JPH0211504B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0211504B2 JPH0211504B2 JP57106449A JP10644982A JPH0211504B2 JP H0211504 B2 JPH0211504 B2 JP H0211504B2 JP 57106449 A JP57106449 A JP 57106449A JP 10644982 A JP10644982 A JP 10644982A JP H0211504 B2 JPH0211504 B2 JP H0211504B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tension
- signal
- compensation
- deceleration
- mechanical loss
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
- B65H59/38—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension
- B65H59/384—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension using electronic means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H2557/00—Means for control not provided for in groups B65H2551/00 - B65H2555/00
- B65H2557/20—Calculating means; Controlling methods
- B65H2557/262—Calculating means; Controlling methods with key characteristics based on feed forward control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H2701/00—Handled material; Storage means
- B65H2701/30—Handled filamentary material
- B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments
Landscapes
- Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
- Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、帯状物例えば糸などの制御対象を高
速で巻き取りまたは送り出すとき、その制御対象
の張力を電気的に制御する装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for electrically controlling the tension of a controlled object such as a belt-like object, such as a thread, when the object is wound up or fed out at high speed.
例えばたて糸糊付機には、巻取装置が設けられ
ている。この巻取装置は、モータの回転力によ
り、糸を高速で一定の張力のもとに巻き取つてい
く。糸の張力が増加すると、糸切れなどが起きる
ため、その張力は高い精度のもとに制御されなけ
ればならない。 For example, a warp sizing machine is equipped with a winding device. This winding device winds the yarn at high speed under constant tension using the rotational force of the motor. If the thread tension increases, thread breakage may occur, so the tension must be controlled with high precision.
特許出願人は、既にこの種の張力制御に有効な
制御系を開発している。その張力制御系は、フイ
ードバツク制御のもとに、巻き取り用の可変速型
直流モータの回転速度を供給電流により制御し、
同時に制御対象の糸の張力や巻取ビームの外径な
どを電気的に検出し、この検出信号を供給電流の
フイードバツク系に入力するようにしている。 The patent applicant has already developed a control system effective for this type of tension control. The tension control system controls the rotational speed of the variable speed DC motor for winding using the supplied current under feedback control.
At the same time, the tension of the yarn to be controlled, the outer diameter of the winding beam, etc. are electrically detected, and the detection signals are input to the feedback system for the supply current.
上記張力制御技術は、従来のフリクシヨン巻取
方式または変速モータ巻取方式に比較して、高精
度で安定な高速巻取制御を可能とした。しかし今
日、さらに高速で、しかも低張力に対応できる張
力制御技術が望まれている。 The above tension control technology enables highly accurate and stable high-speed winding control compared to conventional friction winding systems or variable speed motor winding systems. However, today there is a need for tension control technology that can handle even higher speeds and lower tensions.
上記の要求を実現するためには、2つの事項が
充足されなければならない。その1つは、モータ
および機械系の時定数を可及的に小さくし、ハイ
レスポンスを実現することである。他の1つは、
制御系の問題で、速い応答の電流制御のもとで、
目標値としての張力に対応する電流指令を出して
おき、フイードバツク張力制御系の比例ゲインを
低く設定して、外乱に対して強い制御系を構成
し、瞬時的な張力変動に対しては微分動作によ
り、また長い時間に対する張力変動に対しては積
分動作でそれぞれ対応し、制御の安定化を計るこ
とである。 In order to realize the above requirements, two matters must be fulfilled. One of these is to reduce the time constant of the motor and mechanical system as much as possible to achieve high response. The other one is
Due to a control system problem, under fast response current control,
A current command corresponding to the tension as a target value is issued, and the proportional gain of the feedback tension control system is set low to configure a control system that is strong against disturbances, and differential operation is used to handle instantaneous tension fluctuations. In addition, the tension fluctuations over a long period of time can be dealt with by integral operation to stabilize the control.
一方、すでに述べたように、この種の制御系
は、フイードバツク制御を基本としている。この
ため制御系に時間遅れがあり、また乱調が起き易
い状態にある。張力制御系の比例ゲインが低く設
定されていると、乱調が起きにくい状態にあると
はいえ、完全に抑えられているわけでもない。こ
の乱調の原因は、モータその他の回転機械部分の
機械損失、加減速時における回転エネルギーの変
動および起動時の糸の過渡的な変化に起因してい
る。そしてこれらの機械損失や回転エネルギーの
変動などは機械系や電気制御系に固有のものであ
り、予め計算により求められる。発明者は、その
点に着目し、高速でしかも低張力に適応する理想
的な制御の開発を試みた。 On the other hand, as already mentioned, this type of control system is based on feedback control. For this reason, there is a time delay in the control system, and disturbances are likely to occur. If the proportional gain of the tension control system is set low, disturbances are less likely to occur, but they are not completely suppressed. The causes of this disturbance are mechanical loss in the motor and other rotating mechanical parts, fluctuations in rotational energy during acceleration and deceleration, and transient changes in the thread during startup. These mechanical losses and fluctuations in rotational energy are unique to mechanical systems and electrical control systems, and are calculated in advance. The inventor focused on this point and attempted to develop an ideal control that can be applied to high speed and low tension.
したがつて本発明の目的は、機械損失や加減速
時の回転エネルギーの変動に対応する補償に有効
な張力制御装置を提供する点にある。上記目的の
もとに本発明は、フイードバツク制御方式の張力
制御部に、フイードフオワード制御系の機械損失
補償部および加減速補償部を付加し、これらの制
御動作により運転状況に応じて機械損失および加
減速時の補償量を逐次算出し、これを張力制御部
に加えることによつて、より完全な補償を行なう
ようにしている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a tension control device that is effective in compensating for mechanical loss and fluctuations in rotational energy during acceleration and deceleration. Based on the above object, the present invention adds a mechanical loss compensation section and an acceleration/deceleration compensation section of a feedback control system to a tension control section of a feedback control system, and uses these control operations to control the machine according to the operating conditions. By sequentially calculating the loss and the amount of compensation during acceleration and deceleration and applying these to the tension control section, more complete compensation is achieved.
以下、本発明を図に示す一実施例にもとづいて
具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on an embodiment shown in the drawings.
第1図は、本発明の電気式張力制御装置1をた
て糸糊付機の巻取装置2に適用した例を示してい
る。張力の制御対象としての糸3は、ロール4、
送出しロール5、ロール6を経てロール7、張力
検出ロール8、ロール9から巻取ビーム10に巻
き取られていく。上記送出しロール5は、直流可
変速型のラインモータ11により駆動される関係
にあり、このモータ11は、送り速度制御装置1
2によつて制御されている。送り速度制御装置1
2は、送り速度設定器13からの送り速度設定信
号VFを入力し、それにもとづいてラインモータ
11に所定速度の回転を与え、また送出しロール
5の回転つまりラインモータ11の回転をタコジ
エネレータ14で検出し、そのタコジエネレータ
14の出力としてのラインモータ速度信号VLを
帰還量とし、それを比較しながらフイードバツク
制御のもとに、ラインモータ11の回転を制御す
る。この送り速度制御装置12の特性は、速い応
答速度で安定している。 FIG. 1 shows an example in which an electric tension control device 1 of the present invention is applied to a winding device 2 of a warp sizing machine. The yarn 3 whose tension is to be controlled is a roll 4,
It is wound up onto a winding beam 10 via a delivery roll 5, a roll 6, a roll 7, a tension detection roll 8, and a roll 9. The delivery roll 5 is driven by a DC variable speed line motor 11, and this motor 11 is connected to the feed speed control device 1.
2. Feed speed control device 1
2 inputs the feed speed setting signal V F from the feed speed setting device 13 and gives the line motor 11 rotation at a predetermined speed based on it, and also controls the rotation of the feed roll 5, that is, the rotation of the line motor 11, to the tachometer generator 14. The line motor speed signal V L as the output of the tachometer generator 14 is used as a feedback amount, and the rotation of the line motor 11 is controlled under feedback control while comparing it. The characteristics of this feed rate control device 12 are fast response speed and stability.
そして巻取ビーム10は、制御対象の糸3とと
もに回転する回転体で、本発明の電気式張力制御
装置1によつて制御される関係にある。すなわち
電気式張力制御装置1の張力制御部15は、電流
フイードバツクを補助帰還ループとし、張力フイ
ードバツクを主帰還ループとする制御系で、高い
精度の速度制御のもとに、張力設定器16により
与えられた張力設定信号VTを入力し、これにも
とづいて直流可変速型のモータ17の電流を制御
する。このモータ17は、巻取ビーム10を回転
させて、所定の張力のもとに糸3を巻き取つてい
く。ここで糸3の張力は、張力検出ロール8に現
われているが、その張力値は、張力検出器18に
よつて電気的に検出され、張力検出信号VSとし
て張力制御部15に帰還される。 The winding beam 10 is a rotating body that rotates together with the yarn 3 to be controlled, and is controlled by the electric tension control device 1 of the present invention. That is, the tension control section 15 of the electric tension control device 1 is a control system in which the current feedback is used as an auxiliary feedback loop and the tension feedback is used as the main feedback loop. The tension setting signal V T thus obtained is input, and the current of the DC variable speed motor 17 is controlled based on this. This motor 17 rotates the winding beam 10 and winds up the thread 3 under a predetermined tension. Here, the tension of the thread 3 appears on the tension detection roll 8, and the tension value is electrically detected by the tension detector 18 and fed back to the tension control unit 15 as a tension detection signal V S. .
この張力制御部15に対してデジタル式のフイ
ードフオワード制御系の機械損失補償部19、加
減速補償部20、起動補償部21およびこれらの
補正部22が付設されている。機械損失補償部1
9は、張力設定信号VTおよび回転速度検出器2
3からの回転速度信号VRを逐次入力して、機械
損失Mを算出し、この損失値に対応する補償信号
VMを上記張力制御部15に出力する。また加減
速補償部20は、ラインモータ速度信号VLおよ
び回転速度信号VRを入力し、回転体すなわち巻
取ビーム10の外径検出およびラインモータ速度
信号VLの微分により微分値dVL/dtの検出を行な
い、加減速時に短時間にわたつて上記巻取ビーム
10の回転エネルギーAの変動に対応した補償信
号VAを発生し、機械損失補償部19を通じてそ
の補償信号VAを上記張力制御部15に出力する
他、モータ17の界磁制御部24を制御し、巻取
ビーム10の巻取径に対応した回転トルクを発生
させる。また起動補償部21は、起動スイツチ2
5の動作と対応し、加減速補償部20および機械
損失補償部19を通じて過渡的な補償信号VDを
張力制御部15に印加する。また補正部22は、
張力制御部15の主帰還ループ(PiD制御)の
PiD出力Viを入力して、微調整用の補正計算を
し、その補正値α1,α2,α3を各部に送り込む。 A mechanical loss compensation section 19, an acceleration/deceleration compensation section 20, a starting compensation section 21, and a correction section 22 for these components are attached to the tension control section 15, which are digital feedforward control systems. Mechanical loss compensation section 1
9 is a tension setting signal V T and a rotation speed detector 2
The rotational speed signal V R from 3 is inputted sequentially, the mechanical loss M is calculated, and the compensation signal corresponding to this loss value is calculated.
V M is output to the tension control section 15. Further, the acceleration/deceleration compensator 20 inputs the line motor speed signal V L and the rotational speed signal V R , detects the outer diameter of the rotating body, that is, the winding beam 10, and differentiates the line motor speed signal V L to obtain a differential value dV L / dt is detected, and a compensation signal V A corresponding to the variation in the rotational energy A of the winding beam 10 is generated for a short period of time during acceleration/deceleration, and the compensation signal V A is applied to the tension through the mechanical loss compensator 19. In addition to being output to the control section 15, the field control section 24 of the motor 17 is controlled to generate rotational torque corresponding to the winding diameter of the winding beam 10. In addition, the startup compensation section 21 controls the startup switch 2
5, a transient compensation signal V D is applied to the tension control section 15 through the acceleration/deceleration compensation section 20 and the mechanical loss compensation section 19. Further, the correction unit 22
The main feedback loop (PiD control) of the tension control section 15
Input the PiD output Vi, perform correction calculations for fine adjustment, and send the correction values α 1 , α 2 , α 3 to each part.
さて第2図は、上記電気式張力制御装置1の具
体的な構成を示している。張力設定器16の張力
設定信号VTは、加算点26からPiD動作器27に
入り、そこでPiD出力Viとなつて加算点28,2
9および電流制御器30を経て、モータ17に目
標値としての張力に対応する電流を与えている。
電流制御器30の出力すなわち電流値は、電流検
出器31を経て加算点29に負帰還される。この
ようにして電流制御器30および電流検出器31
は、補助帰還ループを形成し、モータ17の電流
量により速度を制御する。一方、張力検出器18
の張力検出信号VSは、加算点26に負帰還され
る。この張力検出器18は、PiD動作器27とと
もに、主帰還ループを構成している。ここでPiD
動作器27は、比例、微分、積分動作をし、張力
設定信号VTと張力検出信号VSとを比較し、その
偏差にもとづいて電流制御器30を制御する。こ
の電流制御器30は、双方向サイリスタなどで構
成されている。なお、定常時には、張力設定信号
VTと張力検出信号VSとが加算点で相殺されるか
ら、PiD動作器27のPiD出力Viはゼロに近い。
そこで実質的な目標値は、後述するように、機械
損失補償部19の内部で与えられる。 Now, FIG. 2 shows a specific configuration of the electric tension control device 1. As shown in FIG. The tension setting signal V T from the tension setting device 16 enters the PiD actuator 27 from the summing point 26, where it becomes the PiD output Vi and is sent to the summing points 28, 2.
9 and a current controller 30, a current corresponding to the tension as a target value is applied to the motor 17.
The output of the current controller 30, that is, the current value, is negatively fed back to the summing point 29 via the current detector 31. In this way, the current controller 30 and the current detector 31
forms an auxiliary feedback loop, and controls the speed by the amount of current of the motor 17. On the other hand, the tension detector 18
The tension detection signal V S is negatively fed back to the addition point 26 . This tension detector 18 and the PiD actuator 27 constitute a main feedback loop. Here PiD
The actuator 27 performs proportional, differential, and integral operations, compares the tension setting signal V T and the tension detection signal V S , and controls the current controller 30 based on the deviation. This current controller 30 is composed of a bidirectional thyristor or the like. In addition, during steady state, the tension setting signal
Since V T and the tension detection signal V S are canceled out at the addition point, the PiD output Vi of the PiD actuator 27 is close to zero.
Therefore, the actual target value is given inside the mechanical loss compensator 19, as will be described later.
上記張力設定信号VTは、機械損失補償部19
にも入力され、A/D変換器33によりデジタル
量に変換され、同様にA/D変換器34で変換さ
れた回転速度信号VRとともに関数器35に入力
される。この関数器35は、低張力から高張力に
到るまでの各張力に関して、回転体の回転数(回
転速度)ごとに機械損失関数f2(VR,VT)をあら
かじめ記憶しており、その記憶内容にもとづいて
機械的損失を割り出す。機械損失関数f2(VR,
VT)は、第3図の折線近似曲線で求められる。
機械損失Mは、張力設定信号VTおよび回転速度
VRに比例して増加している。そして関数器35
の出力は、係数器36に入力される。ここで係数
器36は、関数器35の出力信号に設定器37で
与えられた利得設定用の係数K3を掛け、これと
補正値α3とを加算点38で加え、機械損失Mの補
償信号VMとして加算点39に印加する。ここで
時間tの関数としての補償信号VM(t)は、下記
の式で表わせる。 The tension setting signal V T is the mechanical loss compensator 19
It is also inputted to the function unit 35, converted into a digital quantity by the A/D converter 33, and inputted to the function unit 35 together with the rotational speed signal V R similarly converted by the A/D converter 34. This function unit 35 stores in advance a mechanical loss function f 2 (V R , V T ) for each number of rotations (rotational speed) of the rotating body for each tension from low tension to high tension. Mechanical loss is calculated based on the memory contents. Mechanical loss function f 2 (V R ,
V T ) is determined by the approximate curve of the broken line in FIG.
Mechanical loss M is determined by tension setting signal V T and rotation speed
It increases in proportion to VR . and function unit 35
The output of is input to the coefficient unit 36. Here, the coefficient unit 36 multiplies the output signal of the function unit 35 by the gain setting coefficient K 3 given by the setting unit 37, adds this and the correction value α 3 at the addition point 38, and compensates for the mechanical loss M. It is applied to the addition point 39 as the signal V M. Here, the compensation signal V M (t) as a function of time t can be expressed by the following equation.
VM(t)=K3・f2(VR,VT)+α3(VR,VT)
一方、張力設定信号VTは、係数器41で設定
器40により与えられた係数K4を掛けられ、加
算点42,39を経てA/D変換器43でアナロ
グ量に変換されてから張力制御部15の加算点2
8に加えられる。上記係数器41は、目標の張力
に対応する電流指令を電流制御器30に常時与え
ている。したがつてPiD動作器27のPiD出力Vi
は、すでに記載したように、定常状態ではゼロに
近い。このため張力制御部15は、外乱に対して
安定な動作をする。なお、この係数器41は、そ
の性質上から張力制御部15の内部にあつてもよ
い。 V M (t) = K 3 · f 2 (V R , V T ) + α 3 (V R , V T ) On the other hand, the tension setting signal V is multiplied by the addition points 42 and 39, converted into an analog quantity by the A/D converter 43, and then added to the addition point 2 of the tension control section 15.
Added to 8. The coefficient unit 41 always gives a current command corresponding to the target tension to the current controller 30. Therefore, the PiD output Vi of the PiD operating unit 27
As already mentioned, is close to zero in steady state. Therefore, the tension control section 15 operates stably against disturbances. Note that this coefficient multiplier 41 may be located inside the tension control section 15 due to its nature.
次にタコジエネレータ14の出力すなわちライ
ンモータ速度信号VLは、A/D変換器44により
デジタル量に変換され、回転速度信号VRととも
に割算器45に入力される。この割算器45は、
それらの信号比から、送出しロール5に対する巻
取ビーム10の巻取径を算出する。この割算器4
5の出力は、係数器47で設定器46の係数Hと
掛け算されて巻径信号VKとなり、界磁制御部2
4のD/A変換器48および増幅器49を経て、
モータ17の界磁巻線50に印加される。これに
より界磁制御部24は、巻取ビーム10の巻取径
の変化に対応してモータ17の界磁電流を変化さ
せる。このようにして巻取ビーム10の外径が糸
3の巻取りによつて変化しても、それに必要な巻
取トルクが与えられる。 Next, the output of the tachogenerator 14, ie, the line motor speed signal V L , is converted into a digital quantity by the A/D converter 44, and is input to the divider 45 together with the rotational speed signal V R. This divider 45 is
From these signal ratios, the winding diameter of the winding beam 10 with respect to the delivery roll 5 is calculated. This divider 4
The output of No. 5 is multiplied by the coefficient H of the setting device 46 by the coefficient unit 47 to become the winding diameter signal V K , which is sent to the field control unit 2.
4 D/A converter 48 and amplifier 49,
It is applied to the field winding 50 of the motor 17. Thereby, the field control unit 24 changes the field current of the motor 17 in accordance with the change in the winding diameter of the winding beam 10. In this way, even if the outer diameter of the winding beam 10 changes due to the winding of the yarn 3, the necessary winding torque is applied.
また巻径信号VKは、減速補償器51および加
速補償器52に入力される。減速補償器51およ
び加速補償器52は、それぞれ減速時または加速
時における回転機械系の回転エネルギーAの変動
を巻取ビーム10の外径に応じて出力し、それを
補償信号VAの基礎となる信号として出力する。
加速時の回転エネルギーAは、第4図に示すよう
に巻取ビーム10の外径Rの変化によつて二次曲
線状に変化する。この関係は、減速時にも同様で
ある。したがつて減速補償器51および加速補償
器52は、その回転エネルギー関数f1(VK)に応
じた値を記憶しておき、それらを選択的に出力す
る。ラインモータ速度信号VLは、A/D変換器4
4でA/D変換された後に、微分器53にも入力
されている。この微分器53は、ラインモータ速
度信号VLの微分動作をし、微分値dVL/dtを算出
し、それを加減速時の過渡的な時間にわたつて係
数器54および加減速識別器55に出力してい
る。加減速識別器55は、微分値dVL/dtの正負
符号を識別し、それにもとづいて識別信号Sα2を
発生し、切換スイツチ56を操作する。この切換
スイツチ56は、加速または減速時の関数を選択
的に係数器54に出力するため、係数器54は、
加速または減速時に対応した回転エネルギー変動
の出力を発生する。係数器54の出力は、係数器
58により設定器57で与えられる利得設定用の
係数K2と掛け合わされた後、加算点59で補正
値α2と加えられ準補償信号V′Aとなり、その後遅
延回路60を経て補償信号VAとして加算点61
に加えられる。 The winding diameter signal V K is also input to a deceleration compensator 51 and an acceleration compensator 52 . The deceleration compensator 51 and the acceleration compensator 52 each output a variation in the rotational energy A of the rotating mechanical system during deceleration or acceleration according to the outer diameter of the winding beam 10, and use this as the basis of the compensation signal V A. output as a signal.
The rotational energy A during acceleration changes in a quadratic curve shape as the outer diameter R of the take-up beam 10 changes, as shown in FIG. This relationship also holds true during deceleration. Therefore, the deceleration compensator 51 and the acceleration compensator 52 store values corresponding to the rotational energy function f 1 (V K ) and selectively output them. Line motor speed signal V L is A/D converter 4
After being A/D converted in step 4, it is also input to the differentiator 53. This differentiator 53 performs a differential operation on the line motor speed signal V L to calculate a differential value dV L /dt, which is applied to a coefficient unit 54 and an acceleration/deceleration discriminator 55 over the transient time during acceleration/deceleration. It is output to. The acceleration/deceleration discriminator 55 discriminates the sign of the differential value dV L /dt, generates the discrimination signal Sα 2 based on it, and operates the changeover switch 56. Since the changeover switch 56 selectively outputs the acceleration or deceleration function to the coefficient multiplier 54, the coefficient multiplier 54
Generates an output of rotational energy fluctuations corresponding to acceleration or deceleration. The output of the coefficient unit 54 is multiplied by the coefficient K 2 for gain setting given by the setting unit 57 by the coefficient unit 58, and then added to the correction value α 2 at the addition point 59 to become the quasi-compensated signal V′ A. Addition point 61 as compensation signal V A via delay circuit 60
added to.
ここで時間tの関数としての補償信号VA(t)
および準補償信号V′A(t)は、むだ時間設定器
62によるむだ時間をT3としたとき、それぞれ
下記の式で表わせる。 where the compensation signal V A (t) as a function of time t
and the quasi-compensation signal V' A (t) can be expressed by the following equations, respectively, where T3 is the dead time caused by the dead time setting device 62.
VA(t)=V′A(t−T3)
V′A(t)
=K2・f1(VK)・dVL/dt+α2(VK)
このようにして加減速補償部20は、送出しロ
ール5と巻取ビーム10の回転比および加速およ
び減速との関連で、回転エネルギーAの変動を算
出し、加算点42を通じ、それを補償量として張
力制御部15に印加する。 V A (t) = V' A (t - T 3 ) V' A (t) = K 2 · f 1 (V K ) · dV L /dt + α 2 (V K ) In this way, the acceleration/deceleration compensator 20 calculates the variation in rotational energy A in relation to the rotation ratio and acceleration and deceleration of the delivery roll 5 and take-up beam 10, and applies it to the tension control unit 15 through the addition point 42 as a compensation amount.
一方、起動時には過渡的な張力変動が現われる
が、その起動時の張力補償は、起動補償部21に
よつて行なわれる。すなわち起動スイツチ25が
閉じたとき、その起動信号Sα1は、パルス発生器
62に入力される。そのパルス発生器62は、第
5図に示すように起動信号Sα1にもとづいてタイ
ミング設定器63の立上りタイミングT1および
タイミング設定器64の立下りタイミングT2で
与えられた時間にわたつてスイツチ65をオンに
する。このため起動時の起動補償に対応する設定
器66の利得設定値K1と補正値α1とが加算点6
7からスイツチ65を経て加算点61に印加さ
れ、最終的に張力制御部15に送り込まれる。こ
こで時間tの関数の補償信号Vd(t)は、起動信
号Sα1の単位ステツプ関数をu(t)としたとき、
下記の式で求められる。 On the other hand, at the time of startup, transient tension fluctuations occur, but the tension compensation at the time of startup is performed by the startup compensator 21. That is, when the start switch 25 is closed, the start signal Sα 1 is input to the pulse generator 62. As shown in FIG. 5, the pulse generator 62 switches over a period of time given by the rising timing T 1 of the timing setter 63 and the falling timing T 2 of the timing setting device 64 based on the activation signal Sα 1. Turn on 65. Therefore, the gain setting value K 1 of the setting device 66 corresponding to startup compensation at startup and the correction value α 1 are added at the addition point 6
7, is applied to the addition point 61 via the switch 65, and finally sent to the tension control section 15. Here, the compensation signal Vd(t) as a function of time t is given by the unit step function of the starting signal Sα1 as u(t).
It is calculated using the formula below.
Vd(t)=(K1+α1)
{u(t−T1)
−u(t−T1−T2)}
このようにして機械損失補償部19、加減速補
償部20および起動補償部21は、機械損失、加
減速時の回転エネルギーおよび起動時の補償量を
予め算出し、それを張力制御部15の加算点28
に印加する。したがつて高精度の張力制御が可能
となる。 Vd(t)=( K1 + α1 ) {u(t- T1 )-u(t- T1 - T2 )} In this way, the mechanical loss compensator 19, the acceleration/deceleration compensator 20, and the start-up compensator 21 calculates in advance the mechanical loss, the rotational energy during acceleration/deceleration, and the compensation amount at the time of startup, and calculates them in advance at the addition point 28 of the tension control unit 15.
to be applied. Therefore, highly accurate tension control is possible.
一方、補正部22は、PiD出力Viを入力して、
これから前記の補正値α1,α2,α3を計算し、加算
点38,59,67に出力する。すなわちPiD出
力Viは、A/D変換器68によりデジタル量に変
換されて、計算器69に送られる。ここで計算器
69は、前記の補償結果をPiD出力Viの変化によ
つてチエツクし、補正値α1,α2,α3を算出して、
上記補償式に補正量として加える。なお、起動補
正および加減速補正の計算は、起動信号Sα1、識
別信号Sα2の指令によつて行なわれる。このため
機械損失補償部19、加減速補償部20および起
動補償部21は、一種の学習機能をもちそれぞれ
の補償量を修正していく。 On the other hand, the correction unit 22 inputs the PiD output Vi,
From this, the aforementioned correction values α 1 , α 2 , α 3 are calculated and output to addition points 38 , 59 , 67 . That is, the PiD output Vi is converted into a digital quantity by the A/D converter 68 and sent to the calculator 69. Here, the calculator 69 checks the above-mentioned compensation result based on the change in the PiD output Vi, calculates the correction values α 1 , α 2 , α 3 , and
Added to the above compensation formula as a correction amount. Note that the calculation of the startup correction and the acceleration/deceleration correction is performed according to the commands of the startup signal Sα 1 and the identification signal Sα 2 . Therefore, the mechanical loss compensator 19, the acceleration/deceleration compensator 20, and the start compensator 21 have a kind of learning function and correct their respective compensation amounts.
起動時の補正値α1、加減速時の補正値α2および
機械損失の補正値α3は、それぞれ下記の計算式に
より求められる。 The correction value α 1 at the time of startup, the correction value α 2 at the time of acceleration/deceleration, and the correction value α 3 for mechanical loss are each calculated by the following formulas.
まず、起動時の補正値α1は、PiD出力Viがゼロ
に整定するまでの時間T≧tとして、∫T 0Vidt=
0、
N
〓k=0
Vi(kT/N)=0となるように、補正値α1の値
を決める。すなわち次回の補正値α1、n+1は下
記式で表わせる。 First, the correction value α 1 at startup is calculated as ∫ T 0 Vidt= time T≧t until PiD output Vi settles to zero
0,
Determine the value of the correction value α 1 so that N 〓 k=0 Vi (kT/N)=0. That is, the next correction value α 1 , n+1 can be expressed by the following formula.
α1、n+1=α1、n+1/T∫T 0Vidt
=α1、n+1/NN
〓k=0
Vi(kT/N)
第6図は、PiD出力Viに関して、起動補償した
ときの変化曲線(実線)と起動補償しないときの
曲線(破線)を示している。補償時では変動量が
押えられているが、無補償時には大きなオーバシ
ユートが現われる。 α 1 , n+1=α 1 , n+1/T∫ T 0 Vidt = α 1 , n+1/N N 〓 k=0 Vi (kT/N) Figure 6 shows the change curve when starting compensation is applied to PiD output Vi. (solid line) and a curve (broken line) when starting compensation is not provided. When compensated, the amount of variation is suppressed, but when no compensation is used, a large overshoot appears.
つぎに加減速時の補正値α2(VK)は、上記と同
様に下記の式で求められる。 Next, the correction value α 2 (V K ) at the time of acceleration/deceleration is determined by the following formula in the same manner as above.
α2(VK)o+1=α2(VK)o+1/T∫T 0Vidt
=α2(VK)o+1/NN
〓k=0
Vi(kT/N)
また、機械損失の補正値α3(VR,VT)は、以下
のようにして求める。機械損失関数f2(VR,VT)
が区間〔VR1,VT1〕で一つの直線で近似されて
おり、VR(t1)=VR1,VR(t2)=VR2とすれば、整
定時間T=t2−t1として、∫t2 t1=0、
N
〓k=0
Vi(kT/N)=0となるように、補正値α3
(VR,VT)を決める。すなわち次回の補正量α3
(VR,VT)o+1は、下記の式から求める。 α 2 (V K ) o+1 = α 2 (V K ) o +1/T∫ T 0 Vidt = α 2 (V K ) o +1/N N 〓 k=0 Vi (kT/N) Also, mechanical loss The correction value α 3 (V R , V T ) is obtained as follows. Mechanical loss function f 2 (V R , V T )
is approximated by one straight line in the interval [V R1 , V T1 ], and if V R (t 1 )=V R1 and V R (t 2 )=V R2 , then settling time T=t 2 −t 1 , ∫ t2 t1 = 0,
The correction value α 3 (V R , V T ) is determined so that N 〓 k=0 Vi (kT/N)=0. In other words, the next correction amount α 3
(V R , V T ) o+1 is obtained from the following formula.
α3(VR,VT)o+1
=α3(VR,VT)o+1/T∫t2 t1Vidt
=α3(VR,VT)o+1/NN
〓k=0
Vi(kT/N)
なお、上記実施例は、巻取ビーム10に関して
本発明の電気式張力制御装置1を適用している
が、この装置は送り出しビームに応用することも
できる。また、制御対象は、糸や織布の処理に限
定されず、紙、フイルムシートなどの薄板状帯、
あるいは線条材料の巻取りや送りにも利用でき
る。 α 3 (V R , V T ) o+1 = α 3 (V R , V T ) o +1/T∫ t2 t1 Vidt = α 3 (V R , V T ) o +1/N N 〓 k=0 Vi (kT/N) In the above embodiment, the electric tension control device 1 of the present invention is applied to the take-up beam 10, but this device can also be applied to the delivery beam. Furthermore, the objects to be controlled are not limited to the processing of threads and woven fabrics, but also thin strips such as paper and film sheets, etc.
It can also be used for winding and feeding filamentous materials.
本発明では、フイードバツク制御系の張力制御
部に対し、機械損失補償部、加減速補償部が附設
されており、回転部の機械損失に対応する補償お
よび加減速時における回転エネルギーの変動が常
時補償されるから、高い精度のもとに張力設定が
可能となる。したがつて本発明は、制御対象とし
ての糸の他、紙、フイルムシートなどの巻取りま
たは送出し時に、低い設定張力のもとに、巻き取
りまたは送り出しを可能とする。 In the present invention, a mechanical loss compensation section and an acceleration/deceleration compensation section are attached to the tension control section of the feedback control system, and compensation corresponding to the mechanical loss of the rotating section and fluctuations in rotational energy during acceleration/deceleration are constantly compensated. Therefore, the tension can be set with high precision. Therefore, the present invention makes it possible to wind up or send out paper, film sheets, etc., in addition to yarn as a control object, under a low set tension.
第1図は巻取装置に本発明の電気式張力制御装
置を組込んだ実施例のブロツク線図、第2図は本
発明の電気式張力制御装置のブロツク線図、第3
図は機械損失のグラフ、第4図は回転エネルギー
変動のグラフ、第5図は起動時のタイミングチヤ
ート図、第6図は起動時の過渡現象のグラフであ
る。
1…電気式張力制御装置、2…巻取装置、3…
制御対象としての糸、10…回転体としての巻取
ビーム、15…張力制御部、16…張力設定器、
17…モータ、18…張力検出器、19…機械損
失補償部、20…加減速補償部、21…起動補償
部、22…補正部、23…回転速度検出器。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment in which the electric tension control device of the present invention is incorporated into a winding device, FIG. 2 is a block diagram of the electric tension control device of the present invention, and FIG.
4 is a graph of mechanical loss, FIG. 4 is a graph of rotational energy fluctuation, FIG. 5 is a timing chart at startup, and FIG. 6 is a graph of transient phenomena at startup. 1... Electric tension control device, 2... Winding device, 3...
Yarn as a controlled object, 10... Winding beam as a rotating body, 15... Tension control unit, 16... Tension setting device,
17... Motor, 18... Tension detector, 19... Mechanical loss compensation section, 20... Acceleration/deceleration compensation section, 21... Starting compensation section, 22... Correction section, 23... Rotation speed detector.
Claims (1)
可変速型のモータと、このモータの回転速度を検
出し回転速度信号を発生する回転速度検出器と、
制御対象の張力を検出して張力検出信号を発生す
る張力検出器と、張力設定信号を発生する張力設
定器と、上記の張力設定信号および張力検出信号
を入力し上記モータの回転を制御するフイードバ
ツク制御系の張力制御部と、上記の張力設定信号
および回転速度信号を入力して電気機械系の機械
損失を算出しこの機械損失に対応する補償信号を
上記張力制御部の加算点に出力するフイードフオ
ワード制御系の機械損失補償部と、上記回転体の
外径を検出して加減速時に短時間にわたつて上記
回転体の回転エネルギーの変動に対応した補償信
号を上記張力制御部の加算点に出力するフイード
フオワード制御系の加減速補償部とを具備するこ
とを特徴とする電気式張力制御装置。1. A variable speed motor that drives a rotating body that rotates together with the controlled object, a rotation speed detector that detects the rotation speed of this motor and generates a rotation speed signal,
A tension detector that detects the tension of the controlled object and generates a tension detection signal, a tension setting device that generates a tension setting signal, and a feedback device that inputs the tension setting signal and tension detection signal to control the rotation of the motor. A tension control section of the control system, and a filter that inputs the above-mentioned tension setting signal and rotational speed signal, calculates the mechanical loss of the electromechanical system, and outputs a compensation signal corresponding to this mechanical loss to the addition point of the above-mentioned tension control section. The mechanical loss compensation section of the yield forward control system detects the outer diameter of the rotating body and adds a compensation signal corresponding to the fluctuation of the rotational energy of the rotating body for a short period of time during acceleration/deceleration to the tension control section. 1. An electric tension control device comprising: an acceleration/deceleration compensator of a feedforward control system that outputs an output to a point.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10644982A JPS58224946A (en) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | Electric tension control apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10644982A JPS58224946A (en) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | Electric tension control apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58224946A JPS58224946A (en) | 1983-12-27 |
| JPH0211504B2 true JPH0211504B2 (en) | 1990-03-14 |
Family
ID=14433916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10644982A Granted JPS58224946A (en) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | Electric tension control apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58224946A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3903214A1 (en) * | 1989-02-03 | 1990-08-09 | Sahm Georg Fa | WINDING DEVICE FOR A THREAD, ESPECIALLY FOR A THREAD WITH APPROACHED ZERO EXPANSION |
| JP7179242B1 (en) * | 2022-04-18 | 2022-11-28 | 三菱電機株式会社 | Tension controller and tension control system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5644142A (en) * | 1979-09-14 | 1981-04-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Tape take-up unit |
-
1982
- 1982-06-21 JP JP10644982A patent/JPS58224946A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58224946A (en) | 1983-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4278213A (en) | Control arrangement for a roll carrier | |
| US4381478A (en) | Control system for a linear synchronous motor | |
| US3713009A (en) | System for regulating the speed of an axially driven winder drive | |
| JPH0211504B2 (en) | ||
| US2943809A (en) | Tension control apparatus | |
| JPH0699063B2 (en) | Inertial tension compensation winding and feeding device | |
| JPH0220545B2 (en) | ||
| US5268626A (en) | Digital proportional integral and derivative control system | |
| JPH10236707A (en) | Method and apparatus for controlling motor speed ratio of web transport system | |
| JPH0220548B2 (en) | ||
| JPH06206655A (en) | Tension control device | |
| SU1043591A1 (en) | Self-tuning automatic adjusing system | |
| JPH01104860A (en) | Warp feed-out control method in loom | |
| JPH02142610A (en) | Device for automatically controlling sheet thickness of rolling mill | |
| JPS62259968A (en) | Tension controller | |
| JPS5521358A (en) | Apparatus for controlling operation of take-up motion | |
| JPH0218263A (en) | Inverter | |
| JP3696811B2 (en) | Speed / torque control device for tension control motor | |
| SU528542A1 (en) | Device for controlling positional electric drive | |
| JPH0519865A (en) | Tension controller | |
| JPH05336776A (en) | Starter of synchronous machine | |
| JPS6347077B2 (en) | ||
| JPS621170Y2 (en) | ||
| SU904174A1 (en) | Frequency-controlled electric drive | |
| JPH04341463A (en) | Pirn winder drive method |