JPS63252865A - 巻取機の張力制御装置 - Google Patents
巻取機の張力制御装置Info
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- JPS63252865A JPS63252865A JP8593187A JP8593187A JPS63252865A JP S63252865 A JPS63252865 A JP S63252865A JP 8593187 A JP8593187 A JP 8593187A JP 8593187 A JP8593187 A JP 8593187A JP S63252865 A JPS63252865 A JP S63252865A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tension
- value
- wind
- winding
- control loop
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- Pending
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- Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
- Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、例えばシー１へ状材料（巻取対象）を所望の
目標巻取張力にて連続的に巻き取る巻取機の張力制御装
置に関する。
目標巻取張力にて連続的に巻き取る巻取機の張力制御装
置に関する。
（従来の技術及びその問題点）
従来、この種の張力制御装置として、制御量である巻取
対象の巻取張力をその目標値に一致させるために巻取張
力の検出値と目標値とを比較して偏差を検出し、その偏
差がゼロとなるようにフィードバック制御する、いわゆ
るＰ ｉ （比例積分）制御装置が知られている。
対象の巻取張力をその目標値に一致させるために巻取張
力の検出値と目標値とを比較して偏差を検出し、その偏
差がゼロとなるようにフィードバック制御する、いわゆ
るＰ ｉ （比例積分）制御装置が知られている。
ところが、このような制御装置？？では、実際の巻取張
力が１」標値からすれて初めて張力の修正機能が働くた
め、巻取径の増加やその他の外乱によって発生する巻取
張力の変動に対して目標値への回復が遅く、特に、プロ
グラマブルコン１−ローラにより−・定周期で巻取張力
をサンプリングする制御方法による場合は、そのサンプ
リング周期を極端に短くしなければならず、これによっ
て雑音等の影響を受は易くなる等の問題があった。
力が１」標値からすれて初めて張力の修正機能が働くた
め、巻取径の増加やその他の外乱によって発生する巻取
張力の変動に対して目標値への回復が遅く、特に、プロ
グラマブルコン１−ローラにより−・定周期で巻取張力
をサンプリングする制御方法による場合は、そのサンプ
リング周期を極端に短くしなければならず、これによっ
て雑音等の影響を受は易くなる等の問題があった。
本発明は上記の問題点を解決すべく提案されたもので、
その目的とするところは、従来のＰＩ制御装置に比べて
外乱等に刻する［１標値への追従性を大幅に向上させ、
高精度の張力制御を可能にした巻取機の張力制御装置を
提供することにある。
その目的とするところは、従来のＰＩ制御装置に比べて
外乱等に刻する［１標値への追従性を大幅に向上させ、
高精度の張力制御を可能にした巻取機の張力制御装置を
提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するため、本発明は、巻取張力の変動に
はこの張力の１−階時間微分が速度の物理量を表し、更
には２階時間微分値がトルクの物理量を表すことに着目
したもので、巻取張力の目標値と検出値との偏差をゼロ
にするべく該偏差に対して積分動作を行うと共に、この
積分値にゲインを乗算してフィードバックさせる第１の
制御ループと、電動機トルク、巻取速度及び巻取張力の
各検出値にゲインをそれぞれ乗算してフィードバックさ
せる第２の制御ループと、この第２の制御ループにおけ
る各乗算値を加算し、この加算値を前記第１の制御ルー
プにおける乗算値に加えて操作量を設定する手段と、巻
取張力が一定となるように、前記第」−及び第２の制御
ループにおける各ゲインの全てを巻取径の変化に応じて
修正するゲイン設定手段とを備えたことを特徴とする。
はこの張力の１−階時間微分が速度の物理量を表し、更
には２階時間微分値がトルクの物理量を表すことに着目
したもので、巻取張力の目標値と検出値との偏差をゼロ
にするべく該偏差に対して積分動作を行うと共に、この
積分値にゲインを乗算してフィードバックさせる第１の
制御ループと、電動機トルク、巻取速度及び巻取張力の
各検出値にゲインをそれぞれ乗算してフィードバックさ
せる第２の制御ループと、この第２の制御ループにおけ
る各乗算値を加算し、この加算値を前記第１の制御ルー
プにおける乗算値に加えて操作量を設定する手段と、巻
取張力が一定となるように、前記第」−及び第２の制御
ループにおける各ゲインの全てを巻取径の変化に応じて
修正するゲイン設定手段とを備えたことを特徴とする。
（作用）
本発明においては、巻取張力の目標値と検出値（実際値
）との偏差の積分値、電動機１−ルク、巻取速度（電動
機の回転速度から求められる）及び巻取張力の各検出値
に対し、巻取径に応じて現代制御理論における最適レギ
ュレータ理論によって求めたゲインをそれぞれ乗算した
後、これらの乗算値を加算して制御対象である巻取機に
操作量として与える。
）との偏差の積分値、電動機１−ルク、巻取速度（電動
機の回転速度から求められる）及び巻取張力の各検出値
に対し、巻取径に応じて現代制御理論における最適レギ
ュレータ理論によって求めたゲインをそれぞれ乗算した
後、これらの乗算値を加算して制御対象である巻取機に
操作量として与える。
（実施例）
以下、図に沿って本発明の一実施例を説明する。
第１図は、本発明にかかる張力制御装置を適用した巻取
機の全体的な構成を示した図である。同図において、８
は例えばシー１〜状材料又は線状材−：う− 料としての巻取対象であり、この巻取対象８は巻取機の
ロール９間を通過した後、巻取ドラム７に巻き取られる
。また、ロール９と巻取ドラＡｓ ７間には巻取対象８
の張力を検出するための張力検出器２が設けられており
、張力検出器２はその張力信号ＴをｒＥＩ％力制御回路
１に出力する。ロール９には、巻取対象８の移送速度を
検出する速度検出器３が設けられており、この速度検出
器３は移送速度信号■。を張力制御回路１に出力する。
機の全体的な構成を示した図である。同図において、８
は例えばシー１〜状材料又は線状材−：う− 料としての巻取対象であり、この巻取対象８は巻取機の
ロール９間を通過した後、巻取ドラム７に巻き取られる
。また、ロール９と巻取ドラＡｓ ７間には巻取対象８
の張力を検出するための張力検出器２が設けられており
、張力検出器２はその張力信号ＴをｒＥＩ％力制御回路
１に出力する。ロール９には、巻取対象８の移送速度を
検出する速度検出器３が設けられており、この速度検出
器３は移送速度信号■。を張力制御回路１に出力する。
巻取ドラム７は、適宜な機械的伝達手段を介して直流電
動機等の電動機１．０に連結されている。電動機１０に
はその回転速度ｎを検出するための速度検出器４が設け
られており、張力制御回路１では、速度検出器４の回転
速度信号ｎを巻取速度換算回路（図示せず）により巻取
対象８の巻取速度信号■に換算する。電動機１０の電源
側には、電動機電流を制御する例えばサイリスタ等の制
御素子１１が設けられている。これらの制御素子１１は
電流調節器６に接続されており、電流調節器６は張力制
御回路１からの張力制御信号（操作量）Ｕを入力として
、制御パルス信号を制御素子１１に出力する。
動機等の電動機１．０に連結されている。電動機１０に
はその回転速度ｎを検出するための速度検出器４が設け
られており、張力制御回路１では、速度検出器４の回転
速度信号ｎを巻取速度換算回路（図示せず）により巻取
対象８の巻取速度信号■に換算する。電動機１０の電源
側には、電動機電流を制御する例えばサイリスタ等の制
御素子１１が設けられている。これらの制御素子１１は
電流調節器６に接続されており、電流調節器６は張力制
御回路１からの張力制御信号（操作量）Ｕを入力として
、制御パルス信号を制御素子１１に出力する。
また、制御素子１１の電源側には、点弧角制御のための
同期信号を得、かつ電動機電流の実際値を検出するため
の電流検出器１２が設けられており、この電流検出器１
２の出力側は電流調節器６及び１ヘルク検出器５に接続
されていて各々に電流検出信号を出力する。電流調節器
６は電流検出器１２からの信号に基づいて上記制御パル
ス信号を出力し、１ヘルク検出器５は電流検出信号をト
ルクτに換算して張力制御回路１に出力するように構成
されている。
同期信号を得、かつ電動機電流の実際値を検出するため
の電流検出器１２が設けられており、この電流検出器１
２の出力側は電流調節器６及び１ヘルク検出器５に接続
されていて各々に電流検出信号を出力する。電流調節器
６は電流検出器１２からの信号に基づいて上記制御パル
ス信号を出力し、１ヘルク検出器５は電流検出信号をト
ルクτに換算して張力制御回路１に出力するように構成
されている。
更に、張力制御回路１は張力検出器２からの張力信号Ｔ
、速度検出器３からの移送速度信号■。、速度検出器４
からの巻取速度信号■及びトルク検出器５からのトルク
信号τを入力し、電流調節器６に対して張力制御信号Ｕ
を出力するものである。
、速度検出器３からの移送速度信号■。、速度検出器４
からの巻取速度信号■及びトルク検出器５からのトルク
信号τを入力し、電流調節器６に対して張力制御信号Ｕ
を出力するものである。
次に、張力制御回路１の構成及び動作を、第２図に示し
た等価的なブロック線図に基づいて詳細に説明する。
た等価的なブロック線図に基づいて詳細に説明する。
同図において、２１は減算点であり、この減算点２］は
張力の１」標値Ｔ１′と検出値Ｔとを比較してその偏差
を積分要素２２に出力する。伝達関数１／ｓなる積分要
素２２は偏差（Ｔ″−Ｔ）を積分し、（Ｔ″′−Ｔ）／
ｓを出力する。ここで、Ｓはラプラス演算子を示す。積
分要素２２にはゲイン要素２３が接続されており、ゲイ
ン要素２３は前記積分値（Ｔ’−Ｔ）／ＳにケインＦ４
を乗算してＦ４（Ｔ”−１’）／ｓを出力する。
張力の１」標値Ｔ１′と検出値Ｔとを比較してその偏差
を積分要素２２に出力する。伝達関数１／ｓなる積分要
素２２は偏差（Ｔ″−Ｔ）を積分し、（Ｔ″′−Ｔ）／
ｓを出力する。ここで、Ｓはラプラス演算子を示す。積
分要素２２にはゲイン要素２３が接続されており、ゲイ
ン要素２３は前記積分値（Ｔ’−Ｔ）／ＳにケインＦ４
を乗算してＦ４（Ｔ”−１’）／ｓを出力する。
ゲイン要素２３には、加算点２４を介して制御対象３２
の電流（トルク）制御系を構成する変換要素３３が接続
されている。なお、制御対象３２は第１図に示した巻取
機全体を等価的に示したものである。加算点２４は、ゲ
イン要素２３がらの出力信号Ｆ４（Ｔ″−Ｔ）／ｓと張
力の検出値Ｔ、巻取速度信号Ｖ、トルク信号での各検出
値の各々にフィードバックケインＦ□＋ Ｆｉｌ
Ｆ：ｉを乗算したフィードバック信号Ｆ□７ｒ、Ｆ、ｖ
、、３τとを加算してその加算値（Ｆ４（’］”−Ｔ）
／ｓ ＋Ｆ、Ｔ＋Ｆ２Ｖ＋Ｆ３？ｌを操作量１」として
変換要素３３に出力する。
の電流（トルク）制御系を構成する変換要素３３が接続
されている。なお、制御対象３２は第１図に示した巻取
機全体を等価的に示したものである。加算点２４は、ゲ
イン要素２３がらの出力信号Ｆ４（Ｔ″−Ｔ）／ｓと張
力の検出値Ｔ、巻取速度信号Ｖ、トルク信号での各検出
値の各々にフィードバックケインＦ□＋ Ｆｉｌ
Ｆ：ｉを乗算したフィードバック信号Ｆ□７ｒ、Ｆ、ｖ
、、３τとを加算してその加算値（Ｆ４（’］”−Ｔ）
／ｓ ＋Ｆ、Ｔ＋Ｆ２Ｖ＋Ｆ３？ｌを操作量１」として
変換要素３３に出力する。
変換要素３３の伝達関数ＧＣ（Ｓ）は、操作量Ｕを電気
系からトルク系へ変換するものであり、具体的には電動
機電流を１ヘルクに変換して出力する。変換要素３３に
は分岐点３４及び減算点３５を介して伝達関数ＧＶ（Ｓ
）なる変換要素３６が接続され、分岐点３４はゲイン要
素２７及び加算点２５を介して加算点２４にフィードバ
ック信号Ｆ３τをフィードバックするように接続されて
いる。
系からトルク系へ変換するものであり、具体的には電動
機電流を１ヘルクに変換して出力する。変換要素３３に
は分岐点３４及び減算点３５を介して伝達関数ＧＶ（Ｓ
）なる変換要素３６が接続され、分岐点３４はゲイン要
素２７及び加算点２５を介して加算点２４にフィードバ
ック信号Ｆ３τをフィードバックするように接続されて
いる。
また、減算点３５は、変換要素３３の出力である１〜ル
クτから外乱である負荷１−ルクτ、を減算した後、そ
の減算値（τ−τのを伝達関数ＧＶ（Ｓ）なる変換要素
３６に出力する。この伝達関数Ｇν（ｓ）は、入力信号
（τ−τＬ）を機械系から速度系に変換して巻取速度信
号■を出力するものである。更に、変換要素３６には、
分岐点３７及び減算点３８を介して変換要素４０が接続
されており、分岐点３７は分岐点３０を介してゲイン要
素２８に接続され、ゲイン要素２８は加算点２６．２５
を介して前記加算点２４にフィードバック信号Ｆ２Ｖを
フィー１くバックするように接続されている。
クτから外乱である負荷１−ルクτ、を減算した後、そ
の減算値（τ−τのを伝達関数ＧＶ（Ｓ）なる変換要素
３６に出力する。この伝達関数Ｇν（ｓ）は、入力信号
（τ−τＬ）を機械系から速度系に変換して巻取速度信
号■を出力するものである。更に、変換要素３６には、
分岐点３７及び減算点３８を介して変換要素４０が接続
されており、分岐点３７は分岐点３０を介してゲイン要
素２８に接続され、ゲイン要素２８は加算点２６．２５
を介して前記加算点２４にフィードバック信号Ｆ２Ｖを
フィー１くバックするように接続されている。
分岐点３０にはゲイン設定手段３１が接続されてよりリ
、変換要素３６からの巻取速度信号Ｖはこのゲイン設定
手段３１にも入力される。一方、減算点３８においては
、巻取速度信号■から速度検出器３の出力信号すなわち
巻取対象の移送速度信号■。を減算した後、減算値（ｖ
−ｖ。）を伝達関数０丁（Ｓ）なる変換要素４０に出
力する。この伝達関数ＧＴ（Ｓ）はその入力信号（ｖ
−ｖｏ）を速度系から張力系へ変換するもので、速度（
ｖ −ｖｏ）は張力Ｔに変換されて出力される。
、変換要素３６からの巻取速度信号Ｖはこのゲイン設定
手段３１にも入力される。一方、減算点３８においては
、巻取速度信号■から速度検出器３の出力信号すなわち
巻取対象の移送速度信号■。を減算した後、減算値（ｖ
−ｖ。）を伝達関数０丁（Ｓ）なる変換要素４０に出
力する。この伝達関数ＧＴ（Ｓ）はその入力信号（ｖ
−ｖｏ）を速度系から張力系へ変換するもので、速度（
ｖ −ｖｏ）は張力Ｔに変換されて出力される。
また、変換要素４０には分岐点４］、、４２を介してゲ
イン要素２９が接続され、その出力側は加算点２６゜２
５を介して前記加算点２４に接続されており、変換要素
４０からの張力信号Ｔはゲイン要素２８によってＦ ＋
−Ｔに変換された後、加算点２４を介して制御対象３２
にフィードバックされる。
イン要素２９が接続され、その出力側は加算点２６゜２
５を介して前記加算点２４に接続されており、変換要素
４０からの張力信号Ｔはゲイン要素２８によってＦ ＋
−Ｔに変換された後、加算点２４を介して制御対象３２
にフィードバックされる。
なお、上述した各ゲインＦ１〜Ｆ３を介して種々の信号
をフィードバックするループは第２の制御ループを構成
している。また、張力信号Ｔは分岐点４２を介して前記
減算点２１にフィードバックされており、このフィード
バックループは第１の制御−８＝ ループを構成している。
をフィードバックするループは第２の制御ループを構成
している。また、張力信号Ｔは分岐点４２を介して前記
減算点２１にフィードバックされており、このフィード
バックループは第１の制御−８＝ ループを構成している。
ゲイン設定手段３１は分岐点３０．３９からの速度信号
Ｖ及びＶ。を入力とし、これらの速度信号■及びＶ。か
ら巻取径りを算出し、この巻取径りに応じた前記フィー
ドバックケインド１〜Ｆ３及びゲインＦ４を決定する。
Ｖ及びＶ。を入力とし、これらの速度信号■及びＶ。か
ら巻取径りを算出し、この巻取径りに応じた前記フィー
ドバックケインド１〜Ｆ３及びゲインＦ４を決定する。
このゲイン設定手段３１による各ゲインＦ１〜Ｆ４の決
定は、一定の時間間隔でその都度現代制御理論に基づく
周知の最適レギュレータ理論を用いて演算するか、ある
いは計算機等により予め算出した結果を定数テーブルと
して確保し、このテーブルから引き出す等の方法によっ
て行なえばよい。
定は、一定の時間間隔でその都度現代制御理論に基づく
周知の最適レギュレータ理論を用いて演算するか、ある
いは計算機等により予め算出した結果を定数テーブルと
して確保し、このテーブルから引き出す等の方法によっ
て行なえばよい。
なお、ゲインＦ、〜Ｆ４の算出にあたっては、上記最適
レギュレータ理論におけるリカツチ方程式を解くことに
より、最適な値を求めることができる。
レギュレータ理論におけるリカツチ方程式を解くことに
より、最適な値を求めることができる。
（発明の効果）
以上のように本発明によれば、巻取張力の検出値と目標
値との偏差を積分し、その積分値に所定のゲインを乗算
する第１の制御ループを設けたことに加え、制御対象の
状態量である巻取張力、巻取速度及び電動機トルクを各
フィードバックゲインを介してそれぞれフィードバック
する第２の制御ループを設けたことにより、巻取径の増
大その他の外乱による張力変動が生じても巻取張力を目
標値に対して瞬時に追従させることができる。
値との偏差を積分し、その積分値に所定のゲインを乗算
する第１の制御ループを設けたことに加え、制御対象の
状態量である巻取張力、巻取速度及び電動機トルクを各
フィードバックゲインを介してそれぞれフィードバック
する第２の制御ループを設けたことにより、巻取径の増
大その他の外乱による張力変動が生じても巻取張力を目
標値に対して瞬時に追従させることができる。
これにより、シー１へ状材料等の張力制御に関し、従来
のＩ） Ｉ制御を用いた張力制御装置に比べて数段高精
度な制御性能が得ることができ、また、プログラマブル
コントローラでのサンプリング周期も従来のように特に
短くする必要がなく、雑音等の影響を受けにくい高精度
の張力制御を行うことができる等の効果がある。
のＩ） Ｉ制御を用いた張力制御装置に比べて数段高精
度な制御性能が得ることができ、また、プログラマブル
コントローラでのサンプリング周期も従来のように特に
短くする必要がなく、雑音等の影響を受けにくい高精度
の張力制御を行うことができる等の効果がある。
第１図は本発明の一実施例を適用した巻取機の構成を示
す図、第２図は張力制御回路の構成例を示す等側内なブ
ロック線図である。 １−・張力制御回路 ２・・張力検出器３．４・・
速度検出器 ５・・・１〜ルク検出器６・・電流調節
器 ７・・・巻取ドラム８・・・巻取対象
】０・・電動機２２・・・積分要素
す図、第２図は張力制御回路の構成例を示す等側内なブ
ロック線図である。 １−・張力制御回路 ２・・張力検出器３．４・・
速度検出器 ５・・・１〜ルク検出器６・・電流調節
器 ７・・・巻取ドラム８・・・巻取対象
】０・・電動機２２・・・積分要素
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 巻取対象の巻取張力が目標値に一致するように巻取駆動
源としての電動機の電流を制御して張力制御を行う巻取
機の張力制御装置において、前記巻取張力の目標値と検
出値との偏差をゼロにするべく該偏差に対して積分動作
を行うと共に、この積分値にゲインを乗算してフィード
バックさせる第１の制御ループと、 前記電動機のトルク、巻取速度及び前記巻取張力の各検
出値にゲインをそれぞれ乗算してフィードバックさせる
第２の制御ループと、 この第２の制御ループにおける各乗算値を加算し、この
加算値を前記第１の制御ループにおける乗算値に加えて
操作量を設定する手段と、 前記巻取張力が一定となるように、前記第１及び第２の
制御ループにおける各ゲインの全てを巻取径の変化に応
じて修正するゲイン設定手段と、を備えたことを特徴と
する巻取機の張力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8593187A JPS63252865A (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 巻取機の張力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8593187A JPS63252865A (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 巻取機の張力制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63252865A true JPS63252865A (ja) | 1988-10-19 |
Family
ID=13872504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8593187A Pending JPS63252865A (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 巻取機の張力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63252865A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04341450A (ja) * | 1991-05-17 | 1992-11-27 | Nireco Corp | 連続体の搬送張力制御装置 |
| JP2009507740A (ja) * | 2005-09-16 | 2009-02-26 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 巻取機の運転方法 |
| CN109969841A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 耐克创新有限合伙公司 | 卷绕物品送料装置和方法 |
-
1987
- 1987-04-08 JP JP8593187A patent/JPS63252865A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04341450A (ja) * | 1991-05-17 | 1992-11-27 | Nireco Corp | 連続体の搬送張力制御装置 |
| JP2009507740A (ja) * | 2005-09-16 | 2009-02-26 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 巻取機の運転方法 |
| CN109969841A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 耐克创新有限合伙公司 | 卷绕物品送料装置和方法 |
| US11427424B2 (en) | 2017-12-27 | 2022-08-30 | Nike, Inc. | Rolled good feeding device and method |
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