperatur anzupassen. Dieser Korrekturfaktor lässt sich ebenso wie die Schätzwerte der Parameter für Temperatur und Druckgeschwindigkeit über mehrere Druckaufträge mitteln, so dass mit jeder Verbesserung der Schätzung des Parameters der Temperatur auch der Bias und die Varianz des Parameters der Geschwindigkeit verbessert werden. Dieses Verfahren lässt sich auf eine beliebige Anzahl an Stellgrößen erweitern.
• Aufgrund der Tatsache, dass das Lernen der Parameter typischerweise im geschlossenen Regelkreis geschieht, ist die Schätzung nicht mehr biasfrei. Dieser Bias ist jedoch nur bei kleinen anfänglichen Regelabweichungen relevant. Durch die Mittelung der Schätzwerte über mehrere Aufträge sinkt dessen Einfluss weiter, jedoch ist es weiterhin auch möglich, den Bias in Abhängigkeit der anfänglichen Regelabweichung sowie der Reglerverstärkung zu tabellieren und damit eine näherungsweise Kompensation durchzuführen. Damit verbessert sich die Güte der Schätzung weiter.
• In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, dass die Schätzwerte einem Plausibilitätstest unterzogen werden. Dieser auf stochastischen Tests beruhende Plausibilitätstest kann mit weiteren Tests wie z. B. einem Test des Verlaufs der gemessenen Färbung, einer Betrachtung der geschätzten Varianz und einem regelbasierten Entscheidungsverfahren kombiniert werden, um so Ausreißer und Parametersprünge sicher zu erkennen. Damit wird ein kriechendes oder aufschwingendes Regelungsverhalten verhindert und das Einbeziehen von Schätzwerten stark gestörter Messungen unterbunden.
• Als Regler kann beispielsweise ein einfacher I-Regler verwendet werden. Verwendet man dabei aber eine feste Reglerverstärkung bezogen auf den Parameterwert der Temperatur, so muss bei der Auslegung ein Kompromiss zwischen hoher und niedriger Reglerverstärkung gefunden werden. Eine hohe Reglerverstärkung hat den Vorteil des schnellen Ausregelns von Sollgrößensprüngen und sprungförmigen Störungen, jedoch bei einer ungenügenden Rauschunterdrückung. Eine niedrige Reglerverstärkung minimiert den Einfluss des Messrauschens, regelt jedoch Sollgrößensprünge und sprungförmige Störungen nur langsam aus.
• In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Regelung über einen Regelkreis mit einem bedingten Filter, welches über eine Aktivierungslogik des Steuerungsrechners gesteuert wird, erfolgt. Dieses bedingte Filter kann nach Bedarf durch den Steuerungsrechner eingeschaltet werden, glättet das Ausgangssignal des Reglers und verhindert, dass das Rauschen verstärkt wird. Anstelle des bedingten Filters ist es auch möglich, die Reglerverstärkung abhängig von der aktuell gemessenen Regelabweichung zu wählen. In beiden Fällen empfiehlt es sich, die jeweilige Logik erst nach dem ersten Vorzeichenwechsel der Regelabweichung zu aktivieren, um ein möglichst schnelles Einregeln der Sollfärbung zu erreichen.
• Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Figuren näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
• 1 den prinzipiellen Aufbau eines Regelkreises zur Steuerung der Farbgebung in einer Offset-Druckmaschine mit Kurzfarbwerk,
• 2 Ausführung eines I-Reglers mit Vorsteuerung
• 3 den Ablauf eines Einregelvorgangs,
• 4 einen Regelkreis mit einem Filter unter Berücksichtigung von Störungen,
• 5 den prinzipiellen Verlauf einer regelabweichungsabhängigen Reglerverstärkung,
• 6 einen adaptiven Regelkreis,
• 7 den Ablaufplan einer Parameterschätzung der Reglerparameter,
• 8 den Ablaufplan der Mittelung mit Vergessensfaktor,
• 9 den Ablaufplan des Plausibilitätstest und
• 10 den Ablaufplan des Gesamtverfahrens.
• In 1 ist die Struktur des Regelkreises der Farbregelung einer Offsetdruckmaschine mit einem Kurzfarbwerk abgebildet. Dabei wird mittels eines Farbmessgeräts die Ist-Färbung F ~_λ gemessen, welche von einer Steuerung überlagert ist. Diese gemessene Ist-Färbung F ~_λ wird im Steuerungsrechner der Druckmaschine ausgewertet und mit der Sollfärbung F_λ,soll verglichen. In 1 wird der Sollwert der Farbdichte F_soll von 200 vorgegeben. Wenn die Auswertung ergibt, dass der Farb-Istwert F* einen Wert von 220 annimmt, so hat das Farbmessgerät auf dem gemessenen Bedruckstoff eine um 10% hohe Farbdichte ermittelt. Diese Differenz muss nun über einen Regler ausgeregelt werden. Als Eingangsgröße hat der Regler zudem die Druckgeschwindigkeit v der Druckmaschine, wobei der Regler anhand der eingestellten Druckgeschwindigkeit v eine mit einer Steuerung überlagerte Temperatur T berechnet und vorgibt und einen Aktor zur Einstellung der gewünschten Temperatur T der Rasterwalze weiterleitet. Im Druckwerk wird dann durch entsprechende Ansteuerung von Heiz- oder Kühlelementen die gewünschte Temperatur T eingestellt.
• Für die folgenden Erläuterungen wird als Streckenfunktion F(k) = F₀ + k_T·(T(k) – T₀) + k_v·(v(k) – v₀) angenommen. Es sind auch allgemeinere Abhängigkeiten möglich. So muss die Abhängigkeit von Temperatur und Druckgeschwindigkeit nicht affin sein, sondern es können Formfunktionen φ_T und φ_v verwendet werden F(k) = F₀ + k_T·φ_T(T(k) – T₀) + k_v·φ_v(v(k) – v₀)
• Auch können allgemeiner Koppelterme berücksichtigt werden.
• Regelung
• Ein einfaches hier anwendbares Regelgesetz ist über

  

  gegeben, wobei die ersten beiden Summanden den I-Regler und der letzte Summand die Kompensation der Druckgeschwindigkeit darstellen. Um Windup-Effekte zu vermeiden und Handeingriffe zu ermöglichen, bietet sich die Formulierung

  

  an, wobei T ~_k und ṽ_k die „gemessene” Temperatur beziehungsweise Druckgeschwindigkeit angibt, die von der Maschinensteuerung an den Regler zurückgemeldet werden. Diese Struktur ist in 2 dargestellt. Für ein möglichst schnelles Ausregeln von Anfangsabweichungen und sprungförmigen Störungen ist k_I = 1/k ^_T,r zu setzen.
• 2 beschreibt einen Ablauf eines Einregelvorgangs in 1. Hierbei ist zu erkennen, dass am Anfang mit einer Starttemperatur begonnen wird, die entweder vom Bediener vorgegeben werden könnte, oder die aus den Parametern berechnet werden kann, die in vorangegangenen Aufträgen gelernt wurden. Nach dem Durchführen des Anlaufs wird ein entsprechender Bedruckstoff durch das Farbmessgerät vermessen und auf etwaige Abweichungen mit der gewünschten Färbung überprüft. Wenn es Abweichungen gibt, wird eine neue Temperatur T_r bestimmt und abermals ein Bogen vermessen. Wenn die Farbgebung stimmt, so wird für eine geänderte Druckgeschwindigkeit eine neue Temperatur T_r bestimmt und wiederum ein Bogen gezogen. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die Druckmaschine die gewünschte Färbung erreicht hat. Danach wird im Fortdruckbetrieb ebenfalls regelmäßig ein Bogen gezogen, vermessen und gegebenenfalls die Färbung angepasst, wenn es Abweichungen gibt. Auf diese Art und Weise wird sichergestellt, dass die gewünschte Färbung möglichst schnell erreicht wird und im Fortdruckzustand auch gehalten wird.
• In 4 ist ein Regelkreis mit einem Filter abgebildet, welcher die Einwirkung von Störungen berücksichtigt. Derartige Störungen sind praktisch immer vorhanden, da es ein Prozessrauschen gibt, das hier unter n_F zusammengefasst ist.
• 4 zeigt dazu einen Regelkreis mit einem bedingten Filter, wobei das Filter mittels einer Aktivierungslogik des Steuerungsrechners in Abhängigkeit des vorgegebenen Farbsollwerts F_soll und der gewünschten Druckgeschwindigkeit v_soll eingestellt wird. Dabei wird das Filter unter bestimmten Bedingungen aktiviert bzw. deaktiviert. Das Filter ist entweder vor bzw. nach dem Regler anzuordnen oder in diesen zu integrieren, womit sich ein anderes Regelgesetz ergibt, und entsprechend auszulegen, so dass sich ein stabiler Regelkreis ergibt.
• Alternativ kann eine regelabweichungsabhängige Reglerverstärkung verwendet werden. 5 zeigt den prinzipiellen Verlauf einer solchen Reglerverstärkung. Wesentlich ist, dass die Reglerverstärkung bei kleinen Regelabweichungen stark reduziert wird.
• Adaption
• 7 zeigt einen adaptiven Regelkreis, bei dem die Reglerparameter für Temperatur k ^_T,r' für Druckgeschwindigkeit k ^_v,r für die Farbdichte F ^_0,r' durch einen Adaptionsalgorithmus aus den Messwerten bestimmt werden.
• Basis des beschriebenen Algorithmus ist eine Least-Squares-Schätzung. Mit dem Eingangsvektor Ψ^T(k) = [1 T(k) – T₀ v(k) – v₀] und dem Messwert ỹ(k) der k-ten Messung werden die Matrizen

  

  aufgebaut. Damit ergeben sich die Schätzwerte der Parameter über

  
• Wenn die Schätzung online erfolgen soll, dann kommt bei jedem Abtastschritt ein neuer Datensatz hinzu. Es müssen aber nicht in jedem Abtastschritt Produkte immer größer werdender Matrizen berechnet werden, sondern man kann die Berechnung iterativ ausführen. Die Matrix Ψ und der Vektor ỹ werden hier nur in den Kombinationen L = Ψ^TΨ und r = Ψ^Ty verwendet. Diese können iterativ über

  

  und

  

  berechnet werden.
• Voraussetzung zur Anwendung der gegebenen Schätzgleichung ist es, dass die Matrix L = Ψ^TΨ invertierbar ist. Dazu müssen sich die Eingangsgrößen zu allen Parametern linear unabhängig verändert haben. Ist dies nicht der Fall, so kann aber einfach eine Untermenge der Parameter geschätzt werden. Somit ergibt sich der in 7 gezeigte Ablaufplan. Solange noch keine Änderung der Druckgeschwindigkeit vorliegt, kann k_v auch noch nicht geschätzt werden. Die Schätzung von F₀ und k_T erfolgt dann über eine Zwei-Parameter-Schätzung.
• Wesentlich in 7 ist auch die Überprüfung der Varianz über

  
• Dadurch wird erreicht, dass keine zu ungenauen Schätzwerte zur Regelung verwendet werden. Die Überprüfung der Varianz hat beispielsweise gegenüber der Überprüfung der anfänglichen Regelabweichung den Vorteil, dass zum einen auch Messungen verwendet werden, bei denen keine große anfängliche Regelabweichung vorliegt, aber dafür eine große Anzahl an Messungen. Zum anderen kann bei der Verwendung der anfänglichen Regelabweichung als Kriterium ein großer Bias entstehen. Die Zwei-Parameter-Schätzung des Streckenparameters k_v ist weiter unten beschrieben.
• Der Schätzwert des Parameters F₀ kann entweder aus der normalen LS-Schätzung verwendet werden, oder, wie in 7 dargestellt, bezüglich der aktuell zur Regelung verwendeten Schätzwerte k ^_T,r und k ^_v,r Die Entscheidung welche Methode verwendet wird, hängt von den erwarteten Schwankungen von Auftrag zu Auftrag ab.
• Die weiter unten beschriebene Mittelung der Parameter über mehrere Aufträge ist in 7 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
• Prinzipiell kann der Least-Squares-Algorithmus auch in einer rekursiven Form implementiert werden. Da hier jedoch die zu invertierende Matrix nur eine geringe Dimension besitzt, ist ein Übergang zur rekursiven Form nicht nötig.
• Zwei-Parameter-Schätzung
• Bei festgehaltenem k ^_T,r wird der Schätzwert für k_v über k ^_v = (Ψ T / vΨ_v)^–1Ψ T / vy_v bestimmt, wobei sich Ψ T / vΨ_v = (Ψ^TΨ)_[13],[13] und Ψ T / vy_v = (Ψ^Ty)_[13] – (Ψ^TΨ)_[13],2·k ^_T,r aus den bekannten Matrizen L = Ψ^TΨ und r = Ψ^Ty ergeben. Zusätzlich kann ein Korrekturfaktor

  

  als zweiter Eintrag des Vektors

  

  bestimmt werden, wobei Ψ T / vΨ_T = (Ψ^TΨ)_[13],2 ist. Liegt später ein verbesserter Schätzwert k ^ ' / T,r vor, so kann der Schätzwert für k_v über

  

  nachträglich an das neue k ^ ' / T,r angepasst werden. D. h. es ergibt sich mit k ^ ' / v der Wert, der sich ergeben hätte, wenn von Anfang an k ^ ' / T,r verwendet geworden wäre. Dabei muss die Schätzung jedoch nicht wiederholt werden, und es müssen somit auch nicht die L- und r-Matrizen der vergangenen Aufträge gespeichert werden, sondern lediglich der Faktor

  

  sowie der dazu gültige Referenzwert k ^_T,r . Auf letzteren kann auch verzichtet werden, wenn die Abmachung getroffen wird, dass sich die Schätzwerte immer auf das aktuelle k ^_T,r beziehen.
• Mittelung
• Aus den verschiedenen Aufträgen l liegen Schätzwerte k ^_T(l) zusammen mit den Varianzen

  

  vor. Diese können nach verschiedenen Gesichtspunkten gemittelt werden. So kann die Mittelung entweder mit einem Vergessensfaktor λ geschehen, so dass der Mittelwert von den nahe zurückliegenden Aufträgen dominiert wird. Alternativ kann eine varianzoptimale Mittelung erfolgen, bei der der Mittelwert die minimal mögliche Varianz besitzt. Daneben ist auch eine Kombination dieser Varianten möglich. Die Festlegung des Verfahrens orientiert sich an den Eigenschaften des Prozesses.
• Im Allgemeinen ergibt sich eine iterative Darstellung der Mittelung in der Form k ^_T,m(l) = (1 – γ(l))k ^_T,m(l – 1) + γ(l)k ^_T(l) oder

  

  mit geeignet gewählten Gewichten γ(l) bzw. g(l). Um schon im aktuellen Auftrag den gemittelten Wert nutzen zu können, empfiehlt sich der in 8 gezeigte Algorithmus, wobei dort beispielhaft die Mittelung mit einem einfachen Vergessensfaktor λ gezeigt ist.
• Um zu schlechte Schätzwerte möglichst von der Mittelung auszuschließen wird hier ebenfalls die Varianz überprüft, wobei aber eine andere Grenze

  

  wie für die Regelung verwendet wird. Dabei wird in der Regel

  

  gelten.
• Die Mittelung der Schätzwerte für k_v erfolgt analog. Es ist lediglich darauf zu achten, dass sich der bisherige Mittelwert k ^_v,m(l – 1) und der neue Schätzwert k ^_v(l) auf denselben Wert k ^_T,r beziehen. In diesem Zusammenhang ist auch die Tatsache wesentlich, dass die Korrekturfaktoren genauso wie die Schätzwerte gemittelt werden können, d. h.

  

  wobei k ^ ' / v,m(l – 1) der auf das aktuelle k ^_T,r bezogene Mittelwert k ^_v,m(l – 1) ist.
• Plausibilität
• Eine Methode die Plausibilität der Schätzwerte zu prüfen ist in 9 dargestellt. Dabei ist

  

  mit der Standardnormalverteilungsfunktion Φ. Mit p_H0,min kann die Schärfe der Bedingung eingestellt werden.
• Die Varianz des Prozess- und Messrauschens kann über

  

  geschätzt werden. Mit diesem Schätzwert und dem angenommenen Wert σ 2 / F kann die Bedingung

  

  formuliert werden. Der Parameter

  

  ist dabei geeignet zu wählen.
• In 10 ist das gesamte Verfahren dargestellt.
• Bezugszeichenliste

• v

  Druckgeschwindigkeit

  T

  Temperatur der Rasterwalze

  F_λ

  Farbort

  F*

  Farb-Istwert

  F_λ,soll

  Farb-Sollwert

  F ~_λ

  gemessene Färbung mit Störung

  T ~

  vorgegebene Temperatur mit Störung

  T_r

  Temperaturstellwert des Reglers

  n_F

  Prozess- und Messrauschen

  e

  Regelabweichungen, e = F_soll – F

  T_r'

  gefilterte Temperatur des Reglers

  v_soll

  Soll-Druckgeschwindigkeit

  k ^_T,r'

  Reglerparameter Temperatur

  k ^_v,r

  Reglerparameter Druckgeschwindigkeit

  F ^_0,r'

  Reglerparameter Farbdichte

  σ 2 / F

  Varianz des Messrauschens

  L

  Produkt aus Schätzmatrix und transponierter Schätzmatrix

  r

  Produkt transponierter Schätzmatrix und Messvektor

  k_I

  Reglerverstärkung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102010046957 A1 [0002, 0003]
• DE 102011008592 A1 [0004]

Claims (11)

1. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung in Druckmaschinen in Abhängigkeit von Druckgeschwindigkeit (v) und Temperatur (T) zum Erreichen einer gewünschten Soll-Färbung (F_λ,soll), wobei die Druckmaschine einen Steuerungsrechner aufweist, welcher die Druckgeschwindigkeit (v) und/oder Temperatur (T) der Druckmaschine steuert, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Steuerungsrechner die Regelung von Temperatur (T) oder Druckgeschwindigkeit (v) vor oder während dem Fortdruckbetrieb durch eine adaptive Regelung erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsrechner für die adaptive Regelung Reglerparameter ( k ^_T,r' , k ^_v,r ) für Temperatur (T) oder Druckgeschwindigkeit (v) schätzt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung über einen Regelkreis mit wenigstens zwei Stufen zum Lernen von Reglerparametern ( k ^_T,r' , k ^_v,r ) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung einen Regelkreis mit einem Filter oder einer anpassbaren Reglerverstärkung aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsrechner einen Bias der Regelung auf Basis von Farbmesswerten schätzt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schätzung durch eine Mittelung über mehrere Druckaufträge hinweg erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schätzung aus einer Kombination einer Schätzung nur während eines Druckauftrags und der Mittelung der Schätzwerte über mehrere Druckaufträge hinweg besteht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schätzwerte einem Plausibilitätstest unterzogen werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung über einen Regelkreis mit einem bedingten Filter, welches über eine Aktivierungslogik des Steuerungsrechners gesteuert wird, erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schätzung des Reglerparameter ( k ^_v,r ) für die Druckgeschwindigkeit (v) bei festgehaltenem Reglerparameter ( k ^_T,r' ) der Temperatur (T) vorgenommen wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schätzung des Regelparameter ( k ^_T,r' ) der Temperatur (T) bei jeweils abschnittsweise konstanter Druckgeschwindigkeit (v) erfolgt.

Images