JP2827015B2

JP2827015B2 - 織機回転数の最適制御方法

Info

Publication number: JP2827015B2
Application number: JP30980088A
Authority: JP
Inventors: 勉西念
Original assignee: Tsudakoma Industrial Co Ltd
Current assignee: Tsudakoma Corp
Priority date: 1988-12-09
Filing date: 1988-12-09
Publication date: 1998-11-18
Anticipated expiration: 2013-11-18
Also published as: JPH02160955A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、織布の生産量を最大とすべく、織機の回転
数を最適値に自動的に制御する方法に関する。

従来技術特許出願人は、織布の生産量を最大とするために、織
機の回転数の最適制御方法を既に提案している。それら
の制御方法は、織機の稼動率や織り工の余裕度などを考
慮し、理論的な範囲で、生産量を高める方向に、回転数
を変更していく。例えば、特開昭61-239057号の発明
は、稼動率を制約条件として稼動率が一定レベル以上の
とき、回転数を上げて生産量を増大させようとするもの
である。しかし、これらの方法では、理論的に、生産量
が当然に増加するものと仮定しており、その回転数の変
更後に、回転数の変更前よりも生産量が実際に増加した
かどうかの実証的なチェックがなされていない。このた
め、現実には、その理論的な予想に反して、その他の要
因によって、生産量が減少することも予測される。

発明の目的したがって、本発明の目的は、理論的な予想にのみ立
脚せず、この理論を基礎として、実際の織機の運転状態
に即して、回転数を生産量増加傾向に変更し、最終的に
生産量最大値に回転数を設定することである。

発明の解決手段そこで、本発明は、織布の生産量を高めることを目的
として、織機の回転数を制御するに際し、生産量の増減
の観点から運転状態が代表的な状態にパターン化できる
ことに着目し、回転数の制御過程で、まず現在の回転数
を変えてみて、生産量の増加または減少傾向を確認し、
その増減傾向に基づいて回転数の変更方向を決定するよ
うにしている。

この制御に際して、回転数が必要以上に増加または減
少すると、織布の品質が低下することも予測される。し
たがって、この最適制御過程で、織布の品質は、回転数
の変更にあたって、１つの制約条件となり得る。この実
施例の場合に、その品質は、織機の停台レベルによって
求める。また、このような制御は、所定の期間毎に、個
々の織機毎に行われてもよく、また同一の織り工が受け
持つ織機のグループ内の同一織物仕様の織機群を単位と
して、織り工担当のシフト替わり毎に行ってもよい。

このような制御が行われると、現実の生産量の増減傾
向に基づいて、現実に生産量が最大となるように、最適
な回転数が自動的に設定できる。

発明の構成本発明の織機回転数の最適制御方法は、次の理論的な
計算式を基礎としている。

ある織機の稼動中に、下記のデータが与えられている
とする。

シフト時間Ｔ〔 min 〕回転数Ｎ〔 rpm 〕停台レベルＳ〔停止回数/cmpx〕停止時間／停止ｔ〔 min 〕稼動時間ｒ〔 min 〕シフト内停止回数ｎ〔回〕なお、上記〔cmpx〕は、10万ピックを表す単位であ
る。

ここで、上記データから次式が誘導できる。

このとき、生産量Ｐおよび稼動率Ｅは、次式で求めら
れる。

一般に、停台レベルＳは、回転数Ｎを上げると、種々
の条件から結果的に増加するから、回転数Ｎの関数とな
る。そこで、Ｓ＝ｆ（Ｎ）とおくと、となる。つまり、生産量Ｐおよび稼動率Ｅは、回転数Ｎ
の分数関数で表される。したがって、最適な回転数Ｎ
は、この生産量Ｐを最大にする回転数Ｎを解析的に求め
れば、求まる訳だが、上記関数ｆ（Ｎ）は、未知の関数
であり、現実的にはその変動状況の複雑さから、定め難
い。

ところで、仮に、回転数Ｎを増分ΔＮだけ変更したと
きの停台レベルの変化率をｋとすると、そのときの回転
数Ｎ′、停台レベルＳ′、生産量Ｐ′および稼動率Ｅ′
は、下記のように書き改められる。

ここで、変更前後の増減量ΔＰ、ΔＥ、ΔＳは、それ
ぞれ下記で与えられる。

ΔＰ＝Ｐ′−Ｐ ΔＥ＝Ｅ′−Ｅ ΔＳ＝Ｓ′−Ｓそこで、発明者は、上記の式に種々の値をいれて、コ
ンピュータシュミレーションを行った。その結果、生産
量Ｐの変化状況に３つの類型があり、これらを３つのパ
ターンに分類できることが判明した。

第１図は、それらのパターンＩ、IIおよびIIIをそれ
ぞれ示している。

これらのパターンＩ、II、IIIのグラフは、横軸を回
転数の増減量ΔＮとし、縦軸を生産量、稼動率、停台レ
ベルのそれぞれの増減量ΔＰ、ΔＥ、ΔＳとして表して
いる。そして、実線は、生産量ΔＰを表している。この
生産量ΔＰは、常に上に凸の曲線として表現できる。そ
して、点線は、稼動率ΔＥを示し、また一点鎖線は、停
台レベルΔＳをそれぞれ示している。これらの直線は、
ただ単に増加または減少の傾向を示したものであり、各
パターンともに同じ傾きで示しているが、その傾き自体
に特別な意味はない。

まず、パターンＩは、現在の回転数Ｎつまり増減量Δ
Ｎ＝０で、最大の生産量Ｐを与えることを示している。
したがって、このときの回転数Ｎは、最大の生産量を得
るために最適の回転数となる。そして、このパターンで
は、回転数Ｎを上げると、生産量Ｐおよび稼動率Ｅは、
下がるが、停台レベルＳは上がる。また、回転数Ｎを下
げると、生産量Ｐおよび停台レベルＳは、下がるが、逆
に稼動率Ｅは上がる。

次に、パターンIIでは、現在の回転数Ｎを上げると、
生産量Ｐおよび停台レベルＳが上がり、稼動率Ｅは下が
る。また、現在の回転数Ｎを下げると、生産量Ｐおよび
停台レベルＳは下がるが、稼動率Ｅは上がる。

さらにパターンIIIでは、回転数Ｎを上げると、生産
量Ｐおよび稼動率Ｅは下がるが、停台レベルＳは上が
る。また、回転数Ｎを下げると、生産量Ｐおよび稼動率
Ｅは上がるが、停台レベルＳは下がる。

これらのパターンＩ、II、IIIから明らかなように、
生産量Ｐのグラフは、全て上に凸の曲線として表され
る。そして、パターンII、IIIの生産量ΔＰのグラフ
は、パターンＩのグラフを基準として、横軸すなわち回
転数Ｎの方向に移動させた関係にある。

なお、稼動率を一定レベル以上に保持して回転数を変
更して行くような従来の制御方式によれば、仮に現状が
パターンＩの状態にある場合、このときの稼動率が一定
レベルを越えていたとすると、回転数を増大させるよう
に制御することになるので、最大の生産量Ｐを与える回
転数（最適回転数）Ｎを越え、却ってパターンIIIの状
態で稼動させることになり、生産量Ｐを減少させてしま
う可能性があることがわかる。逆に言えば、従来制御方
式は、現状がパターンIIの状態にあるときのみ有効な方
法と言える。

これらのグラフから、以下の結論が導き出せる。

（１）パターンＩの場合に、回転数Ｎを上げても下げ
ても、生産量Ｐは減少する。すなわち、パターンＩが生
産量Ｐを最大にする観点から見て最適な回転数Ｎを与え
る。

（２）パターンIIの場合に、回転数Ｎを上げることに
よって、稼動率Ｅが下がり、停台レベルＳが上がるが、
生産量Ｐはいっそう増加する。

（３）パターンIIIの場合に、回転数Ｎを下げること
によって、稼動率Ｅが上がり、停台レベルＳは下がり、
しかも生産量Ｐは増加する。

（４）パターンII、IIIの場合は、回転数Ｎを変化さ
せて、パターンＩの状態に移行させることによって、生
産量Ｐを最大にすることができる。

したがって、本発明は、現在の状態から生産量を最大
にするパターンＩの状態に移行させるために、まず現在
の回転数を変更してみて、その結果、生産量が増加の傾
向にあるのかあるいは減少の傾向にあるのかを確認し、
この傾向に基づいて回転数を上げるかあるいは下げるか
を定めている。

一般に、噴射式織機では、停止回数が止め段となって
布の品質に大きく影響することから、回転数の変更に際
しては、「停台レベルＳが一定値以上になると、織布の
品質レベルが低下する。」という制約条件を考慮するこ
とにより、所定の品質レベルを保持できるまた、制御過程で、回転数Ｎを上げ過ぎると、よこ入
れ時に、よこ糸の飛走状態が悪くなり、よこ糸緩みなど
の品質上の欠陥が発生する恐れがあるが、このような緩
み状態が発生したとき、例えば特開昭63-92758号の発明
によって、緩み状態を検出し、織機を止めることで、停
台レベルＳに反映できる。また、回転数Ｎの変更は、回
転数制御系のみならず、他の制御系例えば織機のよこ入
れ制御装置なども充分に追従できるような変化率の範囲
で変化させなければならない。また、このような制御が
個々の織機毎に行われる場合、ある設定回転数Ｎにおけ
る生産量Ｐのデータは、データのばらつきを考慮して、
一つの回転数Ｎに対して何回かデータを集め、それらの
データを平均化して用いれば、それらのばらつきを吸収
できる。また、同一織り工グループ内の同一織物仕様の
織機群を単位として行われる場合には、ある設定回転数
Ｎにおける各織機の生産量Ｐのデータを平均化してもよ
い。

また、実際の制御において、後述の実施例２のよう
に、Ｎ−ｋΔＮからＮ＋ｋΔＮまでの（2k＋１）点の回
転数Ｎで織機を稼動させ、各回転数における生産量Ｐの
値から曲線で回帰分析し、最適な回転数Ｎを求めるよう
にしてもよい。

制御システムの構成第２図は、本発明の方法を実行するための群制御シス
テムを示している。ホストコンピュータなどの最適コン
トローラ１は、通信制御部２、通信回線３および各織機
制御部５の通信制御部４を介し、それぞれの織機制御部
５に接続されている。そして、各織機制御部５は、可変
インバータなどの回転数変更部６を介しそれぞれ織機の
原動モータ７に接続されている。このシステムの場合
に、最適コントローラ１は、所定の期間毎に、例えば１
台の織機毎に、または工場内の全ての織機について、あ
るいは同一織り工グループに属する同一織物仕様の織機
群を単位として特定の織機制御部５を指定し、当該織機
のデータを集め、本発明の最適制御を実行していく。

しかし、本発明の最適制御方法は、上記のようなホス
トコンピュータによる群制御の方式にならないで、各織
機制御部５の部分で個別的に実行することもできる。

実施例１第３図は、同一織り工グループに属する同一織物仕様
の織機台数毎に本発明の織機回転数の最適制御方法を実
行する例を示している。

最適コントローラ１は、所定の期間例えば織り工担当
シフト替えあるいは一定の時間を周期として第３図の制
御を実行する。まず、ある回転数Ｎのもとで織機を稼動
させ、所定時間T_oの経過後に、織機台数Ｌについての平
均の生産量Ｐおよび停台レベルＳを得てから、所定の品
質レベルを満足しているかどうかを判断するために、停
台レベルＳと上限の停台レベルS_oとを不等式Ｓ≧S_oによ
り比較する。この不等式が成立しないとき、まだ所定の
品質レベルを満足していると判断し、織機の回転数Ｎ
は、回転数（Ｎ＋ΔＮ）に増加するよう変更され、その
変更後の回転数（Ｎ＋ΔＮ）について再び所定時間T_oの
経過後に生産量Ｐおよび停台レベルＳ′を求め、ここで
も変更後の停台レベルＳ′と上限の停台レベルS_oとを不
等式Ｓ′≧S_oにより比較する。この不等式が成立しない
とき、まだ品質レベルに余裕があることから、このとき
の生産量Ｐが増加しているかどうかを判断し、増加して
いるとき、当該織機の現在の運転状態は、パターンIIの
状態であるものと判断できる。

このパターンIIの場合に、再び現在の回転数Ｎが増加
方向の新たな回転数（Ｎ＋ΔＮ）に変更され、生産量Ｐ
および停台レベルＳが新たに求められ、不等式Ｓ≧S_oに
よって停台レベルＳと上限の停台レベルS_oとの比較を行
い、成立すれば、品質レベルを満足していた変更前の回
転数（Ｎ−ΔＮ）に戻して一連の制御を終えるが、不成
立であれば、生産量Ｐが増加しているかどうかの判断が
行われ、増加していれば、回転数増加方向の設定のため
に再び前のステップに戻り、逆に減少していれば、生産
量Ｐの最大値を示した変更前の回転数（Ｎ−ΔＮ）に戻
して一連の制御を終える。

一方、前記不等式Ｓ′≧Ｓが成立したとき、先に回転
数を増加したことによって所定の品質レベルを満足しな
くなったと判断し、停台レベルＳを小さくするために、
現在の回転数Ｎは変更前の回転数（Ｎ−ΔＮ）に戻され
る。また、前記不等式Ｓ′≧Ｓが成立せず、まだ品質レ
ベルを満足していると判断されたときであっても、生産
量Ｐが増加していないときには、パターンＩまたはパタ
ーンIIIであることが分かるため、同様に、現在よりも
生産量が大であった変更前の回転数（Ｎ−ΔＮ）に戻さ
れる。

次のステップで回転数Ｎは、減少方向に設定され、再
び生産量Ｐが求められ、それが増加しているかどうかの
判断がなされ、増加しておれば、再び前のステップに戻
り、回転数Ｎが減少方向に設定されるが、増加していな
いならば、生産量Ｐの最大値を示した変更前の回転数
（Ｎ＋ΔＮ）に戻して一連の制御を終える。

また、前記最初のステップの不等式Ｓ≧S_oが成立した
とき、所定の品質レベルを満足していないと判断し、停
台レベルＳを小さくするために、現在の回転数Ｎは減少
方向の回転数（Ｎ−ΔＮ）に変更され、次に生産量Ｐお
よび停台レベルＳを得て、再び不等式Ｓ≧S_oの判断を行
い、この不等式が成立する限り、回転数Ｎは繰り返し減
少方向に変更される。この不等式が成立しなくなったと
き、前記回転数減少方向の設定のためのステップに移
り、生産量が最大になる回転数を得て一連の制御を終え
る。

このようにして、本発明の最適制御方法は、停台レベ
ルＳと上限の停台レベルS_oとの大小関係の比較すなわち
品質レベルの比較を制約条件として、生産量Ｐの増加を
判断しながら、回転数Ｎを減少方向に、または増加方向
に設定することによって、パターンＩ、II、IIIに応じ
て、最適な回転数ＮすなわちパターンＩの状態に設定し
ていく。

実施例２次に、第４図は予め、回転数（Ｎ−ｋΔＮ）から回転
数（Ｎ＋ｋΔＮ）などの（2k＋１）点の回転数で順次稼
動させ、各回転数における生産量Ｐの値から回転数Ｎを
変数とした生産量Ｐの関数を回帰分析して、最適な回転
数Ｎを求め、織機の回転数を求めた最適な回転数Ｎに変
更する例である。

最初に、上限の停台レベルS_o、回転数Ｎ、回転数増分
ΔＮおよび変更回数を定める係数ｋが読み込まれ、ｉ＝
−ｋと設定される。そのあと、新たな回転数N_i＝Ｎ＋ｉ
ΔＮで織機を稼動させ、所定の時間T_oの経過後に、その
ときの停台レベルS_i、および生産量P_iを算出して記憶
し、次のステップで品質レベルを判断するための不等式
S_i≧S_oによる大小比較を行い、それが成立しないとき、
不等式ｉ≧ｋによる大小比較が行われ、不成立のとき
に、ｉ＝ｉ＋１の設定の後に、再び前のステップに戻
り、新たな回転数（N_i＝Ｎ＋ｉΔＮ）で織機を稼動させ
る。以後、不等式ｉ≧ｋが成立するまで、同様の制御が
繰り返される。この繰り返し制御の途中で、不等式S_i≧
S_oが成立したとき、所定の品質レベルを満足するための
上限の限界回転数を、１つ前に変更した回転数（Ｎ＋
（ｉ−１）ΔＮ）とする。このようにして得られた各回
転数に対する生産量Ｐのデータに基づいて、次のステッ
プで、Ｐ＝ｆ（Ｎ）の回帰曲線を求め、許容回転数の範
囲内で、生産量Ｐを最大とする回転数Ｎを求める。この
あと、最適コントローラ１は、織機の回転数を上記回転
数Ｎに変更し、変更後の回転数Ｎで織機を稼動させるこのようにして、制御プログラムは、最適制御の過程
で、回帰曲線を求め、これから、最適な回転数Ｎを設定
していく。

以上の各実施例は、制御の過程で停台レベルＳと上限
の停台レベルS_oとの大小関係の比較すなわち品質レベル
の比較を制約条件としていたが、例えば、産業資材のよ
うに、品質が問題にされない場合には、この制約条件を
省略することができる。

発明の効果本発明では、最適な織機の回転数の設定過程で、回転
数が実践的に数回変更され、変更結果、現実の生産量の
増減傾向に基づいて、最適な回転数が設定されるため、
停台レベルが未知の関数であるにもかかわらず、生産量
が現実に最大となる回転数が正確に設定されていく。

したがって、従来のように、理論的な最適な回転数
が、現実には、生産量が最大となる回転数に設定されて
いないというような誤った制御がなくなる。このため、
現実に新たな回転数で生産量の増大が実証され、理論的
な結果が現実から離れることがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は生産量、稼動率および停台レベルの関係のパタ
ーンを示すグラフ、第２図は制御システムのブロック線
図、第３図および第４図は本発明の最適制御方法のフロ
ーチャート図である。１……最適コントローラ、２……通信制御部、３……通
信回線、４……通信制御部、５……織機制御部、６……
回転数変更部、７……原動モータ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】織機の回転数を所定の期間毎に順次変更
し、その変更後の生産量を求め、求められた生産量の増
減傾向から生産量が最大となる方向へ回転数を変更する
ことを特徴とする織機回転数の最適制御方法。
【請求項２】回転数の増減過程で、品質の限界を設定
し、この限界値を越えない範囲で回転数を変更すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の織機回転数の
最適制御方法。
【請求項３】織機の回転数を所定の期間毎に順次変更
し、その都度生産量を求め、これらの値から生産量と回
転数との関係を曲線で回帰分析し、この近似曲線から生
産量が最大になる回転数を求め、織機の回転数を求めた
回転数に変更することを特徴とする織機回転数の最適制
御方法。
【請求項４】各回転数で品質情報をもそのつど求め、回
帰分析により得られた近似曲線から予め設定した品質の
限界を越えることなく、かつ生産量が最大になる回転数
を求め、織機の回転数を求めた回転数に変更することを
特徴とする特許請求の範囲第３項記載の織機回転数の最
適制御方法。
【請求項５】同一織り工グループ内の同一織物仕様の織
機群を単位として、回転数を変更することを特徴とする
特許請求の範囲第１項または第３項記載の織機回転数の
最適制御方法。