JPH01295821A - Apparatus for controlling thickness of film - Google Patents

Apparatus for controlling thickness of film

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JPH01295821A
JPH01295821A JP63300962A JP30096288A JPH01295821A JP H01295821 A JPH01295821 A JP H01295821A JP 63300962 A JP63300962 A JP 63300962A JP 30096288 A JP30096288 A JP 30096288A JP H01295821 A JPH01295821 A JP H01295821A
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JP
Japan
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thickness
time
film
state
value
Prior art date
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Application number
JP63300962A
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Japanese (ja)
Inventor
Noriyuki Akasaka
則之 赤坂
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Priority to DE68929083T priority patent/DE68929083T2/en
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Priority to DE68922510T priority patent/DE68922510T2/en
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    • B29C48/92Measuring, controlling or regulating
    • GPHYSICS
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Abstract

PURPOSE:To always receive the thickness of a film within a set value, by applying timewise integration to the differences between the actual thicknesses of the film detected by a large number of thickness meters arranged in the lateral direction of the film and a set thickness to feed back a correction order and controlling the generation of heat from a heater. CONSTITUTION:The thicknesses of a film are measured at the positions of five sets of heaters 1-5 and at the positions of the thickness meters 10 corresponding to those of the heaters to be introduced into an integrator 102 to apply timewise integration to the differences between the measured values and a set thickness value and the output of the integrator 102 is fed back to the output value of a heater generating heat order device 108 to compensate disturbance heat varying the thickness of the film by the heat generated from the heaters and the thickness of the film is always allowed to coincide with the set value. A state estimate value at time (t-L) before by a dead time L from the present time (t) is obtained by an observation device 103 and timewise integrated by the quantity of the dead time L by a state shifter 105 and a state estimate device 106 to obtain the state estimate value at the present time (t) and the deterioration of control capacity due to the dead time L is removed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフィルム等の製造装置等押出或は流延成形製造
に於けるフィルム厚み制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a film thickness control device in extrusion or casting production, such as film production equipment.

(従来の技術] 従来の樹脂フィルムの厚み制御を第2図により説明する
。第2図は一船的なフィルムが製造される工程を示し、
先ず押出機1aは樹脂粒をスクリュにより溶融して液状
にする。溶融した樹脂は、保温されたダイ2aの細い隙
間3aから押し出される。
(Prior Art) Conventional thickness control of a resin film will be explained with reference to Fig. 2. Fig. 2 shows the process of manufacturing a single-ship film.
First, the extruder 1a melts resin particles using a screw and turns them into a liquid. The molten resin is extruded from the narrow gap 3a of the die 2a, which is kept warm.

この隙間3aは紙面に垂直に同じ幅に保たれているため
、ダイ2aからは薄い板状樹脂液4aが流れ落ちる。こ
の板状樹脂液4aは、冷却されている回転ローラ5aに
接触して固化し厚みのあるフィルム6aとなり同フィル
ム6aは巻取機9aに巻取られる。また厚み計lOはフ
ィルム6aの厚みを計測するものである。厚み計lOは
通常、放射性物質の自然崩壊による放射線を利用し、そ
の放射線の強さがフィルム6aを通過するときに弱まる
度合によってフィルム6aの厚さを計測する原理である
。検出端は1つで、その検出端がフィルム6aの幅方向
に沿って往復動することによりフィルム6aの幅方向の
厚みを計測する。
Since this gap 3a is maintained at the same width perpendicular to the paper surface, a thin plate-shaped resin liquid 4a flows down from the die 2a. This plate-shaped resin liquid 4a comes into contact with the cooled rotating roller 5a and solidifies to form a thick film 6a, which is wound up by a winding machine 9a. Moreover, the thickness meter IO measures the thickness of the film 6a. The thickness meter IO normally uses radiation from the natural decay of radioactive substances, and measures the thickness of the film 6a based on the degree to which the intensity of the radiation weakens as it passes through the film 6a. There is one detection end, and the thickness of the film 6a in the width direction is measured by reciprocating the detection end along the width direction of the film 6a.

ところでフィルム6aは、幅方向に同じ所定の厚みをも
つことが要求されるが、実際にはダイ2aの細い隙間3
aを幅方向に同じ速度で樹脂液を通過することが難しい
ため、フィルム6aの厚みは必ずしも幅方向に同じにな
らない。
By the way, the film 6a is required to have the same predetermined thickness in the width direction, but in reality, the thin gap 3 of the die 2a
Since it is difficult to pass the resin liquid through the film 6a at the same speed in the width direction, the thickness of the film 6a is not necessarily the same in the width direction.

このため従来は、ダイ2aの隙間3aの両側にヒータ1
2aを、第2図及び第3図に示すようにダイ2aに埋め
込む形で幅方向に多数分布させ、同隙間3aでの幅方向
流れを一様にすることが行われている。
For this reason, conventionally, heaters 1 are placed on both sides of the gap 3a of the die 2a.
As shown in FIGS. 2 and 3, a large number of particles 2a are embedded in the die 2a and distributed in the width direction to make the flow in the width direction uniform in the gap 3a.

即ち、フィルム6aの厚みが厚すぎる個所のヒータ12
aの発生熱を下げると、ダイ2aに接する樹脂温度が下
がって、粘性抵抗が増すため、その部分の樹脂速度は低
下する。そのためヒータ12aの発生熱を下げた個所の
フィルム6aの厚みは減少し、同フィルム6aの厚すぎ
た個所の修正がなされる。逆にフィルム6aの厚みが薄
すぎる場合は、その個所のヒータ12aの発生熱を上げ
ることにより、その部分の樹脂速度は上昇し、その個所
のフィルム6aの厚みは増して厚みの修正がなされる。
In other words, the heater 12 at a portion where the film 6a is too thick
When the heat generated by a is lowered, the temperature of the resin in contact with the die 2a is lowered and the viscous resistance is increased, so the speed of the resin in that part is lowered. For this reason, the thickness of the film 6a is reduced at the locations where the heat generated by the heater 12a is reduced, and the locations where the film 6a is too thick are corrected. Conversely, if the thickness of the film 6a is too thin, by increasing the heat generated by the heater 12a at that location, the resin speed at that location will increase, and the thickness of the film 6a at that location will be increased to correct the thickness. .

以上の原理を使って、従来はヒータ12aによりフィル
ム6aの厚みを自動制御することが考えられていた。第
4図は厚み制御の原理を示すブロック図であり、厚み計
10で計測されたフィルム厚みとその設定値の差が制御
器13に入力される。制御器13は、例えばヒータ12
aの発生熱指令を出力し、ヒータ12aの発生熱を変え
る。ヒータ発生熱が変わると、ダイ2aの中の樹脂速度
が変化しヒータ発生熱を変えた個所のフィルム厚みが変
えられて厚み制御が可能となる。
Conventionally, it has been considered to automatically control the thickness of the film 6a using the heater 12a using the above principle. FIG. 4 is a block diagram showing the principle of thickness control, and the difference between the film thickness measured by the thickness gauge 10 and its set value is input to the controller 13. The controller 13 includes, for example, the heater 12
The generated heat command of heater 12a is outputted to change the generated heat of heater 12a. When the heat generated by the heater changes, the speed of the resin in the die 2a changes, and the thickness of the film changes at the location where the heat generated by the heater is changed, making it possible to control the thickness.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来のフィルム厚み制御装置には解決すべき次の課
題があった。
The conventional film thickness control device described above had the following problems to be solved.

(1)  ダイ出口でフィルムの厚みの変化が生じてか
ら、厚み計lOでその変化が検出されるまでには、ダイ
出口から厚み計10までのフィルムの移動によるむだ時
間L1がある。
(1) There is a dead time L1 due to the movement of the film from the die exit to the thickness gauge 10 after a change in film thickness occurs at the die exit until the change is detected by the thickness gauge 10.

(2)ダイリップ調整機構の或る個所の操作端を操作す
ると、リップ調整機構の隣接する個所に対応するフィル
ム厚みまで変化するという干渉現象がある。
(2) There is an interference phenomenon in which when the operating end of a certain part of the die lip adjustment mechanism is operated, the thickness of the film corresponding to an adjacent part of the lip adjustment mechanism changes.

(3)  上記(2)で述べたリップ調整機構の操作端
の相互干渉によるフィルム厚みへの干渉効果を極力小さ
くするために多数の操作端の操作量指令を同時に更新す
る制御方式が考えられる。
(3) In order to minimize the interference effect on the film thickness due to the mutual interference of the operating ends of the lip adjustment mechanism described in (2) above, a control method may be considered in which the operating amount commands of a large number of operating ends are updated simultaneously.

そのためには、厚み計がフィルム幅方向に往復動してフ
ィルム幅方向に沿っての全厚みデータの読取りが完了す
るフィルム端部に到達する度に制御演算を行う必要があ
る。この場合、厚み計がフィルムの或る個所の厚みを計
測してから厚み計がフィルム端部に到達するまでに時間
を要する。この時間は、厚みデータが得られてから実際
に制御演算を開始するまでのむだ時間り、と考えられる
。したがって、操作端の操作量が変えられてその影響を
厚みデータとして検出し、その厚みデータを使って制御
演算を行うまでのむだ時間は、上記(1)に述べたむだ
時間り、と前述のむだ時間L2の和となる。第5図(a
)は第4図でむだ時間L1およびむだ時間L8を含めた
厚み制御系のブロック図を示す、第5図(b)はむだ時
間を等価的に1つにまとめたブロック図を示す0通常の
フィードバック制御系では、このようなむだ時間はない
が、厚み制御系では第5図(b)に示すように、大きな
むだ時間(L++L重)が制御系の中に含まれる。
For this purpose, it is necessary to perform control calculations each time the thickness gauge reciprocates in the film width direction and reaches the end of the film where reading of the entire thickness data along the film width direction is completed. In this case, it takes time for the thickness gauge to measure the thickness of a certain part of the film and for the thickness gauge to reach the end of the film. This time is considered to be a dead time from when the thickness data is obtained to when the control calculation actually starts. Therefore, the dead time between changing the operating amount of the operating end and detecting its influence as thickness data and performing control calculations using that thickness data is the dead time described in (1) above. This is the sum of the dead time L2. Figure 5 (a
) shows a block diagram of the thickness control system including dead time L1 and dead time L8 in FIG. In the feedback control system, there is no such dead time, but in the thickness control system, as shown in FIG. 5(b), a large dead time (L++L weight) is included in the control system.

その結果、次のような問題点が生じる、即ち、むだ時間
による位相遅れが大きいため、制御系の安定性確保のた
めに位相補償をしても、なお制御器のゲインを大きくで
きない。
As a result, the following problem occurs; namely, the phase delay due to dead time is large, so even if phase compensation is performed to ensure stability of the control system, the gain of the controller cannot be increased.

そのため制御系の連応性と制御系の定常精度が悪くなる
などの問題があり、また隣接するダイリップ調整機構の
変化による外乱をフィルム厚みは常に受けることになる
等の問題があった。
Therefore, there are problems such as poor coordination of the control system and steady-state accuracy of the control system, and there are also problems such as the film thickness is constantly subject to disturbances due to changes in the adjacent die lip adjustment mechanism.

〔課題を解決するための手段] 本発明は上記課題の解決手段として、フィルムの幅方向
に沿って溶融樹脂の吐出量を調整操作する機構をもつダ
イを有し、同ダイ位置と厚み計位置間をフィルムが流動
するに要する時間だけのむだ時間し、を以って厚み変化
を検出する厚み計を有するフィルムの押出成形並びに流
延成形装置において厚み計がフィルム幅方向の所定の位
置に対応した厚み検出値と、その位置での厚み設定値と
の差を出力する減算器と、同減算器の出力する厚み差の
時間積分を行い、出力する積分器と、上記むだ時間L1
と厚み計が所定の位置の厚み検出後フィルム側端部に達
する迄の時間Ltとの和の長さ分だけ過去の吐出量操作
端の操作量の時系列を記憶するメモリと、同メモリに記
憶されている過去の操作端の操作量の時系列とフィルム
厚み検出値の設定値が入力された時刻よりむだ時間した
け以前の状態変数の推定値を出力する観測器と、前記積
分器の出力と前記観測器の出力を入力し、むだ時間りだ
け状態を推移させる係数を乗じて所定の時刻での状態推
定値を出力する状態推移器と、前記メモリに記憶されて
いる過去の吐出量操作端の操作量の時系列を入力し或る
時刻からむだ時間りを経た時刻までの入力の設定による
状態変化量を出力する状態予測器と、前記状態推移器の
出力と前記状態予測器の出力を加算して所定の時刻での
状態推定値を出力する加算器と、同加算器の出力である
或る時刻での状態推定値に状態フィードバックゲインを
乗じて前記操作端の操作量指令値を出力する操作端の操
作量指令器とを具備してなることを特徴とするフィルム
厚み制御装置を提供しようとするものである。
[Means for Solving the Problems] As a means for solving the above problems, the present invention has a die having a mechanism for adjusting the discharge amount of molten resin along the width direction of the film, and has a die position and a thickness gauge position. In film extrusion molding and casting molding equipment, the thickness gauge corresponds to a predetermined position in the film width direction. a subtracter that outputs the difference between the detected thickness value and the thickness setting value at that position, an integrator that performs time integration of the thickness difference output from the subtracter and outputs it, and the dead time L1 described above.
and the time Lt from when the thickness meter reaches the film side edge after detecting the thickness at a predetermined position. an observation device that outputs an estimated value of a state variable a dead time before the time when the stored time series of the manipulated variable of the operating end and the set value of the film thickness detection value were input; a state transition device that inputs the output and the output of the observation device and outputs an estimated state value at a predetermined time by multiplying the output by a coefficient that changes the state by a dead time, and a past discharge amount stored in the memory. a state predictor that inputs a time series of manipulated variables of an operating end and outputs a state change amount according to input settings from a certain time to a time after a dead time period; an adder that adds the outputs and outputs an estimated state value at a predetermined time; and an adder that outputs the estimated state value at a certain time, which is the output of the adder, by a state feedback gain to obtain a manipulated variable command value of the operating end. An object of the present invention is to provide a film thickness control device characterized in that it is equipped with a manipulated variable command device at an operating end that outputs the following.

〔作 用〕[For production]

本発明は上記のように構成されるので次の作用を有する
。即ち、フィルムの幅方向に多数配設されてフィルム原
材料の溶融樹脂の溶融温度をコントロールするヒータに
対し、フィルムの流れの下流側で、厚み計が幅方向のヒ
ータに対応する位置で検知するフィルムの実際の厚みと
設定厚みとの差を減算器で出力して積分器で時間積分し
て補正指令をフィードバックする。これによりヒータの
発生熱をコントロールし、溶融樹脂の温度をコントロー
ルして流動性を調整し、フィルムの厚みを常に設定値内
に収める。むだ時間による位相遅れ分は観測器で、むだ
時間に相応する以前の状態を推定し、状態推移器と状態
予測器とでその時間分だけ時間積分して補正する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. In other words, in contrast to the heaters that are arranged in large numbers in the width direction of the film to control the melting temperature of the molten resin that is the raw material for the film, the thickness gauge detects the film at the position corresponding to the heater in the width direction on the downstream side of the film flow. The subtractor outputs the difference between the actual thickness and the set thickness, and the integrator integrates the difference over time to feed back a correction command. This controls the heat generated by the heater, controls the temperature of the molten resin, adjusts its fluidity, and keeps the film thickness within the set value. The phase delay due to the dead time is corrected by estimating the previous state corresponding to the dead time using the observation device, and performing time integration by that amount of time using the state transition device and the state predictor.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の第1実施例を図面により説明する。先ず実施例
を説明するに当たり、第6図に示すような5組のヒータ
1〜5と、各ヒータ位置に対応した厚み計10の位置で
のフィルム厚み1′〜5′の計測値を使って、厚み3′
を所定の値に制御する問題を考えてみる。厚み3′を制
御するのにヒータ3以外に両隣り2つのヒータ1.2及
び4.5を考えたのは、厚み3′へのヒータ1,2及び
ヒータ4.5の干渉を考慮した制御系を設定するためで
ある。なお、ここではヒータ1及びヒータ5より外側に
あるヒータの厚み3′への影響は小さいとして無視した
。ヒータ1〜5の発生熱をそれぞれu+(t)、ua(
t)、us(t)。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, in explaining the embodiment, we will use five sets of heaters 1 to 5 as shown in FIG. , thickness 3'
Let us consider the problem of controlling to a predetermined value. The reason why we considered the two adjacent heaters 1.2 and 4.5 on both sides in addition to heater 3 to control the thickness 3' is to control the thickness 3' in consideration of the interference of heaters 1, 2 and heater 4.5. This is to set up the system. Note that here, the influence on the thickness 3' of the heaters located outside the heaters 1 and 5 is ignored as it is small. The heat generated by heaters 1 to 5 is expressed as u+(t) and ua(
t), us(t).

ua(t)、us(t)とし、厚み1′〜5′の原反厚
みをそれぞれV+ (t)lyi(t)Iyi(t)l
ya(t)、ys(t) とする。
ua(t) and us(t), and the thickness of the original fabric from 1' to 5' is V+ (t)lyi(t)Iyi(t)l, respectively.
Let ya(t) and ys(t).

またUl(t)、 y!(t) (i = 1〜5)の
ラプラス変換をUl(3)、Y!(!l) (i = 
1〜5 )とすると、Ul (り *Y+(s)は、次
の伝達関数行列G(3)で関係づけられる・     
         以下余白G(’s) gt(s)は、例えばヒータ3のみを変えたときの厚み
3′の時間変化を与える伝達関数である。またgt(s
)はヒータ2或はヒータ4のみを変えたときの厚み3′
の時間変化を与える伝達関数である。
Also Ul(t), y! (t) Laplace transform of (i = 1 to 5) as Ul(3), Y! (!l) (i =
1 to 5), then Ul (ri *Y+(s) is related by the following transfer function matrix G(3).
Hereinafter, the margin G('s) gt(s) is a transfer function that gives a time change in the thickness 3' when only the heater 3 is changed, for example. Also gt(s
) is the thickness 3' when only heater 2 or heater 4 is changed.
It is a transfer function that gives the time change of .

gs(s)はヒータ1或はヒータ5のみを変えたときの
厚み3′の時間変化を与える伝達関数である。(1)式
では、ダイ出口から厚み計までのフィルムの流動遅れに
よるむだ時間は含んでいないので、gt(s)+gx(
s)+gs(s)はラプラス演算子Sの有理関数で表わ
せる。また(1)式の伝達関数行列G(s)の非対角項
が隣接ヒータによる厚みへの干渉を表わす。
gs(s) is a transfer function that gives a change in thickness 3' over time when only heater 1 or heater 5 is changed. Equation (1) does not include dead time due to film flow delay from the die exit to the thickness gauge, so gt(s)+gx(
s)+gs(s) can be expressed as a rational function of the Laplace operator S. Further, the off-diagonal terms of the transfer function matrix G(s) in equation (1) represent interference with the thickness by adjacent heaters.

(1)式の入力1t(s)と出力Y!(S) (i −
1〜5 )の間の関係を表わすのに、制御系設計に便利
な次のような状態方程式を使う。
Input 1t(s) and output Y of equation (1)! (S) (i −
1 to 5), the following state equation, which is convenient for control system design, is used.

1(t)−^x(t) +Bu(t)       (
2)y (t) =Cx(t)          (
3)Xは状態ベクトル、Uは入力ベクトルで、u(t)
=(u+(t)、ut(t)、us(t)、u<(t)
、us(t) ) ” (Tは転置を表わす)、yは出
力ベクトルでy(t)= (y+(t)。
1(t)−^x(t) +Bu(t) (
2) y (t) = Cx (t) (
3) X is the state vector, U is the input vector, and u(t)
=(u+(t), ut(t), us(t), u<(t)
, us(t) ) ” (T represents transpose), y is the output vector, and y(t)=(y+(t)).

yt(tLys(t)、y4(t)+ys(t) ) 
”である、前記状態方程式(2)(3)式は可制御で可
観測とする。
yt(tLys(t), y4(t)+ys(t))
”, the state equations (2) and (3) are controllable and observable.

またダイ出口から厚み計までのフィルムの流動遅れによ
るむだ時間をLI%厚み計測点3′からフィルム端部ま
で厚み計が移動するに要する時間をL2とすれば、第5
図(b)に示すように出力ベクトルy側の全むだ時間り
は、次式で与えられる。
Also, if the time required for the thickness gauge to move from the thickness measurement point 3' to the edge of the film is L2, the dead time due to film flow delay from the die exit to the thickness gauge is LI%.
As shown in Figure (b), the total dead time on the output vector y side is given by the following equation.

L嘩L l十L t        (4)したがって
、出力方程式(3)式は次のように表わされる。
(4) Therefore, the output equation (3) can be expressed as follows.

y (t)  =Cx(t −L )       (
5)(2)、 (5)式より入力u(t) (ヒータ発
生熱)と出力y(t) (厚み計検出値)の関係は、第
7図のように示される。
y (t) = Cx (t - L) (
5) From equations (2) and (5), the relationship between input u(t) (heater generated heat) and output y(t) (thickness gauge detection value) is shown as shown in FIG.

ところで、厚み計はフィルム幅方向に沿って往復しなが
ら、フィルム厚みを計測する。フィルムはある速度で流
れていることから、厚み計はフィルムの厚みを第8図に
示すような軌跡に沿って計測する。第8図で厚み3′の
位置0点で示すと、厚み計の移動によるむだ時間Lm、
は、第8図中の00間の移動時間L 、 lで表わせる
By the way, the thickness gauge measures the film thickness while reciprocating along the film width direction. Since the film is flowing at a certain speed, the thickness meter measures the thickness of the film along a trajectory as shown in FIG. In Fig. 8, the dead time Lm due to the movement of the thickness gauge is shown as the 0 point at the thickness 3'.
can be expressed by the travel time L, l between 00 in FIG.

一方、制御演算をフィルム端部0点で行う場合には、厚
み計の移動によるむだ時間L2は第8図中の■′■点間
の移動時間し!#で表わせる。第8図から判るようにL
 、 l とLt′の大きさは一般に異なることから厚
み3′を所定の値に制御する本制御系では、制御演算を
フィルム端部の0点側で行うときと、0点側で行うとき
では、第7図のむだ時間りが異なるという特徴がある。
On the other hand, when the control calculation is performed at the 0 point at the film end, the dead time L2 due to the movement of the thickness gauge is the time taken to move between the points ■'■ in Fig. 8! It can be expressed as #. As can be seen from Figure 8, L
, l and Lt' are generally different in size, so in this control system that controls the thickness 3' to a predetermined value, there are , the dead time shown in FIG. 7 is different.

そのため、厚み計がフィルム両端部のいずれかの側に達
したかが到達点識別信号dを厚み計は出力する0以上で
制御系を設計する準備ができた。
Therefore, we are ready to design a control system in which the thickness gauge outputs an arrival point identification signal d indicating whether the thickness gauge has reached either side of both ends of the film.

最初に前記従来の第2の問題点、即ち厚み3′を設定値
に制御するのに隣接ヒータからの熱伝導による外乱の影
響を受けることを避けるために、外乱補償として厚み3
′の検出値yz(t)と、設定値ri(t)の偏差ε(
t) −rs(t)  yi(t)に対して積分器を導
入する。以下では設定ri(t)−0とする。
First, in order to avoid the second problem of the conventional method, that is, to avoid being affected by disturbance due to heat conduction from the adjacent heater when controlling the thickness 3' to the set value, the thickness 3' is used as a disturbance compensation.
The deviation ε(
t) −rs(t) Introduce an integrator for yi(t). In the following, the setting is ri(t)-0.

積分器は制御偏差ε(L)の現時刻tまで積分できると
想定する。実際にはむだ時間りのため、時刻<t−L)
までの制御偏差しか積分できない、また積分器の出力X
+(t)は、次式で表わされる。
It is assumed that the integrator can integrate the control deviation ε(L) up to the current time t. In reality, due to dead time, time<t-L)
It is possible to integrate only the control deviation up to
+(t) is expressed by the following formula.

なお、C5は(3)式のC行列の第3行を表わす、また
、(6)式の右辺第1項は、時刻tまでに実際に厚み計
から取得できる量の時間積分であるので、計算可能であ
る。しかし右辺第2項の積分される量は取得できず、時
間積分はこのままで↓よ計算できない、そのためX+(
t)の時刻tでの予測を得るためにX + (t)を状
態変数に含む次のような拡大系を考える。
Note that C5 represents the third row of the C matrix in equation (3), and the first term on the right side of equation (6) is the time integral of the amount that can actually be obtained from the thickness gauge by time t. Calculable. However, the quantity to be integrated in the second term on the right side cannot be obtained, and the time integral cannot be calculated as ↓, so X + (
Consider the following expanded system that includes X + (t) as a state variable in order to obtain a prediction at time t of t).

(6)式より X+(t)   =−CsX(t−1,)−CiX(t
)+C+X(t−L)=−C+X(t)       
     (7)(2)(71式より 拡大系の状[1ヘクトルX(t) −(L(t)、X(
t)) ”を用い゛て(8)式を表わすと次のようにな
る。
From formula (6), X+(t) = -CsX(t-1,)-CiX(t
)+C+X(t-L)=-C+X(t)
(7) (2) (From formula 71, the state of the expanded system [1 hectare X(t) −(L(t), X(
Expressing equation (8) using ``t))'' results in the following.

X(t) =A X(t) +Bu(t)      
    (9)(9)式に対する状態フィードバックゲ
イン行列を−f+X+(t)−hX(t)      
  (11)flは7行列の第1列を表わす、またX+
(t)、X(t)が得られるならば、行列(A−BF)
の全ての固有値が安定領域にあるようにフィードバック
ゲイン行列Fを定めれば、入力U(【)により厚みys
(t)は所定の値に安定に制御することができる。しか
も行列A、Bにはむだ時間りの影響は含まれていないの
で、この設計法では、あたかもむだ時間しがない系とし
てフィードバックゲイン行列Fを決めることができ、制
御系の連応性、定常精度ともに充分な性能を確保できる
。問題はX t (t) 、 X Q)が計算できるか
どうかである。もし現時刻tでのx+(t)、X(t)
を得ることができなければ、前述したフィードバックゲ
イン行列Fでは安定な制御が得られず、制御系の連応性
、定常精度ともに悪化して従来の問題点(2)の解決は
図れないことになる。従って問題点(2)の解決を図る
ためには、むだ時間りのため厚みの検出信号y(t)が
y(t−L)の時刻までの値しか得られないことによる
悪影響を克服できる手段を見出す必要がある。そのため
、(IQ式X +(t)、 X (t)を実際に得るた
めの手段を説明する。 x+(t)、X(t)は時刻(
t−L)を初期状態にして(9)式を時刻(t−L)か
ら時刻tまで積分することにより02)式のように求め
られる。なお、ここでの考え方は、入力u (t)が既
知であるのでむだ時間りの分だけ過去に遡って積分する
ことにより、状態量X+(t)、X(t)を推定しよう
とするものである。
X(t) =A X(t) +Bu(t)
(9) The state feedback gain matrix for equation (9) is −f+X+(t)−hX(t)
(11) fl represents the first column of the 7 matrix, and X+
(t), if X(t) is obtained, the matrix (A-BF)
If the feedback gain matrix F is determined so that all eigenvalues of are in the stable region, the thickness ys
(t) can be stably controlled to a predetermined value. Moreover, since matrices A and B do not include the effects of dead time, this design method allows the feedback gain matrix F to be determined as if it were a system with no dead time, and the control system has sufficient coordination and steady-state accuracy. performance can be ensured. The question is whether X t (t), X Q) can be calculated. If x+(t), X(t) at current time t
If it cannot be obtained, stable control cannot be obtained with the feedback gain matrix F mentioned above, and both the coordination and steady-state accuracy of the control system will deteriorate, making it impossible to solve the conventional problem (2). . Therefore, in order to solve problem (2), we need a method that can overcome the negative effect caused by the fact that the thickness detection signal y(t) can only obtain the value up to the time y(t-L) due to the dead time. It is necessary to find out. Therefore, we will explain the means to actually obtain the (IQ formula X + (t), X (t).
By integrating the equation (9) from time (t-L) to time t with t-L) as the initial state, it can be obtained as shown in equation 02). The idea here is that since the input u(t) is known, the state quantities X+(t) and X(t) are estimated by integrating backwards by the amount of dead time. It is.

021式の右辺第1項のX、(t−L)は、(7)式よ
り側式の右辺は計算可能な量で、現時刻しての出力y3
(t)の制御偏差の積分値であることから、測成を次の
ように表わす。
The first term on the right side of Equation 021, X, (t-L), is a quantity that can be calculated from Equation (7), and is the output y3 at the current time.
Since it is the integral value of the control deviation of (t), the measurement is expressed as follows.

X+(L  L) =X+(t)         0
41ここでX+(t)は、厚み3′の検出値yz(t)
の制御偏差の時刻りまでの積分値である。
X+(L L) =X+(t) 0
41 Here, X+(t) is the detected value yz(t) of thickness 3'
is the integral value of the control deviation up to the specified time.

次にX (t −L )は次のように推定できる。Next, X (t - L) can be estimated as follows.

(2) (5)式より X(t−L) =Ax(t−L) +Bu(t−L) 
 05)y (t) = CxCt−L )     
      (16)次式で定義される変数ω(1)を
導入する。
(2) From formula (5), X(t-L) =Ax(t-L) +Bu(t-L)
05) y (t) = CxCt-L)
(16) Introduce the variable ω(1) defined by the following equation.

ω(t) −X(t−L)           Q7
)aω〜q力式より次式が成立つ。
ω(t) −X(t−L) Q7
) The following equation holds true from the aω~q force equation.

ふ(t) =Aω(t) +Bu(t−L)     
’  08)y(t)=Cω(t)qの Q8)01式に対する観測器を設計して、厚みの検出信
号y (t)よりX(t−L)(7)推定値X(t−L
)=八 ω(1)を得る。
Fu(t) =Aω(t) +Bu(t-L)
'08) Design an observer for equation Q8)01 of y(t)=Cω(t)q, and calculate the estimated value X(t-L)(7) from the thickness detection signal y(t). L
)=8ω(1) is obtained.

ところで制御演算は、厚み計が第8図に示すように0点
あるいは0点に到達する度に実行されるので、一定時間
間隔T毎に行なわれるとする。従って、この時間間隔T
毎に08)測成を離散化方程式に変更して観測器を設計
する必要がある。
By the way, since the control calculation is executed every time the thickness gauge reaches 0 point or 0 point as shown in FIG. 8, it is assumed that the control calculation is executed at fixed time intervals T. Therefore, this time interval T
08) It is necessary to change the measurement to a discretized equation and design the observation device.

始めにむだ時間りと制御演算実行周期Tとの関係を述べ
る第8図に示すように厚み3′の位置■点がフィルム端
部0煮寄りにあるとする。制御演算をフィルム端部0点
で行うときは、むだ時間り、 1が大きくなるため(4
)式の全むだ時間りも大きくなる。一方、制御演算をフ
ィルム端部0点で行うときはむだ時間L tllが小さ
くなるため(4)式の全むだ時間りも小さくなる。
First, let us describe the relationship between the dead time and the control calculation execution period T. As shown in FIG. 8, it is assumed that the point 2 at the thickness 3' is near the 0 end of the film. When the control calculation is performed at the 0 point at the film edge, the dead time and 1 become large (4
) The total dead time of the equation also increases. On the other hand, when the control calculation is performed at the 0 point at the film end, the dead time L tll becomes small, so the total dead time in equation (4) also becomes small.

本実施例では、むだ時間りは、次の2ケースに分けられ
るむだ時間りかいずれのケースに属するかは厚み計がフ
ィルム両端部に達したときに出力する到達点識別信号に
より判別することができる。
In this embodiment, the dead time can be divided into the following two cases, and which case it belongs to can be determined by the arrival point identification signal output when the thickness gauge reaches both ends of the film. .

ケース1.  2T<L<3T ケース2.    T<L<2T (1)  ケース1.  (2T<L<37)第9図に
示すように、時刻b−s〜jklで制御演算が行なわれ
るとする0時刻b*+では、厚みデータのセットとして
出力ベクトルy(k+1)が得られているとし、時刻t
k”’tl+*lの間ではヒータ入力のセットとして入
力ベクトルu (k)が一定に保たれているとする。
Case 1. 2T<L<3T Case 2. T<L<2T (1) Case 1. (2T<L<37) As shown in FIG. 9, at time 0 b**, where control calculations are performed at times b-s to jkl, the output vector y(k+1) is obtained as a set of thickness data. Suppose that time t
It is assumed that the input vector u (k) is kept constant as the heater input set during k"'tl+*l.

(18)式より Bu(τ−L)dτ            [相]次
の変数ηを導入すると、(至)式は(21)式で表され
る。
When the following variable η of Bu(τ−L)dτ [phase] is introduced from the equation (18), the equation (to) is expressed as the equation (21).

η“を−◆1−τ (21)式右辺の積分は第9図の2重線部分を積分する
ことを意味する。したがって、(21)式は次のように
なる。
η" is -◆1-τ Integration on the right side of equation (21) means integrating the double line portion in FIG. 9. Therefore, equation (21) becomes as follows.

次の変数のΦ、r、、rtを導入する。Introduce the following variables Φ, r, rt.

Φ−eA?              (23)m 
= 37− L                (2
6)離散値ω(b)をω(k)で表わすと、(22)式
は次式で表わせる。
Φ-eA? (23)m
= 37-L (2
6) When the discrete value ω(b) is expressed as ω(k), equation (22) can be expressed as the following equation.

ω(k+1)−Φa+(k)+r+u(k−3)Lrg
u(k−2)  (27)0!D式の離散化式は、次式
で与えられる。
ω(k+1)−Φa+(k)+r+u(k−3)Lrg
u(k-2) (27)0! The discretization formula of the D formula is given by the following formula.

y(k+1)・Cω(k+1)           
               (28)(27) (
28)式に対する観測器を設計することにより、1−1
に、、での推定値ω(k+1)は、次の二式より求まる
y(k+1)・Cω(k+1)
(28) (27) (
28) By designing an observer for equation 1-1
The estimated value ω(k+1) at and can be found from the following two equations.

ここで、Kは観測器のフィードバックゲイン行列である
Here, K is the feedback gain matrix of the observer.

(29) (30)式によれば、t=tk、I で厚み
データのセットy(k÷1)よりt=tk、1での状態
ω(k+1)が推定できる。このときの推定誤差ω(k
)・ω(k)−ω(k)は次式で表わせる。
(29) According to equation (30), the state ω(k+1) at t=tk, 1 can be estimated from the thickness data set y(k÷1) at t=tk, I. Estimation error ω(k
)・ω(k)−ω(k) can be expressed by the following formula.

従って行列(Φ−KCΦ)の全ての固有値が安定領域に
あるように観測器のゲイン行列Kを定めれば、推定誤差
は時間経過とともに小さくなるようにすることができる
Therefore, if the gain matrix K of the observer is determined so that all the eigenvalues of the matrix (Φ-KCΦ) are in the stable region, the estimation error can be made smaller over time.

(2)ケース2.(T<L<2Tのとき)第10図に示
すように時刻tト鵞+ 1k−1+ jk+ jk+1
で制御演算が行なわれるとする。 (21)式右辺の積
分は、第1θ図の2重線部分を積分することを意味する
。このとき、離散化方程式は次式で表わされる。
(2) Case 2. (When T<L<2T) As shown in FIG. 10, at time t+1k-1+jk+jk+1
Assume that control calculations are performed in . Integration on the right side of equation (21) means integrating the double line portion in Figure 1θ. At this time, the discretization equation is expressed by the following equation.

a+(k+i)=Φm+(k)+r、u(k−2)+r
zu(k−1)   (31)(24) (25)式の
mは、次式で与えられる。
a+(k+i)=Φm+(k)+r, u(k-2)+r
zu(k-1) (31)(24) m in the equation (25) is given by the following equation.

m = 2 T −L              (
32)L=b−+での推定値ω(k+1)は、次の二式
より求まる。
m = 2T −L (
32) The estimated value ω(k+1) at L=b−+ can be found from the following two equations.

推定誤差の式は、(31)式と同じになり推定誤差を時
間経過とともに小さくするためにはケース1.と同しこ
と言える。
The equation for the estimation error is the same as equation (31), and in order to reduce the estimation error over time, use case 1. The same can be said.

以上より、1=1.、、での状態X(tm−+−L )
の推定価は、次の順序で得ることができる。
From the above, 1=1. , state X(tm-+-L)
The estimated value of can be obtained in the following order:

(+)  tmtk、+が制御演算実行周期Tの終端時
刻で、厚み計の出力する到達点識別信号により厚み計が
第8図のフィルム端部0点に到達していることが判った
ときは(29) (30)式よりω(k+1)を計算し
、x (th、+−t)の推定値X(tb++−L )
 =ω(k+1)を得る。
(+) tmtk, + is the end time of the control calculation execution cycle T, and when it is determined that the thickness gauge has reached the 0 point at the film end in Fig. 8 based on the reaching point identification signal output by the thickness gauge. (29) Calculate ω(k+1) from equation (30), and estimate the value of x (th, +-t) X(tb++-L)
=ω(k+1) is obtained.

(2)  tmtk、+が制御演算実行周期Tの終端時
刻で、厚み計の到達点識別信号により厚み計が第8図の
フィルム端部0点に到達していることが判ったときは(
33) (34)式よりω(k+1)を計算し、推定T
u(τ)dτを得ることである。この積分項■は、時刻
(t−L)から時刻りまでの入力u(t)による状のと
きもむだ時間りの大きさにより、次の2ケースに分けら
れる。むだ時間りかいずれのケースに属するかは厚み計
の出力する到達点識別信号により判別することができる
(2) When tmtk, + is the end time of the control calculation execution cycle T and it is determined that the thickness gauge has reached the 0 point at the film end in Fig. 8 based on the reaching point identification signal of the thickness gauge, then (
33) Calculate ω(k+1) from equation (34) and estimate T
The purpose is to obtain u(τ)dτ. This integral term (2) can be divided into the following two cases depending on the size of the dead time when the input u(t) is applied from time (t-L) to time. It can be determined which case the dead time belongs to by the reaching point identification signal output from the thickness gauge.

ケース1. 2T≦Lに3T ケース2.    T<L<2T (1)  ケース1.   (2T≦L<37のとき)
積分Iは、第11図の2重線部分を積分することになる
Case 1. 3T for 2T≦L Case 2. T<L<2T (1) Case 1. (When 2T≦L<37)
Integral I will integrate the double line portion in FIG.

m=37−L 次の変数ηを導入して式を整理すると、積分1は(37
)式で表わされる。
m=37−L If we introduce the next variable η and rearrange the equation, the integral 1 becomes (37
) is expressed by the formula.

η″″tk、1−τ           (36)(
2)ケース2.   (L<T<2Tのとき)積分Iは
第12図の2重線部分を積分することになる。
η″″tk, 1−τ (36)(
2) Case 2. (When L<T<2T) Integration I integrates the double line portion in FIG. 12.

(36)弐の変数ηを導入して前式を整理すると、積分
Iは次式で表わせる。
(36) By introducing the second variable η and rearranging the previous equation, the integral I can be expressed as the following equation.

(12) (14) (29) (30) (33) 
(34) (37) (38)式より、現時刻L=Lv
−+ テ0)状態fit (X、(L)、X(t) )
 ” (7)推定値(L (k+1)、X(k+1) 
 ) ” Lt、次式ヨリ求メられる。
(12) (14) (29) (30) (33)
(34) (37) From equation (38), current time L=Lv
−+ Te0) state fit (X, (L), X(t) )
” (7) Estimated value (L (k+1), X(k+1)
) ” Lt is determined by the following formula.

以上の内容を整理すると、次のようになる。The above contents can be organized as follows.

(1)問題点(2)を解決するために厚み検出値ys(
t)と設定値rz(t)の偏差ε(1)・rs (t)
−V3 (t)を入力とする積分器を制御器として導入
する。
(1) To solve problem (2), the thickness detection value ys(
t) and the set value rz(t) deviation ε(1)・rs(t)
An integrator with -V3 (t) as input is introduced as a controller.

(2)むだ時間りによる大きな位相遅れの影響を受けず
に、制御n系の連応性、定常精度に優れた性能を確保で
きる状態フィードバックゲイン行列Fを決める。
(2) Determine a state feedback gain matrix F that can ensure excellent performance in coordination and steady-state accuracy of the n-control system without being affected by large phase delays due to dead time.

(3)フィードバックすべき状態量(XI(t)。(3) State quantity to be fed back (XI(t)).

X(t))’の推定値(XI(k+1)、X(k+1)
 ) ”は(39)式よりむだ時間りの影響を受けずに
計算する。
Estimated value of X(t))' (XI(k+1), X(k+1)
)” is calculated using equation (39) without being affected by dead time.

(4)前記(21(3)より問題点(1)(3)の解決
を図る。
(4) Aim to solve problems (1) and (3) from the above (21 (3)).

以上より従来の問題点(1) (2) (3)の解決を
図った制御方式の計算手順を整理すると、次のようにな
る。
Based on the above, the calculation procedure of the control method that solves the conventional problems (1), (2), and (3) can be summarized as follows.

第1図は、計算手順を制御装置に擬して記載したもので
ある。
FIG. 1 shows the calculation procedure as a control device.

(])時間周周期の制御演算実行時刻L=tk+1に、
フィルム厚みの検出値y(k+1) (y+(k+1)
、yz(k+1)。
(]) At the time period control calculation execution time L=tk+1,
Detected value of film thickness y(k+1) (y+(k+1)
,yz(k+1).

yz(k+1)、ya(k+1)、ys(k+1)から
なるベクトル)が厚み計lO及びサンプラ100を通し
て得られる。すンブラ100は、制御演算実行時刻1−
1.、、毎に閉じられるもので厚み計10が第8図のフ
ィルム端部0点或は0点に到達した度に閉じられる。厚
み計10はまた第8図のフィルム端部0点或は0点に到
達すると、そのいずれかの側に達したかが判る到達点識
別信号dを出力する。
A vector consisting of yz(k+1), ya(k+1), and ys(k+1)) is obtained through the thickness meter lO and the sampler 100. The subsumer 100 performs control calculation execution time 1-
1. , , and is closed every time the thickness gauge 10 reaches the film end point 0 or 0 point in FIG. Also, when the thickness gauge 10 reaches the 0 point or 0 point of the film end in FIG. 8, it outputs a reaching point identification signal d indicating which side of the film end point has been reached.

(2)  フィルム厚み検出値y(k+1)のうち、V
s(k+l)が減算器101に入力され、減算器101
は厚み設定値r、(k+1)との厚み偏差t (k+l
)□rs(k÷1)−ys(k+1)を出力する。
(2) Of the film thickness detection value y(k+1), V
s(k+l) is input to the subtracter 101, and the subtracter 101
is the thickness deviation t (k+l) from the thickness setting value r, (k+1)
)□rs(k÷1)-ys(k+1) is output.

(3)積分器102は、減算器101からの厚み偏差ε
(k+1)を人力して次式より厚み偏差の時間積分値を
出力する。
(3) The integrator 102 has a thickness deviation ε from the subtracter 101.
(k+1) is manually calculated and the time integral value of the thickness deviation is output using the following equation.

X+(k+1)□L(k)+0.5(tb、+−tk)
(t (k)+ t (k+1) l (40)ここで
ε(k)は、前回厚み検出時(時刻1.1.)での厚み
偏差、X r (h)は時刻1=11での積分器102
の出力である。
X+(k+1)□L(k)+0.5(tb,+-tk)
(t (k) + t (k+1) l (40) where ε(k) is the thickness deviation at the previous thickness detection (time 1.1.), and X r (h) is the thickness deviation at time 1=11. Integrator 102
This is the output of

積分器102は、厚みy、を変動させる外乱熱をヒータ
発生熱で補償して、常に厚みy、が設定値に一敗するよ
うに外乱補償器の役目を果す。
The integrator 102 functions as a disturbance compensator by compensating the disturbance heat that changes the thickness y with the heat generated by the heater so that the thickness y always falls within the set value.

(4)厚み計がフィルム端部のどちらかの側に到達する
と、厚み計は到達点識別信号dを出力し、識別信号dに
応じて、(29) (30)式或は(33) (34)
式へ よりω(k÷1)を計算する。即ち、メモ1月04に記
憶されている過去のヒータ発生熱時系列((29) (
30)式ではu(k−,3)とu(k−2)、(33)
 (34)式ではu(k−2)とu(k−1))とフィ
ルム厚み検出値y(k+1)が観測器103に入力され
て厚み計の出力する到達点識別信号d(th、+−L)
での状態変数の推定値X (th、+−L)−ω(k+
1)を出力する。
(4) When the thickness gauge reaches either side of the film edge, the thickness gauge outputs the reaching point identification signal d, and depending on the identification signal d, the equation (29), (30) or (33) ( 34)
Calculate ω(k÷1) using the formula. That is, the past heater generated heat time series ((29) (
In equation 30), u(k-, 3) and u(k-2), (33)
In equation (34), u(k-2), u(k-1)) and film thickness detection value y(k+1) are input to the observation device 103, and the reaching point identification signal d(th, + -L)
The estimated state variable value X (th, +-L)-ω(k+
1) Output.

(5)  (39)式の右辺第一項の計算で時刻(tb
、+−L)での状態推定値(X r (k+1) 、ω
(k+1))’にむだ時間りだけ状態を推移させるため
の係数eXLを重じて時刻1.1での状態推定値e” 
(X + (k+ 1) +八 ω(k+x))”を得る、即ち前記積分器102の出力
X+(k+1)と前記観測器103の出力ω(k+1)
が状態推移器105に入力され、状態推移器105は厚
み計の到達点識別信号dで定まるむだ時間りだけ状態を
推移させる係数を乗じて時刻1.lでの状態推定値を得
る。むだ時間りの大きさは、厚み計10がフィルム端部
のどちら側に到達したかによって異なるので係数e″1
も制御演算実行時の厚み針位置すなわち厚み計の到達点
識別信号dによって異なる。
(5) By calculating the first term on the right side of equation (39), the time (tb
, +−L) at the state estimate (X r (k+1) , ω
(k+1))' is overlaid with a coefficient eXL for changing the state by the dead time, and the estimated state value e'' at time 1.1 is calculated.
(X + (k+ 1) + 8ω(k+x))”, that is, the output X+(k+1) of the integrator 102 and the output ω(k+1) of the observer 103.
is input to the state transition device 105, and the state transition device 105 multiplies the state by a coefficient that causes the state to change for the dead time determined by the thickness gauge reaching point identification signal d, and then changes the state to time 1. Obtain the state estimate at l. The size of the dead time varies depending on which side of the film edge the thickness gauge 10 reaches, so the coefficient e″1
also differs depending on the thickness needle position at the time of execution of the control calculation, that is, the arrival point identification signal d of the thickness gauge.

むだ時間り分だけの時間領域で加わる入力u (k)に
よる状態推移は、(39)式右辺第2項のI(k+1)
で表わし、この補正は次の状態予測器106が行なう。
The state transition due to the input u (k) added in the time domain corresponding to the dead time is I (k + 1) in the second term on the right side of equation (39).
This correction is performed by the next state predictor 106.

(6)  (39)式の右辺第2項のI(k÷1)は、
時刻(th、+−L)から時刻t、、1までのむだ時間
りの時間領域に加わる入力の時系列u(k−2)、u(
k−1)、u(k)による状態の推移量を表わす、 I
(k+1)は厚み計がフィルム端部のどちら側に到達し
たかによって、すなわち厚み計の出力する到達点識別信
号dに応じて(37)式或は(38)式より計算する。
(6) The second term on the right side of equation (39), I(k÷1), is
The input time series u(k-2), u(
k-1), which represents the state transition amount by u(k), I
(k+1) is calculated from equation (37) or equation (38) depending on which side of the film edge the thickness gage has reached, that is, depending on the reaching point identification signal d output from the thickness gage.

即ちメモリ104に記憶されているむだ時間りの長さで
決まる分だけの過去のヒータ発生熱の時系列(ここでは
u(k−2)、u(k−1)、u(k)の3つ)が状態
予測器106に入力され、時刻(th、+−L)から時
刻t3.1までの入力u (k)による状態変化量1 
(k+1)を出力する。
That is, the time series of past heater generated heat determined by the length of the dead time stored in the memory 104 (here, 3 of u(k-2), u(k-1), u(k)) ) is input to the state predictor 106, and the state change amount 1 due to the input u (k) from time (th, +-L) to time t3.1
(k+1) is output.

(7)加算器107には、状態推移器105の出力e″
’ (X + (k+1) 、 ω(k+1) ’) 
’と状態予測器106の出力1 (k+1)が加算され
て時刻be+での状態推定値(X+(k+1)、X(k
+1) )”を出力する。かくしてむだ時間りのために
時刻(tk、1−L)での状態推定値しか観測値103
で得られないが状態推移器105と状態予測器106が
むだ時間りの分だけ積分動作を行うことにより時刻be
+での状態推定値を得ることができる。この操作により
、むだ時間りによる位相遅れの影響を除去できる。
(7) The adder 107 receives the output e″ of the state transitioner 105.
'(X + (k+1), ω(k+1)')
' and the output 1 (k+1) of the state predictor 106 are added to the state estimated value (X+(k+1), X(k+1),
+1) )". Thus, due to the dead time, only the state estimate at time (tk, 1-L) is the observed value 103.
Although the time be cannot be obtained by
It is possible to obtain a state estimate at +. By this operation, the influence of phase delay due to dead time can be removed.

(8)時刻t1..から次の制御演算時刻betまでの
ヒータ発生熱u(k+1)は、状態フィードバックゲイ
ン(f+、Pg)を使って、次式より定まる。
(8) Time t1. .. The heat generated by the heater u(k+1) from to the next control calculation time bet is determined by the following equation using the state feedback gain (f+, Pg).

即ち加算器107は、時刻t、、、での状態推定値に出
力し、ヒータ発生熱指令器108は、状態推定ゲインを
乗することによりヒータ発生熱指令値を定める。
That is, the adder 107 outputs the estimated state value at time t, .

(9)以上の制御演算は、時間周期T後に厚み計がフィ
ルム幅方向に移動して反対側のフィルム端部に達する制
御演算実行時刻L=Lk*2に次回のフィルム厚み検出
値y(k+2)をサンプラ100から得て実行される。
(9) The above control calculation is performed at the next film thickness detection value y(k+2 ) is obtained from the sampler 100 and executed.

次に具体例の第1として、(+)式の伝達間数g+ (
s) 。
Next, as a first concrete example, the number g+ (
s).

gz (s) 1g+ (s)が次式で与えられる場合
の設計例を示す。
A design example will be shown where gz (s) 1g+ (s) is given by the following equation.

u+(t)(i = l〜5)は各ヒータの発生熱変化
量(単位Kcal/s)を示し、yi(L)(i=1〜
5)は、各ヒータ位置に対応する厚み針位置での厚み変
化量(単位cm)を示す。フィルムの流動遅れによるむ
だ時間し、および厚み制御点3′からフィルム端部まで
厚み計が移動するに要する時間L2’ 、 Lx″(第
8図参照)は、次の値を想定する。
u+(t) (i = l~5) indicates the amount of change in heat generated by each heater (unit: Kcal/s), and yi(L) (i = 1~5)
5) shows the amount of thickness change (unit: cm) at the thickness needle position corresponding to each heater position. The dead time due to film flow delay and the time required for the thickness gauge to move from the thickness control point 3' to the end of the film L2' and Lx'' (see FIG. 8) are assumed to have the following values.

Ll=30秒 Lx’−15秒 L t ’ = 1.5秒 厚み制御点3′は、第8図でフィルム端部0点側にある
とする。制御演算実行周期Tは、次の値を想定する。
Ll=30 seconds Lx'-15 seconds Lt'=1.5 seconds It is assumed that the thickness control point 3' is on the 0 point side of the film end in FIG. The control calculation execution period T assumes the following value.

T=16−.5秒           (45)制御
系を設計するためには、(1)式の入力u(t)と出力
y(t)の間の関係を表わし、可制御で可観測な状態方
程式(2)(31式を得る必要がある。(42)〜(4
4)式のg+(s)、gz(s)、g+(s)からなる
G (s)は、77次の状態方程式で表現できるが、可
制御で可観測な状態方程式は39次になることが分かっ
た。従ってG (s)より39次の状態方程式(2) 
(31式を得た。
T=16-. 5 seconds (45) In order to design a control system, we need to express the relationship between the input u(t) and the output y(t) in equation (1), and use the controllable and observable state equation (2) (31 It is necessary to obtain the formula (42) to (4
4) G (s) consisting of g+(s), gz(s), and g+(s) in the equation can be expressed by a 77th-order state equation, but the controllable and observable state equation is 39th-order. I understand. Therefore, from G (s), the 39th order state equation (2)
(Formula 31 was obtained.

(1)状態フィードバックゲイン行列百の決定(11)
式の状態フィードバンクゲイン行列Fは、(2)式を元
に40次に拡張した状態方程式(8)式に対して最適レ
ギュレータ問題の解として求めた。(8)式は連続時間
系の状態方程式であるので、これをサンプリング周期T
=16.5秒の離散化状態方程式に変えてレギュレータ
解決を適用した。適当な評価関数用いて状態フィードバ
ックゲイン行列Fを求めた結果、行列(A−BF)の固
有値として、次のような値が得られた。
(1) Determination of state feedback gain matrix 100 (11)
The state feed bank gain matrix F in the equation was obtained as a solution to the optimal regulator problem for the state equation (8), which is expanded to the 40th order based on the equation (2). Since equation (8) is a state equation for a continuous time system, it can be expressed as the sampling period T
= 16.5 seconds, the regulator solution was applied instead of the discretized state equation. As a result of finding the state feedback gain matrix F using an appropriate evaluation function, the following values were obtained as the eigenvalues of the matrix (A-BF).

0.876±0.02i、 0.79.0.50±0.
07i、 0.60±0.09i、 0.60 +0.
06+、 0.51また前記以外の30個の固有値は、
絶対値が0.1以下と小さく、減衰が速いので記載しな
い。全ての固有値は半径1の円内に入っているので安定
な制御ができることが分かる。最も減衰の遅い固有値は
0.88±0.02iであるので整定時間T、は制in
誤差1%で定義すると(0,876)3Sζ0.01よ
り、整定時間T1は次のように約10分と予測できる。
0.876±0.02i, 0.79.0.50±0.
07i, 0.60±0.09i, 0.60 +0.
06+, 0.51 and the other 30 eigenvalues are:
The absolute value is small, less than 0.1, and the attenuation is fast, so it is not described. It can be seen that stable control is possible because all the eigenvalues are within a circle with a radius of 1. Since the slowest decaying eigenvalue is 0.88±0.02i, the settling time T is limited.
When defined with an error of 1%, from (0,876)3Sζ0.01, the settling time T1 can be predicted to be approximately 10 minutes as follows.

Tよ−T x35=16.5x35秒=577.5秒=
9.6分(2)観測器のフィードバックゲインにの決定
(30)式或は(34)式の観測器のフィードバックゲ
イン行列には、39次の状態方程式(27)弐或は(3
1)式と5次の出力方程式(28)式に対して求めた。
T-T x35=16.5x35 seconds=577.5 seconds=
9.6 minutes (2) Determination of the feedback gain of the observer The feedback gain matrix of the observer in equation (30) or equation (34) is determined by the 39th order state equation (27)2 or (3).
1) and the fifth-order output equation (28).

ゲイン行列には行列(Φ”−(CΦ)”K”lが安定な
固有値をもつように最適レギュレータ問題の解として求
めた、適当な評価関数を用いてゲイン行列Kを求めた結
果、行列(Φ−KCΦ)の固有値として次のような値が
得られた。
The gain matrix K is obtained as a solution to the optimal regulator problem so that the matrix (Φ"-(CΦ)"K"l has stable eigenvalues.) The following values were obtained as the eigenvalues of Φ-KCΦ).

0.9077+0.0002i、 0.90?6.0.
9075.0.9075゜0.722±O,0OO1i
、 0.722.0.722.0.722.0.576
+ I X10−’i、 0.576f= I Xl0
−’i、 0.232.0.232゜0.232.0.
232.0.232 前記以外の30個の固有値は、原点に集中している。い
ずれも半径1の円内に入っているので、推計誤差を時間
経過と共に小さくしていくことができる。推定誤差が初
期の1%にまで減衰するのに要する時間T0は、最も遅
い固有値は0.9077であるので、(0,9077)
 ”〜0.01より次のように予測できる。
0.9077+0.0002i, 0.90?6.0.
9075.0.9075゜0.722±O,0OO1i
, 0.722.0.722.0.722.0.576
+ I X10-'i, 0.576f= I Xl0
-'i, 0.232.0.232°0.232.0.
232.0.232 The other 30 eigenvalues are concentrated at the origin. Since both are within a circle with a radius of 1, the estimation error can be reduced over time. The time T0 required for the estimation error to decay to 1% of the initial value is (0,9077) since the slowest eigenvalue is 0.9077.
”~0.01, the following prediction can be made.

T、=TX45=16.5X45秒=742.5秒−1
2,秒分742り求めたゲイン行列F、Kを用いて制御
演算を行うことにより、得られた制御結果の例を第13
図に示す。第13図(a)は厚みy、の設定値を0.0
2aiだけステップ状に変えたときの5つの厚みy1〜
y、の変化量(厚み計の検出値の変化量)の時間経過を
示す、同じく第13図(b)は、そのときのヒータ発生
熱u1〜U、の変化量を示す。
T, = TX45 = 16.5 x 45 seconds = 742.5 seconds - 1
2. By performing control calculations using the gain matrices F and K obtained for 742 seconds, an example of the control results obtained is shown in the 13th example.
As shown in the figure. In Fig. 13(a), the setting value of thickness y is 0.0.
5 thicknesses y1 when only 2ai is changed into a step shape
Similarly, FIG. 13(b), which shows the change over time in the amount of change in y (the amount of change in the detected value of the thickness gauge), shows the amount of change in the heat generated by the heaters u1 to U at that time.

厚み設定値を変えてから、制御演算の実行周期時間16
.5秒後に制御演算が行なわれるので、ヒータ発生熱の
変化は厚み設定値を変えてから16.5秒後に起こる。
Execution cycle time of control calculation after changing thickness setting value 16
.. Since the control calculation is performed after 5 seconds, the change in the heat generated by the heater occurs 16.5 seconds after changing the thickness setting value.

ヒータ発生熱は、次の制御演算が行なわれる16.5秒
後まで同じ値が持続し、16.5秒後に新しい厚み検出
値に基づいて制御演算が行なわれて、ヒータ発生熱が変
更される。そのため、ヒータ発生熱は第13図(b)に
示すように階段状の変化をする。
Heat generated by the heater remains at the same value until 16.5 seconds after the next control calculation is performed, and after 16.5 seconds, control calculation is performed based on the new detected thickness value and the heat generated by the heater is changed. . Therefore, the heat generated by the heater changes stepwise as shown in FIG. 13(b).

一方厚み検出値は、設定値変化後16.5秒で初めてヒ
ータ発生熱が変化してから更にむだ時間L=31.5秒
後に変化が検出される。即ち、厚み設定値が変化してか
ら16.5秒+31.5秒−48秒後に厚み変化が検出
されている。厚みy、は正しく設定値に変更されており
、厚みy、に関してほぼ対称に変化している。一方、ヒ
ータ発生熱はヒータU、の変化量が最も大きく、ヒータ
1.u、の変化が次に大きく、ヒータul+usの変化
が最も小さい。
On the other hand, a change in the detected thickness value is detected after a further dead time L=31.5 seconds after the heat generated by the heater changes for the first time 16.5 seconds after the set value changes. That is, the thickness change is detected 16.5 seconds + 31.5 seconds - 48 seconds after the thickness setting value changes. The thickness y has been changed to the correct setting value, and changes almost symmetrically with respect to the thickness y. On the other hand, the amount of change in heat generated by heater U is the largest, and heater 1. The change in u is the next largest, and the change in heater ul+us is the smallest.

整定時間は約18.5分で観測器の固有値より裏付けた
整定時間12.4分(レギュレータの固有値による整定
時間はもっと短かい)よりかなり大きくなっている。こ
れは、次の理由による。
The settling time is about 18.5 minutes, which is considerably longer than the settling time of 12.4 minutes, which is based on the eigenvalue of the observer (the settling time based on the eigenvalue of the regulator is much shorter). This is due to the following reason.

制御演算時刻に、ヒータ発生熱指令値が大きく変わるこ
とを防ぐためにヒータ発生熱指令値は次式のように重み
付は加算して定めた。
In order to prevent the heater generated heat command value from changing significantly at the control calculation time, the heater generated heat command value was determined by adding weights as shown in the following equation.

ua、に−Wua、*−+ + (I  W) um 
  (46)ここでud+お :制御演算時刻t xi
、で定められるヒータ発生熱指令値 u4+1I−1’前回制御演算時刻t−1.−1で定め
られたヒータ発生熱指令値 uk  :制御演算時刻1=1.で算出されたヒータ発
生熱指令値 W  :重み付は係数 本シミュレーシッンでは、W−0,8とした。これは制
御演算周期T−16.5秒を考えると、時定数74.6
5秒の一次遅れに相当する時間遅れ要素がヒータ発生熱
指令器に付加されたことになる。そのため、第13図の
厚み制御の整定時間が観測器の固有値より推定される整
定時間より大きくなったと考えられる0次に厚み制御が
整定状態に入っても制御演算毎にヒータ発生熱指令値が
変化している。
ua, ni-Wua, *-+ + (I W) um
(46) Here ud+o: Control calculation time t xi
, the heater generated heat command value u4+1I-1'previous control calculation time t-1. Heater generation heat command value uk determined by −1: Control calculation time 1=1. Heater generated heat command value W calculated by: Weighting is a coefficient W-0.8 in this simulation. Considering the control calculation cycle T-16.5 seconds, this means that the time constant is 74.6 seconds.
This means that a time delay element equivalent to a first-order delay of 5 seconds is added to the heater generation heat command device. Therefore, the settling time of the thickness control shown in Fig. 13 is considered to be longer than the settling time estimated from the characteristic value of the observation device.Even if the zero-order thickness control enters the settling state, the heater generated heat command value is changed for each control calculation. It's changing.

これは制御演算式の1つである(39)式の右辺第1項
のeALのむだ時間りの大きさが、第8図のフィルム端
部0点側と0点側で異なるためである。
This is because the magnitude of the eAL dead time in the first term on the right side of equation (39), which is one of the control calculation equations, is different between the 0 point side and the 0 point side of the film end in FIG.

実際に本制御方式を適用するときは、各厚みy。When actually applying this control method, each thickness y.

1t+ ya+ Vsに対して厚みy、に適用したのと
同じ制御演算式を適用して各ヒータ発生熱指令値は各制
御演算式の結果の和として出力すればよい、なお、ヒー
タ発生熱を制御しないでステップ状に変えたときに厚み
の変化が整定するのに要する時間は、約10分であるこ
とから、本制御方式はむだ時間の影響をかなり軽減して
いることが分かる。
The same control equation as applied to thickness y for 1t+ya+Vs can be applied, and each heater generated heat command value can be output as the sum of the results of each control equation. The time required for the change in thickness to settle when the thickness is changed stepwise without changing the thickness is approximately 10 minutes, which shows that the present control method considerably reduces the influence of dead time.

次に具体例の第2を第14図について説明すると、第1
4図はヒータuzに8.4ワツトの外乱熱がステップ状
に付加されたときの制御結果を示す、第14図(a)は
厚みy1〜ハの変化量の時間経過を示し、第14図(b
)はヒータ発生熱u1〜U、の変化量の時間経過を示す
、第14図(a)に見るようにヒータU、の外乱熱によ
り厚みVsは一旦増加するが、ヒータu、〜usの発生
熱を変えることにより厚みy、は元の設定値に戻ってお
り、整定時間は第13図と同様的18.5分である0本
制御方式で積分器を導入したことにより、外乱補償が良
好になされていることが分かる。
Next, to explain the second specific example with reference to FIG.
Figure 4 shows the control results when a disturbance heat of 8.4 W is applied to the heater uz in a stepwise manner. Figure 14 (a) shows the time course of the amount of change in thickness y1 to (b
) shows the change over time in the amount of heat generated by the heaters u1 to U. As shown in FIG. 14(a), the thickness Vs increases once due to the disturbance heat of the heater U, but By changing the heat, the thickness y returns to the original setting value, and the settling time is 18.5 minutes, which is the same as in Figure 13.The introduction of an integrator using the zero-line control method provides good disturbance compensation. I can see what is being done.

厚み!!1y4はダイ幅方向の熱伝導により外乱熱の影
響を受け、−旦増加している。厚み!++ysも同様の
影響を受けるが、その影響はVt*Vaに比べて当然率
さい、このような外乱熱の影響を相殺するためにヒータ
u3の発生熱の減少量が最も大きく、ヒータuM+u4
の減少量が次に大きく、ヒータul。
Thickness! ! 1y4 is affected by disturbance heat due to heat conduction in the die width direction, and increases by -1. Thickness! ++ys is also affected in the same way, but the effect is naturally greater than that of Vt*Va, and in order to offset the effect of such disturbance heat, the amount of decrease in heat generated by heater u3 is the largest, and heater uM+u4
The amount of decrease in heater ul is the next largest.

usの減少量が最も少ない、ヒータLI3に外乱熱が加
わったとき、他の厚みV++Vt+Va+ハも変化して
いるが、各厚みνl+V!+V4+VSに対して厚みy
、と同じ制御演算式を適用することにより、このような
干渉効果は相殺できる。
When disturbance heat is applied to heater LI3, where the amount of decrease in us is the smallest, other thicknesses V++Vt+Va+c are also changing, but each thickness νl+V! Thickness y for +V4+VS
By applying the same control equation as , such interference effects can be canceled out.

次に本発明の第2実施例について説明する。第2実施例
においても、用いる装置及び(1)弐〜(19)式を導
出し、(18) (19)式に対する観測器を設計して
、厚みの検出信号y (t)よりX(t−L)の推定値
例と全く同様につき説明を省略する。又、第2実施例に
おいても制御演算は、厚み計が第8図に示す0点或は0
点に到達する度に、実行されるので、一定時間間隔T毎
に行なわれることにする。ここに時間Tは厚み計がフィ
ルム幅を横断するのに要する時間である。一方、厚み3
の位置0点に対するむだ時間りは0点側と0点側で異な
る、すなわち、 位置0点に対しては明らかにし* > L cとなる、
以下の説明ではLm、LcともT<L<27を満たすと
する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment as well, the apparatus to be used and equations (1) to (19) are derived, and an observation device for equations (18) and (19) is designed, and the thickness detection signal y (t) is -L) Since it is exactly the same as the example of the estimated value, the explanation will be omitted. Also, in the second embodiment, the control calculation is performed when the thickness gauge reaches the 0 point or 0 point shown in FIG.
Since it is executed every time a point is reached, it is assumed that it is executed at fixed time intervals T. Here, time T is the time required for the thickness gauge to traverse the film width. On the other hand, thickness 3
The dead time for the 0 point is different between the 0 point side and the 0 point side, that is, for the 0 point, it is clear that * > L c,
In the following description, it is assumed that both Lm and Lc satisfy T<L<27.

第15図は0点での制御演算での推定値ω(tk、+−
L、)を得る様子を示す。時刻tい2〜【k、、で制御
演算が行なわれるとする。また制御演算間t、〜b++
ではヒータ人力u (k)は一定に保たれているとする
Figure 15 shows the estimated value ω(tk, +-
We show how to obtain L,). Assume that control calculations are performed from time t2 to [k]. Also, between control calculations t, ~b++
Assume that the heater power u (k) is kept constant.

時刻t5..に厚み計が0点に到達したとする。したが
って時刻thatより時間Tだけ過去の時刻iでは厚み
計が0点に到達していたことになる。時刻t、に行なっ
た0点での制御演算で推定値で行う0点での制御演算で
は既知のω(tb)を使がある。
Time t5. .. Assume that the thickness gauge reaches 0 point. Therefore, at time i, which is a time T past time that, the thickness gauge would have reached the 0 point. In the control calculation at the 0 point performed at time t, the known ω(tb) is used in the control calculation at the 0 point performed using the estimated value.

第16図は0点での制御演算での推定値X(b−+−L
c)を得る様子を示す0時刻tk、l に厚み計が0点
に到達したとし、t□、より時間Tだけ過去の時刻で0
点での制御演算で推定値ω(b) = x (b−Ls
)Δ = X (tm、+−Lc)を求める必要がある。第1
5図、第16図から判るように、制御演算の時間間隔T
は−る時間差は、時間間隔Tとは異なっている。したか
って(18) (19)式より推定値ω(b−+)は次
のよう以後の入力より時刻t1での状M変数の予測値X
(t+)は、(18)式より次のように推定される。
Figure 16 shows the estimated value X(b-+-L
Suppose that the thickness gauge reaches 0 point at time tk,l, which shows how to obtain c), and the thickness gauge reaches 0 point at time t□, which is past time T.
The estimated value ω(b) = x (b-Ls
) Δ = X (tm, +-Lc) needs to be found. 1st
As can be seen from Fig. 5 and Fig. 16, the time interval T of control calculation
The time difference is different from the time interval T. Therefore, from equation (18) and (19), the estimated value ω(b-+) is the predicted value X of the state M variable at time t1 from the subsequent inputs as follows.
(t+) is estimated from equation (18) as follows.

t、=t、−LC・1,1賀争1−LI+  LじLo
″T−LB+L(新変数η=t、−τを導入すると、 (49)式の右辺の積分は、第15図の2重線部分を積
分することであるから、(49)式は次式で表わせる。
t, = t, -LC 1, 1 battle 1 - LI + Lji Lo
``T-LB+L (When new variables η=t, -τ are introduced, the integration on the right side of equation (49) is to integrate the double line part in Figure 15, so equation (49) becomes the following equation. It can be expressed as

ff1l = 2 T  L@ u(k−1)は時刻tk−1〜tk間のヒータ入力、o
(k−2)は時刻tk−!〜tk−を間のヒータ入力で
ある。X(t+)=ω(b、+)、X (to) =ω
(th )とすれば、(50)式は次式で表わせる。
ff1l = 2 T L@u(k-1) is the heater input between time tk-1 and tk, o
(k-2) is time tk-! ~tk- is the heater input between. X (t+) = ω (b, +), X (to) = ω
(th), equation (50) can be expressed as the following equation.

ここで離散値ω(tk)をω(k)で表わしているや次
に第16図に示す0点での制御演算を考える、このとき
は(49)式で Lo□ti+−Li+  t+=th、+−Lc、  
t+−to−T−Lc+L1で第16図の2重線部分を
積分することにより次式%式% (52)式より予測値ω(th、+)は(19)式の離
散化式は次式で与えられる。
Here, the discrete value ω(tk) is expressed by ω(k). Next, consider the control calculation at the 0 point shown in FIG. 16. In this case, Lo□ti+−Li+t+=th , +-Lc,
By integrating the double line part in Figure 16 at t+-to-T-Lc+L1, the predicted value ω(th, +) is obtained from the following formula % formula % Formula (52) The discretization formula of formula (19) is as follows. It is given by Eq.

y(k+1) = Cω(k+1) したがって、(51) 、 (53) 、 (54)式
に対して観測器を設計することにより1=1.、、での
推定値ω(tb−+)は次のように求まる。
y(k+1) = Cω(k+1) Therefore, by designing an observer for equations (51), (53), and (54), 1=1. The estimated value ω(tb-+) at , , is determined as follows.

0点での推定値ω(k+1)の計算式 %式%) K@=観測器のゲイン行列 八 0点での推定値ω(k+1)の計算式 %式%) K、−観測器のゲイン行列 (55) 、 (58)式によれば、1=1.、、での
厚みデータのセットy(k+1)より1.1.、、での
状態変数ω(k+1)が推定できる。このとき推定誤差 0点での推定誤差ω(k÷1) ω(k+1) = (ΦwKscΦ1〕ω(k)   
(59)0点での推定誤差ω(k+1) ω(k+1) −(ΦcKccΦ、〕ω(k)   (
60)したがって行列〔ΦmKscΦ、〕〔ΦcKcc
Φ。〕の全ての固有値が安定領域にあるように観測器の
ゲイン行列Km 、Kcを定めれば、推定誤差は時間経
過とともに小さくなるようにすることができる。
Calculation formula for estimated value ω(k+1) at 0 points (% formula %) K@= Observer gain matrix Calculation formula for estimated value ω (k+1) at 80 points %) K, - Observer gain According to matrix (55) and equation (58), 1=1. From the set of thickness data y(k+1) at , 1.1. The state variable ω(k+1) at , , can be estimated. At this time, the estimation error at the point where the estimation error is 0 is ω(k÷1) ω(k+1) = (ΦwKscΦ1]ω(k)
(59) Estimation error at point 0 ω(k+1) ω(k+1) −(ΦcKccΦ,]ω(k) (
60) Therefore, the matrix [ΦmKscΦ,] [ΦcKcc
Φ. ] If the gain matrices Km and Kc of the observers are determined so that all the eigenvalues are in the stable region, the estimation error can be made smaller over time.

以上よりL=jl++での状IQX(b−+−L)の推
定値は、次の順序で得ることができる。
From the above, the estimated value of the state IQX(b-+-L) at L=jl++ can be obtained in the following order.

(1)  tmtm、+が制御演算実行周期Tの終端時
刻で、厚み計の出力する到達点識別信号により厚み計が
第8図のフィルム端部0点に到達していることが判った
ときは(55) 、 (56)式よりω(k+1)を計
算し、X (T+、、+−t、s)の推定値X(tm−
t−Lm)八 =ω(k+1)を得る。
(1) When tmtm, + is the end time of the control calculation execution cycle T, and it is determined that the thickness gauge has reached the 0 point at the film end in Fig. 8 based on the reaching point identification signal output by the thickness gauge. Calculate ω(k+1) from equations (55) and (56), and calculate the estimated value X(tm-
t-Lm)8=ω(k+1) is obtained.

(2)  tmt工、lが制御演算実行周期Tの終端時
刻で、厚み計の到達点識別信号により厚み計が第8図の
フィルム端部0点に到達していることが判っ八 る。
(2) When tmt, l is the end time of the control calculation execution cycle T, it is determined from the arrival point identification signal of the thickness gauge that the thickness gauge has reached the 0 point at the film end in FIG.

最後は、02)式の右辺の積分項 この積分項1は、時刻(t−L)から時刻tまでのるも
のである。積分■は、第17図の、2重線部分を積分す
ることになる。
Finally, the integral term on the right side of equation 02) This integral term 1 is from time (t-L) to time t. Integration (2) integrates the double line portion in FIG.

m=27−L 新変数η=ih、+−τを導入して前弐を整理すると、
積分1(k+1)は次式で表わせる。
m=27−L If we introduce new variables η=ih, +−τ and organize the previous two, we get
Integral 1(k+1) can be expressed by the following equation.

むだ時間りは0点と0点での制御演算で異なるので、(
61)式は次のようになる。
Since the dead time differs between control calculations at 0 point and 0 point, (
61) The formula is as follows.

0点での積分値1 m(k+1) 0点での積分1 c(k+1) ノ。Integral value at 0 point 1 m(k+1) Integration at 0 point 1 c(k+1) of.

(12) 、 (14) 、 (55) 、 (56)
 、 (57) 、 (5B) 、 (62) 、 (
63)式よ求められる。
(12), (14), (55), (56)
, (57), (5B), (62), (
63) It can be found by Eq.

0点での推定値 0点での推定値 ところが、時刻tk+1での状aiの推定値ように0点
側と0点側で演算式を切換えるとむだ時間LI+LCの
大きさが異なるため推定値の値も演算式が切換えられる
度に連続的でなくなり、階段状の変化をする。むだ時間
Lvがり、より大きいと、(64)式の推定値は(65
)式の推定値より大きくなりそのため(11)式による
操作量も凹凸の変動を繰り返すことになる。第18図は
(64) 、 (65)式を用いて推定値の計算をした
ときのシュミレーション結果を示す。制御演算間隔t 
=22.5秒、むだ時間Ll=39秒、Lc=37秒と
した。又、第18図はヒータU、に8Wの外乱熱がステ
ップ状に付加されたときの制御結果を示す。第18図(
a)は厚みyl〜ハの変化量の時間経過を示し、第18
図(b)はヒータ発生熱U。
Estimated value at 0 point Estimated value at 0 point However, when the calculation formula is switched between the 0 point side and the 0 point side, such as the estimated value of state ai at time tk+1, the size of the dead time LI + LC is different, so the estimated value The values also become non-continuous and change stepwise each time the calculation formula is switched. When the dead time Lv increases, the estimated value of equation (64) becomes (65
) becomes larger than the estimated value of equation (11), and therefore the manipulated variable according to equation (11) also repeats uneven fluctuations. FIG. 18 shows simulation results when estimated values are calculated using equations (64) and (65). Control calculation interval t
= 22.5 seconds, dead time Ll = 39 seconds, and Lc = 37 seconds. Further, FIG. 18 shows the control results when 8 W of disturbance heat is applied to the heater U in a stepwise manner. Figure 18 (
a) shows the time course of the amount of change in thickness yl to c, and the 18th
Figure (b) shows the heat U generated by the heater.

〜U、の変化量の時間経過を示す、第18図(a)に見
るように外乱熱により厚みI/、は−旦増加するが、ヒ
ータu1〜U、の発生熱を変えることにより厚み1八は
元の設定値に戻っている。ところが定常状態になっても
各ヒータの発生熱は変動を繰り返しており、厚みも小さ
な変化を繰り返している。厚み五/3の位置がよりフィ
ルム端になるとむだ時間り、とし。
As shown in FIG. 18(a), which shows the time course of the change in ~U, the thickness I/ increases by -1 times due to disturbance heat, but by changing the heat generated by the heaters u1~U, the thickness I/ 8 has returned to its original setting. However, even in a steady state, the heat generated by each heater repeatedly fluctuates, and the thickness also repeats small changes. If the position of 5/3 of the thickness is closer to the edge of the film, there will be dead time.

の差がより大きくなるため(64) 、 (65)式の
推定演算式を使うと、ヒータ発生熱の変動幅を大きくな
り、厚みの変動も顕著になる。このような不具合を改善
するために、(64) 、 (65)弐に用いるむだ時
間Lトシ7LsトLc(7)平均値L = ’A (t
、a+t、c) ヲ用いた。したがって、0点側でも0
点側でも推定値の計算式は共通して次式を用いる。
Since the difference between the two becomes larger, if the estimation calculation formulas (64) and (65) are used, the fluctuation range of the heat generated by the heater becomes larger, and the fluctuation of the thickness also becomes more noticeable. In order to improve such a problem, the dead time L used for (64), (65) 2, 7Ls and Lc (7) average value L = 'A (t
, a+t, c) was used. Therefore, even on the 0 point side, it is 0
The following equation is commonly used to calculate the estimated value on the point side.

L = ’A (t、m+t、c)         
  (68)第19図は推定値の計算式に(66) 、
 (67) 、 (6B)式を用いたときのシミュレー
ション結果で、条件は第18図と同じである。定常状態
でのヒータ発生熱の変動が解決されている。以上の内容
を整理すると次のようになる。
L = 'A (t, m+t, c)
(68) In Figure 19, the calculation formula for the estimated value is (66),
(67) This is a simulation result when using equations (6B), and the conditions are the same as in FIG. 18. Fluctuations in heater heat generation in steady state are resolved. The above contents are summarized as follows.

(1)問題点(2)を解決するために厚み検出値y:+
(t)と設定値rs(t)の偏差ε(1)・r+(t)
−ys(t)を入力とする積分器を制御器として導入す
る。
(1) To solve problem (2), thickness detection value y: +
Deviation between (t) and set value rs(t) ε(1)・r+(t)
An integrator with -ys(t) as input is introduced as a controller.

(2)むだ時間りによる大きな位相遅れの影響を受けず
に、制御系の連応性、定常精度に優れた性能を確保でき
る状態フィードバックゲイン行列Fを決める。
(2) Determine a state feedback gain matrix F that can ensure excellent performance in control system coordination and steady-state accuracy without being affected by large phase delays due to dead time.

(3)  フィードバックすべき状態1 (X + (
t) 。
(3) State 1 to be fed back (X + (
t).

x(t)]Tの推定値(X+(k+1)、X(k+1)
 ) ’ ハ(66)式よりむだ時間りの影響を受けず
に計算する。
x(t)] Estimated value of T (X+(k+1), X(k+1)
) ' C Calculate without being affected by dead time using equation (66).

(4)前記(2) (3)より問題点(1)(3)の解
決を図る。
(4) Aim to solve problems (1) and (3) from (2) and (3) above.

以上より従来の問題点(1) (2) (3)の解決を
図った制御方式の計算手順を整理すると、次のようにな
る。
Based on the above, the calculation procedure of the control method that solves the conventional problems (1), (2), and (3) can be summarized as follows.

第1図は、計算手順を制御装置に擬して記載したもので
ある。
FIG. 1 shows the calculation procedure as a control device.

(11時間周期Tの制御演算実行時刻1.1に、、に、
フィルム厚みの検出値y(k+1) (y+(k+1)
、yg(k+1)。
(At the control calculation execution time 1.1 of the 11-hour period T,...
Detected value of film thickness y(k+1) (y+(k+1)
,yg(k+1).

ys(k+1) 、ya (k+1) 、ys (k+
1)からなるベクトル)が厚み計10及びサンプラ10
0を通して得られる。サンプラ100は、制御演算実行
時刻1=1.、、毎に閉じられるもので厚み計10が第
8図のフィルム端部0点或は0点に到達した度に閉じら
れる。厚み計lOはまた第8図のフィルム端部0点或は
0点に到達すると、そのいずれかの側に達したかが判る
到達点識別信号dを出力する。
ys (k+1), ya (k+1), ys (k+
1) is the thickness meter 10 and the sampler 10
Obtained through 0. The sampler 100 performs control calculation execution time 1=1. , , and is closed every time the thickness gauge 10 reaches the film end point 0 or 0 point in FIG. When the thickness meter IO reaches the film end point 0 or 0 point in FIG. 8, it outputs a reaching point identification signal d which indicates which side of the film edge it has reached.

(2)  フィルム厚み検出値y(k+1)のうち、y
s(k+1)が減算器101に入力され、減算器101
は厚み設定値rs(k+1)との厚み偏差e (k+1
)=rs(k+1)−ys(k+1)を出力する。
(2) Of the film thickness detection value y(k+1), y
s(k+1) is input to the subtracter 101, and the subtracter 101
is the thickness deviation e (k+1) from the thickness setting value rs(k+1)
)=rs(k+1)−ys(k+1) is output.

(3)積分器102は、減算器101からの厚み偏差ε
(k+1)を入力して次式より厚み偏差の時間積分□値
を出力する。
(3) The integrator 102 has a thickness deviation ε from the subtracter 101.
(k+1) is input and the time integral □ value of the thickness deviation is output from the following equation.

X、(k+1)・XI(k)+0.5(tk、1−tk
)  (ε (k)+ ε (k+1)l  (69)
ここでε(k)は、前回厚み検出時(時刻t =b)で
の厚み偏差、XI(k)は時刻1=1.での積分器10
2の出力である。
X, (k+1)・XI(k)+0.5(tk, 1-tk
) (ε (k)+ ε (k+1)l (69)
Here, ε(k) is the thickness deviation at the previous thickness detection (time t=b), and XI(k) is the thickness deviation at time 1=1. Integrator 10 at
This is the output of 2.

積分器102は、厚みy、を変動させる外乱熱をヒータ
発生熱で補償して、常に厚みy、が設定値に一致するよ
うに外乱補償器の役目を果す。
The integrator 102 functions as a disturbance compensator by compensating the disturbance heat that changes the thickness y with the heat generated by the heater so that the thickness y always matches the set value.

(4)厚み計がフィルム端部のどちらかの側に到達する
と、厚み計は到達点識別信号dを出力し、識別信号dに
応じて、(55) (56)式或は(57) (58)
式^ よりω(k+1)を計算する。即ち、メモ1月04に記
憶されている過去のヒータ発生熱時系列(u(k−2)
とu(k−1))とフィルム厚み検出値y(k+1)が
観測器103に入力されて厚み計の出力する到達点識別
信号dで定まるむだ時間りだけ時刻E1+、1より以前
の時刻(b−+−L)での状態変数の推定値X (tk
、+−t) =^ ω(k+1)を出力する。
(4) When the thickness gauge reaches either side of the film edge, the thickness gauge outputs the reaching point identification signal d, and depending on the identification signal d, the formula (55) (56) or (57) ( 58)
Calculate ω(k+1) from the formula ^. That is, the past heater generated heat time series (u(k-2)
, u(k-1)) and film thickness detection value y(k+1) are input to the observation device 103, and the time (( The estimated value of the state variable X (tk
, +-t) =^ ω(k+1).

(5)  (66)式の右辺第一項の計算で時刻(tk
、1−L)での状態推定値(X + (k)1) 、ω
(k+1) ) ’に(68)式で定まる平均むだ時間
りだけ状態を推移させる態推移器105は平均むだ時間
りだけ状態を推移させる係数を乗じて時刻tk、、での
状態 推定値を得る。むだ時間τの大きさは、(68)
式に示すようにフィルム両端部でのむだ時間の平均値を
採用する。
(5) By calculating the first term on the right side of equation (66), time (tk
, 1-L), the state estimate (X + (k)1), ω
(k+1))' is multiplied by a coefficient that causes the state to change by the average dead time determined by equation (68) to obtain the estimated value of the state at time tk. . The size of the dead time τ is (68)
As shown in the formula, the average value of the dead time at both ends of the film is adopted.

平均 むだ時間り分だけの時間領域で加わる入力u (
k)による状態推移は、(66)式右辺第2項の〒(k
+1)で表わし、この補正は次の状態予測器106が行
なう。
Average Input u (
The state transition due to 〒(k) in the second term on the right side of equation (66)
+1), and this correction is performed by the next state predictor 106.

(6)  (66)式の右辺第2項のI (k+1)は
、時刻(th−+−L )から時刻tk+1 までの平
均むだ時間[の時間領域に加わる入力の時系列u(k−
ILu(k)による状態の推移量を表わす、I(k+1
)は平均むだ時間りを用いて(67)式より計算する。
(6) The second term on the right side of equation (66), I (k+1), is the time series u(k-
I(k+1), which represents the amount of state transition due to ILu(k)
) is calculated from equation (67) using the average dead time.

即ちメモリ104に記憶されているむだ時間nの長さで
決まる分だけの過去のヒータ発生熱の時系列(ここでは
u(k−1)、u(k)の2つ)が状態予測器106に
入力され、時刻(b−+−L )から時刻jk+1まで
の入力u(k)による状態変化量1 (k+1)を出力
する。
That is, the time series of past heater generated heat (here, two, u(k-1) and u(k)) determined by the length of the dead time n stored in the memory 104 is sent to the state predictor 106. and outputs the state change amount 1 (k+1) due to the input u(k) from time (b-+-L) to time jk+1.

e” LX+(k+lLa1Ck+1) ] ”と状態
予測器106の出力1 (k+1)が加算されて時刻E
h*+での状態推定値(XI(k+1)、X(k+1)
 ) ”を出力する。かくしてむだ時間りのために時刻
(th、+−L)での状態推定値しか観測値103で得
られないが状態推移器105と状態予測器106が平均
むだ時間りの分だけ積分動作を行うことにより時刻t、
1での状態推定値を得ることができる。この操作により
、むだ時間りによる位相遅れの影響を除去できる。
e”LX+(k+lLa1Ck+1)]” and the output 1 (k+1) of the state predictor 106 are added to the time E.
State estimate at h*+ (XI(k+1), X(k+1)
)".Thus, due to the dead time, only the state estimate at time (th, +-L) can be obtained from the observed value 103, but the state transitioner 105 and the state predictor 106 output the average dead time. By performing an integral operation for the time t,
1 can be obtained. By this operation, the influence of phase delay due to dead time can be removed.

(8)時刻tk−1から次の制御演算時刻tk*2まで
のヒータ発生熱u(k+1)は、状態フィードバックゲ
イン(f+、h)を使って、次式より定まる。
(8) The heat generated by the heater u(k+1) from time tk-1 to the next control calculation time tk*2 is determined by the following equation using the state feedback gain (f+, h).

ゲインを乗することによりヒータ発生熱指令値を定める
The heater generated heat command value is determined by multiplying by the gain.

(9)以上の制御演算は、時間周期T後に厚み計がフィ
ルム幅方向に移動して反対側のフィルム端部に達する制
御演算実行時刻L =tv−zに次回のフィルム厚み検
出値y(k+2)をサンプラ100から得て実行される
(9) The above control calculation is performed so that the thickness gauge moves in the film width direction after the time period T and reaches the opposite film end at the control calculation execution time L = tv-z. ) is obtained from the sampler 100 and executed.

次に具体例の第1として、(1)式の伝達関数g+(s
)。
Next, as a first concrete example, the transfer function g+(s
).

gz(s)、g3(s)が次式で与えられる場合の設計
例を示す。
A design example will be shown where gz(s) and g3(s) are given by the following equations.

u+(t)(i = 1〜5)は各ヒータの発生熱変化
量(単位にワット)を示し、yt(t)(+ = 1〜
5)は、各ヒータ位置に対応する厚み針位置での厚み変
化量(単位ミクロン)を示す。フィルムの流動遅れによ
るむだ時間し、および厚み制御点3′からフィルム端部
まで厚み計が移動するに要する時間L2′。
u+(t) (i = 1 to 5) indicates the amount of change in heat generated by each heater (in watts), and yt(t) (+ = 1 to 5)
5) shows the amount of thickness change (in microns) at the thickness needle position corresponding to each heater position. Dead time due to film flow delay and time L2' required for the thickness gauge to move from the thickness control point 3' to the edge of the film.

L2″ (第8図参照)は、次の値を想定する。L2'' (see FIG. 8) assumes the following value.

し、  =26秒 Lz’=17秒 Lx’ =7.5秒 したがって L露=43秒 Lc =33.5秒 厚み制御点3′は、第8図でフィルム端部0点側にある
とする。制御演算実行周期Tは、次の値を想定する。
Then, = 26 seconds Lz' = 17 seconds Lx' = 7.5 seconds Therefore, L exposure = 43 seconds Lc = 33.5 seconds The thickness control point 3' is assumed to be on the 0 point side of the film edge in Fig. 8. . The control calculation execution period T assumes the following value.

T=22.5秒           (72)制御系
を設計するためには、(1)式の入力u(t)と出力V
(t)の間の関係を表わし、可制御で可観測な状態方程
式(2)(31式を得る必要がある。(69)〜(71
)式のg+(s)2gz(s)9gs(s)からなるG
 (s)は、77次の状態方程式で表現できるが、可制
御で可観測な状態方程式は29次になることが分かった
。従ってG (s)より29次の状態方程式(21(3
1式を得た。
T = 22.5 seconds (72) In order to design the control system, input u(t) of equation (1) and output V
It is necessary to obtain controllable and observable state equations (2) (31) that express the relationship between (t). (69) to (71
) of g+(s)2gz(s)9gs(s)
(s) can be expressed by a 77th order state equation, but it was found that the controllable and observable state equation is 29th order. Therefore, from G (s), the 29th order state equation (21(3
One set was obtained.

(1)状態フィードバックゲイン行列Fの決定01)式
の状態フィードバックゲイン行列Fは、(2)式を元に
30次に拡張した状態方程式(8)式に対して最適レギ
ュレータ問題の解として求めた。(8)式は連続時間系
の一状態方程式であるので、これをサンプリング周期T
=22.5秒の離散化状態方程式に変えてレギュレータ
解法を適用した。適当な評価関数用いて状態フィードバ
ックゲイン行列Fを求めた結果、行列(A−BF)の固
有値として、制御の応答を決める主なものとして、次の
ような値が得られた。
(1) Determination of state feedback gain matrix F 01) The state feedback gain matrix F in equation (2) was found as a solution to the optimal regulator problem for equation (8), which is a 30th expansion of equation (2). . Since equation (8) is a one-state equation for a continuous time system, it can be expressed as the sampling period T
= 22.5 seconds, the regulator solution method was applied instead of the discretized state equation. As a result of finding the state feedback gain matrix F using an appropriate evaluation function, the following values were obtained as the eigenvalues of the matrix (A-BF), which are the main values that determine the response of the control.

0.856.0.8119.0.7755.0.761
8また前記以外の固有値は、絶対値が小さく、減衰が速
いので記載しない。全ての固有値は半径1の円内に入っ
ているので安定な制御ができることが分かる。最も減衰
の遅い固有値は0.8560であるので整定時間T、は
制御誤差1%で定義すると(0,876)” #0.0
1より、整定時間T、は次のように約11分と予測でき
る。
0.856.0.8119.0.7755.0.761
8. Eigenvalues other than those listed above are not described because their absolute values are small and their attenuation is fast. It can be seen that stable control is possible because all the eigenvalues are within a circle with a radius of 1. Since the eigenvalue with the slowest decay is 0.8560, the settling time T, defined with a control error of 1%, is (0,876)"#0.0
1, the settling time T can be predicted to be approximately 11 minutes as follows.

T、 −T X35=22.5X30秒=675秒=1
1.3分(2)観測器のフィードバックゲインにの決定
(56)式或は(58)式の観測器のフィードバックゲ
イン行列には、29次の状態方程式(55)式或は(5
8)式と5次の出力方程式(54)式に対して求めた。
T, -T X35=22.5X30 seconds=675 seconds=1
1.3 minutes (2) Determining the feedback gain of the observer The feedback gain matrix of the observer in equation (56) or equation (58) is determined by the 29th order state equation (55) or (5
8) and the fifth-order output equation (54).

ゲイン行列に、、 K、は行列(Φ、〒−(CΦ、)丁
Kl”)および行列(Φc”  (CΦc)’Kcf)
が安定な固有値をもつように最適レギュレータ問題の解
として求めた。例えば、ゲイン行列に、を定める状態方
程式4式%) 13秒である。適当な評価関数を用いてゲイン行列Kを
求めた結果、行列(Φ1−KsCΦ、)の固有値として
観測器の収束性を決める主なものとして、次のような値
が得られた。
In the gain matrix, K is the matrix (Φ, 〒−(CΦ,)DingKl'') and the matrix (Φc''(CΦc)'Kcf)
The solution to the optimal regulator problem is obtained so that the eigenvalues are stable. For example, in the gain matrix, the equation of state that determines Equation 4 (%) is 13 seconds. As a result of finding the gain matrix K using an appropriate evaluation function, the following values were obtained as the eigenvalues of the matrix (Φ1-KsCΦ,) that mainly determine the convergence of the observer.

0.9183.0.9183.0.9183.0.91
83.0.9183゜0.7654.0.7654.0
.7654.0.7654.0.7654゜前記以外の
固有値は、絶対値が小さく収束が速いので記載しない。
0.9183.0.9183.0.9183.0.91
83.0.9183゜0.7654.0.7654.0
.. 7654.0.7654.0.7654° Eigenvalues other than the above are not described because their absolute values are small and convergence is fast.

いずれも半径1の円内に入っているので、推計誤差を時
間経過と共に小さくしていくことができる。推定誤差が
初期の1%にまで減衰するのに要する時間T0は、最も
遅い固有値は0.9183であるので、(0,9183
)5S!=i0.01より次のように予測できる。
Since both are within a circle with a radius of 1, the estimation error can be reduced over time. Since the slowest eigenvalue is 0.9183, the time T0 required for the estimation error to decay to 1% of the initial value is (0,9183
)5S! =i0.01, it can be predicted as follows.

T0= (T−1,m+Lc) x55=13x55秒
−715秒−12分行列Φ、に対しても、整定時間T0
が12分程度になるゲイン行列に、が得られた。
T0 = (T-1, m+Lc) x55 = 13x55 seconds - 715 seconds - 12 minutes Also for the matrix Φ, the settling time T0
A gain matrix of approximately 12 minutes was obtained.

以上より求めたゲイン行列F、 Km、Kcを用いて制
御演算を行うことにより、得られた制御結果の例を第2
0図に示す、第20図(a)は厚みy、の設定値を5ミ
クロンだけステップ状に変えたときの5つの厚みy1〜
ハの変化量(厚み計の検出値の変化量)の時間経過を示
す、同じく第20図(b)は、そのときのヒータ発生熱
11.%ll、の変化量を示す。
By performing control calculations using the gain matrices F, Km, and Kc obtained above, an example of the control results obtained is shown in the second example.
Figure 20 (a) shown in Figure 0 shows five thicknesses y1~ when the set value of thickness y is changed stepwise by 5 microns.
FIG. 20(b), which also shows the time course of the amount of change in C (the amount of change in the detected value of the thickness gauge), shows the heat generated by the heater 11. It shows the amount of change in %ll.

厚み設定値を変えてから、制御演算の実行周期時間22
.5秒後に制御演算が行なわれるので、ヒータ発生熱の
変化は厚み設定値を変えてから22.5秒後に起こる。
Execution cycle time of control calculation after changing thickness setting value 22
.. Since the control calculation is performed after 5 seconds, the change in the heat generated by the heater occurs 22.5 seconds after the thickness setting value is changed.

ヒータ発生熱は、次の制御演算が行なわれる22.5秒
後まで同じ値が持続し、22.5秒後に新しい厚み検出
値に基づいて制御演算が行なわれて、ヒータ発生熱が変
更される。そのため、ヒータ発生熱は第20図(b)に
示すように階段状の変化をする。
Heat generated by the heater remains at the same value until 22.5 seconds after the next control calculation is performed, and after 22.5 seconds, control calculation is performed based on the new thickness detection value and the heat generated by the heater is changed. . Therefore, the heat generated by the heater changes stepwise as shown in FIG. 20(b).

一方厚み検出値は、設定値変化後22.5秒で初めてヒ
ータ発生熱が変化してから更にむだ時間L=33.5秒
後に変化が検出される。即ち、厚み設定値が変化してか
ら22.5秒+33.5秒=56秒後に厚み変化が検出
されている。厚みy、は正しく設定値に変更されており
、厚みy、に関してほぼ対称に変化している。一方、ヒ
ータ発生熱はヒータU、の変化量が最も太き(、ヒータ
ul、u%の変化が次に大きく、ヒータut+u4の変
化が最も小さい、これは、厚み1八へのヒータuR+u
4の干渉を小さくするためである。ゲイン行列F、Km
、Kcで決まる固有値より推定された整定時間が12分
であることが、第20図より裏付けられている。また定
常時にヒータ発熱量の変動がないのは、むだ時間を補償
するのに(64) 、 (65)式の代わりに(66)
式を用いたことによる。
On the other hand, a change in the detected thickness value is detected after a further dead time L=33.5 seconds after the heat generated by the heater changes for the first time at 22.5 seconds after the set value changes. That is, the thickness change is detected 22.5 seconds + 33.5 seconds = 56 seconds after the thickness setting value changes. The thickness y has been changed to the correct setting value, and changes almost symmetrically with respect to the thickness y. On the other hand, in the heat generated by the heater, the amount of change in heater U is the largest (the change in heater ul, u% is the next largest, and the change in heater ut+u4 is the smallest.
This is to reduce the interference of 4. Gain matrix F, Km
The fact that the settling time estimated from the eigenvalue determined by , Kc is 12 minutes is supported by FIG. Also, the reason why there is no fluctuation in heater heat generation during steady state is that to compensate for dead time, instead of formula (64) and (65), formula (66) is used.
This is due to the use of Eq.

実際に本制御方式を適用するときは、各厚みVr+V*
+ Va+ Vsに対して厚みysに適用したのと同じ
制御演算式を適用して各ヒータ発生熱指令値は各制御演
算式の結果の和として出力すればよい、なお、ヒータ発
生熱を制御しないでステップ状に変えたときに厚みの変
化が整定するのに要する時間は、約13分であることか
ら、本制御方式はむだ時間の影響をかなり軽減している
ことが分かる。
When actually applying this control method, each thickness Vr+V*
+Va+The same control formula as applied to the thickness ys is applied to Vs, and each heater generated heat command value can be output as the sum of the results of each control formula. Note that the heat generated by the heater is not controlled. Since the time required for the change in thickness to stabilize when the thickness is changed stepwise is approximately 13 minutes, it can be seen that this control method considerably reduces the influence of dead time.

次に具体例の第2を第21図について説明すると、第2
1図はヒータu3に8ワツトの外乱熱がステップ状に付
加されたときの制御結果を示す、第21図(a)は厚み
y1〜y、の変化量の時間経過を示し、第21図(b)
はヒータ発生熱ul””uzの変化量の時間経過を示す
。第21図(a)に見るようにヒータリ、の外乱熱によ
り厚みy、は−旦増加するが、ヒータU、〜U、の発生
熱を変えることにより厚みy、は元の設定値に戻ってお
り、整定時間は第20図と同様約12分である0本制御
方式で積分器を導入したことにより、外乱補償が良好に
なされていることが分かる。
Next, to explain the second specific example with reference to FIG.
Figure 1 shows the control results when 8 watts of disturbance heat is applied to the heater u3 in a stepwise manner. b)
shows the change over time in the heater generated heat ul""uz. As shown in Fig. 21(a), the thickness y increases by -1 times due to the disturbance heat of the heater, but by changing the heat generated by the heater U, ~U, the thickness y returns to the original setting value. It can be seen that the settling time is about 12 minutes as in FIG. 20, and that disturbance compensation is achieved well by introducing an integrator using the zero line control method.

厚みyt+Vaはダイ幅方向の熱伝導により外乱熱の影
響を受け、−旦増加している。厚みV++Vsも同様の
影響を受けるが、その影響はVt+Vaに比べて当然小
さい、このような外乱熱の影響を相殺するためにヒータ
U、の発生熱の減少量が最も大きく、ヒータL11.u
%の減少量が次に大きく、ヒータLI:。
The thickness yt+Va is affected by disturbance heat due to heat conduction in the die width direction, and increases by -1. The thickness V++Vs is similarly affected, but the effect is naturally smaller than that of Vt+Va.To offset the effect of such disturbance heat, the amount of decrease in heat generated by heater U is the largest, and heater L11. u
The next largest percentage decrease is Heater LI:.

u4の減少量が最も少ない、これはヒータム、uJの減
少量が厚み1八に余り影響しないようにしたためである
。ヒータU、に外乱熱が加わったとき、他の厚みVl*
Vz*Va+Vsも変化しているが、各厚みV++Vt
rVa+Vsに対して厚みy、と同じ制御演算式を適用
することにより、このような干渉効果は相殺できる。
The amount of decrease in u4 is the smallest. This is because the amount of decrease in heat tam and uJ was made so as not to affect the thickness 18 so much. When disturbance heat is applied to heater U, other thickness Vl*
Although Vz*Va+Vs also changes, each thickness V++Vt
By applying the same control equation for the thickness y to rVa+Vs, such interference effects can be canceled out.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は上記のように構成されるので次の効果を有する
。即ち、フィルム厚みの所定の位置での厚み検出値と厚
み設定値の差を時間積分する積分器を導入し、この積分
器出力をヒータ発生熱指令値にフィードバックすること
により厚みを変動させる外乱熱をヒータ発生熱で補償し
て常に厚みが設定値に一敗するようにすることができる
。またむだ時間りによる大きな位相遅れを避けるために
、観測器で現時刻tよりむだ時間りだけ前の時刻(t−
L)での状態推定値を得て状態推移器と状態予測器がむ
だ時間りの分だけ時間積分することにより、現時刻tで
の状態推定値を得てむだ時間りによる制御性能の劣化を
除去することができる。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. That is, by introducing an integrator that time-integrates the difference between the thickness detection value and the thickness setting value at a predetermined position of the film thickness, and feeding back the output of this integrator to the heater generated heat command value, the disturbance heat that changes the thickness is It is possible to compensate for this with the heat generated by the heater so that the thickness always falls within the set value. In addition, in order to avoid a large phase delay due to dead time, the observation device uses the time (t-
By obtaining the state estimate at the current time t, the state transition unit and the state predictor time-integrate the state by the amount of dead time, thereby obtaining the state estimate at the current time t and reducing the deterioration of control performance due to the dead time. Can be removed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の第1実施例を示す制御装置のブロッ
ク図、第2図は従来例のフィルム製造プラントの構成を
示す説明図、第3図はダイに埋め込まれたヒータ配置例
を示す正面図、第4図は従来のフィルム厚み制御装置の
ブロック図、第5図は従来のフィルム厚み制御装置にむ
だ時間を含めたブロック図で(a)はむだ時間り、、同
L2を別々に示した図、(B)は同一ブロックで示した
図、第6図は5&llのヒータ位置と5&iIの厚み検
出位置の対応を示す説明図、第7図はフィルム厚みの動
的数式モデルを表わすブロック図、第8図はフィルム厚
みを検出する厚み計の軌跡を示す線図、第9図は制御演
算の時間間隔および時間積分区間を説明する線図、第1
0図、第11図、第12図は種々の時間積分区間を説明
する線図、第13図および第14図は本発明の第1実施
例の装置を用いたシミュレーション結果(厚み設定値変
更の時及びヒータに外乱熱が加わった時)を示す説明図
、第15図ないし第21図は本発明の第2実施例に係る
図で、第15図、第16図、第17図は制御演算の時間
間隔および時間積分区間を説明する線図、第18図、第
19図は状態推移器と状態予測器の積分区分間として平
均むだ時間りを用いることによる効果を説明するシミュ
レーション結果を示す説明図、第20図及び第21図は
シミュレーション結果(厚み設定値変更の時及びヒータ
に外乱熱が加わった時)を示す説明図である。
Fig. 1 is a block diagram of a control device showing a first embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of a conventional film manufacturing plant, and Fig. 3 shows an example of arrangement of heaters embedded in a die. 4 is a block diagram of a conventional film thickness control device, and FIG. 5 is a block diagram of a conventional film thickness control device including dead time. , (B) is a diagram showing the same block, FIG. 6 is an explanatory diagram showing the correspondence between the heater position of 5&ll and the thickness detection position of 5&iI, and FIG. 7 is a dynamic mathematical model of film thickness. Block diagram, Figure 8 is a line diagram showing the trajectory of the thickness meter that detects film thickness, Figure 9 is a line diagram explaining the time interval and time integration section of control calculation, Figure 1
0, 11, and 12 are diagrams explaining various time integration intervals, and FIGS. 13 and 14 are simulation results using the apparatus of the first embodiment of the present invention (for changing the thickness setting value). FIGS. 15 to 21 are diagrams related to the second embodiment of the present invention, and FIGS. 15, 16, and 17 are diagrams showing control calculations. Figures 18 and 19 are diagrams illustrating the time interval and time integral interval of , and Figures 18 and 19 are diagrams illustrating simulation results illustrating the effect of using the average dead time as the integral interval of the state transition device and the state predictor. 20 and 21 are explanatory diagrams showing simulation results (when changing the thickness setting value and when disturbance heat is applied to the heater).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] フィルムの幅方向に沿って溶融樹脂の吐出量を調整操作
する機構をもつダイを有し、同ダイ位置と厚み計位置間
をフィルムが流動するに要する時間だけのむだ時間L_
1を以って厚み変化を検出する厚み計を有するフィルム
の押出成形並びに流延成形装置において厚み計がフィル
ム幅方向の所定の位置に対応した厚み検出値と、その位
置での厚み設定値との差を出力する減算器と、同減算器
の出力する厚み差の時間積分を行い出力する積分器と、
上記むだ時間L_1と厚み計が所定の位置の厚み検出後
フィルム側端部に達する迄の時間L_2との和の長さ分
だけ過去の吐出量操作端の操作量の時系列を記憶するメ
モリと、同メモリに記憶されている過去の操作端の操作
量の時系列とフィルム厚み検出値の設定値が入力された
時刻よりむだ時間Lだけ以前の状態変数の推定値を出力
する観測器と、前記積分器の出力と前記観測器の出力を
入力し、むだ時間Lだけ状態を推移させる係数を乗じて
所定の時刻での状態推定値を出力する状態推移器と、前
記メモリに記憶されている過去の吐出量操作端の操作量
の時系列を入力し或る時刻からむだ時間Lを経た時刻ま
での入力の設定による状態変化量を出力する状態予測器
と、前記状態推移器の出力と前記状態予測器の出力を加
算して所定の時刻での状態推定値を出力する加算器と、
同加算器の出力である或る時刻での状態推定値に状態フ
ィードバックゲインを乗じて前記操作端の操作量指令値
を出力する操作端の操作量指令器とを具備してなること
を特徴とするフィルム厚み制御装置。
It has a die with a mechanism to adjust the discharge amount of molten resin along the width direction of the film, and has a dead time L_ which is the time required for the film to flow between the die position and the thickness gauge position.
In a film extrusion molding and casting molding device having a thickness gauge that detects thickness changes using 1, the thickness gauge detects a thickness value corresponding to a predetermined position in the film width direction, and a thickness setting value at that position. a subtracter that outputs the difference in thickness, and an integrator that performs time integration of the thickness difference output from the subtracter and outputs the result.
A memory that stores a time series of past operation amounts of the discharge amount operation end by the length of the sum of the dead time L_1 and the time L_2 from when the thickness gauge detects the thickness at a predetermined position until it reaches the film side edge. , an observation device that outputs an estimated value of a state variable a dead time L before the time when the time series of the operation amount of the operation end in the past and the set value of the film thickness detection value stored in the memory were input; a state transition device that inputs the output of the integrator and the output of the observation device, multiplies it by a coefficient that causes the state to transition by a dead time L, and outputs an estimated state value at a predetermined time; and a state transition device that is stored in the memory. a state predictor that inputs the time series of the operation amount of the past discharge amount operation end and outputs the state change amount according to the input setting from a certain time to the time after dead time L; an adder that adds the outputs of the state predictor and outputs a state estimate at a predetermined time;
and a manipulated variable command device for the operating end that outputs a manipulated variable command value for the operating end by multiplying the estimated state value at a certain time, which is the output of the adder, by a state feedback gain. Film thickness control device.
JP63300962A 1988-02-17 1988-11-30 Apparatus for controlling thickness of film Pending JPH01295821A (en)

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EP89102761A EP0329157B1 (en) 1988-02-17 1989-02-17 Film thickness controller
DE68929083T DE68929083T2 (en) 1988-02-17 1989-02-17 Control device for the thickness of a layer
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