一种基于遗传算法的印刷机节能控制方法、系统、设备与流程

本发明涉及印刷机能耗控制，具体涉及一种基于遗传算法的印刷机节能控制方法、系统、设备。

背景技术：

1、凹版印刷机是使用凹版进行印刷的机器。印版的图文部分凹下，而空白部分与印版滚筒的外圆在同一平面上。凹版印刷机印刷时，印版滚筒全版面着墨，以刮墨刀将版面上空白部分的油墨刮清，留下图文部分的油墨，然后过pe膜，由压印滚筒在pe膜的背面压印,使凹下部分的油墨直接转移到pe膜上,最后经收纸部分将印刷品堆集或复卷好。凹版印刷机是采用圆压圆直接印刷方式印刷，印版直接制在印版滚筒上，采用浸墨或喷墨方式给墨，没有匀墨机构。由于墨层厚，使用挥发性强的快干油墨，须有烘干装置。

2、凹版印刷机在进行印刷时会消耗大量的电能，能耗来源有控制收卷辊的电机、控制放卷辊的电机、控制印刷辊的电机、烘箱的加热装置和送风装置，收卷辊、放卷辊、印刷辊理论上的线速度是一样的，而印刷辊的线速度决定印刷产量，不同的产品规格有着不同的印刷产量，因此，不同的产品规格会对应不同的印刷辊的线速度，如果线速度快，烘箱的加热温度过低、送风速度过慢，会造成油墨不被烘干，而如果烘箱的加热温度太高、送风速度过快会造成电能消耗过多，因此，如何平衡产量与能耗以及油墨干燥度之间的关系，是一个亟需考虑的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于遗传算法的印刷机节能控制方法、系统、设备，以解决上述问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种基于遗传算法的印刷机节能控制方法，包括如下步骤：

4、s1、确定主要影响印刷机能耗的影响因子并获取所述影响因子，所述影响因子包括控制印刷辊转动的印刷辊电机功率；

5、s2、建立节能配置模型，对所述影响因子进行编码，并基于遗传算法求解所述节能配置模型得到可行解集合，所述可行解集合包括至少一个元素，一个所述元素为一个可行个体，所述可行解集合内的每个可行个体均包括所有已匹配完成的影响因子；

6、s3、根据印刷产量得到印刷辊的印刷线速度，并根据所述印刷线速度匹配到对应的印刷辊电机功率，根据所述印刷辊电机功率从所述可行解集合内找到可行个体，根据所述可行个体配置所述印刷机的参数。

7、作为优化，所述影响因子还包括烘箱的加热装置的加热功率、烘箱的送风装置的送风功率。

8、作为优化，所述印刷辊转动的印刷线速度分别与收卷辊转动的收卷线速度以及放卷辊转动的放卷线速度相同。

9、作为优化，所述收卷线速度的计算公式为：

10、；

11、其中，为材料包裹在收卷辊后最外层的线速度，即收卷线速度，为收卷辊的角速度，为材料包裹在收卷辊后得到的半径；

12、所述放卷线速度的计算公式为：

13、；

14、其中，为材料包裹在放卷辊后最外层的线速度，即放卷线速度，为放卷辊的角速度，为材料包裹在放卷辊后得到的半径；

15、所述印刷线速度的计算公式为：

16、；

17、其中，为材料包裹在印刷辊后最外层的线速度，即印刷线速度，为印刷辊的角速度，为印刷辊的半径。

18、作为优化，s2的具体步骤为：

19、s2.1、设置遗传算法的迭代次数、每代种群中的待求解个体的个数；

20、s2.2、建立节能配置模型，所述节能配置模型包括目标函数和总约束条件，其中，所述目标函数为：

21、；

22、；

23、其中，为烘箱的加热装置进行加热所消耗的能量，为烘箱内的送风装置进行送风所消耗的能量；为通过烘箱后pe膜上的油墨的实际干燥度，表示pe膜上的油墨已经被烘干的干燥度阈值；

24、s2.3、对加热功率、送风功率、印刷辊电机功率进行编码得到待求解个体的编码值，并基于总约束条件随机生成由若干待求解个体形成初始种群，令该初始种群为父代种群，令所述父代种群中的待求解个体为父代个体，每个所述父代个体的编码值均包括加热功率、送风功率、印刷辊电机功率；

25、s2.4、根据所述父代种群的各个所述父代个体的编码值进行pe膜的印刷，在印刷完后获得烘箱加热装置所消耗的能量和送风装置所消耗的能量以及油墨干燥度，所述烘箱加热装置所消耗的能量和送风装置所消耗的能量即为进行模拟印刷的烘箱能耗结果；

26、s2.5、在满足的前提下根据所述烘箱能耗结果计算适应度函数，并根据所述适应度函数计算所述父代种群中满足的每个所述父代个体的适应度值并排序；

27、s2.6、保存所述父代种群中前m个适应度值最大的父代个体，在从除前m个适应度值最大的父代个体以外的所有父代个体中通过轮盘赌选择父代个体进行交叉变异操作得到子代个体，再计算交叉变异后的所述子代个体的适应度值并进行排序，按适应度值重插入子代个体到所述父代种群中，选择设定个数的待求解个体形成新的父代种群，然后返回s2.4；

28、s2.7、重复s2.4-s2.6，直到达到迭代次数或者目标函数值在规定阈值范围内，最终得到的父代群体即为可行解集合，所述父代群体中的父代个体即为可行个体。

29、作为优化，所述适应度函数为：

30、。

31、作为优化，所述总约束条件包括加热功率约束、送风功率约束、印刷辊电机功率约束，其中，

32、所述加热功率约束表示为：

33、；

34、单位为千瓦；

35、所述送风功率约束表示为：

36、；

37、单位为千瓦/台；

38、所述印刷辊电机功率约束表示为：

39、；

40、单位为千瓦。

41、作为优化，所述印刷机的参数包括烘箱的加热温度、烘箱的送风风速以及印刷辊的印刷线速度。

42、本发明还公开了一种基于遗传算法的印刷机节能控制系统，使用前述的一种基于遗传算法的印刷机节能控制方法，包括：

43、获取模块，用于获取影响因子；

44、模型建立模块，用于建立节能配置模型，对所述影响因子进行编码，并基于遗传算法求解所述节能配置模型得到可行解集合，所述可行解集合包括至少一个元素，一个所述元素为一个可行个体，所述可行解集合内的每个可行个体均包括所有已匹配完成的影响因子；

45、匹配执行模块，用于根据印刷产量得到印刷辊的印刷线速度，并根据所述印刷线速度匹配到对应的印刷辊电机功率，根据所述印刷辊电机功率从所述可行解集合内找到可行个体，根据所述可行个体配置所述印刷机的参数。

46、本发明一种电子设备，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如前述的一种基于遗传算法的印刷机节能控制方法。

47、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

48、通过本发明的方法，可以对印刷机的能耗进行一个监控，在保证印刷油墨干燥度的前提下控制了印刷机的能耗。