JP3542748B2 - Loom delivery control device - Google Patents
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- D03D49/04—Control of the tension in warp or cloth
- D03D49/06—Warp let-off mechanisms
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、織機の回転数が変動しても、良好な制御性を安定に実現することができる織機の送出し制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
織機の送出し制御装置は、所定の経糸張力を維持するように、送出しモータを介して経糸ビームを駆動制御する。一方、経糸張力は、織機の主軸の1回転中に大きく脈動するため、単純なフィードバック制御系を構築して経糸張力の検出系に大きな積分時定数を挿入すると、全体の応答性が著るしく劣化して所定の制御性を実現することが困難であるという事情がある。
【0003】
そこで、織機の回転数や経糸ビームの巻径に基づいて送出しモータの基本速度を算出する一方、主軸の1回転中の特定の回転角(以下、クランク角という)ごとに経糸張力を検出し、その移動平均値に基づいて送出しモータの速度補正量を算出し、速度補正量によって補正された基本速度に基づいて送出しモータを速度制御する送出し制御装置が提案されている(特開昭59−157354号公報)。なお、速度補正量を算出する制御器は、比例、積分、微分の各制御要素を有し、経糸張力の移動平均値が算出されるごとに速度補正量を算出する。よって、このものは、経糸張力の検出系に大きな積分時定数を挿入する必要がなく、基本速度に基づくフィードフォワード制御系に対し、経糸張力の移動平均値に基づくフィードバック制御系による補正制御を併用することにより、良好な制御性を実現することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術によるときは、速度補正量を算出する制御器は、経糸張力の移動平均値が算出されるごとに、すなわち織機の主軸の1回転ごとに速度補正量を算出するから、織機の回転数が変動すると、サンプリング時間が変動し、実質的な制御パラメータが変動するため、良好な制御性を維持することが困難であるという問題があった。
【0005】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、速度補正量を算出する制御器の作動周期を平均張力の算出周期から独立させることによって、織機の回転数が変動しても、常に良好な制御性を安定に実現することができる織機の送出し制御装置を提供することにある。
【0006】
また、この発明の第2の目的は、オートチューニング回路を付設することによって、速度補正量を算出する制御器に対して最適な制御パラメータを自動設定し、良好な制御性を容易に実現することができる織機の送出し制御装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、送出しモータの基本速度を算出する基本速度演算器と、織機の1回転ごとに作動し、特定のクランク角ごとの経糸張力を1以上の任意ピックに亘って移動平均する平均張力演算器と、目標張力に対する平均張力演算器からの平均張力の偏差に基づいて送出しモータの速度補正量を算出する制御器と、基本速度演算器からの基本速度、制御器からの速度補正量に基づいて送出しモータを速度制御する制御増幅器とを備えてなり、制御器は、積分の制御要素を含み、一定の時間周期ごとに作動することをその要旨とする。
【0008】
なお、制御器は、平均張力演算器の作動周期より短い周期ごとに作動させることができる。
【0009】
また、送出しビームの巻径に基づいて制御器からの速度補正量を修正する修正演算器を付設することができる。
【0010】
さらに、チューニング指令により制御器を停止させる切換器と、チューニング指令により制御器の制御パラメータを更新するオートチューニング回路とを付設してもよい。
【0011】
ただし、オートチューニング回路は、目標張力に対する経糸張力の偏差に基づいて送出しモータに対する駆動信号を発生する比例制御器と、比例制御器からの駆動信号による経糸張力の変化を把握する張力データ検出器とを備えることができ、または、送出しモータに対する駆動信号を発生する信号発生器と、信号発生器からの駆動信号による経糸張力の変化を回帰分析する回帰分析器とを備えることができる。
【0012】
なお、目標張力に対する応答性改善用の補償回路を付設することができる。
【0013】
【作用】
かかる発明の構成によるときは、平均張力演算器は、特定のクランク角ごとの経糸張力を複数ピックに亘って移動平均して平均張力を算出する。すなわち、平均張力演算器は、織機の主軸の1回転中の特定のクランク角ごとに経糸張力を検出し、そのようにして検出された経糸張力を主軸の最新の1以上の任意回転について移動平均して平均張力とするから、このときの平均張力演算器の作動周期は、主軸の回転と完全に同期している。一方、制御器は、平均張力演算器の作動周期から独立の一定の時間周期ごとに作動するから、織機の回転数が変動しても、そのサンプリング時間が変動したり、実質的な制御パラメータが変動したりするおそれがない。なお、このときの制御器は、たとえば織機の回転数から独立のクロック信号によって作動させるものとし、比例、積分、微分の各制御要素のうち、その全部を含んでもよく、前二者のみを含んでもよい。
【0014】
制御器は、平均張力演算器の作動周期、すなわち織機の主軸の回転周期より短い周期ごとに作動させることにより、平均張力の変動に対し、遅れなしに対応することができる。
【0015】
修正演算器を付設すれば、修正演算器は、送出しビームの巻径に基づいて制御器からの速度補正量を修正し、良好な制御性を維持することができる。送出しビームの巻径が変動すると、送出しモータから経糸張力に至る機械系の伝達関数が変動するが、修正演算器は、それを適切に補償することができるからである。
【0016】
切換器とオートチューニング回路とを付設するときは、切換器は、チューニング指令により制御器を停止させることができ、オートチューニング回路は、チューニング指令により制御器の制御パラメータを自動的に更新することができる。すなわち、オートチューニング回路は、切換器を介して制御器が停止しているとき、送出しモータに適当な駆動信号を与えるとともに、駆動信号による経糸張力の時間的な変化を把握することにより、送出しモータから経糸張力に至る機械系の制御対象の伝達関数を見出し、その伝達関数に最適な制御パラメータを決定して制御器に自動設定することができる。なお、切換器は、制御器を停止させて制御器からの速度補正量をゼロホールドしてもよく、制御器の出力側を開放することにより、制御器を実質的に停止させてもよい。ただし、チューニング指令は、織機の停止中において、手動により、または適当な自動手段により発生させるものとする。
【0017】
オートチューニング回路は、比例制御器と、張力データ検出器とを備えることにより、張力データ検出器を介し、比例制御器と制御対象とによるフィードバック系のステップ応答を見出し、このときのステップ応答データを解析することにより、制御対象の伝達関数を決定して最適の制御パラメータを見出すことができる。
【0018】
オートチューニング回路は、信号発生器と、回帰分析器とを備えることにより、信号発生器からの駆動信号を送出しモータに与えるとき、回帰分析器を介して経糸張力の時間的変化を回帰分析し、分析結果を利用して制御対象の伝達関数を決定し、最適の制御パラメータを見出すことができる。なお、このときの信号発生器からの駆動信号は、適切な経糸張力の時間的変化が得られるように、所定時間に亘り一定値を送出しモータに送出すればよい。
【0019】
補償回路を付設すれば、補償回路は、目標張力に対する応答性を改善し、制御器とともにいわゆる2自由度制御系を形成し、外乱に対する応答性に加えて、目標張力の変化に対する応答性をも最適に設定することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【0021】
織機の送出し制御装置(以下、単に制御装置という)10は、基本速度演算器11、制御器14、制御増幅器17、平均張力演算器18を主要部材としてなる(図1)。なお、制御装置10の出力は、送出しモータMに接続されている。
【0022】
送出しモータMは、減速ギヤユニットGDを介して経糸ビームWBに連結されている。経糸ビームWBからの経糸Wは、テンションローラTRを介して引き出され、図示しない綜絖を介して上糸W1 、下糸W2 に開口される。なお、テンションローラTRには、たとえばロードセルのような検出器LDが付設され、検出器LDは、テンションローラTRに負荷される経糸張力Yをリアルタイムに検出することができる。また、経糸ビームWBには、巻径センサDSが付設されており、巻径センサDSは、経糸ビームWBの巻径Dを検出することができる。
【0023】
基本速度演算器11には、仕掛け織物の緯糸密度A、減速ギヤユニットGDのギヤ比m、織機の回転数Nの他、巻径センサDSからの巻径Dが入力されている。ただし、緯糸密度A、ギヤ比mは、図示しない設定器により設定するものとし、織機の回転数Nは、図示しない回転数検出器の出力を利用するものとする。
【0024】
制御器14には、加合せ点13を介して目標張力設定器12の出力が接続されている。また、制御器14の出力は、修正演算器15、加合せ点16、制御増幅器17を介して送出しモータMに接続されている。なお、加合せ点13の減算端子、加合せ点16の加算端子には、それぞれ平均張力演算器18、基本速度演算器11の出力が併せ接続されており、制御増幅器17には、送出しモータMに直結するタコジェネレータTGの出力がフィードバックされている。また、制御器14には、図示しないクロック発生器からのクロック信号Sc が入力されており、修正演算器15には、巻径センサDSからの巻径Dが併せて分岐入力されている。
【0025】
織機の主軸MSには、ドッグMS1 が付設され、ドッグMS1 に対向するようにして、近接スイッチDTが配設されている。近接スイッチDTの出力は、平均張力演算器18に接続されており、平均張力演算器18には、検出器LDからの経糸張力Yが入力されている。
【0026】
織機が定常運転しているとき、基本速度演算器11は、送出しモータMの基本速度Vo (rpm )を算出する。すなわち、
Vo =(25.4m/π)・N/(AD)
ただし、緯糸密度A(ピック/インチ)である。
【0027】
一方、近接スイッチDTは、主軸MSの1回転中において特定のクランク角θ=θo を検出して平均張力演算器18を作動させる。そこで、平均張力演算器18は、特定のクランク角θo における経糸張力Yを検出し、主軸MSの最新のn回転(n≧1)について経糸張力Y=Y1 、Y2 …Yn を移動平均し、平均張力Ya =avg (Y1 、Y2 …Yn )を加合せ点13の減算端子に送出することができる。ただし、nは、平均張力Ya を算出するための主軸MSの回転量を示し、Y1 、Y2 …Yn は、主軸MSの各回転ごとのクランク角θo における経糸張力Yを示す。また、avg (Y1 、Y2 …Yn )は、経糸張力Y=Y1 、Y2 …Yn の平均値である。したがって、加合せ点13は、目標張力設定器12からの目標張力Yo 、平均張力演算器18からの平均張力Ya を利用して偏差ΔYa =Yo −Ya を算出し、制御器14に送出することができる。
【0028】
制御器14は、たとえば比例、積分、微分の各制御要素を有し、クロック信号Sc に従って周期的に作動することにより、偏差ΔYa に基づいて速度補正量Vc を算出する。ただし、制御器14は、クロック信号Sc に従ってサンプリング制御動作を実行し、その各制御要素の制御パラメータ、すなわち比例ゲイン、積分時定数、微分時定数は、経糸ビームWBの最大巻径Do に対して最適に設定されている。
【0029】
修正演算器15は、経糸ビームWBの巻径Dに基づいて制御器14からの速度補正量Vc を速度補正量Vc1に修正する。すなわち、
Vc1=Vc (D/Do )
【0030】
よって、加合せ点16、制御増幅器17は、基本速度演算器11からの基本速度Vo と、制御器14からの速度補正量Vc 、すなわち修正演算器15からの速度補正量Vc1とに基づいて送出しモータMを速度制御し、平均張力Ya =Yo となるように経糸ビームWBを駆動することができる。なお、タコジェネレータTGは、送出しモータMの回転数Vm を検出して制御増幅器17にフィードバックすることにより、速度マイナループを形成している。
【0031】
平均張力演算器18は、ドッグMS1 、近接スイッチDTを介し、主軸MSの1回転ごとに作動する。一方、制御器14は、クロック信号Sc により、平均張力演算器18の作動周期から独立の周期ごとに作動し、したがって、織機の回転数Nによって実質的な制御パラメータが変動するおそれがない。なお、クロック信号Sc は、制御器14の作動周期が織機の回転数Nによって決まる平均張力演算器18の作動周期より短くなるように、そのパルス頻度を設定することが好ましい。
【0032】
【他の実施の形態】
制御装置10には、切換器19、オートチューニング回路20を付設することができる(図2、図3)。
【0033】
切換器19は、修正演算器15、加合せ点16の間に介装されている。また、オートチューニング回路20には、図示しない織機制御回路からのチューニング指令St が入力され、チューニング指令St は、修正演算器15、切換器19にも導かれている。
【0034】
オートチューニング回路20の比例制御器21には、経糸張力Yの他、図示しないステップ信号発生器からの模擬目標張力Ys が入力されており、比例制御器21の出力は、駆動信号Sd として加合せ点16の加算端子に入力されている。また、経糸張力Yは、オートチューニング回路20の張力データ検出器22にも分岐入力されており、張力データ検出器22の出力は、伝達関数演算器23、パラメータ設定器24を介し、制御装置10の制御器14に接続されている。なお、比例制御器21、張力データ検出器22には、チューニング指令St が分岐入力されている。
【0035】
織機が停止しているとき、チューニング指令St が発生すると、切換器19は、修正演算器15、加合せ点16の間を開放し、制御器14を実質的に停止させる。また、このとき、比例制御器21は、模擬目標張力Ys に対する経糸張力Yの偏差ΔY=Ys −Yに基づき、駆動信号Sd を出力して送出しモータMを駆動することができ、張力データ検出器22は、駆動信号Sd による経糸張力Yの時間的な変化を把握することができる。なお、このとき、織機の回転数N=0であるから、基本速度演算器11からの基本速度Vo =0である。
【0036】
そこで、このときの比例制御器21は、送出しモータMから経糸張力Yに至る制御対象に対して直結形のフィードバック制御系を形成している(図4)。ただし、同図において、gは、比例制御器21の比例ゲインであり、F(s)は、制御対象の伝達関数、sは、ラプラス演算子である。
【0037】
図4において、制御対象の伝達関数F(s)として、
F(s)=β/(s2 +αs)
=(1/s)(β/(s+α))
を想定すると、模擬目標張力Ys から経糸張力Yまでの伝達関数G(s)は、
G(s)=a1 /(s2 +a1 s+a2 )
である。ただし、α、βは定数、a1 =α、a2 =βgである。
【0038】
そこで、図4の制御系のステップ応答は、図5の時刻t≧T1 における経糸張力Yの変化として示される。ただし、図5において、T1 は、現実の制御対象に含まれる時間遅れであり、経糸張力Yは、時刻t=0において与えられるステップ状の模擬目標張力Ys に対し、時間遅れT1 の後に、立上り時間T2 に亘って初期値Y=Y1 からピーク値Y=Ym に立ち上がり、その後、整定値Y=Y2 に落ち着く。なお、このとき、比例制御器21の比例ゲインgは、経糸張力Yが明らかなピーク値Ym を示し、しかも、整定値Y2 が発散してしまうことがないように、適当に設定するものとする。
【0039】
伝達関数G(s)のステップ応答y(t)は、時刻t≧0に対し、
y(t)=1−(2e−(a1/2)ta21/2/R)cos Q
ただし、
R=(4a2 −a12)1/2
Q=Rt/2−tan−1 (a1 /R)
となる。そこで、ステップ応答y(t)を図5の曲線の時刻t≧T1 に対応させてa1 、a2 を求めると、
a1 =21n((Ym −Y2 )/Y2 )/T2 =α ……(1)
a2 =(π2 +ln((Ym −Y2 )/Y2 ))/T22=βg ……(2)
として伝達関数G(s)を特定することができ、
α=a1 ……(3)
β=a2 /g ……(4)
として伝達関数F(s)を特定することができる。ただし、lnは、自然対数記号である。
【0040】
ここで、伝達関数F(s)は、送出しモータMから経糸ビームWBの回転量に至る回転系に相当する積分要素F1 (s)=D/sを含むから、経糸ビームWBの回転量から経糸張力Yに至る機械系の伝達関数F2 (s)は、
F2 (s)=β/(s+α)
=(β/α)(1/(1+(1/α)s))
である。そこで、現実の制御対象の伝達関数Fo (s)を遅れ時間T1 を伴う時定数Tの一次遅れ系として、
Fo (s)=Ko e−sT1(1/(1+Ts))
と表わし、伝達関数F2 (s)、Fo (s)を対比すれば、
Ko =β/α ……(5)
T=1/α ……(6)
として現実の制御対象の伝達関数Fo (s)を特定することができる。
【0041】
また、このようにして特定された現実の制御対象の伝達関数Fo (s)に対し、比例、積分、微分の各制御要素を含む制御器14の最適な制御パラメータPDは、比例ゲインKp 、積分時定数Ti 、微分時定数Td として、たとえば
Kp =(0.9〜1.2)T/(Ko T1 ) ……(7a)
Ti =(2.4〜2)T1 ……(7b)
Td =(0.4〜0.42)T1 ……(7c)
または
Kp =(0.6〜0.95)T/(Ko T1 ) ……(8a)
Ti =(1〜1.35)T1 ……(8b)
Td =(0.5〜0.47)T1 ……(8c)
として算出することができる。ただし、(7a)〜(7c)式は、外乱応答を最適化し、(8a)〜(8c)式は、目標値応答を最適化するものである。
【0042】
すなわち、チューニング指令St が発生し、切換器19を介して制御器14が停止すると、比例制御器21に対してステップ状の模擬目標張力Ys を印加し(図5の時刻t=0)、比例制御器21は、送出しモータMに対する駆動信号Sd を発生する。このとき、張力データ検出器22は、時刻t≧0において駆動信号Sd による経糸張力Yの変化データを収集するとともに、遅れ時間T1 、立上り時間T2 、経糸張力Yのピーク値Ym 、整定値Y2 を伝達関数演算器23に送出する。そこで、伝達関数演算器23は、(1)、(2)式、(3)、(4)式に基づいて伝達関数F(s)を特定し、さらに、(5)、(6)式に基づいて伝達関数Fo (s)を特定することができる。
【0043】
また、パラメータ設定器24は、たとえば(7a)〜(7c)式または(8a)〜(8c)式に基づいて、伝達関数Fo (s)に対する最適の制御パラメータPDを算出し、制御器14に設定更新することができる。そこで、チューニング指令St をリセットして切換器19を閉じることにより、制御器14の作動を再開させればよい。なお、張力データ検出器22からの遅れ時間T1 は、パラメータ設定器24にまで伝送されるものとする。
【0044】
ただし、このようにして更新される最適の制御パラメータPDは、積分要素F1 (s)=D/sを含む制御対象に対して算出されるから、制御器14からの速度補正量Vc は、修正演算器15により、経糸ビームWBの巻径Dによる修正を加えるものとする。すなわち、図2において、修正演算器15は、チューニング指令St の発生時点、または、チューニング指令St がリセットされて制御器14による補正制御が再開された時点における巻径D=D1 を使用し、速度補正量Vc1として
Vc1=Vc (D/D1 )
を算出するものとする。
【0045】
オートチューニング回路20は、比例制御器21、張力データ検出器22に代えて、信号発生器25、回帰分析器26を備えることができる(図6)。なお、回帰分析器26には、経糸張力Yが入力されており、信号発生器25の出力は、送出しモータMに対する駆動信号Sd として加合せ点16に導かれる他、伝達関数演算器23にも分岐入力されている。また、回帰分析器26、信号発生器25には、チューニング指令St が分岐入力され、回帰分析器26の出力は、伝達関数演算器23に接続されている。
【0046】
一般に、伝達関数F(s)=(1/s)(β/(s+α))の制御対象に対し、時刻t=0において一定時間τだけ一定の大きさV=V1 のステップ状の入力を与えると、出力Yの時間的変化Y(t)は、
Y=B(αX1 −1+e− α X1 −(αX2 −1+e− α X2 )) ……(9)により与えられる。ただし、
Y=Y(t)
X1 =t
X2 =t−τ
B=βV1 /α2
であり、X2 <0のとき、X2 =0とする。そこで、(9)式に対し、独立変数X1 、X2 による非線形回帰分析を加えることにより、パラメータα、Bを特定することができ、β=α2 B/V1 としてパラメータβを特定することができる。
【0047】
また、このようにして伝達関数F(s)が特定されると、(5)、(6)式に基づいて、遅れ時間T1 を含む現実の制御対象の伝達関数Fo (s)を特定し、たとえば(7a)〜(7c)式または(8a)〜(8c)式に基づいて、伝達関数Fo (s)に対する制御器14の最適な制御パラメータPDを算出することができる。
【0048】
すなわち、チューニング指令St が発生して切換器19が開放されると、信号発生器25は、一定時間τに亘って一定の大きさV=V1 の駆動信号Sd を発生し(図7の時刻t=0)、回帰分析器26は、駆動信号Sd による経糸張力Yの変化データを収集し、遅れ時間T1 の他、時刻t=T1 〜τ−T1 において経糸張力Yが初期値Y3 から最終値Y4 にまで変化する時間的な変化曲線を回帰分析してパラメータα、Bを特定する。ただし、回帰分析器26は、(9)式において、τ=τ−T1 とすることにより、遅れ時間T1 の影響を排除するものとする。なお、図7の実線は、経糸張力Yの現実の変化曲線例を示し、点線は、それを回帰分析して得られた(9)式のプロット例を示す。また、同図において、駆動信号Sd の大きさV=V1 、信号長τは、送出しモータMによって経糸ビームWBが正方向に回転し、経糸張力Yが初期値Y3 から最終値Y4 ≠0にまで滑らかに変化するように、それぞれ適切に設定するものとする。
【0049】
そこで、伝達関数演算器23は、回帰分析器26からのパラメータα、Bを使用するとともに、信号発生器25からの駆動信号Sd の大きさV=V1 を使用してパラメータβを特定し、(5)、(6)式に基づいて、遅れ時間T1 を含む現実の制御対象の伝達関数Fo (s)を特定することができる。ただし、遅れ時間T1 は、経糸張力Yの変化データの一部として回帰分析器26から得ることができる(図7)。したがって、パラメータ設定器24は、前述と全く同様にして制御器14の最適の制御パラメータPDを算出し、制御器14に設定更新すればよく、制御器14は、チューニング指令St のリセットにより切換器19が閉じるとともに作動を再開すればよい。
【0050】
以上の説明において、チューニング指令St は、手動により発生させる他、適当な自動手段により発生させてもよい。たとえば、経糸ビームWBの巻径D、経糸張力Yの偏差ΔYa 等の送出し制御に影響を与え得る1または2以上のパラメータを監視し、これらのパラメータが経時的に大きく変化すると、再チューニングが必要であると判断してチューニング指令St を自動的に発生させることができる。
【0051】
また、図1、図2において、目標張力設定器12、加合せ点13の間に補償回路31を介装することができる(図8)。補償回路31は、制御器14とともに2自由度制御系を形成する。すなわち、補償回路31は、たとえば(7a)〜(7c)式により制御器14の外乱応答を最適化するとき、制御器14と同一の比例ゲインKp 、微分時定数Td を有する比例、微分の各制御要素を含むことにより、目標張力Yo に対する応答性を改善し、目標値応答を併せて最適化することができる。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、基本速度演算器と、平均張力演算器、制御器、制御増幅器とを備え、制御器の作動周期を平均張力演算器のそれから独立させることによって、織機の回転数が変動しても、制御器の作動周期が変動せず、制御器の実質的な制御パラメータが変動するおそれがないから、常に良好な制御性を安定に実現することができるという優れた効果がある。
【0053】
また、オートチューニング回路を付設すれば、制御器に対して最適な制御パラメータを自動設定することができ、良好な制御性を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】全体構成ブロック系統図
【図2】他の実施の形態を示す要部ブロック系統図(1)
【図3】図2の要部詳細ブロック系統図(1)
【図4】等価ブロック系統図
【図5】動作説明線図(1)
【図6】図2の要部詳細ブロック系統図(2)
【図7】動作説明線図(2)
【図8】他の実施の形態を示す要部ブロック系統図(2)
【符号の説明】
M…送出しモータ
WB…経糸ビーム
D…巻径
Y…経糸張力
Yo …目標張力
Ya …平均張力
ΔYa 、ΔY…偏差
Vo …基本速度
Vc …速度補正量
θ…クランク角
St …チューニング指令
Sd …駆動信号
11…基本速度演算器
14…制御器
15…修正演算器
17…制御増幅器
18…平均張力演算器
19…切換器
20…オートチューニング回路
21…比例制御器
22…張力データ検出器
25…信号発生器
26…回帰分析器
31…補償回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a delivery control device for a loom that can stably achieve good controllability even when the rotation speed of the loom fluctuates.
[0002]
[Prior art]
The delivery control device of the loom drives and controls the warp beam via the delivery motor so as to maintain a predetermined warp tension. On the other hand, since the warp tension pulsates greatly during one revolution of the main shaft of the loom, if a simple feedback control system is constructed and a large integration time constant is inserted into the warp tension detection system, the overall responsiveness will be remarkable. There is a situation that it is difficult to realize predetermined controllability due to deterioration.
[0003]
Therefore, while calculating the basic speed of the delivery motor based on the rotation speed of the loom and the winding diameter of the warp beam, the warp tension is detected for each specific rotation angle (hereinafter referred to as crank angle) during one rotation of the main shaft. A transmission control device has been proposed which calculates a speed correction amount of a sending motor based on the moving average value, and controls the speed of the sending motor based on a basic speed corrected by the speed correction amount (Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A) No. 2002-110630). Sho 59-157354). The controller that calculates the speed correction amount has proportional, integral, and differential control elements, and calculates the speed correction amount every time the moving average value of the warp tension is calculated. Therefore, in this device, it is not necessary to insert a large integration time constant into the warp tension detection system, and the correction control by the feedback control system based on the moving average value of the warp tension is used together with the feedforward control system based on the basic speed. By doing so, good controllability can be realized.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to this conventional technique, the controller for calculating the speed correction amount calculates the speed correction amount every time the moving average value of the warp tension is calculated, that is, for each rotation of the main shaft of the loom. If the number fluctuates, the sampling time fluctuates, and substantial control parameters fluctuate, so that it is difficult to maintain good controllability.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to solve the problem of the related art by making the operation cycle of the controller for calculating the speed correction amount independent of the calculation cycle of the average tension, so that even if the rotation speed of the loom varies, It is an object of the present invention to provide a loom delivery control device capable of stably achieving good controllability.
[0006]
A second object of the present invention is to provide an auto-tuning circuit to automatically set optimal control parameters for a controller for calculating a speed correction amount, thereby easily realizing good controllability. And to provide a delivery control device for a loom.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A configuration of the present invention for achieving the above object includes a basic speed calculator for calculating a basic speed of a delivery motor,It works every rotation of the loom,An average tension calculator that moves and averages the warp tension for each specific crank angle over one or more arbitrary picks, and a speed correction amount of the motor that is sent out based on a deviation of the average tension from the average tension calculator with respect to the target tension. A controller for calculating, a basic speed from a basic speed calculator, a control amplifier for controlling the speed of the motor to be sent based on a speed correction amount from the controller, the controller includes:Integral control element, for a fixed timeThe gist is to operate every cycle.
[0008]
The controller can be operated at intervals shorter than the operation cycle of the average tension calculator.
[0009]
Further, it is possible to add a correction calculator for correcting the speed correction amount from the controller based on the diameter of the transmitted beam.
[0010]
Further, a switch for stopping the controller according to the tuning command and an auto-tuning circuit for updating the control parameters of the controller according to the tuning command may be additionally provided.
[0011]
However, the auto-tuning circuit includes a proportional controller that generates a drive signal for the sending motor based on a deviation of the warp tension from the target tension, and a tension data detector that grasps a change in the warp tension due to the drive signal from the proportional controller. Or a signal generator for generating a drive signal for the delivery motor, and a regression analyzer for regression analysis of a change in warp tension due to the drive signal from the signal generator.
[0012]
In addition, a compensation circuit for improving the response to the target tension can be added.
[0013]
[Action]
According to the configuration of the present invention, the average tension calculator moves and averages the warp tension for each specific crank angle over a plurality of picks to calculate the average tension. That is, the average tension calculator detects the warp tension at each specific crank angle during one rotation of the main shaft of the loom, and applies the detected warp tension to the moving average of one or more latest arbitrary rotations of the main shaft. Therefore, the operation cycle of the average tension calculator at this time is completely synchronized with the rotation of the main shaft. On the other hand, the controller is independent of the operation cycle of the average tension calculator.Fixed timeSince the operation is performed in each cycle, there is no possibility that the sampling time of the loom changes or the actual control parameters fluctuate even if the rotational speed of the loom changes. The controller at this time is operated by a clock signal independent of the rotation speed of the loom, for example, and may include all of the proportional, integral, and differential control elements, or may include only the former two. May be.
[0014]
The controller can respond to the fluctuation of the average tension without delay by operating the controller every cycle shorter than the operation cycle of the average tension calculator, that is, the rotation cycle of the main shaft of the loom.
[0015]
If the correction arithmetic unit is provided, the correction arithmetic unit corrects the speed correction amount from the controller based on the winding diameter of the transmitted beam, and can maintain good controllability. If the diameter of the delivery beam varies, the transfer function of the mechanical system from the delivery motor to the warp tension varies, but the correction arithmetic unit can appropriately compensate for it.
[0016]
When a switch and an auto-tuning circuit are provided, the switch can stop the controller according to a tuning command, and the auto-tuning circuit can automatically update the control parameters of the controller according to the tuning command. it can. That is, when the controller is stopped via the switching device, the auto-tuning circuit supplies an appropriate drive signal to the delivery motor, and recognizes the time-dependent change in the warp tension due to the drive signal, thereby obtaining the delivery. It is possible to find a transfer function of a control target of a mechanical system from a motor to a warp tension, determine an optimal control parameter for the transfer function, and automatically set the control parameter in a controller. The switching device may stop the controller and hold the speed correction amount from the controller to zero, or may substantially stop the controller by opening the output side of the controller. However, the tuning command is generated manually or by appropriate automatic means while the loom is stopped.
[0017]
The auto-tuning circuit includes a proportional controller and a tension data detector, finds a step response of a feedback system by the proportional controller and the control target via the tension data detector, and obtains step response data at this time. By performing the analysis, it is possible to determine the transfer function of the control target and find the optimal control parameter.
[0018]
The auto-tuning circuit includes a signal generator and a regression analyzer, and performs a regression analysis of a temporal change of the warp tension via the regression analyzer when a drive signal from the signal generator is sent to the motor. By using the analysis result, the transfer function of the control target can be determined, and the optimum control parameter can be found. At this time, the drive signal from the signal generator may be transmitted to the motor by transmitting a constant value over a predetermined time so as to obtain an appropriate temporal change of the warp tension.
[0019]
If a compensation circuit is provided, the compensation circuit improves the response to the target tension, forms a so-called two-degree-of-freedom control system together with the controller, and has a response to a change in the target tension in addition to the response to the disturbance. It can be set optimally.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
A delivery control device (hereinafter, simply referred to as a control device) 10 of the loom mainly includes a
[0022]
The delivery motor M is connected to the warp beam WB via a reduction gear unit GD. The warp W from the warp beam WB is pulled out via a tension roller TR and is opened to an upper thread W1 and a lower thread W2 via a heald (not shown). Note that a detector LD such as a load cell is attached to the tension roller TR, and the detector LD can detect the warp tension Y applied to the tension roller TR in real time. Further, a winding diameter sensor DS is attached to the warp beam WB, and the winding diameter sensor DS can detect the winding diameter D of the warp beam WB.
[0023]
The
[0024]
The output of the
[0025]
A dog MS1 is attached to the main shaft MS of the loom, and a proximity switch DT is provided so as to face the dog MS1. The output of the proximity switch DT is connected to the
[0026]
When the loom is operating normally, the
Vo = (25.4m / π) · N / (AD)
However, it is the weft density A (pick / inch).
[0027]
On the other hand, the proximity switch DT detects a specific crank angle θ = θo during one rotation of the main shaft MS and operates the
[0028]
The
[0029]
The
Vc1 = Vc (D / Do)
[0030]
Therefore, the summing
[0031]
The
[0032]
[Other embodiments]
The
[0033]
The
[0034]
The simulated target tension Ys from a step signal generator (not shown) is input to the
[0035]
When the tuning command St is generated while the loom is stopped, the switching
[0036]
Therefore, the
[0037]
In FIG. 4, as a transfer function F (s) of a controlled object,
F (s) = β / (s2 + Αs)
= (1 / s) (β / (s + α))
, The transfer function G (s) from the simulated target tension Ys to the warp tension Y is
G (s) = a1 / (s)2 + A1 s + a2)
It is. Here, α and β are constants, and a1 = α and a2 = βg.
[0038]
Thus, the step response of the control system in FIG. 4 is shown as a change in the warp tension Y at time t ≧ T1 in FIG. However, in FIG. 5, T1 is a time delay included in the actual control target, and the warp tension Y rises after the time delay T1 with respect to the step-like simulated target tension Ys given at time t = 0. Over the time T2, the peak value rises from the initial value Y = Y1 to the peak value Y = Ym, and then settles to the set value Y = Y2. At this time, the proportional gain g of the
[0039]
The step response y (t) of the transfer function G (s) is given by:
y (t) = 1- (2e− (A1 / 2) ta21/2/ R) cos Q
However,
R = (4a2-a12)1/2
Q = Rt / 2-tan-1 (A1 / R)
It becomes. Then, when the step response y (t) is made to correspond to the time t ≧ T1 of the curve in FIG.
a1 = 21n ((Ym−Y2) / Y2) / T2 = α (1)
a2 = (π2 + Ln ((Ym-Y2) / Y2)) / T22= Βg (2)
The transfer function G (s) can be specified as
α = a1 (3)
β = a2 / g (4)
The transfer function F (s) can be specified as Here, ln is a natural logarithmic symbol.
[0040]
Here, the transfer function F (s) includes an integral element F1 (s) = D / s corresponding to a rotation system from the delivery motor M to the rotation amount of the warp beam WB. The transfer function F2 (s) of the mechanical system leading to the warp tension Y is
F2 (s) = β / (s + α)
= (Β / α) (1 / (1+ (1 / α) s))
It is. Therefore, the transfer function Fo (s) of the actual controlled object is defined as a first-order delay system of a time constant T with a delay time T1.
Fo (s) = Ko e-ST1(1 / (1 + Ts))
And transfer functions F2 (s) and Fo (s) are compared.
Ko = β / α (5)
T = 1 / α (6)
The transfer function Fo (s) of the actual control target can be specified as
[0041]
Further, with respect to the transfer function Fo (s) of the actual control target specified in this way, the optimum control parameter PD of the
Kp = (0.9-1.2) T / (Ko T1) (7a)
Ti = (2.4 to 2) T1 (7b)
Td = (0.4 to 0.42) T1 (7c)
Or
Kp = (0.6 to 0.95) T / (Ko T1) (8a)
Ti = (1-1.35) T1 (8b)
Td = (0.5 to 0.47) T1 (8c)
Can be calculated as However, the expressions (7a) to (7c) optimize the disturbance response, and the expressions (8a) to (8c) optimize the target value response.
[0042]
That is, when the tuning command St is generated and the
[0043]
Further, the
[0044]
However, since the optimal control parameter PD updated in this way is calculated for the control target including the integral element F1 (s) = D / s, the speed correction amount Vc from the
Vc1 = Vc (D / D1)
Is calculated.
[0045]
The
[0046]
Generally, a step-like input having a constant magnitude V = V1 for a fixed time τ at a time t = 0 is given to a control target having a transfer function F (s) = (1 / s) (β / (s + α)). And the temporal change Y (t) of the output Y is
Y = B (αX1 -1 + e− α X1 − (ΑX2 -1 + e− α X2 ))... Given by (9). However,
Y = Y (t)
X1 = t
X2 = t−τ
B = βV1 / α2
When X2 <0, X2 = 0. Then, by adding a nonlinear regression analysis using the independent variables X1 and X2 to the equation (9), the parameters α and B can be specified, and β = α2 The parameter β can be specified as B / V1.
[0047]
When the transfer function F (s) is specified in this manner, the transfer function Fo (s) of the actual control target including the delay time T1 is specified based on the equations (5) and (6). For example, the optimal control parameter PD of the
[0048]
That is, when the tuning command St is generated and the
[0049]
Thus, the
[0050]
In the above description, the tuning command St may be generated manually or by appropriate automatic means. For example, one or two or more parameters that may affect the delivery control, such as the winding diameter D of the warp beam WB and the deviation ΔYa of the warp tension Y, are monitored, and when these parameters greatly change over time, retuning is performed. The tuning command St can be automatically generated upon determining that it is necessary.
[0051]
1 and 2, a
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a loom is provided by including a basic speed calculator, an average tension calculator, a controller, and a control amplifier, and making the operation cycle of the controller independent of that of the average tension calculator. Even if the rotation speed of the controller fluctuates, the operation cycle of the controller does not fluctuate, and there is no possibility that the substantial control parameters of the controller fluctuate. Therefore, excellent controllability can always be realized stably. Has an effect.
[0053]
Further, if an auto-tuning circuit is additionally provided, optimal control parameters can be automatically set for the controller, and good controllability can be easily realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of the overall configuration.
FIG. 2 is a main block diagram showing another embodiment (1).
FIG. 3 is a detailed block system diagram (1) of a main part of FIG. 2;
FIG. 4 is an equivalent block system diagram
FIG. 5 is an operation explanatory diagram (1).
FIG. 6 is a detailed block system diagram (2) of a main part of FIG. 2;
FIG. 7 is an operation explanatory diagram (2).
FIG. 8 is a main part block diagram showing another embodiment (2).
[Explanation of symbols]
M… Sending motor
WB: warp beam
D: winding diameter
Y: Warp tension
Yo ... target tension
Ya ... average tension
ΔYa, ΔY ... deviation
Vo: Basic speed
Vc: Speed correction amount
θ ... Crank angle
St: Tuning command
Sd: drive signal
11 Basic speed calculator
14 ... Controller
15 Correction arithmetic unit
17 ... Control amplifier
18 Average tension calculator
19 ... Switch
20 ... Auto tuning circuit
21 ... Proportional controller
22 ... tension data detector
25 ... Signal generator
26 ... Regression analyzer
31 ... Compensation circuit
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