JPH0696424B2 - 張力制御装置 - Google Patents
張力制御装置Info
- Publication number
- JPH0696424B2 JPH0696424B2 JP63035085A JP3508588A JPH0696424B2 JP H0696424 B2 JPH0696424 B2 JP H0696424B2 JP 63035085 A JP63035085 A JP 63035085A JP 3508588 A JP3508588 A JP 3508588A JP H0696424 B2 JPH0696424 B2 JP H0696424B2
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- Japan
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- tension
- value
- motor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、各種産業のプロセスライン等において、例
えばブライドルロール、テンションロール、ルーパ、巻
取りもしくは巻戻しロール等の各種ロール等を介して巻
取りまたは巻戻しが行われる帯状材料の張力制御装置に
関する。
えばブライドルロール、テンションロール、ルーパ、巻
取りもしくは巻戻しロール等の各種ロール等を介して巻
取りまたは巻戻しが行われる帯状材料の張力制御装置に
関する。
従来、この種の張力制御装置としては、張力検出器を使
用して材料の張力実際値を検出し、この検出値に基づい
て材料の巻取りまたは巻戻しを行うロール駆動用電動機
のフィードバック制御を行う方式、またロール駆動用電
動機の回転速度および電流から張力を推定演算する状態
観測器を設け、この状態観測器を使用して張力フィード
バック制御を行う方式（特開昭59-97953号公報）が提案
されている。
用して材料の張力実際値を検出し、この検出値に基づい
て材料の巻取りまたは巻戻しを行うロール駆動用電動機
のフィードバック制御を行う方式、またロール駆動用電
動機の回転速度および電流から張力を推定演算する状態
観測器を設け、この状態観測器を使用して張力フィード
バック制御を行う方式（特開昭59-97953号公報）が提案
されている。
しかしながら、前述した従来の張力制御方式において、
張力検出器を使用して張力実際値を検出する方式では、
前記張力検出器が高価であるばかりでなく、設備構成上
の点から検出器の取付けが不可能となる場合があるとい
う欠点を有している。また、張力を推定演算する状態観
測器を使用する方式では、張力を推定演算するため特性
方程式の係数に関係するフィードバックゲインを複数個
所に設けることから、張力検出値を最適値に調整するこ
とが繁雑で困難になるという欠点を有している。
張力検出器を使用して張力実際値を検出する方式では、
前記張力検出器が高価であるばかりでなく、設備構成上
の点から検出器の取付けが不可能となる場合があるとい
う欠点を有している。また、張力を推定演算する状態観
測器を使用する方式では、張力を推定演算するため特性
方程式の係数に関係するフィードバックゲインを複数個
所に設けることから、張力検出値を最適値に調整するこ
とが繁雑で困難になるという欠点を有している。
そこで、本発明の目的は、ロール駆動用電動機の回転速
度および電流から張力を推定演算する状態観測器を使用
して張力フィードバック制御を行う張力制御装置におい
て、状態観測器における特性方程式の係数に関するフィ
ードバックゲインを１個所に設定して張力検出値の最適
値調整を容易かつ簡単にすることができる張力制御装置
を提供するにある。
度および電流から張力を推定演算する状態観測器を使用
して張力フィードバック制御を行う張力制御装置におい
て、状態観測器における特性方程式の係数に関するフィ
ードバックゲインを１個所に設定して張力検出値の最適
値調整を容易かつ簡単にすることができる張力制御装置
を提供するにある。
本発明に係る張力制御装置は、電動機によって駆動され
るロールを介して巻取りもしくは巻戻される帯状材料の
前記ロールの前後における張力差を検出し、該張力差に
基づいて帯状材料の張力を所定の値となるように制御す
る張力制御装置において、 前記電動機に供給される電流とその回転速度のサンプリ
ングによる各検出値に基づいて帯状材料に与えるべき張
力差を推定演算する状態観測器と、 該推定演算による張力差が所定の設定値となるように電
動機電流を制御する張力制御手段とを備え、 前記状態観測器を、サンプリング周期と電動機時定数を
関数にもち、電動機電流に比例する電動機トルク実際値
と電動機トルク推定値との差を入力とする比例要素（24
3）と、離散値演算子を有し、比例要素（243）の出力を
入力として電動機速度推定値を出力する積分要素（24
2）と、単一のフィードバックゲインを有し、電動機速
度実際値と前記電動機速度推定値との差を入力として前
記電動機トルク推定値を出力する比例要素（241）と、
前記電動機速度推定値と前記電動機トルク推定値とを入
力とし、帯状材料の負荷トルク推定値を演算して出力す
る関数発生器（244）と、比例定数を有し、前記電動機
トルク推定値と負荷トルク推定値との差から実張力差を
演算して出力する比例要素（245）とによって構成し、
演算された前記実張力差を前記張力制御手段に与えるこ
とを特徴とする。
るロールを介して巻取りもしくは巻戻される帯状材料の
前記ロールの前後における張力差を検出し、該張力差に
基づいて帯状材料の張力を所定の値となるように制御す
る張力制御装置において、 前記電動機に供給される電流とその回転速度のサンプリ
ングによる各検出値に基づいて帯状材料に与えるべき張
力差を推定演算する状態観測器と、 該推定演算による張力差が所定の設定値となるように電
動機電流を制御する張力制御手段とを備え、 前記状態観測器を、サンプリング周期と電動機時定数を
関数にもち、電動機電流に比例する電動機トルク実際値
と電動機トルク推定値との差を入力とする比例要素（24
3）と、離散値演算子を有し、比例要素（243）の出力を
入力として電動機速度推定値を出力する積分要素（24
2）と、単一のフィードバックゲインを有し、電動機速
度実際値と前記電動機速度推定値との差を入力として前
記電動機トルク推定値を出力する比例要素（241）と、
前記電動機速度推定値と前記電動機トルク推定値とを入
力とし、帯状材料の負荷トルク推定値を演算して出力す
る関数発生器（244）と、比例定数を有し、前記電動機
トルク推定値と負荷トルク推定値との差から実張力差を
演算して出力する比例要素（245）とによって構成し、
演算された前記実張力差を前記張力制御手段に与えるこ
とを特徴とする。
本発明に係る張力制御装置によれば、電動機の電流の回
転速度から張力の推定演算を行うに際し、前記電流と回
転速度を所定のタイミングでサンプリングによる各検出
値に基づいて行うため、フィードバックゲインの適正調
整を簡便に行うことができると共に簡単な構成で信頼性
の高い張力制御を低コストに達成することができる。
転速度から張力の推定演算を行うに際し、前記電流と回
転速度を所定のタイミングでサンプリングによる各検出
値に基づいて行うため、フィードバックゲインの適正調
整を簡便に行うことができると共に簡単な構成で信頼性
の高い張力制御を低コストに達成することができる。
次に、本発明に係る張力制御装置の実施例につき、添付
図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図面を参照しながら以下詳細に説明する。
第１図は本発明に係る張力制御装置の一実施例に示す制
御回路のブロック図である。第１図において、参照符号
10はブライドルロール、12はこのブライドルロールに巻
掛けられて張力制御が行われる帯状材料を示す。前記ブ
ライドルロール10は、電動機14により駆動されるよう構
成され、この電動機14には速度発電機16が結合されてい
る。電動機14には、サイリスタ変換器18、電流検出器20
が接続され、電流マイナーループを有する電流制御系22
によって電動機14の制御が行われる。
御回路のブロック図である。第１図において、参照符号
10はブライドルロール、12はこのブライドルロールに巻
掛けられて張力制御が行われる帯状材料を示す。前記ブ
ライドルロール10は、電動機14により駆動されるよう構
成され、この電動機14には速度発電機16が結合されてい
る。電動機14には、サイリスタ変換器18、電流検出器20
が接続され、電流マイナーループを有する電流制御系22
によって電動機14の制御が行われる。
しかるに、参照符号24は状態観測器すなわち間接形張力
検出装置を示し、この間接形張力検出装置24は比例要素
241,243,245、積分要素242および関数発生器244から構
成される。なお、第１図において、参照符号26は張力設
定器、28は張力調整器を示す。また、図中のＺは離散値
演算子、Tmは電動機の起動時定数、ｔは張力制御のサン
プリング時間をそれぞれ示す。
検出装置を示し、この間接形張力検出装置24は比例要素
241,243,245、積分要素242および関数発生器244から構
成される。なお、第１図において、参照符号26は張力設
定器、28は張力調整器を示す。また、図中のＺは離散値
演算子、Tmは電動機の起動時定数、ｔは張力制御のサン
プリング時間をそれぞれ示す。
このように構成した張力制御回路により、電動機14によ
り駆動されるブライドルロール10は、帯状材料12に張力
差Tn-1−Tnを発生させる。この場合、電動機14の電機子
電流制御は、電流制御系22、サイリスタ変換器18および
電流検出器20からなる周知の方式により行われる。状態
観測器24には、速度発電機16で検出された電動機速度実
際値ｎと、電流検出器20で検出された電動機トルク実際
値τＭ（電機子電流Ｉと電動機トルクτＭとは比例関係
にある）とがそれぞれ与えられ、これら電動機速度実際
値ｎと電動機トルク実際値τＭとによって電動機トルク
推定値 がシミュレートされる（この場合、 は推定値を表わす）。この と電動機速度実際値ｎとから関数発生器244は、帯状材
料12のベンディングロスやメカニカルロスによる を算出する。従って、 は、実張力差Tn+1−Tnに比例するので、比例要素245に
より所定の定数を掛算することにより実張力差Tn+1−Tn
を算出することができ、この算出結果を状態観測器24の
出力信号として出力することができる。この場合、状態
観測器24は、比例要素241,243と積分要素242とを含んで
おり、電動機トルク実際値τＭとシミュレートされた電
動機トルク推定値 との差を入力とした比例要素243（サンプリング周知ｔ
と電動機時定数Tmを関数にもつ）の出力と、電動機モデ
ル式の出力Ｗ（ｉ）〔ｉはｉ番目のサンプリングを表わ
している〕との和によってサンプリング時間ｔ時間後の
電動機モデル式の出力Ｗ（ｉ＋１）を算出する。なお、
積分要素242においては、電動機速度推定値 が演算される。また、電動機トルク推定値τＬをシミュ
レートするため、シミュレート回路動作においては、常
に制御対象の状態に合わせて電動機速度実際値ｎが前記
出力Ｗ（ｉ）に安定に追従するようにする必要がある。
このため、比例要素241には、フィードバックゲインＬ
を持たせてある。従って、このフィードバックゲインＬ
は、状態観測器24の特性方程式の係数に関するものであ
り、この値を適宜に選ぶことにより状態観測器24の応答
を最適に調整することができる。
り駆動されるブライドルロール10は、帯状材料12に張力
差Tn-1−Tnを発生させる。この場合、電動機14の電機子
電流制御は、電流制御系22、サイリスタ変換器18および
電流検出器20からなる周知の方式により行われる。状態
観測器24には、速度発電機16で検出された電動機速度実
際値ｎと、電流検出器20で検出された電動機トルク実際
値τＭ（電機子電流Ｉと電動機トルクτＭとは比例関係
にある）とがそれぞれ与えられ、これら電動機速度実際
値ｎと電動機トルク実際値τＭとによって電動機トルク
推定値 がシミュレートされる（この場合、 は推定値を表わす）。この と電動機速度実際値ｎとから関数発生器244は、帯状材
料12のベンディングロスやメカニカルロスによる を算出する。従って、 は、実張力差Tn+1−Tnに比例するので、比例要素245に
より所定の定数を掛算することにより実張力差Tn+1−Tn
を算出することができ、この算出結果を状態観測器24の
出力信号として出力することができる。この場合、状態
観測器24は、比例要素241,243と積分要素242とを含んで
おり、電動機トルク実際値τＭとシミュレートされた電
動機トルク推定値 との差を入力とした比例要素243（サンプリング周知ｔ
と電動機時定数Tmを関数にもつ）の出力と、電動機モデ
ル式の出力Ｗ（ｉ）〔ｉはｉ番目のサンプリングを表わ
している〕との和によってサンプリング時間ｔ時間後の
電動機モデル式の出力Ｗ（ｉ＋１）を算出する。なお、
積分要素242においては、電動機速度推定値 が演算される。また、電動機トルク推定値τＬをシミュ
レートするため、シミュレート回路動作においては、常
に制御対象の状態に合わせて電動機速度実際値ｎが前記
出力Ｗ（ｉ）に安定に追従するようにする必要がある。
このため、比例要素241には、フィードバックゲインＬ
を持たせてある。従って、このフィードバックゲインＬ
は、状態観測器24の特性方程式の係数に関するものであ
り、この値を適宜に選ぶことにより状態観測器24の応答
を最適に調整することができる。
このようにして、状態観測器24で得られた実張力差Tn-1
−Tnに関する出力に対し、張力Tnを加算して張力Tn+1を
得、これを張力設定器26にて設定されている張力目標値
Tn+1 ＊に一致させるべく張力調整器28で所定の演算を行
う。そして、この張力調整器28の出力を電流制御系22に
対する電流目標値Ｉ＊として与えることにより、電動機
電流の制御を行ってブライドルロール10に巻掛けられた
帯状材料12の張力制御を行うことができる。
−Tnに関する出力に対し、張力Tnを加算して張力Tn+1を
得、これを張力設定器26にて設定されている張力目標値
Tn+1 ＊に一致させるべく張力調整器28で所定の演算を行
う。そして、この張力調整器28の出力を電流制御系22に
対する電流目標値Ｉ＊として与えることにより、電動機
電流の制御を行ってブライドルロール10に巻掛けられた
帯状材料12の張力制御を行うことができる。
第２図に示す制御回路は、第１図に示す制御回路におけ
る電動機14の過速防止のために、電流制御系22に加えて
速度発電機16で検出される電動機速度実際値をマイナー
ループとする速度制御系30を設けた構成を示すものであ
る。従って、基本的な回路構成は第１図に示す制御回路
と同一であり、同一の構成部分には同一の参照符号を付
してその詳細な説明は省略する。このように構成した本
実施例制御回路においても、第１図に示す制御回路と全
く同様にして状態観測器24から実張力差Tn+1−Tnに関す
る出力を得、この出力に基づいて張力設定器26にて設定
されている張力目標値Tn＋１＊と一致させるための制御
信号を、まず張力調整器28で速度偏差△Ｎ＊として演算
すると共に速度制御系30に対する速度目標値Ｎ＊として
与え、次いで速度制御系30の出力を電流制御系22に対す
る電流目標値Ｉ＊として与えることにより、電動機電流
の制御を行ってブライドルロール10に巻掛けられた帯状
材料12の張力制御を達成することができる。
る電動機14の過速防止のために、電流制御系22に加えて
速度発電機16で検出される電動機速度実際値をマイナー
ループとする速度制御系30を設けた構成を示すものであ
る。従って、基本的な回路構成は第１図に示す制御回路
と同一であり、同一の構成部分には同一の参照符号を付
してその詳細な説明は省略する。このように構成した本
実施例制御回路においても、第１図に示す制御回路と全
く同様にして状態観測器24から実張力差Tn+1−Tnに関す
る出力を得、この出力に基づいて張力設定器26にて設定
されている張力目標値Tn＋１＊と一致させるための制御
信号を、まず張力調整器28で速度偏差△Ｎ＊として演算
すると共に速度制御系30に対する速度目標値Ｎ＊として
与え、次いで速度制御系30の出力を電流制御系22に対す
る電流目標値Ｉ＊として与えることにより、電動機電流
の制御を行ってブライドルロール10に巻掛けられた帯状
材料12の張力制御を達成することができる。
前述した実施例から明らなように、本発明によれば、ロ
ール駆動用電動機の電流実際値および速度実際値のみか
ら各ロールの前後における張力差を検出することができ
るので、従来のような高価な張力検出器を使用すること
なく張力のフィードバック制御が可能となる。また、本
発明制御装置において使用する状態観測器は、従来装置
に比べて張力を推定演算を行う特性方程式の係数に関係
するフィードバックゲインを削減してその適正調整を簡
便に行うことができ、制御性能の向上を図ることができ
る。従って、本発明の張力制御装置によれば、既設の各
種張力制御を要するプロセスに対し、場所等の制約を受
けることなく容易にかつ低コストに適用することができ
る。
ール駆動用電動機の電流実際値および速度実際値のみか
ら各ロールの前後における張力差を検出することができ
るので、従来のような高価な張力検出器を使用すること
なく張力のフィードバック制御が可能となる。また、本
発明制御装置において使用する状態観測器は、従来装置
に比べて張力を推定演算を行う特性方程式の係数に関係
するフィードバックゲインを削減してその適正調整を簡
便に行うことができ、制御性能の向上を図ることができ
る。従って、本発明の張力制御装置によれば、既設の各
種張力制御を要するプロセスに対し、場所等の制約を受
けることなく容易にかつ低コストに適用することができ
る。
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得るこ
とは勿論である。
明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得るこ
とは勿論である。
第１図は本発明に係る張力制御装置の一実施例を示すブ
ロック制御回路図、第２図は第１図の制御回路に速度マ
イナーループからなる速度制御系を付加したブロック制
御回路図である。 10……ブライドルロール、12……帯状材料 14……電動機、16……速度発電機 18……サイリスタ変換器、20……電流検出器 22……電流制御系、24……状態観測器 241,243,245……比例要素 242……積分要素、244……関数発生器 26……張力設定器、28……張力調整器 30……速度制御系
ロック制御回路図、第２図は第１図の制御回路に速度マ
イナーループからなる速度制御系を付加したブロック制
御回路図である。 10……ブライドルロール、12……帯状材料 14……電動機、16……速度発電機 18……サイリスタ変換器、20……電流検出器 22……電流制御系、24……状態観測器 241,243,245……比例要素 242……積分要素、244……関数発生器 26……張力設定器、28……張力調整器 30……速度制御系
Claims (1)
- 【請求項１】電動機によって駆動されるロールを介して
巻取りもしくは巻戻される帯状材料の前記ロールの前後
における張力差を検出し、該張力差に基づいて帯状材料
の張力を所定の値となるように制御する張力制御装置に
おいて、 前記電動機に供給される電流とその回転速度のサンプリ
ングによる各検出値に基づいて帯状材料に与えるべき張
力差を推定演算する状態観測器と、 該推定演算による張力差が所定の設定値となるように電
動機電流を制御する張力制御手段とを備え、 前記状態観測器を、サンプリング周期と電動機時定数を
関数にもち、電動機電流に比例する電動機トルク実際値
と電動機トルク推定値との差を入力とする比例要素（24
3）と、離散値演算子を有し、比例要素（243）の出力を
入力として電動機速度推定値を出力する積分要素（24
2）と、単一のフィードバックゲインを有し、電動機速
度実際値と前記電動機速度推定値との差を入力として前
記電動機トルク推定値を出力する比例要素（241）と、
前記電動機速度推定値と前記電動機トルク推定値とを入
力とし、帯状材料の負荷トルク推定値を演算して出力す
る関数発生器（244）と、比例定数を有し、前記電動機
トルク推定値と負荷トルク推定値との差から実張力差を
演算して出力する比例要素（245）とによって構成し、
演算された前記実張力差を前記張力制御手段に与えるこ
とを特徴とする張力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63035085A JPH0696424B2 (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 張力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63035085A JPH0696424B2 (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 張力制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01214563A JPH01214563A (ja) | 1989-08-28 |
| JPH0696424B2 true JPH0696424B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=12432131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63035085A Expired - Lifetime JPH0696424B2 (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 張力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0696424B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116281335A (zh) * | 2023-02-08 | 2023-06-23 | 福融新材料股份有限公司 | 一种bopp薄膜收卷过程外张力计算方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5997953A (ja) * | 1982-11-29 | 1984-06-06 | Fuji Electric Co Ltd | 張力制御方式 |
| JPS6240930A (ja) * | 1985-08-19 | 1987-02-21 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機の制御装置 |
-
1988
- 1988-02-19 JP JP63035085A patent/JPH0696424B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01214563A (ja) | 1989-08-28 |
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