【摘要】：數(shù)字產(chǎn)品快速發(fā)展,辦公室自動(dòng)化全力推廣,復(fù)印機(jī)設(shè)備變成人們工作和生活中不可或缺的產(chǎn)品。在激光復(fù)印機(jī)領(lǐng)域,國(guó)外技術(shù)壟斷,國(guó)內(nèi)技術(shù)薄弱,國(guó)外產(chǎn)品占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的大部分份額,發(fā)展復(fù)印機(jī)技術(shù)具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。近幾年,國(guó)家強(qiáng)調(diào)信息安全并大力支持辦公室設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化發(fā)展,大力推進(jìn)辦公設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化可以有效地保護(hù)國(guó)民的信息安全。本課題針對(duì)我單位的激光復(fù)印機(jī)控制系統(tǒng)研制項(xiàng)目,為提高復(fù)印質(zhì)量,進(jìn)行了相關(guān)的研究。論文詳細(xì)論述了復(fù)印機(jī)的工作和成像原理,針對(duì)雙組份復(fù)印機(jī),分析了顯影劑混合倉(cāng)內(nèi)碳粉總量控制對(duì)提高復(fù)印機(jī)質(zhì)量的重要性,構(gòu)建了碳粉總量控制的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于預(yù)測(cè)控制的碳粉供應(yīng)控制系統(tǒng),保證碳粉濃度的穩(wěn)定值,提高復(fù)印質(zhì)量。碳粉供應(yīng)控制系統(tǒng)具有大時(shí)滯、非線性等特點(diǎn),難以建立其精確的數(shù)學(xué)模型;預(yù)測(cè)控制是一種利用被控系統(tǒng)過去時(shí)刻的輸入輸出信息預(yù)測(cè)系統(tǒng)未來時(shí)刻的行為動(dòng)作的先進(jìn)控制方法,由于不依賴于精確的數(shù)學(xué)模型,彌補(bǔ)了由于模型不夠精確導(dǎo)致控制效果不準(zhǔn)確的缺陷,并且預(yù)測(cè)控制滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正的特點(diǎn)使其具有很強(qiáng)的魯棒性和抗干擾能力,因此適合用于碳粉供應(yīng)系統(tǒng)。根據(jù)復(fù)印機(jī)顯影結(jié)構(gòu)建立了碳粉供應(yīng)數(shù)學(xué)模型,基于該模型設(shè)計(jì)了碳粉供應(yīng)控制廣義預(yù)測(cè)控制器,通過離線仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了廣義預(yù)測(cè)控制方法求解碳粉供應(yīng)控制問題的有效性�；趶�(fù)印機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求,提出了基于FPGA的Nios Ⅱ雙核系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案,充分利用FPGA的高運(yùn)算性能和并行計(jì)算特性,以及SoPC系統(tǒng)軟件開發(fā)簡(jiǎn)單、軟件代碼容易編寫、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。詳細(xì)討論了基于Nios Ⅱ雙核的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì),包括Nios Ⅱ CPU處理器和標(biāo)準(zhǔn)IP核配置、Nios Ⅱ處理器間數(shù)據(jù)通信方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)等。為了提高系統(tǒng)的運(yùn)算性能,討論了預(yù)測(cè)控制算法中的基本運(yùn)算的FPGA硬件實(shí)現(xiàn),以及如何將邏輯模塊與Avalon總線模塊融合,使邏輯模塊變成真正的硬件加速器集成到雙核系統(tǒng)中,并在軟件程序中被調(diào)用。為驗(yàn)證基于FPGA的Nios Ⅱ雙核的碳粉供應(yīng)預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的有效性和實(shí)時(shí)性,在實(shí)際的復(fù)印機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的復(fù)印機(jī)碳粉供應(yīng)控制系統(tǒng)具有良好的控制效果,相比于軟件代碼實(shí)現(xiàn)的預(yù)測(cè)控制算法,系統(tǒng)的運(yùn)算速度大約提高了7.3倍左右。
【圖文】：

然后由于電場(chǎng)作用，顯影劑混合倉(cāng)內(nèi)的碳粉被吸附到顯影輥表面上，將潛影圖像變成可見的碳粉圖像，顯影倉(cāng)內(nèi)的碳粉量減少。圖3.1 顯影裝置圖 3.2 給出了 TCR 傳感器檢測(cè)到的碳粉濃度變化行為，檢測(cè)是在沒有碳粉補(bǔ)充和碳粉消耗情況下進(jìn)行的。圖中碳粉 TC 值按周期進(jìn)行變化，這是因?yàn)閿嚢杞Y(jié)構(gòu)導(dǎo)致的，在進(jìn)行碳粉供應(yīng)控制過程中，檢測(cè)顯影倉(cāng)內(nèi)碳粉濃度值時(shí)應(yīng)該采用周期內(nèi)的最大值。

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文12圖3.2 碳粉濃度 TC 值變化圖由以上分析過程可得，碳粉供應(yīng)控制系統(tǒng)是一個(gè)兩輸入單輸出的系統(tǒng)，輸入量u和v 分別表示碳粉供應(yīng)補(bǔ)給量和碳粉消耗量，輸出量 y 表示 TCR 傳感器檢測(cè)到的碳粉濃度值，如圖 3.3 所示。碳粉供應(yīng)系統(tǒng)碳粉消耗量v碳粉補(bǔ)給量u碳粉濃度值y圖3.3 碳粉供應(yīng)控制系統(tǒng)3.1.2 模型建立打印作業(yè)時(shí)，碳粉被吸附到硒鼓上形成碳粉圖像，此時(shí)顯影倉(cāng)內(nèi)的碳粉量減少，導(dǎo)致傳感器檢測(cè)出來的濃度值減少。為了維持碳粉濃度值是一個(gè)固定值，就需要即時(shí)進(jìn)行碳粉補(bǔ)充。采樣 k 時(shí)刻的碳粉總量可由如式(3-1)的差分方程表示：tm( k 1) tm( k ) masdis ( k ) masdev ( k)(3-1)式中，，k 是采樣周期，以傳輸一頁(yè)紙的時(shí)間作為采樣周期；tm( k )表示采樣時(shí)刻時(shí)顯影倉(cāng)內(nèi)碳粉的質(zhì)量； masdis ( k )表示采樣時(shí)刻 時(shí)碳粉瓶補(bǔ)充的碳粉質(zhì)量；masdev ( k )表示在采樣時(shí)刻
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP334.8;TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2696110