JPH10250888A - 張力制御方法及び装置 - Google Patents
張力制御方法及び装置Info
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- JPH10250888A JPH10250888A JP6125397A JP6125397A JPH10250888A JP H10250888 A JPH10250888 A JP H10250888A JP 6125397 A JP6125397 A JP 6125397A JP 6125397 A JP6125397 A JP 6125397A JP H10250888 A JPH10250888 A JP H10250888A
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- tension
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- Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】複数の駆動ロールを用いてウェブ材料を搬送す
る際に、張力制御ループに与える制御ゲインを状況に応
じて自動的に高速かつ最適に調整できるようにする。 【解決手段】張力制御を行うフィードバックコントロー
ラ２２の制御ゲインを制御ゲイン調整装置２５により調
整する際に、遺伝的アルゴリズムを使用する。このと
き、フィードバックコントローラ２２の出力を近似モデ
ル２３に与え、近似モデル２３と規範となる応答を示す
規範応答モデル２７との応答偏差に基づいて評価値を算
出し、この評価値に基づいて遺伝子操作を実行する。
る際に、張力制御ループに与える制御ゲインを状況に応
じて自動的に高速かつ最適に調整できるようにする。 【解決手段】張力制御を行うフィードバックコントロー
ラ２２の制御ゲインを制御ゲイン調整装置２５により調
整する際に、遺伝的アルゴリズムを使用する。このと
き、フィードバックコントローラ２２の出力を近似モデ
ル２３に与え、近似モデル２３と規範となる応答を示す
規範応答モデル２７との応答偏差に基づいて評価値を算
出し、この評価値に基づいて遺伝子操作を実行する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属帯、ロール
紙、フィルムなどのウェブ材料を取り扱う設備における
ウェブ材料の張力制御方法に関し、特に、ウェブ材料を
搬送するための複数のドライブ機構を有するマルチドラ
イブ制御システムにおける張力制御方法及び装置に関す
る。
紙、フィルムなどのウェブ材料を取り扱う設備における
ウェブ材料の張力制御方法に関し、特に、ウェブ材料を
搬送するための複数のドライブ機構を有するマルチドラ
イブ制御システムにおける張力制御方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】金属帯、ロール紙、高分子フィルムなど
のウェブ材料を製造したり加工したりする設備において
は、これらウェブ材料を搬送するために、複数のドライ
ブ機構が設けられたマルチドライブ制御システムが一般
的に用いられている。各ドライブ機構には、それぞれ駆
動ロールが設けられる。複数の駆動ロールをそれぞれ別
個に制御することにより、ウェブ材料の速度と張力とを
独立して制御することが可能になる。図２は、このよう
なマルチドライブ制御システムでの制御系の構成の一例
を示すブロック図である。ウェブ材料１を図示矢印方向
に搬送するために、この搬送方向に関して上流側に第１
の駆動ロール２、下流側に第２の駆動ロール３が設けら
れている。またこれら各駆動ロール２,３の中間の位置
に、ウェブ材料１の張力を検出して張力検出信号Ｔfbと
して出力するための張力検出器４が設置されている。駆
動ロール２,３は、それぞれ、減速機５,６を介して電動
機（モータ）７,８に連結しており、電動機７,８によっ
て駆動される。電動機７,８には、それぞれ、その速度
を検出して速度検出信号Ｖfb1,Ｖfb2として出力するた
めの速度検出器（パルスジェネレータ）９,１０が接続
している。電動機７,８はそれぞれドライブ装置１１,１
２により駆動され、ドライブ装置１１,１２には、それ
ぞれ、速度制御器１３,１４から制御量が入力する。
のウェブ材料を製造したり加工したりする設備において
は、これらウェブ材料を搬送するために、複数のドライ
ブ機構が設けられたマルチドライブ制御システムが一般
的に用いられている。各ドライブ機構には、それぞれ駆
動ロールが設けられる。複数の駆動ロールをそれぞれ別
個に制御することにより、ウェブ材料の速度と張力とを
独立して制御することが可能になる。図２は、このよう
なマルチドライブ制御システムでの制御系の構成の一例
を示すブロック図である。ウェブ材料１を図示矢印方向
に搬送するために、この搬送方向に関して上流側に第１
の駆動ロール２、下流側に第２の駆動ロール３が設けら
れている。またこれら各駆動ロール２,３の中間の位置
に、ウェブ材料１の張力を検出して張力検出信号Ｔfbと
して出力するための張力検出器４が設置されている。駆
動ロール２,３は、それぞれ、減速機５,６を介して電動
機（モータ）７,８に連結しており、電動機７,８によっ
て駆動される。電動機７,８には、それぞれ、その速度
を検出して速度検出信号Ｖfb1,Ｖfb2として出力するた
めの速度検出器（パルスジェネレータ）９,１０が接続
している。電動機７,８はそれぞれドライブ装置１１,１
２により駆動され、ドライブ装置１１,１２には、それ
ぞれ、速度制御器１３,１４から制御量が入力する。
【０００３】張力指令Ｔref及び速度指令Ｖrefは、それ
ぞれ、張力設定器１９及び速度設定器２０によって設定
される。ここでは、上流側の第１の駆動ロール２では、
速度指令Ｖrefと張力指令Ｔrefとに基づく制御を行うこ
とにより張力制御を行い、下流側の第２の駆動ロール３
では、速度指令Ｖrefのみに基づく制御を行うことによ
り速度制御を行っている。速度制御を行う第２の駆動ロ
ールに関しては、速度指令Ｖrefと速度検出信号Ｖfb2と
の偏差を算出する減算器１６が設けられ、減算器１６の
出力が速度制御器１４に入力している。速度制御器１４
では、例えば、ＰＩ制御あるいはＰＩＤ制御が用いられ
ている。第１の駆動ロール２について、張力指令Ｖref
と張力検出信号Ｔfbとの偏差を求める減算器１７が設け
られ、減算器１７の出力は、張力制御を行うための張力
制御器１８に入力している。そして、張力制御器１８の
出力と速度指令Ｖrefの和と速度検出信号Ｖfb1との偏差
を求める減算器１５が設けられ、この減算器１５の出力
が速度制御器１３に入力している。結局、張力制御を行
う第１の駆動ロールに関し、速度指令Ｖrefと速度検出
信号Ｖfb1との偏差によって速度制御を行うマイナルー
プが設けられている。その一方で張力検出器４によって
ウェブ材料１の張力が検出されており、その張力検出信
号Ｔfbを用いて張力制御器１８は張力制御を行い、速度
制御のマイナループによる制御量に対し、張力制御器１
８からの出力に応じた変調を加えている。従来、速度制
御器１３ではＰＩ制御あるいはＰＩＤ制御が用いられ、
同様に、張力制御器１８でもＰＩ制御あるいはＰＩＤ制
御が用いられている。
ぞれ、張力設定器１９及び速度設定器２０によって設定
される。ここでは、上流側の第１の駆動ロール２では、
速度指令Ｖrefと張力指令Ｔrefとに基づく制御を行うこ
とにより張力制御を行い、下流側の第２の駆動ロール３
では、速度指令Ｖrefのみに基づく制御を行うことによ
り速度制御を行っている。速度制御を行う第２の駆動ロ
ールに関しては、速度指令Ｖrefと速度検出信号Ｖfb2と
の偏差を算出する減算器１６が設けられ、減算器１６の
出力が速度制御器１４に入力している。速度制御器１４
では、例えば、ＰＩ制御あるいはＰＩＤ制御が用いられ
ている。第１の駆動ロール２について、張力指令Ｖref
と張力検出信号Ｔfbとの偏差を求める減算器１７が設け
られ、減算器１７の出力は、張力制御を行うための張力
制御器１８に入力している。そして、張力制御器１８の
出力と速度指令Ｖrefの和と速度検出信号Ｖfb1との偏差
を求める減算器１５が設けられ、この減算器１５の出力
が速度制御器１３に入力している。結局、張力制御を行
う第１の駆動ロールに関し、速度指令Ｖrefと速度検出
信号Ｖfb1との偏差によって速度制御を行うマイナルー
プが設けられている。その一方で張力検出器４によって
ウェブ材料１の張力が検出されており、その張力検出信
号Ｔfbを用いて張力制御器１８は張力制御を行い、速度
制御のマイナループによる制御量に対し、張力制御器１
８からの出力に応じた変調を加えている。従来、速度制
御器１３ではＰＩ制御あるいはＰＩＤ制御が用いられ、
同様に、張力制御器１８でもＰＩ制御あるいはＰＩＤ制
御が用いられている。
【０００４】この場合、張力制御器１８では、応答性や
安定性に対する要求を満足するために、適切な制御ゲイ
ンの設定が必要となる。しかし、上述したマルチドライ
ブ制御システムでは、前後のセクションとの相互干渉
や、要求仕様による制御ゲインの制約等から、理論通り
には制御ゲインを設定できない。そのため、従来は、作
業者が制御量を観測し、試行錯誤で制御ゲインを変更し
ていた。
安定性に対する要求を満足するために、適切な制御ゲイ
ンの設定が必要となる。しかし、上述したマルチドライ
ブ制御システムでは、前後のセクションとの相互干渉
や、要求仕様による制御ゲインの制約等から、理論通り
には制御ゲインを設定できない。そのため、従来は、作
業者が制御量を観測し、試行錯誤で制御ゲインを変更し
ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、マル
チドライブ制御システムにおいてＰＩ制御あるいはＰＩ
Ｄ制御により張力制御を行おうとすると、制御ゲインの
設定に時間がかかる上、作業者の経験に頼るところが大
きく、状況に応じた制御ゲインの設定変更などが困難で
あるという問題点がある。本発明の目的は、状況に応じ
て制御ゲインを自動的に高速かつ最適に調整することが
できる張力制御方法及び装置を提供することにある。
チドライブ制御システムにおいてＰＩ制御あるいはＰＩ
Ｄ制御により張力制御を行おうとすると、制御ゲインの
設定に時間がかかる上、作業者の経験に頼るところが大
きく、状況に応じた制御ゲインの設定変更などが困難で
あるという問題点がある。本発明の目的は、状況に応じ
て制御ゲインを自動的に高速かつ最適に調整することが
できる張力制御方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の張力制御方法
は、ウェブ材料の搬送方向に沿って配置しそれぞれ電動
機に連結した複数の駆動ロールを用いて前記ウェブ材料
を搬送し、前記各電動機がそれぞれライン速度を基準と
する速度指令に基づく速度制御ループによって制御さ
れ、相隣接する２つの前記駆動ロールにそれぞれ連結し
た前記電動機の一方は、前記速度制御ループをマイナル
ープとしかつ前記相隣接する２つの前記駆動ロール間で
の前記ウェブ材料の張力の検出出力をフィードバック信
号とする張力制御ループを有し、前記相隣接する２つの
前記駆動ロール間での前記ウェブ材料の張力を制御する
張力制御方法において、前記張力制御ループに対する制
御ゲインを調整する際に、前記制御ゲインを記号列に変
換して前記記号列を接続したものを、前記制御ゲイン及
びその組み合わせを表わすコード列とし、調整対象とな
る前記制御ゲイン及びその調整条件を入力する第１の工
程と、前記調整条件に応じて、解候補となる前記コード
列の初期集団を生成する第２の工程と、前記各コード列
について、前記制御ゲインへのデコードを行い、デコー
ドされた前記制御ゲインによって得られた応答から評価
値を求める第３の工程と、前記評価値に応じて前記各コ
ード列に対して遺伝的アルゴリズムに基づく遺伝子操作
を施し、子となる解候補コード列を生成する第４の工程
と、収束を判定する第５の工程とを有し、前記第３の工
程、前記第４の工程及び前記第５の工程を繰り返し実行
することによって前記制御ゲインの最適化を行う。
は、ウェブ材料の搬送方向に沿って配置しそれぞれ電動
機に連結した複数の駆動ロールを用いて前記ウェブ材料
を搬送し、前記各電動機がそれぞれライン速度を基準と
する速度指令に基づく速度制御ループによって制御さ
れ、相隣接する２つの前記駆動ロールにそれぞれ連結し
た前記電動機の一方は、前記速度制御ループをマイナル
ープとしかつ前記相隣接する２つの前記駆動ロール間で
の前記ウェブ材料の張力の検出出力をフィードバック信
号とする張力制御ループを有し、前記相隣接する２つの
前記駆動ロール間での前記ウェブ材料の張力を制御する
張力制御方法において、前記張力制御ループに対する制
御ゲインを調整する際に、前記制御ゲインを記号列に変
換して前記記号列を接続したものを、前記制御ゲイン及
びその組み合わせを表わすコード列とし、調整対象とな
る前記制御ゲイン及びその調整条件を入力する第１の工
程と、前記調整条件に応じて、解候補となる前記コード
列の初期集団を生成する第２の工程と、前記各コード列
について、前記制御ゲインへのデコードを行い、デコー
ドされた前記制御ゲインによって得られた応答から評価
値を求める第３の工程と、前記評価値に応じて前記各コ
ード列に対して遺伝的アルゴリズムに基づく遺伝子操作
を施し、子となる解候補コード列を生成する第４の工程
と、収束を判定する第５の工程とを有し、前記第３の工
程、前記第４の工程及び前記第５の工程を繰り返し実行
することによって前記制御ゲインの最適化を行う。
【０００７】本発明の張力制御方法においては、前記張
力制御ループを含む張力制御系の近似モデルと、規範と
なる応答を与える規範応答モデルとを使用し、前記近似
モデルと前記規範応答モデルとの応答偏差に基づいて前
記評価値を定めることができる。本発明の張力制御装置
は、ウェブ材料の搬送方向に沿って配置した第１の駆動
ロール及び第２の駆動ロールと、前記第１の駆動ロール
及び前記第２の駆動ロールにそれぞれ連結する第１の電
動機及び第２の電動機と、前記第１の駆動ロールと前記
第２の駆動ロールの中間に配置されて前記ウェブ材料の
張力を検出する張力検出器とを有し、前記各電動機がそ
れぞれライン速度を基準とする速度指令に基づく速度制
御ループによって制御され、前記第１の電動機及び前記
第２の電動機のうちの一方は、前記速度制御ループをマ
イナループとするとともに前記張力検出器からの検出出
力をフィードバック信号とする張力制御ループを有し、
前記各駆動ロールにより前記張力を制御しつつ前記ウェ
ブ材料を搬送する張力制御装置において、前記駆動制御
ループ内に設けられ制御ゲインにしたがって張力制御を
行うコントローラと、前記張力制御ループを含む張力制
御系の近似モデルと、規範となる応答を与える規範応答
モデルと、前記近似モデルと前記規範応答モデルとの応
答偏差基づいて評価値を算出する評価関数比較手段と、
基準範囲内の応答が得られた場合に前記コントローラの
出力信号を前記近似モデルから制御対象側に切り替える
切り替え手段と、前記制御対象と前記近似モデルとに同
一の指令を与えそのときの応答偏差により前記近似モデ
ルの各パラメータを修正するモデル同定部と、前記制御
ゲインを調整する制御ゲイン調整手段とを有し、前記制
御ゲイン調整手段は、前記制御ゲインを記号列に変換し
て前記記号列を接続したものを、前記制御ゲイン及びそ
の組み合わせを表わすコード列とし、調整条件に応じ
て、解候補となる前記コード列の初期集団を生成し、初
期集団の生成後、所定の収束条件を満足するまで、前記
各コード列について前記制御ゲインへのデコードを行っ
て前記コントローラに入力し、そのときの前記評価値に
応じて前記各コード列に対して遺伝的アルゴリズムに基
づく遺伝子操作を施し、子となる解候補コード列を生成
することを繰り返し、前記制御ゲインの最適化を行う。
力制御ループを含む張力制御系の近似モデルと、規範と
なる応答を与える規範応答モデルとを使用し、前記近似
モデルと前記規範応答モデルとの応答偏差に基づいて前
記評価値を定めることができる。本発明の張力制御装置
は、ウェブ材料の搬送方向に沿って配置した第１の駆動
ロール及び第２の駆動ロールと、前記第１の駆動ロール
及び前記第２の駆動ロールにそれぞれ連結する第１の電
動機及び第２の電動機と、前記第１の駆動ロールと前記
第２の駆動ロールの中間に配置されて前記ウェブ材料の
張力を検出する張力検出器とを有し、前記各電動機がそ
れぞれライン速度を基準とする速度指令に基づく速度制
御ループによって制御され、前記第１の電動機及び前記
第２の電動機のうちの一方は、前記速度制御ループをマ
イナループとするとともに前記張力検出器からの検出出
力をフィードバック信号とする張力制御ループを有し、
前記各駆動ロールにより前記張力を制御しつつ前記ウェ
ブ材料を搬送する張力制御装置において、前記駆動制御
ループ内に設けられ制御ゲインにしたがって張力制御を
行うコントローラと、前記張力制御ループを含む張力制
御系の近似モデルと、規範となる応答を与える規範応答
モデルと、前記近似モデルと前記規範応答モデルとの応
答偏差基づいて評価値を算出する評価関数比較手段と、
基準範囲内の応答が得られた場合に前記コントローラの
出力信号を前記近似モデルから制御対象側に切り替える
切り替え手段と、前記制御対象と前記近似モデルとに同
一の指令を与えそのときの応答偏差により前記近似モデ
ルの各パラメータを修正するモデル同定部と、前記制御
ゲインを調整する制御ゲイン調整手段とを有し、前記制
御ゲイン調整手段は、前記制御ゲインを記号列に変換し
て前記記号列を接続したものを、前記制御ゲイン及びそ
の組み合わせを表わすコード列とし、調整条件に応じ
て、解候補となる前記コード列の初期集団を生成し、初
期集団の生成後、所定の収束条件を満足するまで、前記
各コード列について前記制御ゲインへのデコードを行っ
て前記コントローラに入力し、そのときの前記評価値に
応じて前記各コード列に対して遺伝的アルゴリズムに基
づく遺伝子操作を施し、子となる解候補コード列を生成
することを繰り返し、前記制御ゲインの最適化を行う。
【０００８】本発明では、遺伝的アルゴリズムを用いて
いるので、張力制御系の制御ゲインを、状況に応じて自
動的に高速かつ最適に調整することができる。
いるので、張力制御系の制御ゲインを、状況に応じて自
動的に高速かつ最適に調整することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の
一形態の張力制御装置の構成を示すブロック図である。
図１に示す張力制御装置は、図２に示すようなマルチド
ライブ制御システムにおいて、本発明の張力制御方法に
よって張力制御器１８の制御ゲインを決定する。図１に
おいて、制御対象２１は、図２に示すマルチドライブ制
御システムにおける張力制御器１８からの先（ウェブ材
料１側）の各構成要素を一括して抽象化したものであ
り、また、フィードバックコントローラ２２は、図２に
おける張力制御器１８と同じ構成のものである。そし
て、制御対象２１を近似化したモデルである近似化モデ
ル２３と、制御対象２１の出力と近似モデル２３の出力
を比較して近似モデル２３の同定を行うモデル同定部２
４と、フィードバックコントローラ２２の制御ゲインを
調整する制御ゲイン調整装置２５と、理想の応答を示す
予め設定された規範応答モデル２７と、近似モデル２３
による応答と規範応答モデル２７による応答とを比較し
て評価値を算出する評価値演算部２８と、フィードバッ
クコントローラ２２の出力（制御信号）を制御対象２１
に入力するか近似モデル２３に入力するかを切り替える
切り替え器２９とが、設けられている。
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の
一形態の張力制御装置の構成を示すブロック図である。
図１に示す張力制御装置は、図２に示すようなマルチド
ライブ制御システムにおいて、本発明の張力制御方法に
よって張力制御器１８の制御ゲインを決定する。図１に
おいて、制御対象２１は、図２に示すマルチドライブ制
御システムにおける張力制御器１８からの先（ウェブ材
料１側）の各構成要素を一括して抽象化したものであ
り、また、フィードバックコントローラ２２は、図２に
おける張力制御器１８と同じ構成のものである。そし
て、制御対象２１を近似化したモデルである近似化モデ
ル２３と、制御対象２１の出力と近似モデル２３の出力
を比較して近似モデル２３の同定を行うモデル同定部２
４と、フィードバックコントローラ２２の制御ゲインを
調整する制御ゲイン調整装置２５と、理想の応答を示す
予め設定された規範応答モデル２７と、近似モデル２３
による応答と規範応答モデル２７による応答とを比較し
て評価値を算出する評価値演算部２８と、フィードバッ
クコントローラ２２の出力（制御信号）を制御対象２１
に入力するか近似モデル２３に入力するかを切り替える
切り替え器２９とが、設けられている。
【００１０】制御ゲイン調整装置２５は、評価値演算部
２８で算出された評価値に基づき、遺伝的アルゴリズム
の手法を用いて、フィードバックコントローラ２２の制
御ゲインの自動調整を行う。また、本実施の形態では、
調整を行うのに妥当なモデルを予め近似モデル２３とし
て設定しておき、近似モデル２３のうちの未知のパラメ
ータのみを最小二乗法などによりモデル同定部２４によ
って同定するようにしている。具体的には、制御対象２
１と近似モデル２３に同一の指令を与え、その応答偏差
に基づいて、モデル同定部２４は近似モデル２３の各パ
ラメータを修正する。次に、本実施の形態における制御
ゲインの調整方法について、図３のフローチャートを用
いて説明する。
２８で算出された評価値に基づき、遺伝的アルゴリズム
の手法を用いて、フィードバックコントローラ２２の制
御ゲインの自動調整を行う。また、本実施の形態では、
調整を行うのに妥当なモデルを予め近似モデル２３とし
て設定しておき、近似モデル２３のうちの未知のパラメ
ータのみを最小二乗法などによりモデル同定部２４によ
って同定するようにしている。具体的には、制御対象２
１と近似モデル２３に同一の指令を与え、その応答偏差
に基づいて、モデル同定部２４は近似モデル２３の各パ
ラメータを修正する。次に、本実施の形態における制御
ゲインの調整方法について、図３のフローチャートを用
いて説明する。
【００１１】最初に、第１の工程として各条件の入力を
行い（ステップ５１）、第２の工程として、遺伝的アル
ゴリズムにおいて個体として使用するコード列の初期集
団を作成する（ステップ５２）。本実施の形態では、各
制御ゲインの下限値と、必要あるいは設定できる数値の
刻みを基にしたスケーリングと、２進数変換とにより各
制御ゲインをコード化する。そして、このようにコード
化された各制御ゲインを表すビット列をつなぎあわせた
ものを制御ゲインの組み合わせ候補となる１つのコード
列（個体）とする。そして各ビットをランダムに設定し
たコード列をＭ個発生させ、初期集団としている。次
に、第３の工程として、集団に含まれる各コード列をデ
コードした制御ゲインにより応答シミュレーションを行
い、前記各候補の評価値をそれぞれ求める（ステップ５
３）。すなわち、切り替え器２９を近似モデル２３側に
切り替えておき、コード列をデコードして得た各制御源
をフィードバックコントローラ２２に与え、張力ステッ
プ指令に対する近似モデル２３の応答を求める。そし
て、評価関数比較手段である評価値演算部２８により、
近似モデル２３の応答を規範応答モデル２７の応答と比
較し、評価値Ｖiを算出する。本実施の形態では、評価
値Ｖiは、次に示す評価関数により求めている。
行い（ステップ５１）、第２の工程として、遺伝的アル
ゴリズムにおいて個体として使用するコード列の初期集
団を作成する（ステップ５２）。本実施の形態では、各
制御ゲインの下限値と、必要あるいは設定できる数値の
刻みを基にしたスケーリングと、２進数変換とにより各
制御ゲインをコード化する。そして、このようにコード
化された各制御ゲインを表すビット列をつなぎあわせた
ものを制御ゲインの組み合わせ候補となる１つのコード
列（個体）とする。そして各ビットをランダムに設定し
たコード列をＭ個発生させ、初期集団としている。次
に、第３の工程として、集団に含まれる各コード列をデ
コードした制御ゲインにより応答シミュレーションを行
い、前記各候補の評価値をそれぞれ求める（ステップ５
３）。すなわち、切り替え器２９を近似モデル２３側に
切り替えておき、コード列をデコードして得た各制御源
をフィードバックコントローラ２２に与え、張力ステッ
プ指令に対する近似モデル２３の応答を求める。そし
て、評価関数比較手段である評価値演算部２８により、
近似モデル２３の応答を規範応答モデル２７の応答と比
較し、評価値Ｖiを算出する。本実施の形態では、評価
値Ｖiは、次に示す評価関数により求めている。
【００１２】
【数１】
【００１３】ここで、Ｎは評価する状態変数の数、Ｔは
評価時間、ｘjは近似モデル２３での各状態変数（張力
など）の値、ｘjmodelは規範応答モデル２７での各状態
変数の値、ｋjは各状態変数に対する重みを表してい
る。次に、第４の工程として、評価値Ｖiを基に次式の
ように各候補の選択確率Ｐiを計算し、この選択確率Ｐi
にしたがって、重複を含みながらＭ／２組のコード列の
対を作り、交叉及び突然変異の遺伝的操作を行って、次
の世代のコード列群として、Ｍ個の子のコード列を生成
する（ステップ５４）。
評価時間、ｘjは近似モデル２３での各状態変数（張力
など）の値、ｘjmodelは規範応答モデル２７での各状態
変数の値、ｋjは各状態変数に対する重みを表してい
る。次に、第４の工程として、評価値Ｖiを基に次式の
ように各候補の選択確率Ｐiを計算し、この選択確率Ｐi
にしたがって、重複を含みながらＭ／２組のコード列の
対を作り、交叉及び突然変異の遺伝的操作を行って、次
の世代のコード列群として、Ｍ個の子のコード列を生成
する（ステップ５４）。
【００１４】
【数２】
【００１５】ここでまず交叉処理について説明する。図
４は交叉処理を示すフローチャートであり、図５は交叉
処理の概念を説明する図である。各コード列に対して第
３の工程で決定した選択確率Ｐiにより、１組が２つの
コード列からなるとして、重複を含んでＭ／２組の組み
合わせを決定する（ステップ６１）。このように決定さ
れた組（ペア）の１つを図５の(a)に示す。図中、"●"
と"○"は、それぞれ、"０"と"１"からなる二値の一方と
他方を示している。次に、各ペアごとに、交叉位置をラ
ンダムに決定する（ステップ６２）。図５(b)は、ある
ペアについて設定された交叉位置の例を示している。そ
して、コード列のうちこの交叉位置の一方の側（図示し
た例では右側）の部分を部分コード列と呼ぶことにする
と、ペアを構成する２つのコード列間で部分コード列を
入れ替える（ステップ６３）。図５(c)は、このような
入れ替えを行った後のコード列を示している。このよう
な交叉処理を行うことによって、最終的に、新たな解候
補となるＭ個のコード列を生成する（ステップ６４）。
４は交叉処理を示すフローチャートであり、図５は交叉
処理の概念を説明する図である。各コード列に対して第
３の工程で決定した選択確率Ｐiにより、１組が２つの
コード列からなるとして、重複を含んでＭ／２組の組み
合わせを決定する（ステップ６１）。このように決定さ
れた組（ペア）の１つを図５の(a)に示す。図中、"●"
と"○"は、それぞれ、"０"と"１"からなる二値の一方と
他方を示している。次に、各ペアごとに、交叉位置をラ
ンダムに決定する（ステップ６２）。図５(b)は、ある
ペアについて設定された交叉位置の例を示している。そ
して、コード列のうちこの交叉位置の一方の側（図示し
た例では右側）の部分を部分コード列と呼ぶことにする
と、ペアを構成する２つのコード列間で部分コード列を
入れ替える（ステップ６３）。図５(c)は、このような
入れ替えを行った後のコード列を示している。このよう
な交叉処理を行うことによって、最終的に、新たな解候
補となるＭ個のコード列を生成する（ステップ６４）。
【００１６】続いて、突然変異処理について説明する。
図６は突然変異処理を示すフローチャートであり、図７
は突然変異処理の概念を説明する。予め定めた突然変異
確率にしたがい、各コード列に対し、ランダムに突然変
異の発生位置を宣言する（ステップ７１）。図７(a)
は、突然変異の発生位置が宣言される前のコード列の一
例を示し、図７(b)は、図７(a)に示したコード列に宣言
された突然変異の発生位置を示している。そして、図７
(c)に示すように、突然変異の発生を宣言された位置の
ビットを反転させる（ステップ７２）。このようにして
交叉と突然変異を経て次の世代のコード列群が生成した
ら、第５の工程として、予め設定した収束条件を満足し
ているかを判定する（ステップ５５）。収束条件を満足
していたら遺伝的アルゴリズムに基づく制御ゲインの決
定を終了し、収束条件を満足していないならば、第３の
工程（ステップ５３）に戻る。第３の工程から第５の工
程までの処理を繰り返すことによって、張力制御のため
の制御ゲインが最適化される。
図６は突然変異処理を示すフローチャートであり、図７
は突然変異処理の概念を説明する。予め定めた突然変異
確率にしたがい、各コード列に対し、ランダムに突然変
異の発生位置を宣言する（ステップ７１）。図７(a)
は、突然変異の発生位置が宣言される前のコード列の一
例を示し、図７(b)は、図７(a)に示したコード列に宣言
された突然変異の発生位置を示している。そして、図７
(c)に示すように、突然変異の発生を宣言された位置の
ビットを反転させる（ステップ７２）。このようにして
交叉と突然変異を経て次の世代のコード列群が生成した
ら、第５の工程として、予め設定した収束条件を満足し
ているかを判定する（ステップ５５）。収束条件を満足
していたら遺伝的アルゴリズムに基づく制御ゲインの決
定を終了し、収束条件を満足していないならば、第３の
工程（ステップ５３）に戻る。第３の工程から第５の工
程までの処理を繰り返すことによって、張力制御のため
の制御ゲインが最適化される。
【００１７】そして、このように最適化された制御ゲイ
ンをフィードバックコントローラ２２に設定し、切り替
え器２９を制御対象２１側に切り替え、マルチドライブ
制御システムの通常の運転に入る。
ンをフィードバックコントローラ２２に設定し、切り替
え器２９を制御対象２１側に切り替え、マルチドライブ
制御システムの通常の運転に入る。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、遺伝的アル
ゴリズムを用いて張力制御系の制御ゲインを自動調整す
ることにより、状況に応じて、高速、かつ、高精度に制
御ゲインを調整できるようになるという効果がある。ま
た、近似モデルにより制御ゲイン調整を行う場合には、
実際の動作系を用いないので、安全に自動調整を行うこ
とができる。近似モデルの同定部を備えることにより、
ウェブの材質劣化や減速機の劣化等によってモデルのパ
ラメータが変わっても、何度でも制御ゲインの調整をや
り直すことができるようになる。
ゴリズムを用いて張力制御系の制御ゲインを自動調整す
ることにより、状況に応じて、高速、かつ、高精度に制
御ゲインを調整できるようになるという効果がある。ま
た、近似モデルにより制御ゲイン調整を行う場合には、
実際の動作系を用いないので、安全に自動調整を行うこ
とができる。近似モデルの同定部を備えることにより、
ウェブの材質劣化や減速機の劣化等によってモデルのパ
ラメータが変わっても、何度でも制御ゲインの調整をや
り直すことができるようになる。
【図１】本発明の実施の一形態の張力制御装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】マルチドライブ制御システムの構成の一例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図３】制御ゲインの調整の手順を示すフローチャート
である。
である。
【図４】交叉処理を説明するフローチャートである。
【図５】交叉処理の概念を説明する図である。
【図６】突然変異処理を説明するフローチャートであ
る。
る。
【図７】突然変異処理の概念を説明する図である。
１ ウェブ材料 ２,３ 駆動ロール ４ 張力検出器 ５,６ 減速機 ７,８ 電動機 ９,１０ 速度検出器 １１,１２ ドライブ装置 １３,１４ 速度制御器 １５〜１７ 減算器 １８ 張力制御器 １９ 張力設定器 ２０ 速度設定器 ２１ 制御対象 ２２ フィードバックコントローラ ２３ 近似モデル ２４ モデル同定部 ２５ 制御ゲイン調整装置 ２７ 規範応答モデル ２８ 評価値演算部 ２９ 切り替え器 ５１〜５５,６１〜６４,７１,７２ ステップ
Claims (4)
- 【請求項１】 ウェブ材料の搬送方向に沿って配置しそ
れぞれ電動機に連結した複数の駆動ロールを用いて前記
ウェブ材料を搬送し、前記各電動機がそれぞれライン速
度を基準とする速度指令に基づく速度制御ループによっ
て制御され、相隣接する２つの前記駆動ロールにそれぞ
れ連結した前記電動機の一方は、前記速度制御ループを
マイナループとしかつ前記相隣接する２つの前記駆動ロ
ール間での前記ウェブ材料の張力の検出出力をフィード
バック信号とする張力制御ループを有し、前記相隣接す
る２つの前記駆動ロール間での前記ウェブ材料の張力を
制御する張力制御方法において、 前記張力制御ループに対する制御ゲインを調整する際
に、 前記制御ゲインを記号列に変換して前記記号列を接続し
たものを、前記制御ゲイン及びその組み合わせを表わす
コード列とし、 調整対象となる前記制御ゲイン及びその調整条件を入力
する第１の工程と、 前記調整条件に応じて、解候補となる前記コード列の初
期集団を生成する第２の工程と、 前記各コード列について、前記制御ゲインへのデコード
を行い、デコードされた前記制御ゲインによって得られ
た応答から評価値を求める第３の工程と、 前記評価値に応じて前記各コード列に対して遺伝的アル
ゴリズムに基づく遺伝子操作を施し、子となる解候補コ
ード列を生成する第４の工程と、 収束を判定する第５の工程とを有し、 前記第３の工程、前記第４の工程及び前記第５の工程を
繰り返し実行することによって前記制御ゲインの最適化
を行うことを特徴とする張力制御方法。 - 【請求項２】 前記張力制御ループを含む張力制御系の
近似モデルと、規範となる応答を与える規範応答モデル
とを使用し、前記近似モデルと前記規範応答モデルとの
応答偏差に基づいて前記評価値を定める請求項１に記載
の張力制御方法。 - 【請求項３】 前記近似モデルと前記規範応答モデルと
の応答偏差に基づいて前記評価値を算出する評価関数比
較手段と、前記制御ゲインが与えられて前記張力制御の
ためのフィードバック制御を行うコントローラと、基準
範囲内の応答が得られた場合に前記コントローラの出力
信号を前記近似モデルから制御対象側に切り替える切り
替え手段と、前記制御対象と前記近似モデルとに同一の
指令を与えそのときの応答偏差により前記近似モデルの
各パラメータを修正するモデル同定部と、前記第１の工
程乃至前記第５の工程を実施する調整ゲイン調整手段
と、を使用する請求項２に記載の張力制御方法。 - 【請求項４】 ウェブ材料の搬送方向に沿って配置した
第１の駆動ロール及び第２の駆動ロールと、前記第１の
駆動ロール及び前記第２の駆動ロールにそれぞれ連結す
る第１の電動機及び第２の電動機と、前記第１の駆動ロ
ールと前記第２の駆動ロールの中間に配置されて前記ウ
ェブ材料の張力を検出する張力検出器とを有し、前記各
電動機がそれぞれライン速度を基準とする速度指令に基
づく速度制御ループによって制御され、前記第１の電動
機及び前記第２の電動機のうちの一方は、前記速度制御
ループをマイナループとするとともに前記張力検出器か
らの検出出力をフィードバック信号とする張力制御ルー
プを有し、前記各駆動ロールにより前記張力を制御しつ
つ前記ウェブ材料を搬送する張力制御装置において、 前記駆動制御ループ内に設けられ制御ゲインにしたがっ
て張力制御を行うコントローラと、 前記張力制御ループを含む張力制御系の近似モデルと、 規範となる応答を与える規範応答モデルと、 前記近似モデルと前記規範応答モデルとの応答偏差に基
づいて評価値を算出する評価関数比較手段と、 基準範囲内の応答が得られた場合に前記コントローラの
出力信号を前記近似モデルから制御対象側に切り替える
切り替え手段と、 前記制御対象と前記近似モデルとに同一の指令を与えそ
のときの応答偏差により前記近似モデルの各パラメータ
を修正するモデル同定部と、 前記制御ゲインを調整する制御ゲイン調整手段とを有
し、 前記制御ゲイン調整手段は、前記制御ゲインを記号列に
変換して前記記号列を接続したものを、前記制御ゲイン
及びその組み合わせを表わすコード列とし、調整条件に
応じて解候補となる前記コード列の初期集団を生成し、
初期集団の生成後、所定の収束条件を満足するまで、前
記各コード列について前記制御ゲインへのデコードを行
って前記コントローラに入力し、そのときの前記評価値
に応じて前記各コード列に対して遺伝的アルゴリズムに
基づく遺伝子操作を施し、子となる解候補コード列を生
成することを繰り返し、前記制御ゲインの最適化を行う
ことを特徴とする張力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6125397A JPH10250888A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 張力制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6125397A JPH10250888A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 張力制御方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10250888A true JPH10250888A (ja) | 1998-09-22 |
Family
ID=13165897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6125397A Pending JPH10250888A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 張力制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10250888A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001255905A (ja) * | 2000-03-08 | 2001-09-21 | Fuji Heavy Ind Ltd | モデル最適化適応制御方法 |
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| US7891276B2 (en) | 2007-08-31 | 2011-02-22 | Kimbelry-Clark Worldwide, Inc. | System and method for controlling the length of a discrete segment of a continuous web of elastic material |
| WO2015093211A1 (ja) * | 2013-12-17 | 2015-06-25 | 三菱電機株式会社 | ロール間搬送制御装置 |
| WO2015178084A1 (ja) * | 2014-05-23 | 2015-11-26 | 三菱電機株式会社 | ロール間搬送制御装置 |
| JP5889497B1 (ja) * | 2014-11-27 | 2016-03-22 | 三菱電機株式会社 | ローラ間搬送制御装置 |
| WO2016157661A1 (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | 三菱電機株式会社 | ロール間搬送制御装置およびロール間搬送制御方法 |
| US10315876B2 (en) | 2014-11-27 | 2019-06-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Roller-to-roller conveyance control apparatus |
-
1997
- 1997-03-14 JP JP6125397A patent/JPH10250888A/ja active Pending
Cited By (28)
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| WO2015178084A1 (ja) * | 2014-05-23 | 2015-11-26 | 三菱電機株式会社 | ロール間搬送制御装置 |
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