JPH04126887A - 抄紙機制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は紙を製造する抄紙機を制御する装置に係り、特
に均一な品質の紙を製造するのに好適な改良に関する。

〈従来の技術〉 抄紙機の制御装置は、例えば本出願人の提案に係る特開
昭６３−７５１９７号公報等で公知である。第１４図は
抄紙機全体の梢成斜視図である。図において、ヘッドボ
ックス５から吐き出された原料は、ワイヤパート８を通
過することにより搾水され、プレスパー１−９で圧縮さ
れて所定の紙厚になり、ドライパート１５を通過するこ
とによって乾燥され、カレンダ１１を通過することによ
って紙の表面に光沢を付けられて、リール１２に巻取ら
れる。

ヘッドボックス５には原料液を吐き出すスライスリップ
６と、このスライスリップ６の開度を調節するスライス
ボルト７が紙の幅方向に一定間隔で数十本設けられてい
る。白水サイ１７３はワイヤパ１〜３の搾水による白水
を受は取るもので、ポンプ４によりヘッドボックス５に
帰還されている。

ポンプ４の入り口においては、種口弁２により種箱１中
の原料（種）か注入される。

紙の坪量や水分率を測定するセンサ１４は、カレンダ１
１とリール１２の間に設置されたフレム１３に添って往
復運動をして紙幅力・向の測定をしているもので、例え
ば水分率についてはＵＳＰ４．３１５，１５０　、４，
６２０，１４６に開示されたものか使用されている。そ
して、この紙幅方向のデータをプロフィルと呼ぶ。コン
トローラ１６は、センサ１４の測定した坪量プ１７フイ
ルを入力して目標の坪量となるようにスライスボルト７
を操作して、スライスリップ６の開度を制御している。

尚、水分率については水分率プロフィルを入力して目標
の水分率となるようにドライバー１−１５のスチーム量
を制御し、坪量平均値の目標値との事前は種Ｌ１弁２の
弁開度を制御して行なっている。

第１５図は抄紙機制御装置の機能ブロック図である。図
において、プロフィル演算部３２は、センサ１４で測定
された測定プロフィル信号と予め定められた目標プロフ
ィルとの偏差を演算すると共に、位置対応部３７′Ｉを
参照して測定プロフィル信号を実際に操作をするスライ
スに対応させるもので、これにより各スライス（ｋ）毎
の制御偏差ｅ（ｋ）が求められる。測定プロフィルは、
例えは測定点の総数を幅方向に３６０点とし、これを隣
接する６点で平均を取って平滑化するとよい。目標プロ
フィルは例えば中央の坪量を若干大きくする一方で、両
端を若干少なくしてリール１２で安定した巻取ができる
ようにする。位置対応部３４は、測定プロフィル信号の
測定点とスライスの対応関係を記述したもので、理論式
や実験等で予め定めておく。スライス操作量演算部３８
は今回の制御周期で操作するスライスと、その操作量の
変化量△１Ｊｌ（ｋ）を求めるものであり、コントロー
ラ１５の中核的部分である。出力制御部６０はスライス
操作量演算部３８で求めた各スライス毎の変化操作量△
ＩＪｌ（ｋ）を前回の操作量Ｔｕ（ｋ）に加算して今回
の操作量″？ｌｋ）として出力するもので、例えばセン
サの走査周期の自然数倍に定めたり、抄紙機の時定数や
コントローラの演算能力を基準に定める。例えはセンサ
】。４の走査周期が３０秒であれば、出力制御部６０の
制御周期を２分毎と定める。

尚、スライス操作量演算部３８は熟練したオベレタによ
るマニュアル操作か多くの製紙工場で採用されている。

第１６図はコントローラー６に着目して表わした抄紙機
制御システムの構成ブロック図で、制御状態を詳細に説
明している。ここでは説明を簡略にするためスライスに
対応させた状態で表わしている。コントローラー６では
、目標値（設定値であり、ここてはｙ（に）と表わす）
とフィードバックされた坪量プロフィルｙ（Ｋ）との偏
差ｅ（に）から操作量を求める。この操作量によりスラ
イスポルト７か調節され、その結果変化する坪量プロフ
ィルかフィードバックされる。そして偏差ｅ（に）が０
に近付くように制御される。

このような制御系における操作量はスライスリップ開度
パターン（ｕ　　、、、、、ｕＮ）であり、制御 御量は坪量プロフィル（ｙ　　、１１．、　ｙＮ　）で
ある。

プラントは一次遅れと幅方向の干渉で近似できるが、こ
れをラプラス変換に於けるＳ領域で表わすと次のように
なる６ ＹｆＳ）−１に／（１＋Ｔｓ）ＡＵ（Ｓ）　　　　（１
）ここで、Ｙ（Ｓ）はベクトル：！／（１）のラプラス
変換、ソ（１）は行列「ｙｌ（↑）、、、、、ｙＮ　（
ｔ）　］の転置行列（［ｙ　　（ｔ）、、、、、ｙＮ（
ｔ）　］■と表わす）、である。Ｕ（Ｓ）はベクｌ〜ル
アＪｌ（ｔ）のラプラス変換、’Ｌｌ／（ｔ）は［ｕ　
　（ｔ）＋−１，、ｕＮ（ｉ）　］の転置行列、にはゲ
イン、ｒは時定数、Ａは干渉行列（ＮＸＮ）で、次の関
係を充足している。

そして、ｔは時間である。

従来の制御則は、干渉を考慮した演算と一次遅れを考慮
したＰＩ（比例・積分）制御を組合せており、これを離
散時間、速度形で表わすと次の通りである。

△ｕ／（ｋ）　　−Ｋ　　　Ｍ　Δｇ　　（ｋ）　　十
Ｋ　　　Ｍｅ　　（ｋ）　　　　　ｆ２）ここで、ｋは
離散時間、ＩＪｌ（ｋ）は離散時間スライスリップ開度
ベクトル、△１Ｊｌ（ｋ）は差分、ｆ　（ｋ＞は離散時
間の制御偏差ベクトル、ｅ（ｋ）は制御偏差、△ｅ　（
ｋ）は差分て、それぞれ次の関係を満たしている。

７１（ｋ）　＝　［ｕ　１　ｆｋ）、、、、、ｕ　Ｎ　
ｆｋ）戸△ＩＪｌ　（ｋ　）　　＝＝　７１（ｋ　）　
　−１Ｊｌ　Ｆｋ−１）　　、Ｊ ＜Ｉ！　（ｋ）　＝　［ｅ　　（ｋ）、、、、ｅＮ（ｋ
）　］ｅ−（ｋ）＝ｙ、（ｋ）−ｙ　　　（ｋ）　　、
△ｅ　（ｋ）＝ｅ　ｆｋ）−ｅ　（ｋ−１）そして、Ｋ
　は比例ゲイン、Ｋ１は積分ゲイン、Ｍは干渉を考慮し
たＮＸＮ行列である。

次に動作を説明する。加え合わせ点２１で得られた目標
値と制御量の偏差（制御面差）　ｅ　（ｋ）に対して演
算器２２で干渉を考慮した演算を施す。

この結果を次式で表わす。

■ ｅ　’（ｋ）＝　［ｅ　−（ｋ）１．−、、　ｅ　−Ｎ
　（ｋ）　］この場合、ｅｌｋ）とｅ（ｋ）の間に次式
が成立する。

ｅ　’（ｋ）＝　Ｍ　ｅ　（ｋ）　　　　　　　　　　
　　　（３）コン１〜ローラ２５には、ｆ’（ｋ）と△
ｅ　’　ｆｋ）カ入力される。差分△ｆＭｋ）は、演算
器２２の出力ｅ（ｋ−１）とバッファ２３を介した演算
器の前回出力値ｅ〜（に−１）との差を、加え合わせ点
２４より得たもので、次式で表わされる。

、／ｌ　’（ｋ）＝ｆ　’（ｋ）−ｆ　−（ｋ−１）そ
して、コントローラ２５は次式のようなＰ１演算を行な
う。

△’＋Ｊｌ（ｋ）＝　ＫＰ　△くｆビ　°（１（）　＋
１＜　１　４二　’（ｋ）　　　　　　　　　（４）こ
の演算は次のようにベク）〜ルの要素ごとのスカラー演
算でも表わすことかできる。

△ｕ（ｋ）＝Ｋ　　△ｅ−（ｋ）＋Ｋ　ｅ″、（ｋ）Ｉ
　　　　Ｐ　　　Ｉ　　　　Ｉ　　１（１＝１〜Ｎ）　
　　　（５） 加算器２６は、自身が保持している前回のスライスリッ
プ開度ベクトルに、コンｌ−ｏ−ラ２５からの出力△ｌ
Ｊ／ｆｋ）を加算し、今回のスライスリップ開度ベクト
ル１Ｊｌ（ｋ）として出力する。このスライスリップ開
度ベクトル［（ｋ）は零次ボールド回路２７を経て操作
量１ＪＩ（↑）としてプラン１〜２８に加えられる。

プラント２８の出力（坪量プロフィル）ｙｆｔ）はに時
間ごとにサンプリングを行うサンプラ２９を介して取り
出され、前記加え合わせ点２１にフィードバックされる
。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところて、プラントは理想的には（１）式で表現される
が、実際には複雑な非線形特性を含んでいるため（２）
式のような線形制御では不−１−分であるという課題か
あった。

■　第１７図はスライス間鋸歯状波の説明図で（Ａ、　
）は操作前、（Ｂ）は操作後を示している。

図において、横線は紙の幅方向を表しており、曲線は当
該位置における坪量プロフィルを表し、縦線（＋）は当
該スライスの影響が最も顕著に現れる測定端の位置（位
置対応と呼ばれる）を表し、矢印（↓）は該当するスラ
イスの操作を表している。スライス間鋸歯状波を解消す
るなめに、間に一本のスライスをおいて両側のスライス
を操作する（第１７図Ａ）。しかし操作したスライスの
位置で坪量の谷か生じ、かえって鋸歯状波を増長させて
しまう場合があった（第１７図Ｂ）。

■　プロセスか複雑なので、スライスの操作に対して坪
量プロフィルの応答か理想通りに現れないことが多い。

特に−度に何本ものスライスを操作すると、坪量プロフ
ィルか乱れて熟練した操作者の応援を必要とする場合が
ある。

■　大幅な銘柄変更時や抄紙機の動作開始時のようにプ
ロセスが非常に乱れた状態では、製品と認められる品質
までプロフィルを収束させるのに非常に時間が掛り、損
紙か莫大な量になる。

■　スライスは過度の曲げに対して永久歪みを生ずるこ
とがあり、−旦永久歪みかできるとスライスボルトを操
作してもリップ開度か調節できなくなってしまう。そこ
で、隣接するスライスボルト間に開度差にリミットを付
けて操作量を規制する必要がある。しかし、従来装置に
よれば坪量が均一になっていてもスライスのリップ開度
パターンが乱れてしまい、この隣接リップ開度リミット
を逸脱してしまうことがあった。一定範囲内であれば、
原料出力の応力分布やスライスリップの形状などの影響
を保障していると考えられるが、過度の乱れはスライス
の保護上問題である。

上述した課題を解決する本発明の第１の目的は、熟練し
た操作者の手動操作手法を取り込んだファジィ制御手法
を採用して、鋸歯状波の坪量プロフィルを確実に平坦化
できる抄紙機制御装置を堤供するにある。本発明の第２
の目的は、プロセスか大ｒｌＪに乱れなときでも短時間
に製品レベルまでプロフィルを収束できる装置を提供す
るにある。

本発明の第３の目的は、スライスリップの開度を滑らか
に保ちながら坪量プロフィルを安定に制御できる装置を
提供するにある。

く課題を解決するための手段〉 上記第１及び第２の目的を達成する第１の発明は、紙の
原料の供給蔗を操作する当該紙の幅方向に複数配置され
たスライス（６，７＞と、製造された紙の品質を当該紙
の幅方向に測定するセンサ（１４）とを存する抄紙機に
対して、このセンサで検出した値が予め定められた目標
プロフィルに一致する方向に前記スライスを操作する抄
紙機制御装置において、次の構成としたものである。

即ち、前記センサの測定点が、前記スライスのいずれに
位置対応しているか定める位置対応部（３４）と、前記
検出坪量プロフィルと目標プロフィルとの偏差を、当該
位置対応部の対応関係に従い、前記スライスについて演
算するプロフィル演算部（３２）と、このプロフィル演
算部が前回１つ 及び今回の制御周期で求めた偏差プロフィルの差分を演
算する差分プロフィル演算部（３７）を有している。

また、スライス演算部（７０）として、偏差プロフィル
、差分プロフィル及び変化操作量に関する所定数のファ
ジィ関数のメンバシップ関数を有する評価関数部（７４
）と、偏差プロフィルを目標値に一致させる方向に操作
する順操作ルール、面差プロフィルは目標値に略一致し
ているが差分プロフィルの影響を考慮して操作する逆操
作ルル、及び偏差プロフィルが［１標値と乖離し且つ差
分プ１コフィルの値が小さくないときは今回の操作を見
通る待ちルールを有する操作ルール部（７６）と、前記
プロフィル演算部の出力する面差グロフィルと前記差分
プロフィル演算部の出力する差分プロフィルを入力し、
当該操作ルール部を参照して今回の操作ルールを定める
と共に評価関数部に従い今回の変化操作量を定めるファ
ジィ推論部（７２）を有している。

そして、このファジィ推論部の出力する変化量作置によ
り操作量を変化させて前記スライスに当該制御量を送る
出力制御部（６０）とを具備することを特徴とするもの
である。

上記第２及び第３の目的を達成する第２の発明は、上述
した抄紙機制御装置において、次の構成としたものであ
る。

即ち、前記センサの測定点が、前記スライスのいずれに
Ｉｆ１置装応しているか定める位置対応部（３４）と、
前記検出坪量プロフィルと目標プロフィルとの面差を、
当該位置対応部の対応関係に従い、前記スライスについ
て演算するプロフィル演算部（３２）と、このプロフィ
ル演算部の演算結果からｇｆＱ定プロフィルをＬ］標プ
ロフィルに一致させるための各スライスに対する操作量
の変化量を演算するスライス操作量演算部（３８）と、
このスライス操作量演算部で求めた操作量の変化量と出
力制御部からスライスに対して出力される前回の操作量
とを加算し、この加算された操作量を平滑化して当該出
力制御部に送る操作量補正部（８０）ど、この操作量補
正部で平滑化された操作量を今回の操作量として各スラ
イスに送る出力制御部（６０）とを具備することを特徴
とするものである。

〈作　用〉 本発明の各構成要素はつぎの作用をする。プロフィル演
・鼻部は今回の坪量プロフィルと目標値との偏差プ１７
フイルｅ（１０を求める。差分プロフィル演算部は前回
と今回の制御周期との間の差分プロフィル△＜ｆ？　（
ｋ）を求める。ファジィ推論部はこれらの値がら評価関
数部及び操作ルール部を参照して今回の変化操作量△７
ｕ（ｋ）を演算する。出力制御部はファジィ推論部の演
算した結果を基に新たな操作１石ｋ）をスライスに出力
する。

好ましくは、操作量補正部を設けて出力制御部から操作
ＩＪｌ（ｋ）を出力する前に平滑化処理をすると、スラ
イスに損傷を与える虞かなく安定した制御ができる。

〈実施例〉 以下図面を用いて、本発明を説明する。

（実施例１） 第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図である
。尚第１図において、前記第１５図と同一作用をするも
のには同一符号をつけ説明を省略する。図において、差
分プロフィル演算部３７は、プロフィル演算部３２の演
算する前回と今回の制御周期に於ける偏差プ１１７フイ
ルｅ（ｋ）の差分を求め、差分プロフィル△ｅ［ｋ）と
して出力する。スライス演算部７０は、Ｍａｍｄａｎｊ
の方法等のファジィ制御理論で公知の手法で推論を実行
するファジィ推論部７２と、ファジィ変数とメンバシッ
プ関数を表わす評価関数部７／１及びルールデブルを格
納している操作ルール部７６を有している。評価関数部
７４は、偏差プロフィルｌｋ）に対する関数部７４２、
差分プロフィル△ｅ　（ｋ＞に対する関数部７４４及び
変化操作量△１Ｊｌ（ｋ）に対する関数部７４６を有し
ている。操作ルール部７６は、偏差プロフィルを打消す
方向にスライスを操作する場合を規定する順操作ルール
部７６２と、偏差プロフィル１１体の偏差は少ないが、
差分プロフィルの存在によって将来偏差プロフィルの行
過ぎか予ｉｌｌされる場合に、この予想される行過ぎを
打ち消す方向にスライスを操作する場合を規定する逆操
作ルール部７６４と、差分プロフィルの値が大きいため
に偏差プロフィルか安定するまでスライス操作を猶予す
る待ちルール部７６６及び゛差分プロフィルの値が大き
いために偏差プロフィルが発散する虞のある場合に発散
を防止する方向にスライスを操作する発散防止ルール部
７６８を有している。出力制御部６０はファジィ推論部
７２の出力する変化操作量△［（ｋ）を従前の操作量に
加算してスライスリップ開度を調節する操作量７１（ｋ
）をスライスボルト７に送る。

第２図は評価関数部７４の説明図で、（Ａ）は偏差プロ
フィル関数部７４２、（Ｂ）は差分プロフィル関数部７
４４、（Ｃ）は変化操作量関数部７４６を表わしている
。図において、ファジィ変数は７種類あり、Ｎ　Ｂ　（
ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｂｉｇ）は負で大、ＮＭ　（ｎｅｇ
ａｔｉｖｅ　ｍｅｄｉｕｌｌ）は負で中位、ＮＳ（ｎｅ
ｇａｔｉｖｅ　５Ｉｌａｌｌ）は負で小、ＺＯ（ｚｅｒ
ｏ）は零位、Ｐ　Ｂ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｂｉｇ）は正
で大、Ｐ　Ｍ　（ｐｏｓｉｔｉｖｅＩｎｅｄｉｕｍ　）
は正で中位、Ｐ　Ｓ　（ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｓｍａｌｌ
）は止で小である。

偏差プロフィル関数部７４２では、ファジィ変数が上記
７種類あり、メンバシップ関数は三角形になっている。

縦軸にはＯ〜１の適合度、横軸には−ｅ　　〜ｅ、　の
範囲の偏差プロフィルｅＩ＋１１８Ｘ　　　　　　１ｌ
ａＸ （スカシ）が記されている。各ファジィ変数ＮＢ〜ＰＢ
は図示したような順序で等間隔に配置され、各ファジィ
変数はＩＡ接するファジィ変数と一部重畳している。差
分プロフィル関数部７４４では、ファジィ変数がＮＭと
ＰＭを除く」１記５種類あり、メンバシップ関数は左右
非対称の三角形か含まれている。縦軸にはＯ〜１の適合
度、横軸には−△ｅ　　〜△ｅｉｎａｘの範囲の差分プ
ロフィル△ｅ１１１ａＸ （スカシ）か記されている。各ファジィ変数ＮＢ〜ＰＢ
は図示したようなＩｌｉ序で配置され、ＰＳとＰＢ（若
しくはＮＳとＮＢ）の間隔ＰＢ２はｚｏとＰＳ　（ＮＳ
）の間開ＰＢ１に比べて広い不等間隔になっている。変
化操作量関数部７４６では、ファジィ変数が上記７種類
あり、メンバシップ関数は三角形になっている。縦軸に
はＯ〜１の適合度、横軸には一△Ｕ　　〜△ｕｉｍａ：
＋；の範囲の変化操作ａｘ 量Δｕｉ　　（スカシ）か記されている。各ファジィ変
数ＮＢ〜Ｐ　ｒ３は図示したような順序で配置され、は
ＺＯとＰＳ　（ＮＳ）の間隔Ｐｃ１、ｐｓとＰＭ（若し
くはＮＳとＮＭ）の間隔Ｐ。２及びＰＭとＰＢ（若しく
はＮＭとＮＢ）の間隔Ｆ）Ｃ３は次の関係を充足する不
等間隔になっている。

Ｐｏ１くＰｃ２くＰｃ３　　　　　　　　　　　　　（
６）この様に不等間隔にしたのは、偏差プロフィルｅ大
きいためにスライスを大きく操作すると（時定数十無駄
時間）か小さく、偏差プロフィルｅか小さいためにスラ
イスを小さく操作すると（時定数＋無駄時間）が大きく
なると言う動特性を抄紙機か有しているためである。変
化操作量△ｔｌＮｋ）は例えば、ＺＯで０．Ｏｎ＋ｎ　
、ＰＳ　（ＮＳ）で０．１ｎ＋ｌ′Ｉ、ＰＭ　（ＮＭ）
で０．４ｍ１Ｍ、ＰＢ　（Ｎ　Ｂ　＞で１．０ｎｎ　Ｌ
＝なっている。なお、各ファジィ変数のメンバシップ関
数のパラメータは、制御対象となるプラントに合わせて
調整する。例えは、ｅ　１ｌｌａＸ、△ｅ　ｉｎａｘ及
び△Ｕ　□ａ８の値を調節し、通常はメンバシップ関数
の形状まで調節する必要はない。

第３図は操作ルール部７６の概念を説明する図で、縦軸
が偏差プロフィルｅ、横軸か差分プロフィルムｅになっ
ている。順操作ルール部７６２は差分プロフィルムｅか
小さい領域であり、縦軸に沿って存在している。逆操作
ルール部７６４は偏差プロフィルｅが小さい領域であり
、横軸に沿って存在している。中央部７６５は縦軸と横
軸の交差する原点付近であり、順操作ルール部７６２と
逆操作ルール部７６４が互いに影響を打消しあって変化
操作量か零となる領域ＺＯに相当している。

待ちルール部７６６は偏差プロフィルｅ及び差分プロフ
ィルムｅか小さくない値を有する領域で、制御状態か安
定するまでスライス操作を待つ領域である。待ちルール
部７６６はプラントの動特性変動に対してロバスト性を
高めている。なお、発散防止ルール部７６８を待ちルー
ル部７６６の一部に設けて、制御状態か発散するのを防
止してもよい。

曲線ＯＰＩ〜３は制御状態の位相図である。偏差プロフ
ィルｅか大きい状態でスライスの操作をすると、測定プ
ロフィルが変化するので図のような半円形の曲線を描く
。一般に変化している途中では順操作ルール部７６２か
ら待ちルール部７６６に移動し、プロセスに応じて順操
作ルール部７６２に再び入ったり（曲線ＯＦ）　】−）
　、逆操作ルル部７６４をへて中央部７６５に移動した
り（曲線０Ｐ２）、或いは逆操作ルール部７６４を経て
順操作ルール部７６２に至るもの（曲線０Ｐ３）もある
。

第４図は操作ルール部′７６の詳細を示す図で、第３図
に対応させである。順操作ルール部７６２には偏差プロ
フィルｅの値に応じてＰＳ〜ＰＢ（ＮＳ〜ＮＢ）か割当
てである。同様に逆操作ルル部７６４には差分プロフィ
ル△ｅの値に応じてＰＳ、ＰＢ、ＮＳ及びＮＢか割当て
である。中央部７６５はＺＯが割当てである。待ちルー
ル部７６６は原則として何も割当てかなく、従って待ち
を表わしている。発散防止ルール部７６８は、待ちルー
ル部７６６の領域に４個設けられている。

位相面の座標を（ｅ、△ｅ）で表わすとき、これらが（
ＮＢ、ＮＢ）にはＮＢ、（ＰＢ、ＰＢ）にはＰＢ、（Ｎ
Ｓ、ＰＢ）にはＰＳ、（ＰＳ、ＮＢ）にはＮＳとして割
り当てられている。前者二つは、偏差プロフィル及び差
分プロフィルの絶対値が大きな領域で、かつ符号か同じ
になっている。後者二つは、偏差プ１７フイルの絶対値
が大きく、差分プロフィルの符号か偏差プロフィルの符
号と逆で絶対値のちいさな領域になっている。

第５図は本実施例による抄紙機運転状態の説明図で、（
Ａ）は測定プロフィルの分散状態、（Ｂ）は操作量のト
レンドであり、横軸は時間になっている。ここでは、通
紙開始時から４時間後までを表わしている。操作量は時
間の経過と共に一定値に近付いていくのか了解される。

第６図は従来のＰ１制御での説明図で、本実施例の比較
のために用いている。何等かの外乱による同程度の大き
さの偏差プロフィルｅに対して、本実施例ではＰ　Ｉ制
御と比較して早めに大きく操作して旨く落ち着かぜてい
る。また、偏差プロフィルｅの小さい時に、ハンチング
を起こさず制御されている。

ここでのファジィ演算は、偏差プロフィルｆｆｋ）と差
分プロフィル△ｔＥ’（ｋ）から変化操作量△１Ｊ１（
ｋ）への非線形写像になっているので、抄紙機のように
非線形性を有するシステムの制御にはプロセスの特性に
合わせた調整が容易にできるという効果がある。

（実施例２） 続いて、スライス操作量を平滑化する本発明の実施例に
ついて説明する。第７図は本発明の第２実施例を説明す
る構成ブロック図である。尚第７図において、前記第１
５図と同一作用をするものには同一符号をつけ説明を省
略する。図において、スライス操作量演算部３８は、プ
ロフィル演算部３２の演算結果から測定プロフィルを目
標プロフィルに一致させるための各スライスに対する操
作量の変化量△１１ｋ）を演算する。操作量補正部８０
は、ギャップ演算部８１と袖丁量演算部８２及び加算・
袖１「部８３より構成されており、スライス操作景演算
部３８で得られた変化操作量△１ＪＪ（ｋ）にスライス
リップ開度を滑らかに保つことを８慮した補正量５（ｋ
）を加えるものである。補正量５（ｋ）は、 ■ ＄（ｋ）　＝　［ｓ　１（ｋ）、−＝、　Ｓ　Ｎ　（ｋ
）　］で表わされ、操作量補正部８０での演算を図式で
表わすと次の通りである。

ΔＩＪｌ　（ｋ）　十ｓ　ｆｋ）→ΔｔＪｌ（ｋ）　　
　　　　　　（７）これは次のように要素ごとに書くこ
ともできる。

Δｕ（ｋ）」−５（ｋ）−＋Δｕ（ｋ）たたし、１・１
〜Ｎ 次に、操作量補正部８０の各要素について詳細に説明す
る。第８図はギャップ演算部８１の演算の説明図である
。ギャップ演算部８１は、隣接するスライスのりラグ開
度とこの間に存在するスライスのリップ開度から、今回
の操作量出力前の中央のスライスのギャップＵ・　　（
ｋ）を計算する。

　−ＧＡＰ この場合の演算は次式で与えられる。

ｕ　＝ａＡｐ　（ｋ）　−ｕ　　（ｋ）（ｕ＋−１（ｋ
）　＋ｕｉ→１　（ｋ）　）／２　　　　　（８）この
ように、５ｉ（ｋ）は隣接するスライスのリップ開度１
．、　　ｕ（ｋ）、ｕ（ｋ）、ｕ１＋１　（ｋ）＋−−
−）から決定される。このリップ開度は前回の制御周期
で実施された開度に、今回の制御周期でスライス操作量
演算部３８で演算された変化操作量Δ７１（ｋ）を加算
した値とするとよい。

第９図は補正量演算部８２の関数の一例を示す説明図で
ある。補正量演算部８２は、補正量５（ｋ）はギャップ
演算部８１の演算しなｕ（ｋ）＋−ＧＡＰ をパラメータとする関数であり、次式で表わされる。

５（ｋ）　−−、ｆ　（ｕ（ｋ）　）　　　　　　（９
）＋　　　　　　　　　　　　　　　　　＋　−ＧＡＰ
この開数Ｉは図示するような、単調非減少関数である。

なお、第９図における直線の傾きや、ａ点の値は現状に
合わせて適宜決定する。好ましくは、ギャップの絶対値
がある一定値以下であれば、補正量５（ｋ）を零とする
不感帯を設けるとよい。

加算−補正部８３は、前述した（７）式を原則として実
行する。例外的に、変化操作量△１１．ｆｋ）に対して
補正ＪＥｔｓｉ（ｋ）の値が逆符号になり、かつ補正量
Ｓ・（ｋ）の絶対値が変化操作量Δ″？Ｊｌｆ）ｔ）よ
りも大きくなる場合を考察すると、スライス操作量演算
部３８で演算した本来の操作か全く行われないことが起
り得る。これを避ζフるなめ、補正回路では次のアリゴ
リスムを用いて補正する。

（ａ）Ｏ＜ａ−Δｕ　　（ｋ）　＜　−ｓ　　（ｋ）ま
たは、−５（ｋ）＜α・Δｕｌｋ）＜Ｏのとき、次式を
実行する。

（１，−（２）−Δｕ（ｋ）→Δｕ（ｋ）（１０）たた
し、αはＯくαく１の範囲で適当な値とする。

（ｂ）その他のときは、前述した（７）式を行う。

Δｕ（ｋ）＋５（ｋ）−＋Δｕ（ｋ）　　　　（７）こ
の様な操作量補正部８０での補正により、スライス操作
量演算部３８から出力されるスライスリップ開度パター
ンを、隣接のスライスリップ開度に応じて滑らかにして
出力制御部６０に入力することができ、これにより操作
量７Ｊｆｋ）も滑らかな曲線となりプラン１〜のスライ
スリップ開度を滑らかに保ちながら坪量プロフィールを
制御することができる。

（実施例３） 第１０図は本発明の第３実施例を説明する構成ブロック
図で、第７図と比較すると操作量補正部８０のみ変更し
である。図において、操作量補正部８０はラフ操作量演
算部８４、スプライン関数部８５、モデルマツチング部
８６及びスライス対応部８７より構成されている。ラフ
操作量演算部８４はスライス操作量演算部３８で求めた
変化操作量△１Ｊｌ（ｋ＞と出力制御部６０からスライ
スに対して出力された前回の操作量勤（ｋ）を加算する
もので、今回の操作量１ｕ（ｋ）のおおまなか値を演算
する。この値が、滑らかにする前のスライスリップ開度
パターン（ｕ、ｕ、・・・、ｕＮｌである。

第１１図はスライスの操作量１Ｊｌ（ｋ＞と正規化され
た座標との説明図である。スプライン関数部８５は、ス
ライスの始端と終端の位置を考え、区間［０，１，］の
座標に正規化された各スライスに対応する正規化座標を
有する。次に、区間［０，１］内で、ｍ階（ｍ−１次）
であり、節点ξ１−Ｉ１１．・・・ξｎ→ｍか次の関係
を充足する正規化Ｂ−スプライン関数１′３（×）（１
・１〜ｎ　＋　■）を用意する。

０−ξ　　＝・・・・＝ξｏくξ１・・・くξ、くξ、
、１−ｍ くξｎ＋１−・・・＝ξｎ＋ｌ−１（１１）Ｕ′７Ｓり
し、ξＩ−□＜ξ　（＋＝１．２．−．　ｎ＋ｒｎ　）
を満足するものとする」 すなわち、 ＢｉＸ） ただし、 Ｍ　　、（Ｘ） Ｊ （ξ・−ξ　−□）ＭＩｎ（×） Ｍ　の漸化式は次の通りである。

■ （（Ｘ−ξ　　）Ｍ　　　、　　（Ｘ）Ｊ−ｒ　　　ｒ
−１，Ｊ−１ 第１２図はＢ−スプライン関数部の一例を示す図である
。ここでは、４階（３次）、節点１０（ξ　−ξ　−ξ
　＝ξ　−〇、ξ４＝１．／３ξ　−２／３．ξ６−ξ
７−ξ８−ξ９−１）の６つの１３−スプライン関数を
用意しである。

モデルマツチング部８６は、ラフ操作量演算部８４で求
めたラフ操作量７１Ｆｋ）をスプライン関数部８５のＢ
−スプライン関数の線形結合で近似する。線形結合は、
次式でり、えられる。

近似は最小二乗法としてパラメータｃ（ｉ＝１　、、。

０４ｍ）を解く。すなわち、 を最小化する。

−に記（１４）式をパラメータＣ″′Ｃ″偏微分して次
の正規方程式を作る。

Ａｃ＝ｄ　　　　　　　　　　　　　　　　ｆ１５）た
たし、電−［ｃ１１１９．、ｃ、＋ｌＩｌ」従って、最
小二乗解は次式で表わされる。

ｃ　＝　（Ａ”　Ａ　）　−１Ａ”　ｄ　　　　　　　
　（１６）なお、この計算には係数行列Ａが実は帯行列
であることを考慮してコレスキー法を用いて効果的に行
なうこともできる。

続いて、スライス対応部８７は、上記（１６）式で求め
られる係数Ｃ３を用いて上記（１３）式より、滑らかに
したスライスリップ開度パターン（ｕ　１・・・、ｕＮ
“）を、次のように表わす。

ｕ　　　−８（×１）−Σｃ　　Ｂ　　（×　）　　　
　（１７）なお、スプライン関数部８５で定めるスライ
スリップ開度パターンを展開する暴走式は、Ｂ−スプラ
イン関数の線形結合に限らず、その他のスプライン関数
、あるいは各種の関数の線形結合を用いてもよい。

また、上記ではモデルマツチング部８６の近似のために
誤差の二乗和［（１５）式〕の最小化を適用しなが、他
にも、誤差Ｓ　ｆＸ　　）　−ｕ　　（ｋ＝１．、、、
、Ｎ）ｋ を総合的に評価する評価関数の最小化を適用してもよい
。

更に、現在のスライスリップ開度パターンから滑らかに
して得られた（Ｕ　°、・・・、Ｕ　′　）にＮ 補正する場合、１回の平滑化処理でなく、数回平滑化処
理を続けた後に出力制御部に出力してもよい、また平滑
化は、全てのスライスについて行なわなくてもその一部
だけを実施するようにしてもよい。

第１３図は実施例２及び３の曲の実施例を説明する流れ
図である。最初、スライスのリップ開度パターンｆｕ　
　、・・・、ｕＮ）を評価する。この評価工程でリップ
開度パターンか乱れていると判断しなときは、平滑化さ
れたリップ開度パターンを演算により求める。この乱れ
たか否かの判断基準は、例えば第９図に設けた不感帯を
操作量補正部８０から独立して取出し、スライス操作量
演算部３８と操作量補正部８０の間に設けるとよい。そ
して、スライスリップ開度か平滑化されたバタン（Ｕ　
°、・・・、Ｕ　゛）に一致するように操作Ｎ する。

また、前記評価工程により、スライスのリップ開度パタ
ーンか乱れていないと判断されたときは、当該パターン
（Ｕ　　＋・・・、　ＬＡＮ　ｌにスライスを一部 致するように操作する。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば次のような効果が
ある。

（１）実施例１によれば、坪量プロフィル制御にファジ
ィ制御を用いて順操作、逆操作及び操作待ちなど偏差プ
ロフィルｆ（ｋ）及び差分プ１′：Ｉフィルムｆ　（ｋ
）の状態に応したきめＡｍかい操作量１ＪＪ（ｋ）の設
定か用油になり、抄紙機の特性に非線形性や不確かさな
どが含まれている場合にもこれを考慮した制御系が構成
され、即応性やロバス）〜安定性が向上でき、品質も安
定する。

（２）実施例２及び実施例３によれば、操作量補正部８
０を設けて出力制御部６０の出力する操作量１ＪＩ（ｋ
）をモ滑化してスライスを操作するようにしているので
、スライスのリップ開疫のばらつきか過度に大きくなる
ことか防止され、スライス操作の信頼性か高まると共に
坪量プロフィル制御も安定なものになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す構成ブロック図、第
２図は評価関数部７４の説明図、第３図及び第４図は操
作ルール部７６の説明図、第５図及び第６図は抄紙機の
運転状態を説明するトレンド図である。 第７図は本発明の第２実施例を示す構成ブロック図、第
８図はギャップ演算部８１の説明図、第３つ ９図は補正量演算部８２の一例を示す図、第１０図は本
発明の第３実施例の説明図、第１１図及び第１２図はス
プライン関数部８５の説明図、第１３図は他の実施例を
説明する流れ図である。 第１４図は抄紙機全体の構成斜視図、第１５図は抄紙機
制御装置の構成ブロック図、第１６図は制御機能に注目
した構成ブロック図、第１７図はスライス間鋸歯状波の
説明図である。 ６・・・スライスボルト、７・・・スライスリップ、１
−４・・・センサ、３２・・・プロフィル演算部、３４
・・・位置対応部、３７・・・差分プロフィル演算部、
３８・・・スライス操作量演算部、６０・・・出力制御
部、７２・・・ファジィ推論部、７４・・・評価関数部
、７６・・・操θ や

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）紙の原料の供給量を操作する当該紙の幅方向に複
   数配置されたスライスと、製造された紙の品質を当該紙
   の幅方向に測定するセンサとを有する抄紙機に対して、
   このセンサで検出した値が予め定められた目標プロフィ
   ルに一致する方向に前記スライスを操作する抄紙機制御
   装置において、前記センサの測定点が、前記スライスの
   いずれに位置対応しているか定める位置対応部と、前記
   検出坪量プロフィルと目標プロフィルとの偏差を、当該
   位置対応部の対応関係に従い、前記スライスについて演
   算するプロフィル演算部と、このプロフィル演算部が前
   回及び今回の制御周期で求めた偏差プロフィルの差分を
   演算する差分プロフィル演算部と、 偏差プロフィル、差分プロフィル及び変化操作量に関す
   る所定数のファジィ関数のメンバシップ関数を有する評
   価関数部と、 偏差プロフィルを目標値に一致させる方向に操作する順
   操作ルール、偏差プロフィルは目標値に略一致している
   が差分プロフィルの影響を考慮して操作する逆操作ルー
   ル、及び偏差プロフィルが目標値と乖離し且つ差分プロ
   フィルの値が小さくないときは今回の操作を見送る待ち
   ルールを有する操作ルール部と、 前記プロフィル演算部の出力する偏差プロフィルと前記
   差分プロフィル演算部の出力する差分プロフィルを入力
   し、当該操作ルール部を参照して今回の操作ルールを定
   めると共に評価関数部に従い今回の変化操作量を定める
   ファジィ推論部と、このファジィ推論部の出力する変化
   操作量により操作量を変化させて前記スライスに当該制
   御量を送る出力制御部と、 を具備することを特徴とする抄紙機制御装置。 （２）前記評価関数部は、偏差プロフィルに関しては各
   ファジィ変数を等間隔に配置し、差分プロフィル及び変
   化操作量についてはゼロからの距離が大きなファジィ変
   数ほどゼロ側に隣接するファジィ変数との間隔を増大さ
   せたことを特徴とする請求項１記載の抄紙機制御装置。 （３）前記ファジィ変数は、ＮＢ（負で大）、ＮＳ（負
   で小）、ＺＯ（零）、ＰＳ（正で小）及びＰＢ（正で大
   ）の少なくとも５個を有することを特徴とする請求項２
   記載の抄紙機制御装置。 （４）前記操作ルール部は、偏差プロフィル及び差分プ
   ロフィルの値が共に小さいときは変化操作量として零を
   有することを特徴とする請求項１記載の抄紙機制御装置
   。 （５）前記操作ルール部の順操作ルールは、偏差プロフ
   ィルの値が大きいときは変化操作量の大きな操作ルール
   であることを特徴とする請求項１記載の抄紙機制御装置
   。 （６）前記操作ルール部の逆操作ルールは、差分プロフ
   ィルの値が大きいときは変化操作量の大きな操作ルール
   であることを特徴とする請求項１記載の抄紙機制御装置
   。 （７）前記操作ルール部は、偏差プロフィルが目標値と
   乖離し且つ差分プロフィルの値が小さくない領域に、今
   回の操作を見送る待ちルールと一定の操作をして発散を
   防止する発散防止ルール部を有することを特徴とする請
   求項１記載の抄紙機制御装置。 （８）前記発散防止ルールは、偏差プロフィル及び差分
   プロフィルの絶対値が大きな領域に設けたことを特徴と
   する請求項７記載の抄紙機制御装置。 （９）発散防止ルール部は、偏差プロフィルの絶対値が
   大きく、差分プロフィルの符号が偏差プロフィルの符号
   と逆で絶対値の小さな領域に設けたことを特徴とする請
   求項７記載の抄紙機制御装置。 （１０）紙の原料の供給量を操作する当該紙の幅方向に
   複数配置されたスライスと、製造された紙の品質を当該
   紙の幅方向に測定するセンサとを有する抄紙機に対して
   、このセンサで検出した値が予め定められた目標プロフ
   ィルに一致する方向に前記スライスを操作する抄紙機制
   御方法において、前記センサの測定点が、前記スライス
   のいずれに位置対応しているか定める位置対応工程と、
   前記検出坪量プロフィルと目標プロフィルとの偏差を、
   当該位置対応工程の対応関係に従い、前記スライスにつ
   いて演算するプロフィル演算工程と、 このプロフィル演算工程が前回及び今回の制御周期で求
   めた偏差プロフィルの差分を演算する差分プロフィル演
   算工程と、 偏差プロフィル、差分プロフィル及び変化操作量に関す
   る所定数のファジィ関数のメンバシップ関数を有する評
   価関数工程と、 偏差プロフィルを目標値に一致させる方向に操作する順
   操作ルール、偏差プロフィルは目標値に略一致している
   が差分プロフィルの影響を考慮して操作する逆操作ルー
   ル、及び偏差プロフィルが目標値と乖離し且つ差分プロ
   フィルの値が小さくないときは今回の操作を見送る待ち
   ルールを有する操作ルール工程と、 前記プロフィル演算工程の出力する偏差プロフィルと前
   記差分プロフィル演算工程の出力する差分プロフィルを
   入力し、当該操作ルール工程を参照して今回の操作ルー
   ルを定めると共に評価関数工程に従い今回の変化操作量
   を定めるファジィ推論工程と、 このファジィ推論工程の出力する変化操作量により操作
   量を変化させて前記スライスに当該制御量を送る出力制
   御工程と、 を具備することを特徴とする抄紙機制御方法。 （１１）紙の原料の供給量を操作する当該紙の幅方向に
   複数配置されたスライスと、製造された紙の品質を当該
   紙の幅方向に測定するセンサとを有する抄紙機に対して
   、このセンサで検出した値が予め定められた目標プロフ
   ィルに一致する方向に前記スライスを操作する抄紙機制
   御装置において、前記センサの測定点が、前記スライス
   のいずれに位置対応しているか定める位置対応部と、前
   記検出坪量プロフィルと目標プロフィルとの偏差を、当
   該位置対応部の対応関係に従い、前記スライスについて
   演算するプロフィル演算部と、このプロフィル演算部の
   演算結果から測定プロフィルを目標プロフィルに一致さ
   せるための各スライスに対する操作量の変化量を演算す
   るスライス操作量演算部と、 このスライス操作量演算部で求めた操作量の変化量と出
   力制御部からスライスに対して出力される前回の操作量
   とを加算し、この加算された操作量を平滑化して当該出
   力制御部に送る操作量補正部と、 この操作量補正部で平滑化された操作量を今回の操作量
   として各スライスに送る出力制御部と、を具備すること
   を特徴とする抄紙機制御装置。 （１２）前記操作量補正部は、 隣接するスライスのリップ開度と当該スライスのリップ
   開度から、今回の操作量出力前の当該スライスのギャッ
   プを求めるギャップ演算部と、このギャップ演算部の求
   めたギャップを変数として、単調非減少関数により当該
   ギャップに対する補正量を求める補正量演算部と、 この補正量演算部の求めた補正量と前記スライス操作量
   演算部の求めた操作量の変化量を加算して、前記出力制
   御部に今回の操作量の変化量として出力する加算・補正
   部と、 を有することを特徴とする請求項１１記載の抄紙機制御
   装置。 （１３）前記補正量演算部は、ギャップの絶対値がある
   一定値以下であれば、補正量を零とする単調非減少関数
   を有するすることを特徴とする請求項１２記載の抄紙機
   制御装置。（１４）前記加算・補正部は、スライス操作
   量演算部の求めた操作量の変化量に比較して補正量演算
   部の求めた補正量が大きいときは、０から１の値を有す
   る係数（α）を当該操作量の変化量に掛けて出力制御部
   に出力することを特徴とする請求項１２記載の抄紙機制
   御装置。 （１５）前記操作量補正部は、 このスライス操作量演算部で求めた操作量の変化量と出
   力制御部からスライスに対して出力される前回の操作量
   とを加算するラフ操作量演算部と、スライスの始端と終
   端を［０、１］として正規化された座標を有し、この区
   間内で正規化された複数個のスプライン関数を備える基
   定関数部と、この基定関数部のスプライン関数により、
   このラフ操作量演算部の演算した操作量を近似するモデ
   ルマッチング部と、 このモデルマッチング部で求めた各スライスに対応する
   座標でのスプライン関数値により、当該スライスの今回
   の操作量として出力制御部に出力するスライス対応部と
   、 を具備することを特徴とする請求項１１記載の抄紙機制
   御装置。 （１６）前記近似はラフ操作量演算部の演算した各スラ
   イスの操作量と、モデルマッチング部で求める各スライ
   スに対応する座標でのスプライン関数値との誤差を最小
   化することを特徴とする請求項１５記載の抄紙機制御装
   置。