JP4091020B2 - Roll control device - Google Patents
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Description
本発明は、シート材、例えば、紙、フィルム、金属等の張力を一定にし、かつ、負荷変動に伴う張力変動を抑制する電動機の張力制御装置に関し、特に、加速減速の際に、揃速性を向上させるロール制御装置に関するものである。 The present invention relates to a tension control device for an electric motor that keeps the tension of a sheet material, for example, paper, film, metal, etc. constant and suppresses the tension fluctuation caused by the load fluctuation, and in particular, uniform speed performance at the time of acceleration / deceleration. The present invention relates to a roll control device that improves the quality.
張力検出器を使用し、シート材を送り出して搬送するロール制御装置として、特許文献1に記載のものが知られている。図14は、特許文献1に記載の送り出しロール搬送制御装置の構成を示す図である。この装置は、搬送ロール8を駆動する搬送ロール駆動装置9の負荷量実測値に対応した信号を出力する負荷量検出回路14と、予め定める負荷量設定値と負荷量検出回路14からの負荷実測値とを比較し、許容変化量以上の負荷変動量に対応した補正信号を出力する負荷変動検出回路15と、補正信号によって張力制御信号を補正する張力補正回路18を備えることを特徴とする。
As a roll control device that uses a tension detector to feed and convey a sheet material, the one described in
図14において、送り出しロール2は、シート材1を送り出す装置であり、送り出されたシート材1は、搬送ロール8によって搬送される。張力設定器5は、シート材1に働く張力を予め定める装置であり、張力検出器6は、シート材1に働く張力を検出する装置である。
In FIG. 14, the
また、張力制御回路7は、張力設定器5と張力検出器6とに接続されて、張力検出器6で検出した張力検出値と張力設定器5で設定した張力設定値とを比較して張力制御信号を出力する回路である。
The
搬送ロール駆動装置9を制御する搬送ロール制御装置10は、速度制御回路13によって制御され、速度制御回路13は、搬送ロール駆動装置9の回転速度を検出する速度検出器12からの速度信号と速度設定器11からの速度設定値とを比較して搬送ロール制御装置10に速度制御信号を出力する。
A transport
負荷変動検出回路15は、許容変化量設定回路16と比較回路17とから構成され、許容変化量設定回路16は、搬送ロール駆動装置9の負荷量設定値を予め定める回路であり、比較回路17は、許容変化量設定回路16から出力される負荷量設定値と負荷量検出回路14から出力される負荷量実測値とを比較し、許容変化量以上の負荷変動量に対応した補正信号を出力する。
The load
張力補正回路18は、比較回路17から出力される補正信号によって張力制御回路7から出力される張力制御信号を補正する。そして、送り出しロール制御装置4は、張力補正回路18から出力される張力補正信号よってロール駆動装置3を制御し、ロール駆動装置3は、送り出しロール2を駆動する。なお、送り出しロール駆動装置3は、送り出しロール2に機械的に連結され、送り出しロール2を回動する装置である。そして、送り出しロール制御装置4は、送り出しロール駆動装置3の回動を制御することにより送り出し、シート材1の張力を制御する。
The
すなわち、搬送ロール8の負荷変動を検出し、負荷に対応した信号を出力する負荷量検出回路14と、負荷量検出回路14の出力信号を受け、予め定められた許容変化量以上の負荷変動値に対応して次段の張力補正回路18に信号を出力する負荷変動検出回路15と、負荷変動検出回路15の出力信号と送り出しロール2の張力基準信号とを突き合わせ、送り出しロール2の張力基準信号を搬送ロール8の負荷変動値に対応して補正する張力補正回路18とを備えている。そして、張力制御回路7により張力設定器5の設定信号と張力検出器6の出力信号を比較演算し、演算された張力基準信号を送り出しロール制御装置4に出力し、送り出しロール制御装置4により送り出しロール駆動装置3の回動を制御し、送り出しロール2を介して送り出されるシート材1の張力を張力設定器5で定めた送り出し張力に制御するものである。
That is, a load
また、加減速レートを有する速度指令を用いる速度制御装置として、特許文献2に記載のものが知られている。図15は、特許文献2に記載の速度制御装置の制御ブロック図であり、図16は、図15の速度制御装置を伝達関数で表した制御ブロック図である。
Moreover, the thing of
図15および図16に示すように、この速度制御装置は、規範モデル設定器11、加速度フィードフォワード補償手段12、減算器13、速度制御器14、加算器15、推定負荷外乱フィードフォワード補償手段18、イナーシャ同定手段19により構成されている。この速度制御装置によれば、速度指令信号ω* を一次遅れ要素を持った規範速度指令ωm にする速度制御手段と、イナーシャ負荷から検出される速度信号ωをフィードバックする速度制御ループとを構成し、この速度制御ループに加速度フィードフォワード補償手段12、推定負荷外乱フィードフォワード補償手段18およびイナーシャ同定手段19を付加し、制御対象の動作特性を特徴づける制御パラメータであるイナーシャを同定のための特別なモード、例えば、シミュレーションモードあるいはオートチューニングモード等を設けることなく同定する。
As shown in FIGS. 15 and 16, the speed control device includes a reference
加減速レートを有する速度指令ω* を用いる速度制御装置において、速度指令ω* を一次遅れ要素を持った規範速度指令ωm に変換する規範モデル設定手段11と、規範速度指令ωm により、定常の負荷変動を有する粘性抵抗の小さいイナーシャ負荷を制御する速度制御手段14と、イナーシャ負荷の速度を検出する手段から速度検出値ωを求め帰還させ、速度検出値ωと規範速度指令ωm とから速度誤差を求め制御する速度制御ループ手段と、速度制御ループ手段から求めたトルク指令とイナーシャ負荷の速度検出値とにより、同定したイナーシャモデル値を出力するイナーシャ同定手段19と、規範速度指令と同定したイナーシャモデル値とを乗算し微分処理して加速度フィードフォワード制御量を求め、加速度フィードフォワードを補償する手段12と、速度制御手段の出力である加速トルク補正値と加速度フィードフォワード制御量とを加算し、加速トルク制御量として出力する加速トルク指令手段と、加速トルク制御量を、同定したイナーシャモデル値を除算し積分処理して推定速度を求め、推定速度とイナーシャ負荷より検出した速度検出値との速度差から生じる推定負荷外乱フィードフォワード制御量を求めて推定負荷外乱フィードフォワードを補償する手段18とを備え、制御対象の動作特性を特徴づける制御パラメータであるイナーシャ同定のための特別モードを設けることなく加速度フィードフォワードを補償する手段12および推定負荷外乱フィードフォワードを補償する手段18に与える。
In the speed control apparatus using the speed command omega * with acceleration and deceleration rate, a reference model setting means 11 for converting the speed command omega * norms speed command omega m having a primary delay element, the norm speed command omega m, steady The speed control means 14 for controlling the inertia load with a small viscous resistance having the load fluctuation and the speed detection means ω from the means for detecting the speed of the inertia load is obtained and fed back, and from the speed detection value ω and the reference speed command ω m Speed control loop means for obtaining and controlling the speed error, inertia identification means 19 for outputting the identified inertia model value from the torque command obtained from the speed control loop means and the detected speed value of the inertia load, and the reference speed command and identification The inertia model value is multiplied and differentiated to obtain the acceleration feedforward control amount to compensate for acceleration feedforward. 12, the acceleration torque correction value that is the output of the speed control means and the acceleration feedforward control amount are added together, and the acceleration torque command means that outputs the acceleration torque control amount; and the inertia model value that identifies the acceleration torque
このことにより、加減速レートの変換領域から定速領域に移行する際に生じるオ−バシュートを無くし、かつ、負荷変動による速度変動を抑制し、目標応答を規範モデル応答に一致させるようにする。
しかしながら、本発明の目的は、ライン速度が定速の場合、またはライン速度が加減速した場合に、シート材の張力変動を抑制できるロール制御装置を提供することにある。さらに、張力検出器を有しない場合でも、張力を推定し、シート材の張力を一定にでき、負荷変動があっても、シート材の張力変動を抑制できるロール制御装置を提供することにある。 However, an object of the present invention is to provide a roll control device that can suppress a change in tension of a sheet material when the line speed is constant or when the line speed is accelerated or decelerated. It is another object of the present invention to provide a roll control device that can estimate the tension even when the tension detector is not provided, can keep the tension of the sheet material constant, and can suppress the tension variation of the sheet material even when there is a load variation.
上記目的を達成するために、本発明は、長尺状のシート材を円筒状に巻いた送り出しロールから巻き出したシート材を次工程に送り出す搬送ロールに連結する第1の電動機と、送り出しロールに連結する第2の電動機を駆動制御して、シート材の速度並びに張力を各目標値に制御するロール制御装置において、シート材のライン速度指令値を設定するライン速度指令値設定手段と、第1の慣性モーメントを持つ第1の電動機を加速する第1の慣性加速トルクを補償する第1の慣性補償手段と、第2の慣性モーメントを持つ第2の電動機を加速する第2の慣性加速トルクを補償する第2の慣性補償手段と、第1の電動機の速度が第2の電動機の速度と協調するように、ライン速度指令値に応じ第1の電動機の角速度に相当する第1の角速度指令値を入力とし、第1の規範モデル角速度指令値を出力する第1の規範モデル速度協調制御手段と、第2の電動機の速度が第1の電動機の速度と協調するように、ライン速度指令値に応じ第2の電動機の角速度に相当する第2の角速度指令値を入力とし、第2の規範モデル角速度指令値を出力する第2の規範モデル速度協調制御手段と、第1の規範モデル角速度指令値と、第1の電動機に連結する第1の角速度検出手段により検出する第1の角速度検出値との速度偏差に応じて出力するトルク値を制御信号とし、第1の電動機の角速度を制御する第1の速度制御手段と、第1の慣性加速トルクに速度偏差に応じて出力するトルク値を加える第1のトルク指令値を入力とし、第1のトルク指令値を補正する第1のトルク補正値を出力する第1の負荷フィードフォワード補償手段と、第2の規範モデル角速度指令値と、第2の電動機に連結する第2の角速度検出手段により検出する第2の角速度検出値との速度偏差に応じて出力する張力値を制御信号とし、第2の電動機の角速度を制御する第2の速度制御手段とを有することを特徴とする。このことにより、シート材のライン速度が加速減速の際、シート材の張力の変動が抑制できる。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first electric motor connected to a transport roll that feeds a sheet material unwound from a feed roll obtained by winding a long sheet material into a cylindrical shape to the next process, and a feed roll A roll speed control device for controlling the speed and tension of the sheet material to respective target values by driving and controlling a second electric motor connected to the line motor, a line speed command value setting means for setting the line speed command value of the sheet material, First inertia compensation means for compensating a first inertial acceleration torque for accelerating a first motor having a moment of inertia; and a second inertial acceleration torque for accelerating a second motor having a second moment of inertia. And a first angular velocity command corresponding to the angular velocity of the first motor according to the line speed command value so that the velocity of the first motor cooperates with the velocity of the second motor. To the line speed command value so that the speed of the second electric motor cooperates with the speed of the first electric motor. In response, the second reference model speed cooperative control means for inputting the second angular speed command value corresponding to the angular speed of the second motor and outputting the second reference model angular speed command value; and the first reference model angular speed command value And a torque value output in accordance with a speed deviation between the first angular velocity detection value detected by the first angular velocity detection means connected to the first motor and a control signal as a control signal, and a first motor for controlling the angular velocity of the first motor. And a first torque correction value for correcting the first torque command value, using as input a first torque command value for adding a torque value to be output according to a speed deviation to the first inertial acceleration torque. The first negative to output A tension value output in accordance with a speed deviation between the feedforward compensation means, the second reference model angular velocity command value, and the second angular velocity detection value detected by the second angular velocity detection means connected to the second electric motor. And a second speed control means for controlling the angular speed of the second electric motor as a control signal. Thereby, when the line speed of the sheet material is accelerated and decelerated, fluctuations in the tension of the sheet material can be suppressed.
さらに好適には、第1の規範モデル速度協調制御手段は、第1の角速度指令値を入力とし、1次遅れ要素で補償し、かつ、第1の電動機が応答角周波数で第2の電動機と協調するように第1の規範モデル角速度指令値を出力し、第2の規範モデル速度協調制御手段は、第2の角速度指令値を入力とし、1次遅れ要素で補償し、かつ、第2の電動機が上記応答角周波数と同一の応答角周波数で第1の電動機と協調するように第2の規範モデル角速度指令値を出力することを特徴とする。 More preferably, the first normative model speed cooperative control means receives the first angular speed command value as input, compensates with a first-order lag element, and the first motor has a response angular frequency and the second motor. The first reference model angular velocity command value is output so as to cooperate, the second reference model velocity cooperative control means receives the second angular velocity command value, compensates with a first-order lag element, and second The second reference model angular velocity command value is output so that the electric motor cooperates with the first electric motor at the same response angular frequency as the response angular frequency.
さらに好適には、第1の負荷フィードフォワード補償手段は、第1のトルク指令値を第1の制御対象に加え、得られる第1の推定速度と第1の角速度検出値を入力とし、第1の推定速度と第1の角速度検出値との第1の推定速度偏差を出力する減算手段と、第1の推定速度偏差を入力とし、第1の推定速度偏差にゲイン定数を乗算し、第1のトルク補正値を出力する第1のフィードフォワード制御手段とを有することを特徴とする。 More preferably, the first load feedforward compensation means adds the first torque command value to the first control target, receives the obtained first estimated speed and first angular velocity detection value, and inputs the first Subtracting means for outputting a first estimated speed deviation between the estimated speed and the first detected angular speed value, the first estimated speed deviation as an input, and multiplying the first estimated speed deviation by a gain constant, And a first feedforward control means for outputting a torque correction value.
さらに好適には、シート材の搬送方向に加わる張力出力値を出力する張力出力手段と、シート材の張力指令値を設定する張力指令値設定手段と、張力指令値と張力出力値との張力偏差に応じてトルク値を制御信号とし、シート材の張力を制御する張力制御手段とを有することを特徴とする。このことにより、シート材のライン速度を加速減速する際、シート材の張力の変動がさらに抑制できる。 More preferably, a tension output means for outputting a tension output value applied in the conveying direction of the sheet material, a tension command value setting means for setting a tension command value of the sheet material, and a tension deviation between the tension command value and the tension output value And a tension control means for controlling the tension of the sheet material by using the torque value as a control signal in accordance with the control signal. Thus, when the line speed of the sheet material is accelerated and decelerated, fluctuations in the tension of the sheet material can be further suppressed.
さらに好適には、張力出力手段は、張力検出器または張力推定器を有することを特徴とする。 More preferably, the tension output means has a tension detector or a tension estimator.
さらに好適には、張力推定器は、第1の電動機のトルク指令値を入力とし、1次遅れ要素で補償する第1の1次遅れ補償トルク指令値を出力する第1の1次遅れ要素補償手段と、第2の電動機のトルク指令値を入力とし、1次遅れ要素で補償する第2の1次遅れ補償トルク指令値を出力する第2の1次遅れ要素補償手段と、第1の角速度検出値を入力とし、第1の電動機回りに換算する第1の慣性モーメントに第1の角速度検出値の時間微分値を乗算し、得られる第1の慣性分トルクと、第1の電動機の粘性抵抗定数に第1の角速度検出値を乗算し、得られる第1の粘性分トルクとを加算し、得られるトルクに1次遅れ要素で補償した第1の慣性/粘性分トルクを出力する第1の慣性/粘性補償手段と、第1の1次遅れ補償トルク指令値から第1の慣性/粘性分トルクを減算し、得られる第1の張力分推定トルクを出力する第1の減算手段と、第2の角速度検出値を入力とし、第2の電動機回りに換算する第2の慣性モーメントに第2の角速度検出値の時間微分値を乗算し、得られる第2の慣性分トルクと、第2の電動機の粘性抵抗定数に第2の角速度検出値を乗算し、得られる第2の粘性分トルクとを加算し、得られるトルクに1次遅れで補償した第2の慣性/粘性分トルクを出力する第2の慣性/粘性補償手段と、第2の1次遅れ補償トルク指令値から第2の慣性/粘性分トルクを減算し、得られる第2の張力分推定トルクを出力する第2の減算手段と、第1の張力分推定トルクから第2の張力分推定トルクを減算し、得られる張力分推定トルク偏差を出力する第3の減算手段と、張力分推定トルク偏差を入力とし、他の1次遅れ要素で補償する1次遅れ補償張力分推定トルク偏差を出力する他の1次遅れ要素補償手段と、1次遅れ補償張力分推定トルク偏差を入力とし、1次遅れ補償張力分推定トルク偏差に、搬送ロールの半径と送り出しロールの半径を加算し、得られる合計半径の逆数を乗算し、得られる推定張力を出力する関数器とを有することを特徴とする。 More preferably, the tension estimator receives a torque command value of the first motor and outputs a first primary delay compensation torque command value that is compensated by a primary delay component. Means, a second primary delay element compensation means for inputting a torque command value of the second electric motor and outputting a second primary delay compensation torque command value to be compensated by the primary delay element, and a first angular velocity The first inertia torque obtained by multiplying the first moment of inertia converted to around the first motor by the time differential value of the first angular velocity detection value and the obtained first inertia torque and the viscosity of the first motor A first constant that multiplies the resistance constant by the first angular velocity detection value, adds the obtained first viscosity component torque, and outputs the first inertia / viscosity component torque compensated by the first-order lag element to the obtained torque. From the inertia / viscosity compensation means and the first primary delay compensation torque command value The first subtracting means for subtracting the inertia / viscous component torque of 1 and outputting the obtained first tension estimated torque and the second angular velocity detection value as input, and the second subtracting the second motor to be converted around the second motor Is multiplied by the time differential value of the second angular velocity detection value, and the second inertia torque obtained and the viscosity resistance constant of the second motor are multiplied by the second angular velocity detection value. And a second inertia / viscous compensation means for outputting a second inertia / viscous component torque compensated with a first-order lag to the obtained torque, and a second first-order lag compensation torque command A second subtraction means for subtracting the second inertia / viscous component torque from the value and outputting the obtained second tension estimated torque; and subtracting the second tension estimated torque from the first tension estimated torque And a third subtracting means for outputting the obtained estimated torque deviation for the tension The first-order lag compensation tension estimated torque deviation, and the first-order lag-compensated tension-compensated means for outputting the estimated first-order lag-compensated tension deviation and the first-order lag-compensated tension deviation. And a function unit that adds the radius of the transport roll and the radius of the feed roll to the estimated torque deviation for the first-order lag compensation tension, multiplies the reciprocal of the obtained total radius, and outputs the obtained estimated tension. It is characterized by that.
さらに好適には、張力制御手段は、張力偏差の2乗に比例するゲインを持つ比例積分制御手段からなることを特徴とする。 More preferably, the tension control means comprises a proportional integral control means having a gain proportional to the square of the tension deviation.
さらに好適には、第2の電動機に加える第2のトルク指令値および張力出力値を入力とし、第2のトルク指令値を補正する第2のトルク補正値を出力する第2の負荷フィードフォワード補償手段を有することを特徴とする。このことにより、負荷変動に伴うシート材1の速度変動を抑制できる。
More preferably, the second load feedforward compensation that outputs the second torque correction value that corrects the second torque command value with the second torque command value and the tension output value applied to the second electric motor as inputs. It has the means. Thereby, the speed fluctuation | variation of the
さらに好適には、第2の負荷フィードフォワード補償手段は、張力出力値を入力とし、送り出しロールに加える張力出力値相当分トルクを出力する送り出しロール半径補償手段と、第2のトルク指令値および張力出力値相当分トルクを入力とし、第2のトルク指令値に、張力出力値相当分トルクを加算し、得られる第2の推定トルク指令値を出力する加算手段と、第2の推定トルク指令値を第2の制御対象に加え、得られる第2の推定速度と第2の角速度検出値を入力とし、第2の推定速度から第2の角速度検出値を減算し、得られる第2の推定速度偏差を出力する減算手段と、第2の推定速度偏差を入力とし、第2の推定速度偏差にゲイン定数を乗算し補正張力値を出力する第2のフィードフォワード制御手段と、補正張力値を入力とし、補正張力値に送り出しロール半径を乗算し、得られる第2のトルク補正値を出力する送り出しロール半径補償手段を有することを特徴とする。 More preferably, the second load feedforward compensation means receives the tension output value and outputs a feed roll radius compensation means for outputting a torque corresponding to the tension output value applied to the feed roll, and the second torque command value and tension. An adding means for inputting the torque corresponding to the output value, adding the torque corresponding to the tension output value to the second torque command value, and outputting the obtained second estimated torque command value; and a second estimated torque command value To the second control object, the second estimated speed and the second angular velocity detection value obtained as inputs are input, and the second estimated speed obtained by subtracting the second angular velocity detection value from the second estimated speed. Subtracting means for outputting a deviation, second feedforward control means for inputting a second estimated speed deviation, multiplying the second estimated speed deviation by a gain constant, and outputting a corrected tension value, and inputting a corrected tension value age, The roll radius multiplied feeding a positive tension value, characterized by having a roll radius compensation delivery means for outputting the second torque correction value obtained.
また、長尺状のシート材を円筒状に巻いた送り出しロールから巻き出したシート材を次工程に送り出す搬送ロールに連結する第1の電動機と、送り出しロールに連結する第2の電動機を駆動制御して、シート材の張力を目標値に制御するロール制御装置において、シート材のライン速度指令値を設定するライン速度指令値設定手段と、第1の慣性モーメントを持つ第1の電動機を加速する第1の慣性加速トルクを補償する第1の慣性補償手段と、第2の慣性モーメントを持つ第2の電動機を加速する第2の慣性加速トルクを補償する第2の慣性補償手段と、第1の電動機の速度が第2の電動機の速度と協調するように、ライン速度指令値にもとづき変換した第1の電動機の第1の角速度指令値を入力とし、第1の規範モデル角速度指令値を出力する第1の規範モデル速度協調制御手段と、第2の電動機の速度が第1の電動機の速度と協調するように、ライン速度指令値にもとづき変換した第2の電動機の第2の角速度指令値を入力とし、第2の規範モデル角速度指令値を出力する第2の規範モデル速度協調制御手段と、第1の規範モデル角速度指令値と、第1の電動機に連結する第1の角速度検出手段により検出する第1の角速度検出値との速度偏差に応じて出力するトルク値を制御信号とし、第1の電動機の速度を制御する第1の速度制御手段と、第2の規範モデル角速度指令値と、第2の電動機に連結する第2の角速度検出手段により検出する第2の角速度検出値との速度偏差に応じて出力する張力値を制御信号とし、第2の電動機の速度を制御する第2の速度制御手段と、シート材の張力出力値を出力する張力出力手段と、第1の電動機に加える第1のトルク指令値を入力とし、第1のトルク指令値を補正する第1のトルク補正値を出力する第1の負荷フィードフォワード補償手段と、第2の電動機に加える第2のトルク指令値およびシート材の張力値分トルクおよび張力出力値分トルクを入力とし、第2のトルク指令値を補正する第2のトルク補正値を出力する第2の負荷フィードフォワード補償手段とを有することを特徴とする。 In addition, the first electric motor that connects the sheet material unwound from the feed roll in which the long sheet material is wound into a cylindrical shape to a transport roll that sends the sheet material to the next process, and the second motor that is connected to the feed roll are driven and controlled. Then, in the roll control device that controls the tension of the sheet material to the target value, the line speed command value setting means for setting the line speed command value of the sheet material and the first electric motor having the first moment of inertia are accelerated. A first inertia compensation means for compensating the first inertial acceleration torque; a second inertia compensation means for compensating a second inertial acceleration torque for accelerating the second motor having the second moment of inertia; The first angular speed command value of the first motor converted based on the line speed command value is input so that the speed of the second motor cooperates with the speed of the second motor, and the first reference model angular speed command value is output. And the second angular speed command value of the second motor converted based on the line speed command value so that the speed of the second motor cooperates with the speed of the first motor. The second reference model speed coordinate control means for outputting the second reference model angular speed command value, the first reference model angular speed command value, and the first angular speed detection means connected to the first motor First torque control means for controlling the speed of the first motor using a torque value output according to a speed deviation from the detected first angular speed detection value as a control signal, a second reference model angular speed command value, A tension value output according to a speed deviation from the second angular velocity detection value detected by the second angular velocity detection means connected to the second motor is used as a control signal, and the second is used to control the speed of the second motor. Speed control means, and First output is a tension output means for outputting a tension output value of the first material and a first torque correction value for correcting the first torque instruction value, with a first torque command value applied to the first electric motor as an input. The load feedforward compensation means, the second torque command value applied to the second electric motor, the torque corresponding to the tension value of the sheet material, and the torque corresponding to the tension output value are input, and the second torque command value is corrected. And a second load feedforward compensation means for outputting a torque correction value.
さらに好適には、第1の負荷フィードフォワード補償手段は、第1のトルク指令値を第1の制御対象に加え、得られる第1の推定速度と第1の角速度検出値を入力とし、第1の推定速度と第1の角速度検出値との第1の推定速度偏差を出力する減算手段と、第1の推定速度偏差を入力とし、第1の推定速度偏差にゲイン定数を乗算し、第1のトルク補正値を出力する第1のフィードフォワード制御手段を有し、かつ、第2の負荷フィードフォワード補償手段は、張力出力値を入力とし、送り出しロールに加える張力出力値分トルクを出力する送り出しロール半径補償手段と、第2のトルク指令値および張力出力値分トルクを入力とし、第2のトルク指令値に、張力出力値分トルクを加算し、得られる第2の推定トルク指令値を出力する加算手段と、第2の推定トルク指令値を第2の制御対象に加え、得られる第2の推定速度と第2の角速度検出値を入力とし、第2の推定速度から第2の角速度検出値を減算し、得られる第2の推定速度偏差を出力する減算手段と、第2の推定速度偏差を入力とし、第2の推定速度偏差にゲイン定数を乗算し補正張力値を出力する第2のフィードフォワード制御手段と、補正張力値を入力とし、補正張力値に送り出しロール半径を乗算し、得られる第2のトルク補正値を出力する送り出しロール半径補償手段を有することを特徴とする。 More preferably, the first load feedforward compensation means adds the first torque command value to the first control target, receives the obtained first estimated speed and first angular velocity detection value, and inputs the first Subtracting means for outputting a first estimated speed deviation between the estimated speed and the first detected angular speed value, the first estimated speed deviation as an input, and multiplying the first estimated speed deviation by a gain constant, The first feedforward control means for outputting the torque correction value of the second load feedforward compensation means, and the second load feedforward compensation means receives the tension output value and outputs torque corresponding to the tension output value applied to the feed roll. The roll radius compensation means, the second torque command value and the torque corresponding to the tension output value are input, the torque corresponding to the tension output value is added to the second torque command value, and the resulting second estimated torque command value is output. Adder to do Then, the second estimated torque command value is added to the second control target, the obtained second estimated speed and the second detected angular speed value are input, and the second estimated angular speed value is subtracted from the second estimated speed. A second subtractor that outputs the obtained second estimated speed deviation, and a second feedforward that receives the second estimated speed deviation and multiplies the second estimated speed deviation by a gain constant and outputs a corrected tension value. The present invention is characterized by comprising a control means and a delivery roll radius compensation means for receiving the corrected tension value as input, multiplying the corrected tension value by the delivery roll radius, and outputting the obtained second torque correction value.
以上説明したように、本発明によれば、第1および第2の電動機の速度を規範モデル速度協調制御することにより、シート材のライン速度が定速の際、あるいはライン速度が加速減速する際に、シート材の張力の変動を抑制できる。さらに、適応張力制御することにより、シート材の張力を一定にすることができる。さらに、負荷フィードフォワード制御することにより、負荷変動に伴う速度変動を抑制できる。また、シート材の実際の張力を検出する張力検出器を有しない場合でも張力を推定でき、張力を一定にできるとともに、張力の変動を抑制できる。 As described above, according to the present invention, when the line speed of the sheet material is constant or when the line speed is accelerated or decelerated by cooperatively controlling the speeds of the first and second motors with the reference model speed. Moreover, fluctuations in the tension of the sheet material can be suppressed. Furthermore, the tension of the sheet material can be made constant by controlling the adaptive tension. Furthermore, speed fluctuation accompanying load fluctuation can be suppressed by performing load feedforward control. Further, even when a tension detector that detects the actual tension of the sheet material is not provided, the tension can be estimated, the tension can be made constant, and fluctuations in the tension can be suppressed.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るロール制御装置の第1の実施の形態を示す制御ブロック図であり、図2は、図1に示すロール制御装置を伝達関数で表した制御ブロック図である。第1の実施の形態に係るロール制御装置は、張力オープンループ制御方式のロール制御装置において、規範モデル速度協調制御の機能を備えるものである。 FIG. 1 is a control block diagram showing a first embodiment of a roll control device according to the present invention, and FIG. 2 is a control block diagram showing the roll control device shown in FIG. 1 as a transfer function. The roll control device according to the first embodiment is a roll control device of a tension open loop control system and has a function of normative model speed cooperative control.
図1に示すロール制御装置は、送り出しロール2、搬送ロール8、第1の電動機(M)20、第2の電動機(M)21、ライン速度設定器25、張力設定器(図示せず)、第1の角速度検出器(SS)22、第2の角速度検出器(SS)23、速度制御部26、速度/張力制御部(A)27−1、送り出しロール半径補償器45を備える。
1 includes a
このロール制御装置は、シート材1が、シート材1を巻き出す送り出しロール2とシート材1を搬送する搬送ロール8の間に配置され、搬送ロール8が、送り出しロール2に巻かれているシート材1を次工程に搬送し、搬送ロール8および送り出しロール2の回転軸にそれぞれ機械的に連結された第1および第2の電動機20、21が、シート材1のライン速度Vをライン速度指令値V* と一致するように速度制御し、張力として張力指令値T* を入力させて、オープンループ制御するように構成されている。
In this roll control device, a
送り出しロール2は、長尺状のシート材1が円筒状に巻かれており、搬送ロール8は、シート材1を介して圧着する回転体、例えばピンチロールPと協働して、送り出しロール2から巻き出したシート材1を次工程に送り出す。
The
第1の電動機20は、搬送ロール8に連結され、第2の電動機21は、送り出しロール2に連結されている。
The first
ライン速度指令値設定器25は、シート材1のライン速度指令値V* を設定する。張力指令値設定器(図示せず)は、シート材1の搬送方向に加える張力指令値T* を設定する。
The line speed command
第1の角速度検出器22は、例えばパルスエンコーダ、DCタコジェネレータ等であり、第1の電動機20に機械的に連結され、第1の電動機20の第1の角速度検出値を検出する。
The first
第2の角速度検出器23は、第1の角速度検出器22と同等であり、第2の電動機21に機械的に連結され、第2の電動機21の第2の角速度検出値を検出する。
The second
送り出しロール半径補償器45は、負号を付した張力指令値T* を入力とし、張力指令値T* に送り出しロール半径r2 ^を乗算し、得られる張力指令値分トルクτε (負号が付いている)を速度/張力制御部(A)27−1に出力する。
The delivery
図3は、速度制御部26の制御ブロック図である。速度制御部26は、図3に示すように、搬送ロール半径の逆数補償器28、第1の慣性加速補償器29、第1の規範モデル速度協調制御器30、第1の速度制御器32、第1の負荷フィードフォワード補償部34、減算器31、加算器33、38を備える。
FIG. 3 is a control block diagram of the
搬送ロール半径の逆数補償器28は、ライン速度指令値V* を入力とし、ライン速度指令値V* に搬送ロール8の半径r1 ^の逆数を乗算し、得られる第1の角速度指令値ω1 *を第1の慣性加速補償器29および第1の規範モデル速度協調制御器30に出力する。ここで、搬送ロール8の半径r1 ^は、ピンチロールと相対する搬送ロールの半径r1 ^であり、経過時間に対し一定である。なお、^の記号は、以下、当記号の直前に記載する英字または英数字からなる特性値が設定値であることを表す。
Conveying roll radius
第1の慣性加速補償器29は、第1の角速度指令値ω1 *を入力とし、第1の角速度指令値ω1 *を時間微分して得られる加速度値に、搬送ロール8の慣性モーメントを第1の電動機20の回りに換算した値と第1の電動機20の慣性モーメントとを合算して得られる第1の慣性モーメントJ1 ^を乗算し、得られる加速トルクにゲイン特性曲線における応答角周波数ωC の逆数を時定数とする1次遅れ要素で補償した第1の慣性加速分トルクs3を加算器33に出力する。すなわち、第1の慣性加速分トルクs3は、第1の慣性モーメントJ1 ^を持つ第1の電動機20を加速するための所要トルクを示す。
The first
第1の規範モデル速度協調制御器30は、伝達関数が1次遅れ要素をもつボード線図のうちゲイン特性曲線における応答角周波数ωC の逆数を時定数とする1次遅れ要素の補償器であり、第1の角速度指令値ω1 *を入力とし、1次遅れ要素で補償した第1の角速度協調指令値ωm1 * を減算器31に出力する。応答角周波数ωC は、実用上、例えば10/Ta 毎秒ラジアンにより定める。例えば紙の場合、Ta をおよそ1秒とすると、応答角周波数ωC は、10毎秒ラジアンとなる。ここで、Ta は、シート材1のライン加速時間またはライン減速時間を示し、すなわち、第1の電動機20を加速し、ライン速度がゼロから定速度になるまでの所要時間、または第1の電動機20を減速し、ライン速度が定速度からゼロになるまでの所要時間を示す。この場合、応答角周波数ωC を小さくしなければならないのは、応答角周波数ωC を高くすると、規範モデル速度協調制御により補償した速度指令信号の信号対ノイズ比が劣化し、揃速制御が不安定になり、結局、シート材1の張力が変動する恐れがあるからである。
The first reference model
減算器31は、第1の角速度協調指令値ωm1 * と第1の角速度検出値ω1 を入力とし、第1の角速度協調指令値ωm1 * から第1の速度検出値ω1 を減算し、得られる第1の速度偏差値s1を第1の速度制御器32に出力する。
The
第1の速度制御器32は、第1の速度偏差値s1を入力とし、第1の速度偏差値s1に速度アンプゲイン定数として第1の速度ゲイン定数KV1を乗算し、得られる第1の速度偏差分トルクs2を加算器33に出力する。つまり、第1の速度偏差値s1がゼロとなるように速度制御するために、制御信号として第1の速度偏差分トルクs2を加算器33に出力する。
The first speed controller 32 receives the first speed deviation value s1, and multiplies the first speed deviation value s1 by a first speed gain constant K V1 as a speed amplifier gain constant. The speed deviation torque s2 is output to the
加算器33は、第1の慣性加速分トルクs3と第1の速度偏差分トルクs2を加算し、得られる第1の基本トルク指令値s4を第1の負荷フィードフォワード補償部34および加算器38に出力する。
The
第1の負荷フィードフォワード補償部34は、図3に示すように、第1の制御対象35、第1のフィードフォワード制御器37、減算器36により構成される。
As shown in FIG. 3, the first load
第1の基本トルク指令値s4を第1の制御対象35に加えると、第1の電動機20は、第1の基本トルク指令値s4に第1の慣性モーメントJ1 ^の逆数を乗算し、得られる加速度を時間積分することにより第1の推定角速度s5を得て、第1の推定角速度s5を減算器36に出力する。
When the first basic torque command value s4 is added to the first control object 35, the first
減算器36は、第1の推定角速度s5と第1の速度検出値ω1 を入力とし、第1の推定角速度s5から第1の速度検出値ω1 を減算し、得られる第1の推定速度偏差s6を第1のフィードフォワード制御器37に出力する。
第1のフィードフォワード制御器37は、ゲイン定数K1 からなり、第1の推定角速度偏差s6を入力とし、第1の推定角速度偏差s6がゼロとなるように第1の電動機20を速度制御するために、制御信号としてs6×K1 からなる第1の補正トルク値s7を加算器38に出力する。
加算器38は、第1の基本トルク指令値s4と第1の補正トルク値s7を入力とし、第1の基本トルク指令値s4と第1の補正トルク値s7を加算し、得られる第1のトルク指令値τ1 *を第1の電動機20に加える。そうすると、第1の電動機20により、第1のトルク指令値τ1 *が第1の慣性モーメントJ1 の負荷に与えられて第1の角速度ω1 となる。
The
したがって、速度制御部26は、第1の電動機20に対して、ライン速度指令値V* を入力として、第1の慣性加速分トルク補償および第1の負荷フィードフォワード補償を行い、第1の角速度検出値ω1 を速度帰還信号とし、第1の角速度協調指令値ωm1 * から第1の角速度検出値ω1 を減算し、得られる第1の速度偏差値s1がゼロとなるように第1の速度偏差分トルクs2を制御信号として、第1の電動機20を速度制御する。このとき、第1の角速度検出値ω1 は、第1の基本トルク指令値s4を第1の補正トルク値で補正した第1のトルク指令値τ1 *を、第1の制御対象75に加えて得られる。このことにより第1の電動機20は、シート材1のライン速度が定速の際、またはシート材1のライン速度が加速減速する際に、負荷変動に伴う速度変動を抑制できる。
Therefore, the
図4は、速度/張力制御部(A)27−1の制御ブロック図である。速度/張力制御部(A)27−1は、図4に示すように、送り出しロール半径の逆数補償器39、第2の慣性加速補償器40、第2の規範モデル速度協調制御器41、減算器42、第2の速度制御器43、送り出しロール半径補償器44、粘性抵抗補償器47、トルクゲイン補償器50、加算器46、48、49を備える。
FIG. 4 is a control block diagram of the speed / tension control unit (A) 27-1. As shown in FIG. 4, the speed / tension control unit (A) 27-1 includes a
送り出しロール半径の逆数補償器39は、ライン速度指令値V* を入力とし、ライン速度指令値V* に送り出しロール2の半径r2 ^の逆数を乗算し、得られる第2の角速度指令値ω2 *を第2の規範モデル速度協調制御器41に出力する。ここで、送り出しロール半径r2 ^は、例えば送り出しロール2の外周部に、回動する腕に配設したタッチローラ(図示せず)を接触させ、その腕の位置を位置センサ(図示せず)により検出することによって演算される。
Roll radius
第2の慣性加速補償器40は、第2の角速度指令値ω2 *を入力とし、第2の角速度指令値ω2 *を時間微分して得られる加速度値に、送り出しロール2の慣性モーメントを第2の電動機21の回りに換算した値と第2の電動機21の慣性モーメントとを合算して得られる第2の慣性モーメントJ2 ^を乗算し、得られるトルクに応答角周波数ωC の逆数を時定数とする1次遅れ要素で補償した第2の慣性加速分トルクs10 を加算器46に出力する。つまり、第2の慣性加速補償器40は、第2の慣性モーメントJ2 ^を持つ第2の電動機21を加速するための第2の電動機21の所要トルクを与える。
The second
第2の規範モデル速度協調制御器41は、第1の規範モデル速度協調制御器30と同様に、伝達関数が1次遅れ要素をもつボード線図のうちゲイン特性曲線における応答角周波数ωC の逆数を時定数とする1次遅れ要素の補償器であり、第2の角速度指令値ω2 *を入力とし、1次遅れ要素で補償した第2の角速度協調指令値ωm2 * を減算器42に出力する。この場合の応答角周波数ωC は、第1の規範モデル速度協調制御器30における応答角周波数ωC と同一とする。
Similar to the first reference model speed
減算器42は、第2の角速度協調指令値ωm2 * と第2の角速度検出値ω2 を入力とし、第2の角速度協調指令値ωm2 * から第2の速度検出値ω2 を減算し、得られる第2の速度偏差値s8を第2の速度制御器43に出力する。
The
第2の速度制御器43は、第2の速度偏差値s8を入力とし、第2の速度偏差値s8に速度アンプゲイン定数として第2の速度ゲイン定数KV2を乗算し、得られる第2の速度偏差分張力s9を送り出しロール半径補償器44に出力する。つまり、第2の速度偏差値s8がゼロとなるように速度制御するために、制御信号として第2の速度偏差分張力s9を送り出しロール半径補償器44に出力する。
The
送り出しロール半径補償器44は、第2の速度偏差分張力s9を入力とし、第2の速度偏差分張力s9に送り出しロール半径r2 ^を乗算し、得られる第2の速度偏差分トルクs11 を加算器49に出力する。
The delivery
加算器46は、第2の慣性加速分トルクs10 と、送り出しロール半径補償器45からの張力指令値分トルクτε (負号が付いている)を入力とし、第2の慣性加速分トルクs10 から張力指令値分トルクτε を減算し、得られるトルクs12 を加算器49に出力する。
The
粘性抵抗補償器47は、第2の角速度検出値ω2 を入力とし、第2の角速度検出値ω2 に第2の電動機21の粘性抵抗定数D2 ^を乗算し、得られる粘性抵抗分トルクを加算器48に出力する。ここで、第2の電動機21の粘性抵抗は速度に比例するとし、そのときの粘性抵抗の比例定数をD2 ^とする。
The
加算器48は、粘性抵抗分トルクとメカロス分トルクτL2^を加算し、得られるロストルクs13を加算器49に出力する。
The
加算器49は、ロストルクs13 、トルクs12 および第2の速度偏差分トルクs11 を入力とし、ロストルクs13 、トルクs12 および第2の速度偏差分トルクs11 を加算し、得られる第2の基本トルク指令値s14 をゲイン補償器50に出力する。
ゲイン補償器50は、第2の基本トルク指令値s14 入力とし、第2の基本トルク指令値s14 にゲイン定数1/KT を乗算し、得られる第2のトルク指令値τ2 *を第2の電動機21に加える。ここで、KT は第2の電動機21のトルク定数を示す。第2の電動機21の駆動制御として弱め界磁制御により定出力化を図るため、ゲイン定数1/KT は、送り出しロール2の半径r2 ^の変化にしたがって自動的に変えるように設定する。第2のトルク指令値τ2 *を第2の制御対象76に加えると、第2のトルク指令値τ2 *が第2の慣性モーメントJ2 の負荷に与えられて第2の角速度ω2 となる。
したがって、速度/張力制御部(A)27−1は、第2の電動機21に対して、ライン速度指令値V* と張力指令値T* を入力とし、慣性加速分トルク補償、メカロストルク補償および粘性トルク補償を行って、第2の角速度検出値ω2 を速度帰還信号とし、第2の角速度協調指令値ωm2 * から第2の角速度検出値ω2 を減算し、得られる第2の速度偏差値s8がゼロとなるように第2の速度偏差分張力s9を制御信号として、第2の電動機21を速度制御する。このとき、第2の速度偏差分トルクs11 と第2の慣性分トルクs10 とを加算したトルクから張力指令値分トルクτε を減算し、得られる第2の基本トルク補正前指令値にメカロス分トルクτL2^および粘性抵抗分トルクを加算した第2の基本トルク指令値s14 にゲイン定数1/KT を乗算し、得られる第2のトルク指令値τ2 *を得る。この第2のトルク指令値τ2 *を第2の制御対象76に出力する。
Therefore, the speed / tension control unit (A) 27-1 inputs the line speed command value V * and the tension command value T * to the second
一例として、第1の速度ゲイン定数KV1は、応答角周波数ωC と第1の慣性モーメントJ1 ^との間に As an example, the first speed gain constant K V1 is between the response angular frequency ω C and the first moment of inertia J 1 ^.
[数1]
J1 ^/KV1=1/ωC
が成り立つようにする。すなわち、数1により、第1の速度ゲイン定数KV1が、第1の慣性モーメントJ1 ^に応答角周波数ωC を乗算して求まる。ここで、第1の慣性モーメントJ1 ^は、搬送ロール側の慣性モーメントであるから経過時間の変化に対し一定であるので、第1の速度ゲイン定数KV1も、時間の変化に対し一定である。
[Equation 1]
J 1 ^ / K V1 = 1 / ω C
Make sure that That is, according to
一方、第2の速度ゲイン定数KV2は、応答角周波数ωC 、第2の慣性モーメントJ2 ^と送り出しロール半径r2 ^の間に On the other hand, the second speed gain constant K V2 is between the response angular frequency ω C , the second moment of inertia J 2 ^ and the feed roll radius r 2 ^.
[数2]
(J2 ^/r2 ^KV2)=1/ωC
が成り立つようにする。すなわち、数2により、第2の速度ゲイン定数KV2が、第2の慣性モーメントJ2 ^に応答角周波数ωC を乗算し、かつ、送り出しロール半径r2 ^の逆数を乗算して求まる。
[Equation 2]
(J 2 ^ / r 2 ^ K V2 ) = 1 / ω C
Make sure that That is, the second speed gain constant K V2 is obtained by multiplying the second moment of inertia J 2 ^ by the response angular frequency ω C and the reciprocal of the feed roll radius r 2 ^ by the formula 2 .
したがって、第2の速度ゲイン定数KV2は、送り出しロールの半径r2 ^および第2の慣性モーメントJ2 ^が経過時間に対し変化するので、経過時間に対し変化する。これらの関係により、シート材1のライン速度Vは、第1の電動機20と第2の電動機21が応答角周波数ωC で協調しながらライン速度指令値V* になるように制御できる。つまり、送り出しロール2と搬送ロール8を規範モデル応答になるようにして速度協調させて加速減速する際の揃速性を向上できる。
Therefore, the second speed gain constant K V2 changes with respect to the elapsed time because the radius r 2 ^ of the feed roll and the second moment of inertia J 2 ^ change with respect to the elapsed time. With these relationships, the line speed V of the
次に、本発明に係るロール制御装置の第2の実施の形態について説明する。図5は、本発明に係るロール制御装置の第2の実施の形態を示す制御ブロック図である。第2の実施の形態に係るロール制御装置は、前述した張力オープンループ制御方式のロール制御装置において、規範モデル速度協調制御に加えて、さらに張力推定、適応推定張力制御および負荷フィードフォワード制御の機能を備えるものである。 Next, a second embodiment of the roll control device according to the present invention will be described. FIG. 5 is a control block diagram showing a second embodiment of the roll control device according to the present invention. The roll control apparatus according to the second embodiment is a roll control apparatus of the tension open loop control system described above, and further includes functions of tension estimation, adaptive estimation tension control, and load feedforward control in addition to the normative model speed cooperative control. Is provided.
なお、図5において、図1と同じ番号のブロック(構成部分)については、その構成および作用は変わるところがないので、説明を省略する。 In FIG. 5, the blocks and components having the same numbers as those in FIG.
図5に示すロール制御装置は、送り出しロール2、搬送ロール8、第1の電動機(M)20、第2の電動機(M)21、ライン速度指令値設定器25、張力指令値設定器(図示せず)、第1の角速度検出器(SS)22、第2の角速度検出器(SS)23、速度制御部26、速度/張力制御部(B)27−2、張力推定部51、適応推定張力制御部52を備える。
The roll control device shown in FIG. 5 includes a
図6は、張力推定部51の構成を示す制御ブロック図であり、図7は、張力推定部51を伝達関数で表した制御ブロック図である。張力推定部51は、図6および図7に示すように、第1および第2の電動機20、21に加える各第1および第2のトルク指令値τ1 *、τ2 *と、第1および第2の角速度検出値ω1 、ω2 を入力とし、後述する推定張力値T^を適応推定張力制御部52に出力するように、第1の1次遅れ要素補償器61、第1の慣性/粘性補償器62、第2の1次遅れ要素補償器63、第2の慣性/粘性補償器64、減算器65、66、67、他の1次遅れ要素補償器68、関数器69を備える。
FIG. 6 is a control block diagram showing the configuration of the tension estimation unit 51, and FIG. 7 is a control block diagram showing the tension estimation unit 51 as a transfer function. As shown in FIGS. 6 and 7, the tension estimation unit 51 includes first and second torque command values τ 1 * , τ 2 * applied to the first and second
第1の1次遅れ要素補償器61および第2の1次遅れ要素補償器63は、フィルタ回路であり、トルク指令値に重畳する主としてノイズに起因する交流成分を軽減するために用いられ、その伝達関数の分母がラプラス演算因子Sに関して1次式であり、かつ、フィルタ時定数がτf からなる。第1の1次遅れ要素補償器61は、第1のトルク指令値τ1 *を入力とし、1次の遅れ要素で補償した第1のトルク指令τ1 *を減算器65に出力し、第2の1次遅れ要素補償器63は、第2のトルク指令値τ2 *を入力とし、1次の遅れ要素で補償した第2のトルク指令τ2 *を減算器66に出力する。
The first first-order
第1の慣性/粘性補償器62は、第1の角速度検出値ω1 を入力とし、第1の1次遅れ要素補償器61で補償する場合と同様に1次遅れ要素で補償する第1の推定負荷トルクs25 を減算器65に出力する。すなわち、第1の推定負荷トルクs25 は、第1の角速度検出値ω1 を時間微分し、得られる加速度値に第1の慣性モーメントJ1 ^を乗算し、得られる第1の加速負荷トルクと、第1の角速度検出値ω1 に第1の粘性抵抗定数D1 ^を乗算し、得られる第1の粘性負荷トルクとを加算した結果を、上記1次遅れ要素で補償したトルクである。ここで、第1の粘性抵抗定数D1 ^は、速度に比例する粘性抵抗の比例定数を示す。
The first inertia /
第2の慣性/粘性補償器64は、第2の角速度検出値ω2 を入力とし、第2の1次遅れ要素補償器63で補償する場合と同様に1次遅れ要素で補償した第2の推定負荷トルクs26 を減算器66に出力する。すなわち、第2の推定負荷トルクs26 は、第2の角速度検出値ω2 を時間微分し、得られる加速度値に第2の慣性モーメントJ2 ^を乗算し、得られる第2の加速負荷トルクと、第2の角速度検出値ω2 に第2の粘性抵抗定数D2 ^を乗算し、得られる第2の粘性負荷トルクとを加算した結果を、上記1次遅れ要素で補償したトルクである。ここで、第2の粘性抵抗定数D2 ^は、速度に比例する粘性抵抗の比例定数を示す。
The second inertia /
減算器65は、上記1次遅れ要素で補償した第1のトルク指令値τ1 *と第1の推定負荷トルクs25 を入力とし、1次遅れ要素で補償した第1のトルク指令値τ1 *から第1の推定負荷トルクs25 を減算し、得られる第1の推定発生トルクτd1^を減算器67に出力する。
The
減算器66は、上記1次遅れ要素で補償した第2のトルク指令値τ2 *と第2の推定負荷トルクs26 を入力とし、1次遅れ要素で補償した第2のトルク指令値τ2 *から第2の推定負荷トルクs26 を減算し、得られる第2の推定発生トルクτd2^を減算器67に出力する。 The subtractor 66 receives the second torque command value τ 2 * compensated by the first-order lag element and the second estimated load torque s26, and receives the second torque command value τ 2 * compensated by the first-order lag element . Is subtracted from the second estimated load torque s26, and the second estimated generated torque τ d2 ^ obtained is output to the subtractor 67.
減算器67は、第1の推定発生トルクτd1^と第2の推定発生トルクτd2^を入力とし、第1の推定発生トルクτd1^から第2の推定発生トルクτd2^を減算し、得られる推定発生トルク差分s27 を他の1次遅れ要素をもつ他の1次遅れ要素補償器68に出力する。 Subtractor 67, the first and the estimated generated torque tau d1 ^ and second estimated generated torque tau d2 ^ input, a second estimate generated torque tau d2 ^ was subtracted from the ^ first estimated generated torque tau d1 The obtained estimated torque difference s27 is output to another first-order lag element compensator 68 having another first-order lag element.
他の1次遅れ要素補償器68は、フィルタ回路であり、その伝達関数の分母がラプラス演算因子Sに関して1次式であり、かつ、フィルタ定数がτOBS からなり、推定発生トルク差分s27 を入力とし、上記他の1次遅れ要素で補償した推定発生トルク差分s28 を関数器69に出力する。
The other first-order lag element compensator 68 is a filter circuit, the denominator of the transfer function is a linear expression with respect to the Laplace operation factor S, the filter constant is composed of τ OBS , and the estimated generated torque difference s27 is input. The estimated generated torque difference s28 compensated by the other first-order lag element is output to the
関数器69は、図7に示すように、上記他の1次遅れ要素で補償した推定発生トルク差分s28 を入力とし、搬送ロール半径r1 ^と送り出しロール半径r2 ^を加算し、得られる合計半径の逆数に推定発生トルク差分s28 を乗算し、得られる推定張力T^を適応推定張力制御部52に出力する。
As shown in FIG. 7, the
一方、第1の推定発生トルクτd1^は、第1の電動機20に加わる実際のメカロストルクとシート材1の張力分トルクとの和に相当するので、
On the other hand, the first estimated generated torque τ d1 ^ corresponds to the sum of the actual mechanical loss torque applied to the first
[数3]
τd1^=r1 ×T+τL1
が成立する。ここで、τL1は、第1の電動機20の実際のメカロストルクとし、r1 は、搬送ロール8の実際のロール半径を示す。
[Equation 3]
τ d1 ^ = r 1 × T + τ L1
Is established. Here, τ L1 is an actual mechanical loss torque of the first
他方、第2の推定発生トルクτd2^は、第2の電動機21の実際のメカロストルクからシート材1の張力分トルクを減算した値に相当するので、
On the other hand, the second estimated generated torque τ d2 ^ corresponds to the value obtained by subtracting the torque corresponding to the tension of the
[数4]
τd2^=−r2 ×T+τL2
が成立する。ここで、τL2は、第2の電動機21の実際のメカロストルクとし、r2 は、送り出しロール2の実際のロール半径を示す。
[Equation 4]
τ d2 ^ = − r 2 × T + τ L2
Is established. Here, τ L2 is an actual mechanical loss torque of the second
数3と数4により、
From
[数5]
τd1^−τd2^=(r1 +r2 )×T+(τL1−τL2)
となる。
[Equation 5]
τ d1 ^ −τ d2 ^ = (r 1 + r 2 ) × T + (τ L1 −τ L2 )
It becomes.
さらに、ここで、τL1およびτL2は、各電動機20、21の定常負荷トルクとし、かつ、等しい場合、
Furthermore, here, τ L1 and τ L2 are the steady load torques of the
[数6]
τd1^−τd2^=(r1 +r2 )×T
となる。
[Equation 6]
τ d1 ^ −τ d2 ^ = (r 1 + r 2 ) × T
It becomes.
したがって、数6を書き換えると、 Therefore, rewriting equation (6)
[数7]
T=(τd1^−τd2^)/(r1 +r2 )
となる。ここで、数3および数4における実際の張力Tを推定張力T^に、r1 、r2 を各推定半径r1 ^、r2 ^に置換しても本発明は矛盾を生じない。
[Equation 7]
T = (τ d1 ^ −τ d2 ^) / (r 1 + r 2 )
It becomes. Here, even if the actual tension T in the
図8は、適応推定張力制御部52の構成を示す制御ブロック図であり、図9は、適応推定張力制御部52を伝達関数で表した制御ブロック図である。適応推定張力制御部52は、図8および図9に示すように、張力指令値T* と推定張力値T^を入力とし、第2の電動機21に加える第2のトルク指令値τ2 *を補正する修正トルクτε を出力するように、減算器70、乗算器71、ゲイン適応制御器72、比例積分制御器73を備える。
FIG. 8 is a control block diagram showing the configuration of the adaptive estimated
減算器70は、張力設定器(図示せず)からの張力指令値T* と張力推定部51からの推定張力T^を入力とし、推定張力T^から張力指令値T* を減算し、得られる張力偏差εを乗算器71および比例積分制御器73に出力する。
The
乗算器71は、張力偏差εを入力とし、張力偏差εの2乗を演算し、得られるε2 をゲイン適応制御器72に出力する。
The multiplier 71 receives the tension deviation ε, calculates the square of the tension deviation ε, and outputs the obtained ε 2 to the gain
ゲイン適応制御器72は、張力偏差εの2乗ε2 を入力とし、張力偏差εの2乗ε2 に、張力ゲイン帯域、例えば1毎秒ラジアンと、応答角周波数ωD 、例えば0.005毎秒ラジアンとから定まる直流張力ゲイン定数Kを乗算し、得られる張力比例ゲイン定数KP を比例積分制御器73に出力する。これにより張力変動を抑制できる。さらに、この直流張力ゲイン定数Kを1次遅れ要素で補償すると安定した張力比例ゲイン定数KP が得られ、シート材1の張力変動をさらに抑制できる。
The gain
比例積分制御器73は、張力偏差εを入力とし、張力偏差εに張力比例ゲイン定数KP を乗算し、得られる結果に、張力偏差εとゲイン定数KP との積を時間積分し、得られる値を加算し、その演算の結果得られる修正トルクτε を速度/張力制御部(B)27−2の加算器46に出力する。
The
以上説明により、張力検出器がなくても張力が推定でき、かつ、張力比例ゲインを自動的に可変して適応推定張力制御することによりシート材1の張力を一定に制御することができる。
As described above, the tension can be estimated without a tension detector, and the tension of the
図10は、速度/張力制御部(B)27−2の構成を示す制御ブロック図であり、図11は、速度/張力制御部(B)27−2を伝達関数で表した制御ブロック図である。図5、図10および図11を参照して、既述した第1および第2の規範モデル速度協調制御器30、41、張力推定部51、適応推定張力制御部52に加えて、第2の負荷フィードフォワード補償部53を有するロール制御装置をさらに説明する。
FIG. 10 is a control block diagram showing the configuration of the speed / tension control unit (B) 27-2, and FIG. 11 is a control block diagram showing the speed / tension control unit (B) 27-2 by a transfer function. is there. Referring to FIG. 5, FIG. 10, and FIG. 11, in addition to the first and second normative model speed
第2の負荷フィードフォワード補償部53は、送り出しロール半径補償器54、59、加算器55、第2の制御対象56、減算器57、第2のフィードフォワード制御器58を備える。
The second load
送り出しロール半径補償器54は、推定張力T^を入力とし、推定張力T^に送り出しロール半径r2 ^を乗算し、得られる推定張力分トルクs16 を加算器55に出力する。
The feed
加算器55は、推定張力分トルクs16 と第3の基本トルク補正前指令値s15 を入力とし、推定張力分トルクs16 と第3の基本トルク補正前指令値s15 を加算し、得られる張力補正分トルク指令値s17 を第2の制御対象56に出力する。張力補正分トルク指令値s17 が第2の制御対象56に加わると、張力補正分トルク指令値s17 によって第2の電動機21の推定速度s18 を減算器57に出力する。すなわち、推定速度s18 は、張力補正分トルク指令値s17 に第2の慣性モーメントJ2 ^の逆数を乗算し、得られる結果を時間積分して得られる。
The
減算器57は、推定速度s18 と第2の速度検出値ω2 を入力とし、推定速度s18 から第2の速度検出値ω2 を減算し、得られる推定速度偏差s19 を第2のフィードフォワード制御器58に出力する。
第2のフィードフォワード制御器58は、ゲイン定数K2 からなり、推定速度偏差s19 を入力とし、推定速度偏差s19 がゼロとなるように第2の電動機21を速度制御し、制御信号として補正張力s20 を送り出しロール半径補償器59に出力する。
送り出しロール半径補償器59は、補正張力s20 を入力とし、補正張力s20 に送り出しロール半径r2 ^を乗算し、得られる補正トルク値s21 を加算器60に出力する。
The delivery
加算器60は、第3の基本トルク補正前指令値s15 と補正トルク値s21 を入力とし、第3の基本トルク補正前指令値s15 と補正トルク値s21 を加算し、得られる第3の基本トルク指令値s22 をゲイン補償器50に出力する。
The
ゲイン補償器50は、第3の基本トルク指令値s22 を入力とし、第3の基本トルク指令値s22 にゲイン定数1/KT を乗算し、得られる第2のトルク指令値τ2 *を第2の制御対象76に出力する。ここで、KT は、第2の電動機21のトルク定数を示す。
The
本発明のロール制御装置は、第2の負荷フィードフォワード補償部53の負荷フィードフォワード補償によって負荷変動による速度変動を抑制し、シート材1の張力変動を抑えることができる。さらに、シート材1の張力変動を吸収するダンサロールが不要となる。また、実用上、図1におけるメカロス補償および粘性抵抗補償の代わりに第1の負荷フィードフォワード補償部34の負荷フィードフォワード補償によって負荷変動による速度変動を抑制できる。
The roll control device of the present invention can suppress the speed fluctuation due to the load fluctuation by the load feedforward compensation of the second load
図12は、張力オープンループ制御方式のロール制御装置を基準にして、規範モデル速度協調制御、さらに推定張力フィードバック制御および適応推定張力制御、さらに負荷フィードフォワード制御の機能を付加した場合のシート材1の張力変動のシミュレーション結果を示す図である。横軸は、経過時間tを示し、2秒/1目盛である。縦軸は、搬送ロール8および送り出しロール2の線速度Vおよびシート材1の張力Tを電圧表示したものであり、縦軸の10目盛を100%とする。CH1が搬送ロール8の線速度、CH2が送り出しロール2の線速度、つまり、シート材1のライン速度相当であり、CH3がシート材1の張力である。そして、CH1のゼロボルト位置を縦軸の20%の位置、CH2のゼロボルト位置を縦軸の30%の位置、CH3のゼロボルト位置を縦軸の50%の位置とする。
FIG. 12 shows a
グラフ(A)は、シート材1の張力制御がオープンループ制御であり、かつ、第1および第2の電動機20、21に対し、慣性分補償し、第1の電動機20に対してのみ、負荷フィードフォワード補償したロール制御装置を使用する場合における、経過時間tに対するシート材1の張力Tと搬送ロール8および送り出しロール2の線速度Vを示す。
In the graph (A), the tension control of the
グラフ(B)は、さらに規範モデル速度協調制御を有するロール制御装置を使用する場合における、経過時間tに対するシート材1の張力Tと搬送ロール8および送り出しロール2の線速度Vを示す。
The graph (B) shows the tension T of the
グラフ(C)は、さらに、推定張力フィードバック制御および適応推定張力制御を有するロール制御装置を使用する場合における、経過時間tに対するシート材1の張力Tと搬送ロール8および送り出しロール2の線速度Vを示す。
The graph (C) further shows the tension T of the
グラフ(D)は、さらに、負荷フィードフォワード制御を有するロール制御装置を使用する場合における、経過時間tに対するシート材1の張力Tと搬送ロール8および送り出しロール2の線速度Vを示す。
The graph (D) further shows the tension T of the
グラフ(E)は、規範モデル速度協調制御、推定張力フィードバック制御、負荷フィードフォワード制御を有するロール制御装置を使用する場合における、経過時間tに対するシート材1の張力Tと搬送ロール8および送り出しロール2の線速度Vを示す。
The graph (E) shows the tension T of the
グラフ(A)は、シミュレーションの基準状態とする張力オープンループ制御、第1および第2の慣性分補償、第1の電動機20にのみ適用する負荷フィードフォワード補償したロール制御装置において、シート材1の張力設定値が、2.7目盛であり、張力偏差が、片側最大でおよそ1.7目盛である。したがって、張力変動率は、およそ63%となる。
The graph (A) shows the tension control of the
グラフ(B)は、上記基準状態にさらに、規範モデル速度協調制御を追加する場合であって、張力偏差が、片側最大でおよそ0.4目盛である。したがって、張力変動率は、およそ15%となる。 Graph (B) shows a case where the normative model speed coordinated control is further added to the reference state, and the tension deviation is about 0.4 on one side maximum. Therefore, the tension fluctuation rate is approximately 15%.
グラフ(C)は、さらに、推定張力フィードバック制御および適応推定張力制御を追加する場合であって、張力偏差が、片側最大でおよそ0.05目盛である。したがって、張力変動率は、およそ2%となる。 Graph (C) is a case where estimated tension feedback control and adaptive estimated tension control are further added, and the tension deviation is approximately 0.05 scale on one side maximum. Therefore, the tension fluctuation rate is approximately 2%.
グラフ(D)は、さらに、負荷フィードフォワード制御を追加する場合であって、張力偏差が、片側最大でおよそ0.05目盛である。したがって、張力変動率は、およそ2%となる。張力変動の頻度がグラフ(C)に比べて少ない。 Graph (D) shows a case where load feedforward control is further added, and the tension deviation is about 0.05 scale on one side at the maximum. Therefore, the tension fluctuation rate is approximately 2%. The frequency of tension fluctuation is less than that of graph (C).
グラフ(E)は、上記基準状態に規範モデル速度協調制御、推定張力フィードバック制御、負荷フィードフォワード制御を追加する場合であって、張力偏差が、およそ0.2目盛である。したがって、張力変動率は、およそ7%となる。 Graph (E) shows the case where the normative model speed cooperative control, the estimated tension feedback control, and the load feedforward control are added to the reference state, and the tension deviation is about 0.2 scale. Therefore, the tension fluctuation rate is approximately 7%.
以上のシミュレーション結果によれば、規範モデル速度協調制御の採用により、張力変動が張力オープンループ制御に比べておよそ75%だけ改善でき、さらに、推定張力フィードバック制御および適応推定張力制御を加えることにより、張力オープンループ制御に比べておよそ97%だけ改善でき、さらに、負荷フィードフォワード制御を加えることにより、張力変動の頻度がさらに軽減できる。また、規範モデル速度協調制御、推定張力フィードバック制御および負荷フィードフォワード制御により、張力変動が張力オープンループ制御に比べておよそ90%だけ改善できることが分かる。 According to the above simulation results, by adopting the normative model speed cooperative control, the tension fluctuation can be improved by about 75% compared to the tension open loop control, and further, by adding the estimated tension feedback control and the adaptive estimated tension control, Compared to the tension open loop control, it can be improved by about 97%, and the frequency of tension fluctuation can be further reduced by adding the load feedforward control. It can also be seen that the tension variation can be improved by about 90% compared to the tension open loop control by the normative model speed cooperative control, the estimated tension feedback control and the load feedforward control.
上記説明は、シート材1の張力Tを検出する張力検出器を装備しないロール制御装置の場合である。本発明に係るロール制御装置において、図13に示す張力検出器24を有する制御ブロック図のように、張力検出器24を装備しない図5に示すロール制御装置の制御ブロック図における推定張力部51の出力T^の代わりに張力検出器24の出力Tを置き換えれば、シート材1の張力Tを張力指令値T* に制御可能なことは言うまでもない。ここで、好適には、張力検出器24の出力信号上のノイズを軽減するためにフィルタ時定数例えば、10/Ta 毎秒ラジアンである1次遅れフィルタ74を介し張力Tを得る。
The above description is a case of a roll control device that is not equipped with a tension detector that detects the tension T of the
また、本発明に係る実施の形態は、搬送ロール8が送り出しロール2から巻き出されるシート材1を次工程に搬送する、すなわち、シート材1を送り出しロール2から搬送ロール8の方向に搬送するロール制御装置に適用した巻き出し制御の例であるが、逆に、シート材1を搬送ロール8から送り出しロール2の方向に搬送するロール制御装置、言い換えると、搬送ロール8から繰り出されたシート材1を巻き取りロールにて巻き取るロール制御装置、つまり、巻取り制御としても適用できる。
In the embodiment according to the present invention, the
1 シート材
2 送り出しロール
3 送り出しロール駆動装置
4 送り出しロール制御装置
5 張力設定器
8 搬送ロール
9 搬送ロール駆動装置
10 搬送ロール制御装置
11 速度設定器
12 速度検出器
20 第1の電動機
21 第2の電動機
22 第1の角速度検出器
23 第2の角速度検出器
24 張力検出器
25 ライン速度指令値設定器
26 速度制御部
27−1 速度/張力制御部(A)
27−2 速度/張力制御部(B)
28 搬送ロール半径の逆数補償器
29 第1の慣性加速補償器
30 第1の規範モデル速度協調制御器
32 第1の速度制御器
34 第1の負荷フィードフォワード補償部
37 第1のフィードフォワード制御器
39 送り出しロール半径の逆数補償器
40 第2の慣性加速補償器
41 第2の規範モデル速度協調制御器
43 第2の速度制御器
44,45,54,59 送り出しロール半径補償器
47 粘性抵抗補償器
50 ゲイン補償器
51 張力推定部
52 適応推定張力制御器
53 第2の負荷フィードフォワード補償部
58 第2のフィードフォワード制御器
61 第1の1次遅れ要素補償器
62 第1の慣性/粘性補償器
63 第2の1次遅れ要素補償器
64 第2の慣性/粘性補償器
68 他の1次遅れ要素補償器
69 関数器
71 乗算器
72 ゲイン適応制御器
73 比例積分制御器
τ1 * 第1のトルク指令値
τ2 * 第2のトルク指令値
τL1^ 第1の電動機のメカロストルク
τL2^ 第2の電動機のメカロストルク
D1 ^ 第1の電動機側の粘性抵抗定数
D2 ^ 第2の電動機側の粘性抵抗定数
V* シート材のライン速度指令値
J1 ^ 第1の制御対象の慣性モーメント設定値
J2 ^ 第2の制御対象の慣性モーメント設定値
J1 第1の制御対象の実際の慣性モーメント
J2 第2の制御対象の実際の慣性モーメント
ω1 第1の速度検出値
ω2 第2の速度検出値
K 直流張力ゲイン定数
ωC 規範モデル速度協調制御の応答角周波数
ωD 張力制御の応答角周波数
1/Ti 積分ゲイン
DESCRIPTION OF
27-2 Speed / Tension Control Unit (B)
28 Reciprocal Compensator for Transport Roll Radius 29 First Inertia Acceleration Compensator 30 First Reference Model Speed Coordinating Controller 32 First Speed Controller 34 First Load Feedforward Compensator 37 First Feedforward Controller 39 Reciprocal Compensator for Feed Roll Radius 40 Second Inertia Acceleration Compensator 41 Second Reference Model Speed Coordinating Controller 43 Second Speed Controller 44, 45, 54, 59 Feed Roll Radius Compensator 47 Viscous Resistance Compensator DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 Gain compensator 51 Tension estimation part 52 Adaptive estimation tension controller 53 2nd load feedforward compensation part 58 2nd feedforward controller 61 1st primary delay element compensator 62 1st inertia / viscosity compensator 63 Second primary delay element compensator 64 Second inertia / viscosity compensator 68 Other first delay element compensator 69 Function unit 71 Multiplier 2 gain adaptive controller 73 Mekarosutoruku the PI controller tau 1 * first torque command value tau 2 * second torque command value tau L1 ^ first motor tau L2 ^ Mekarosutoruku D 1 of the second electric motor ^ Viscosity resistance constant on the first motor side D 2 ^ Viscosity resistance constant on the second motor side V * Line speed command value of the sheet material J 1 ^ Inertia moment setting value of the first control object J 2 ^ Second actual moment of inertia J 2 second actual moment of inertia omega 1 first speed detection value omega 2 second speed detection value K DC tension control object moment of inertia of the controlled object set value J 1 first control object Gain constant ω C reference model Response angular frequency of speed coordinated control ω D Response angular frequency of tension control 1 / Ti integral gain
Claims (11)
前記シート材のライン速度指令値を設定するライン速度指令値設定手段と、
第1の慣性モーメントを持つ前記第1の電動機を加速する第1の慣性加速トルクを補償する第1の慣性補償手段と、
第2の慣性モーメントを持つ前記第2の電動機を加速する第2の慣性加速トルクを補償する第2の慣性補償手段と、
前記第1の電動機の速度が前記第2の電動機の速度と協調するように、前記ライン速度指令値に応じ第1の電動機の角速度に相当する第1の角速度指令値を入力とし、第1の規範モデル角速度指令値を出力する第1の規範モデル速度協調制御手段と、
前記第2の電動機の速度が前記第1の電動機の速度と協調するように、前記ライン速度指令値に応じ第2の電動機の角速度に相当する第2の角速度指令値を入力とし、第2の規範モデル角速度指令値を出力する第2の規範モデル速度協調制御手段と、
前記第1の規範モデル角速度指令値と、前記第1の電動機に連結する第1の角速度検出手段により検出する第1の角速度検出値との速度偏差に応じて出力するトルク値を制御信号とし、前記第1の電動機の角速度を制御する第1の速度制御手段と、
前記第1の慣性加速トルクに前記速度偏差に応じて出力するトルク値を加える第1のトルク指令値を入力とし、前記第1のトルク指令値を補正する第1のトルク補正値を出力する第1の負荷フィードフォワード補償手段と、
前記第2の規範モデル角速度指令値と、前記第2の電動機に連結する第2の角速度検出手段により検出する第2の角速度検出値との速度偏差に応じて出力する張力値を制御信号とし、前記第2の電動機の角速度を制御する第2の速度制御手段と、
を有することを特徴とするロール制御装置。 Drive control of a first electric motor that is connected to a conveying roll that sends out the sheet material that has been unwound from a feed roll obtained by winding a long sheet material into a cylindrical shape to a next process, and a second motor that is connected to the feed roll In the roll control device that controls the speed and tension of the sheet material to each target value,
A line speed command value setting means for setting a line speed command value of the sheet material;
First inertia compensation means for compensating a first inertial acceleration torque for accelerating the first motor having a first moment of inertia;
Second inertia compensation means for compensating a second inertia acceleration torque for accelerating the second motor having a second moment of inertia;
The first angular velocity command value corresponding to the angular velocity of the first motor is input according to the line speed command value so that the speed of the first motor cooperates with the speed of the second motor, and the first First reference model speed cooperative control means for outputting a reference model angular speed command value;
The second angular velocity command value corresponding to the angular velocity of the second motor is input according to the line speed command value so that the speed of the second motor cooperates with the speed of the first motor, and the second Second reference model speed cooperative control means for outputting a reference model angular speed command value;
A torque value output according to a speed deviation between the first reference model angular velocity command value and a first angular velocity detection value detected by a first angular velocity detection means connected to the first motor is used as a control signal. First speed control means for controlling the angular speed of the first motor;
A first torque command value for adding a torque value to be output according to the speed deviation to the first inertial acceleration torque is input, and a first torque correction value for correcting the first torque command value is output. 1 load feedforward compensation means;
The tension value output according to the speed deviation between the second reference model angular velocity command value and the second angular velocity detection value detected by the second angular velocity detection means connected to the second motor is used as a control signal. Second speed control means for controlling the angular speed of the second electric motor;
A roll control device comprising:
前記第1の角速度指令値を入力とし、1次遅れ要素で補償し、かつ、前記第1の電動機が応答角周波数で第2の電動機と協調するように第1の規範モデル角速度指令値を出力し、
前記第2の規範モデル速度協調制御手段は、
前記第2の角速度指令値を入力とし、1次遅れ要素で補償し、かつ、前記第2の電動機が前記応答角周波数と同一の応答角周波数で第1の電動機と協調するように第2の規範モデル角速度指令値を出力することを特徴とする請求項1に記載のロール制御装置。 The first reference model speed cooperative control means includes:
The first angular velocity command value is input, compensated by a first-order lag element, and the first reference model angular velocity command value is output so that the first motor cooperates with the second motor at a response angular frequency. And
The second normative model speed cooperative control means includes:
The second angular velocity command value is input and compensated with a first-order lag element, and the second motor is coordinated with the first motor at the same response angular frequency as the response angular frequency. The roll control apparatus according to claim 1, wherein a reference model angular velocity command value is output.
前記第1のトルク指令値を第1の制御対象に加え、得られる第1の推定速度と前記第1の角速度検出値を入力とし、前記第1の推定速度と前記第1の角速度検出値との第1の推定速度偏差を出力する減算手段と、
前記第1の推定速度偏差を入力とし、前記第1の推定速度偏差にゲイン定数を乗算し、前記第1のトルク補正値を出力する第1のフィードフォワード制御手段と、
を有することを特徴とする請求項1または2に記載のロール制御装置。 The first load feedforward compensation means includes:
The first torque command value is added to the first control target, and the obtained first estimated speed and the first angular velocity detection value are input, and the first estimated speed and the first angular velocity detection value are Subtracting means for outputting the first estimated speed deviation of
First feedforward control means for receiving the first estimated speed deviation, multiplying the first estimated speed deviation by a gain constant, and outputting the first torque correction value;
The roll control device according to claim 1, wherein:
前記シート材の張力指令値を設定する張力指令値設定手段と、
前記張力指令値と前記張力出力値との張力偏差に応じて出力するトルク値を制御信号とし、シート材の張力を制御する張力制御手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のロール制御装置。 Tension output means for outputting a tension output value applied in the conveying direction of the sheet material;
Tension command value setting means for setting the tension command value of the sheet material;
A torque value output according to a tension deviation between the tension command value and the tension output value as a control signal, tension control means for controlling the tension of the sheet material,
The roll control device according to claim 1, further comprising:
前記第1の電動機のトルク指令値を入力とし、1次遅れ要素で補償する第1の1次遅れ補償トルク指令値を出力する第1の1次遅れ要素補償手段と、
前記第2の電動機のトルク指令値を入力とし、1次遅れ要素で補償する第2の1次遅れ補償トルク指令値を出力する第2の1次遅れ要素補償手段と、
前記第1の角速度検出値を入力とし、前記第1の電動機回りに換算する第1の慣性モーメントに前記第1の角速度検出値の時間微分値を乗算し、得られる第1の慣性分トルクと、前記第1の電動機の粘性抵抗定数に前記第1の角速度検出値を乗算し、得られる第1の粘性分トルクとを加算し、得られるトルクに前記1次遅れ要素で補償した第1の慣性/粘性分トルクを出力する第1の慣性/粘性補償手段と、
前記第1の1次遅れ補償トルク指令値から前記第1の慣性/粘性分トルクを減算し、得られる第1の張力分推定トルクを出力する第1の減算手段と、
前記第2の角速度検出値を入力とし、前記第2の電動機回りに換算する第2の慣性モーメントに前記第2の角速度検出値の時間微分値を乗算し、得られる第2の慣性分トルクと、前記第2の電動機の粘性抵抗定数に前記第2の角速度検出値を乗算し、得られる第2の粘性分トルクとを加算し、得られるトルクに前記1次遅れで補償した第2の慣性/粘性分トルクを出力する第2の慣性/粘性補償手段と、
前記第2の1次遅れ補償トルク指令値から前記第2の慣性/粘性分トルクを減算し、得られる第2の張力分推定トルクを出力する第2の減算手段と、
前記第1の張力分推定トルクから前記第2の張力分推定トルクを減算し、得られる張力分推定トルク偏差を出力する第3の減算手段と、
前記張力分推定トルク偏差を入力とし、他の1次遅れ要素で補償する1次遅れ補償張力分推定トルク偏差を出力する前記他の1次遅れ要素補償手段と、
前記1次遅れ補償張力分推定トルク偏差を入力とし、前記1次遅れ補償張力分推定トルク偏差に、前記搬送ロールの半径と前記送り出しロールの半径を加算し、得られる合計半径の逆数を乗算し、得られる前記推定張力を出力する関数器と、
を有することを特徴とする請求項5に記載のロール制御装置。 The tension estimator is
First primary delay element compensation means for inputting a torque command value of the first motor and outputting a first primary delay compensation torque command value for compensation with a primary delay element;
Second primary delay element compensation means for inputting a torque command value of the second electric motor and outputting a second primary delay compensation torque command value to be compensated by a primary delay element;
The first inertia torque obtained by multiplying the first moment of inertia converted to the circumference of the first motor by the time differential value of the first angular velocity detection value, using the first angular velocity detection value as input. , Multiplying the viscosity resistance constant of the first motor by the first angular velocity detection value, adding the obtained first viscosity component torque, and compensating the obtained torque with the first-order lag element. First inertia / viscosity compensation means for outputting an inertia / viscosity torque;
First subtracting means for subtracting the first inertia / viscous component torque from the first primary delay compensation torque command value and outputting a first estimated tension component torque;
Using the second angular velocity detection value as an input, a second inertia moment obtained by multiplying a second moment of inertia converted to around the second motor by a time differential value of the second angular velocity detection value, and The second inertia obtained by multiplying the viscosity resistance constant of the second electric motor by the second angular velocity detection value, adding the obtained second viscosity component torque, and compensating the obtained torque with the first-order lag. / Second inertia / viscosity compensation means for outputting a viscosity component torque;
Second subtracting means for subtracting the second inertia / viscous component torque from the second primary delay compensation torque command value and outputting a second estimated tension component torque,
Third subtracting means for subtracting the second tension estimated torque from the first tension estimated torque and outputting an obtained tension estimated torque deviation;
The other primary delay element compensation means for outputting the estimated torque deviation for the primary delay compensation tension that receives the estimated torque deviation for the tension and compensates with another primary delay element;
The estimated torque deviation for the primary delay compensation tension is input, the radius of the transport roll and the radius of the feed roll are added to the estimated torque deviation of the primary delay compensation tension, and the reciprocal of the total radius obtained is multiplied. A function unit for outputting the obtained estimated tension;
The roll control device according to claim 5, comprising:
前記張力出力値を入力とし、前記送り出しロールに加える張力出力値相当分トルクを出力する送り出しロール半径補償手段と、
前記第2のトルク指令値および前記張力出力値相当分トルクを入力とし、前記第2のトルク指令値に、前記張力出力値相当分トルクを加算し、得られる第2の推定トルク指令値を出力する加算手段と、
前記第2の推定トルク指令値を第2の制御対象に加え、得られる第2の推定速度と前記第2の角速度検出値を入力とし、第2の推定速度から前記第2の角速度検出値を減算し、得られる第2の推定速度偏差を出力する減算手段と、
前記第2の推定速度偏差を入力とし、前記第2の推定速度偏差にゲイン定数を乗算し補正張力値を出力する第2のフィードフォワード制御手段と、
前記補正張力値を入力とし、前記補正張力値に送り出しロール半径を乗算し、得られる第2のトルク補正値を出力する送り出しロール半径補償手段と、
を有することを特徴とする請求項8記載のロール制御装置。 The second load feedforward compensation means includes:
Feeding roll radius compensation means for receiving the tension output value as input and outputting torque corresponding to the tension output value applied to the feeding roll;
The second torque command value and the torque corresponding to the tension output value are input, the torque corresponding to the tension output value is added to the second torque command value, and a second estimated torque command value obtained is output. Adding means for
The second estimated torque command value is added to the second control target, the obtained second estimated speed and the second angular velocity detection value are input, and the second angular velocity detection value is calculated from the second estimated speed. Subtracting means for subtracting and outputting the resulting second estimated speed deviation;
Second feedforward control means for taking the second estimated speed deviation as an input, multiplying the second estimated speed deviation by a gain constant, and outputting a corrected tension value;
Sending roll radius compensation means for taking the corrected tension value as an input, multiplying the corrected tension value by the feeding roll radius, and outputting the obtained second torque correction value;
The roll control device according to claim 8, comprising:
前記シート材のライン速度指令値を設定するライン速度指令値設定手段と、
第1の慣性モーメントを持つ前記第1の電動機を加速する第1の慣性加速トルクを補償する第1の慣性補償手段と、
第2の慣性モーメントを持つ前記第2の電動機を加速する第2の慣性加速トルクを補償する第2の慣性補償手段と、
前記第1の電動機の速度が前記第2の電動機の速度と協調するように、前記ライン速度指令値にもとづき変換した第1の電動機の第1の角速度指令値を入力とし、第1の規範モデル角速度指令値を出力する第1の規範モデル速度協調制御手段と、
前記第2の電動機の速度が前記第1の電動機の速度と協調するように、前記ライン速度指令値にもとづき変換した第2の電動機の第2の角速度指令値を入力とし、第2の規範モデル角速度指令値を出力する第2の規範モデル速度協調制御手段と、
前記第1の規範モデル角速度指令値と、前記第1の電動機に連結する第1の角速度検出手段により検出する第1の角速度検出値との速度偏差に応じて出力するトルク値を制御信号とし、前記第1の電動機の速度を制御する第1の速度制御手段と、
前記第2の規範モデル角速度指令値と、前記第2の電動機に連結する第2の角速度検出手段により検出する第2の角速度検出値との速度偏差に応じて出力する張力値を制御信号とし、前記第2の電動機の速度を制御する第2の速度制御手段と、
前記シート材の前記張力出力値を出力する張力出力手段と、
第1の電動機に加える第1のトルク指令値を入力とし、前記第1のトルク指令値を補正する第1のトルク補正値を出力する第1の負荷フィードフォワード補償手段と、
第2の電動機に加える第2のトルク指令値および前記シート材の張力値分トルクおよび前記張力出力値分トルクを入力とし、前記第2のトルク指令値を補正する第2のトルク補正値を出力する第2の負荷フィードフォワード補償手段と、
を有することを特徴とするロール制御装置。 Drive control of a first electric motor that is connected to a conveying roll that sends out the sheet material that has been unwound from a feed roll obtained by winding a long sheet material into a cylindrical shape to a next process, and a second motor that is connected to the feed roll In the roll control device that controls the tension of the sheet material to a target value,
A line speed command value setting means for setting a line speed command value of the sheet material;
First inertia compensation means for compensating a first inertial acceleration torque for accelerating the first motor having a first moment of inertia;
Second inertia compensation means for compensating a second inertia acceleration torque for accelerating the second motor having a second moment of inertia;
The first normative model is inputted with the first angular speed command value of the first motor converted based on the line speed command value so that the speed of the first motor cooperates with the speed of the second motor. First reference model speed cooperative control means for outputting an angular speed command value;
The second normative model is inputted with the second angular speed command value of the second motor converted based on the line speed command value so that the speed of the second motor cooperates with the speed of the first motor. Second reference model speed cooperative control means for outputting an angular speed command value;
A torque value output according to a speed deviation between the first reference model angular velocity command value and a first angular velocity detection value detected by a first angular velocity detection means connected to the first motor is used as a control signal. First speed control means for controlling the speed of the first electric motor;
The tension value output according to the speed deviation between the second reference model angular velocity command value and the second angular velocity detection value detected by the second angular velocity detection means connected to the second motor is used as a control signal. Second speed control means for controlling the speed of the second electric motor;
Tension output means for outputting the tension output value of the sheet material;
First load feedforward compensation means for inputting a first torque command value to be applied to the first motor and outputting a first torque correction value for correcting the first torque command value;
The second torque command value to be applied to the second motor, the torque corresponding to the tension value of the sheet material, and the torque corresponding to the tension output value are input, and a second torque correction value for correcting the second torque command value is output. Second load feedforward compensation means for
A roll control device comprising:
前記第1のトルク指令値を第1の制御対象に加え、得られる第1の推定速度と前記第1の角速度検出値を入力とし、前記第1の推定速度と前記第1の角速度検出値との第1の推定速度偏差を出力する減算手段と、
前記第1の推定速度偏差を入力とし、前記第1の推定速度偏差にゲイン定数を乗算し、前記第1のトルク補正値を出力する第1のフィードフォワード制御手段を有し、
かつ、前記第2の負荷フィードフォワード補償手段は、
前記張力出力値を入力とし、前記送り出しロールに加える張力出力値分トルクを出力する送り出しロール半径補償手段と、
前記第2のトルク指令値および前記張力出力値分トルクを入力とし、前記第2のトルク指令値に、前記張力出力値分トルクを加算し、得られる第2の推定トルク指令値を出力する加算手段と、
前記第2の推定トルク指令値を第2の制御対象に加え、得られる第2の推定速度と前記第2の角速度検出値を入力とし、第2の推定速度から前記第2の角速度検出値を減算し、得られる第2の推定速度偏差を出力する減算手段と、
前記第2の推定速度偏差を入力とし、前記第2の推定速度偏差にゲイン定数を乗算し補正張力値を出力する第2のフィードフォワード制御手段と、
前記補正張力値を入力とし、前記補正張力値に送り出しロール半径を乗算し、得られる第2のトルク補正値を出力する送り出しロール半径補償手段を有することを特徴とする請求項10記載のロール制御装置。 The first load feedforward compensation means includes:
The first torque command value is added to the first control target, and the obtained first estimated speed and the first angular velocity detection value are input, and the first estimated speed and the first angular velocity detection value are Subtracting means for outputting the first estimated speed deviation of
A first feedforward control means for receiving the first estimated speed deviation, multiplying the first estimated speed deviation by a gain constant, and outputting the first torque correction value;
And the second load feedforward compensation means includes:
Feeding roll radius compensation means for receiving the tension output value as input and outputting torque for the tension output value applied to the feeding roll;
Addition that takes the second torque command value and the torque corresponding to the tension output value as inputs, adds the torque corresponding to the tension output value to the second torque command value, and outputs the resulting second estimated torque command value Means,
The second estimated torque command value is added to the second control target, the obtained second estimated speed and the second angular velocity detection value are input, and the second angular velocity detection value is calculated from the second estimated speed. Subtracting means for subtracting and outputting the resulting second estimated speed deviation;
Second feedforward control means for taking the second estimated speed deviation as an input, multiplying the second estimated speed deviation by a gain constant, and outputting a corrected tension value;
11. The roll control according to claim 10, further comprising: a feed roll radius compensation unit that takes the corrected tension value as an input, multiplies the corrected tension value by a feed roll radius, and outputs a second torque correction value obtained. apparatus.
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