JPH0748739A - 紡績機械の生産を増大するためのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 紡績機械の生産を増大するために生産への影
響を改善し，コントロール変数を得る目的で多数のパラ
メータを使うことのできるシステムを提供する。 【構成】 このシステムは紡績機械ＲＳの生産に影響す
るパラメータからコントロール変数を導出するためのコ
ントロールシステムを含んでいる。センサで測定される
パラメータに加え，コントロールの目的のため測定でき
ないか，困難な測定によつてしか得られないようなパラ
メータも考慮する。後者のパラメータはフアジー論理で
コントロールシステム中に含まれ，この目的のためコン
トロールシステムはフアジーコントローラＦＣを持つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，生産に影響するパラメ
ータを測定するためのセンサを有し，これらのパラメー
タからコントロール変数を導出し，得られたコシトロー
ル変数から紡績機械に対する制御変数を形成するコント
ロールシステムを有する紡績機械の生産を増大するため
のシステムであつて，対応するコントロール変数と一義
的な数学的関係を持つこれらのパラメータが普通のアル
ゴリズムでコントロールシステム中に含まれているもの
に関する。

【０００２】

【従来の技術】このタイプの今日公知のシステムでは，
例えば糸切れ数，大気状態，ダストの集積，空気循環と
言つたような個々のパラメータが精密に決定でき，また
その紡出過程への効果がよく判つているような環境の下
でのみ生産の増大が可能である。言い換えれば，何れの
場合にもパラメータとコントロール変数の間で一義的な
関係が存在していなければならない。しかしこのような
条件は，すべて特定の個々のパラメータを特定の紡出作
業にのみ適用できるだけであり，決して一般化できず，
公知のシステムにおいては極めて僅かなパラメータのみ
が生産を増大する目的に利用できるだけなので，生産に
影響できる可能性するも，従つて生産を増大する可能性
も極めて僅かである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は紡績機
械の生産を増大するために，生産への影響を改善し，コ
ントロール変数を得る目的で多数のパラメータを使うこ
とのできるシステムを規定することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的は本発明によつ
て達成され，特に測定することができないか，又は困難
な測定によつてしか得られないようなその他のパラメー
タもコントロールシステムに入力することができ，それ
ぞれのコントロール変数と一義的な数学的関係を持つて
いなかつたパラメータもフアジー論理によつてコントロ
ールシステムに含ませることができる。

【０００５】

【発明の効果】従来のコントロール技術と較べて，フア
ジー論理の基本的な違いは，コントロールすべき工程の
モデルを必要とせず，パラメータは単独の定義された値
ではなく，多数のばく然とした量，いわゆるフアジーセ
ツトを表すと言うことである。

【０００６】かくして本発明によるシステムは本質的に
次の２つの利点を持つ。一方ではコントロール変数の数
学的に定義された機能として全てのパラメータが利用で
きる必要はなく，他方では全てのパラメータがセンサシ
ステムを用いて測定できるものである必要がない。何れ
の利点も操作者が感知したパラメータもシステムに入力
することができると言う状態を導き，これは使用できる
パラメータの範囲を著しく拡大できることを意味する。

【０００７】

【実施例】以下に実施例と添付の図を用いて本発明の内
容を詳述する。

【０００８】図１はリング精紡機ＲＳのコントロールシ
ステムを図示したもので，コントロールシステムは公知
のＵＳＴＥＲ ＲＩＮＧＤＡＴＡデータシステム（この
ＵＳＴＥＲは出願人ツエルヴエーゲル・ウステル・アク
チエンゲゼルシヤフトの登録商標）を基にしたものが好
ましく，このデータシステムで公知の部材を利用するこ
とが好ましい。これら公知の部材としては，特に記録す
べきパラメータ用の各種センサが接続されている，いわ
ゆるマシンステーシヨンＭＳや，品種変更，低速錘レポ
ートのようなデータ仕様と言つた，データ入力のための
マシンインプツトステーシヨンＥＳ及びリング精紡機Ｒ
Ｓのモータ駆動ＭＡなどがある。

【０００９】上記センサは，例えば各機台サイドに配置
されリングレールに沿つて導かれる移動センサ，アンダ
ーウインドセンサ，生産センサなどである。生産センサ
はドラフトシステムのフロントローラの回転を記録し，
生産量とデリベリ速度，比較的長期の停台の頻度と時間
などに関する基本情報を与える。アンダーウインドセン
サは精紡ボビンの玉揚げ回数と時間を記録するために，
リングレールのアンダーウインド位置（玉揚げ位置）を
記録するのに用いられている。移動センサは機台の各サ
イドに１つづつ設けられていて，リングレールに沿つて
導かれる。この場合，移動センサは非接触でリングトラ
ベラの回転運動を記録し，各紡出錘における糸切れと，
その修正に要した平均時間及びリングトラベラの平均回
転速度及び際立つて遅い回転速度の紡出錘などの情報を
与える。

【００１０】マシンステーシヨンＭＳはライン１でコン
トロール段ＳＴに接続されていて，このコントロール段
はＵＳＴＥＲ ＲＩＮＧＤＡＴＡデータシステムにおい
てはセントラルユニツトと呼ばれるもので，なかんずく
ライン１を介してマシンステーシヨンＭＳから得られる
測定可能な情報がここでコントロール変数に処理され
る。これまで述べてきたコントロールシステムの構成は
ＵＳＴＥＲ ＮｅｗｓＢｕｌｌｅｔｉｎの１９７９年８
月号Ｎｏ。２７″リング精紡機における糸切れの記録″
で公知である。移動センサについてはスイス公開第６０
１０９３号明細書（＝米国特許第４１２２６７５号明細
書）にも記載されている。

【００１１】モータ駆動ＭＡはライン２から制御変数を
受け，コントロール段ＳＴ中で得られたコントロール変
数を参照してリング精紡機ＲＳの駆動を制御する。図１
に示したコントロールシステムで基本的なことは，コン
トロール段ＳＴは測定可能なパラメータについての情報
だけでなく，測定できないパラメータの情報も受けると
言うことであり，また後者の情報はコントロール変数を
得るのに考慮されると言うことである。コントロール段
ＳＴはマシンステーシヨンに接続されたセンサから測定
できるパラメータについての情報を，またライン３を介
してマシンステーシヨンＭＳに接続されたインプツトス
テーシヨンＥＳから測定できないパラメータについての
情報を受け取る。

【００１２】従来の伝統的なコントロール技術では，そ
れがコントローラ，Ｐコントローラ（比例成分，即ち１
つの設定パラメータを持つコントローラ），ＰＩコント
ローラ（比例成分と積分成分，ＲＤち２つの設定パラメ
ータを持つコントローラ），ＰＩＤコントローラ（比例
−，積分−，微分−成分，即ち３つの設定パラメータを
持つコントローラ）あるいは同様なものであつても，制
御すべき工程の相互関係は公知で，記述でき，また１つ
のモデルとしてイメージできる。このモデリングには，
例えば温度ドリフトのようなじよう乱変数も含まれてい
て，この場合，コントロール過程に不利な効果を持たな
いようにしてじよう乱変数をコントロールシステム中に
包含できることも知られている。しかしこの場合も，じ
よう乱変数とコントロール変数の間には数学的な相互関
係が存在していなければならない。もしそうでないと，
そのコントロールシステムは偶然と言うことを別にし
て，成功しないであろう。

【００１３】しかし他方では，基本的にリング精紡機の
生産量を決めるスピンドルの回転数は，上述のパラメー
タに依存し，上述のセンサで測定されるだけでなく，例
えば大気状態，浮遊するダスト，空気の循環などの関連
する量や，あるいはまた作業負荷と言つたような操作者
の主観的な個々のパラメータによつても左右される。こ
れらの関連する追加の量は２つの異なつた基準に基づい
て２つの関連したクラスに分類することができる。この
場合，２つのクラスのグループは，ある時には重なるこ
ともある。

【００１４】関連量又はパラメータが技術的に測定でき
ることを第１基準として選ぶと，パラメータを技術的に
測定が可能であるか，可能でないかに分類することがで
きる。もし適用する基準をパラメータとコントロール変
数間の数学的関係を確立する可能性に置くと，関連する
コントロール変数との間で数学的関係を持つものと持た
ないものとにパラメータを分類することができる。図１
に示したコントロールシステムは上記の４つの全てのパ
ラメータをコントロールシステム中に含むことができる
ものを意図している。これは従来の適応制御とフアジー
輪理で達成することができる。

【００１５】フアジー論理については，最近このテーマ
で広範囲に見られるようになつた文献の中から，例えば
Ｈ・−Ｊ。Ｚｉｍｍｅｒｍａｎｎ著「Ｆｕｚｚｙ Ｓｅ
ｔＴｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎｓ」Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉ
ｓｈｅｒｓ １９９１年の著書を参照する。いわゆるフ
アジーセットは２５年前に現実世界（絵画や主観的記
述）でしばしば起こるような，数学的には厳密ではなく
不完全なデータセツトを記述するために導入されたもの
である。古典的なコントロール論理が僅か２つの明確な
値ｙｅｓ又はｎｏ，０あるいは１だけを持つているのに
反して，フアジー論理では０と１の範囲内の特定された
量で，対象との関連を記述するためのどんな選択値にも
適応する従属関数を認識することができる。

【００１６】コントロール技術をフアジーセットの助け
を借りて実装するときは，基本的なアイデイアはコント
ローラのデザインの一部に工程操作者の経験を役立てよ
うとすることを想定している。この場合，操作者が行う
コントロール戦略を言語で記述した一組のルールから処
理して，コントロールのアルゴリズムが方式化され，こ
こで言語はフアジーセツトとして定義される。このよう
にして，経験と直感が実装され，工程モデルは必要とさ
れない。

【００１７】上記のような従来の適応制御とフアジー論
理との総合は，以下の４つの手段によつて実現される。 １技術的に測定できるパラメータの測定。 これらのパラメータは例えば次のようなものである： −空気温度，℃ −空気湿度，ｍｇ／ｍ^３ −糸切れ水準，１０００スピンドルランニング時間当た
りの糸切れ数 −統計的に見て悪い錘（統計的に見て，即ち平均値から
３％以上偏つている糸切れの多い錘） 一低速の錘（即ち回転速度が著しく偏つていて，糸質を
変え，特に引張強力の低下を招く錘） −電場，Ｖ／ｍなど。 ２．人間の知覚に従つてインプツトステーションＥＳか
ら入力することで，技術的に測定できないパラメータを
システムに通告する。このようなパラメータとしては例
えば，記録することが困難な雷に対する傾向と言つた，
ある種の大気の要素（雷に対する傾向無し，中位，高
位）又は操作者の作業負荷と言つた主観的因子（低くす
ぎる，中位，高すきる），など。 ３．コントロール変数との関係が導出できるときは，従
来のコントロールアルゴリズムでコントロールシステム
中にこれらのパラメータを含める。 ４．コントロール変数との関係が導出できないときは，
フアジー論理でコントロールシステム中にこれらのパラ
メータを含める。

【００１８】最後にコントロールシステムをデザインし
て，技術的に測定できるもの，できないものであつて，
一般には未だ知られていないようなパラメータも定義で
きるようにする。更にパラメータとコントロール変数の
間にどんな関係が期待されるかも，コントロールシステ
ム中に入力できる。

【００１９】これら４つの手段の実際の変換は，パラメ
ータの決定，パラメータの定義，コントロール変数に対
する関係，そして最後に関係を評価するステツプによつ
て行われる。技術的に測定できるパラメータの決定はＵ
ＳＴＥＲ ＲＩＮＧＤＡＴＡを用いるときに適用できる
のと同じようにして行われる。即ち，これらのパラメー
タはセンサで自動的に測定され，コントロールシステム
に転送される。一例として，糸切れは各錘でリングトラ
ベラの回転速度を測定し，単位時間当たりのリングトラ
ベラ回転速度がゼロの時，これは糸切れであると解釈す
るようにした上記の移動センサで記録される。このよう
にして移動センサは錘の回転速度と糸切れを記録し，対
応するデータをマシンステーシヨンＭＳに転送する。こ
れらのデータはＭＳからライン１を介してコントロール
段ＳＴに，更に工程管理システムに転送される。

【００２０】技術的には測定できないか，相当な経費を
掛けないと測定できないようなパラメータは先ず名称を
与え，次いで定義する。このようにして，一例を挙げる
と，雷に対する傾向は雷を感じやすい確率に対する名称
である。これは特に一般的な天候状態，気圧，部分的な
電場，部分的な空気の電離などの色々な因子に依存す
る。雪に対する傾向を与えるには，例えばその紡績工場
の全ての操作者に雷に対してどんな傾向があると主観的
に感じるか尋ねて，感じる傾向の程度を３つのクラス
（無い，中位，大きい）に割り当てる。これらの所見を
気象専門家からの詳細によつて客観化された傾向と比較
し，上記の３クラスを図２から明らかな方法で編集す
る。この場合，各クラスは例えば横軸の雷に対する傾向
ＧＮに対して縦軸上のウエイトＧが台形を示すフアジー
セツトである。これらのセツトは個々の条件に対して重
複した領域を持ち，この中では横軸の雷に対する傾向に
あいまいな値に複数の条件を割り当てることができる。

【００２１】図１に示したコントロールシステムにおい
ては，フアジーコントローラＦＣはコントロール段ＳＴ
とモータ駆動の間に配置されている。このフアジーコン
トローラはコントロールベース４と，前提に対する推論
器５，結論を出すための作用インタフエース６より成
る。厳密に言えば操作インタフエースとして働くインプ
ツトステーシヨンＥＳも，フアジーコントローラＦＣの
一成分である。

【００２２】フアジーコントローラＦＣのデザインは概
括すれば，次のステツプで行われる：−全ての入力変
数，出力変数の定義， −入力量，出力量を表す言語変数に対してばくぜんとし
た量を定義する。言語変数は言葉で口語体の言葉，即ち
自然のままの言葉である。図２の例においては言語変数
は″雷に対する傾向″と呼ばれている。この変数は自然
語の変数（無し，中位，高い）の値に適応できるように
意図されている。この場合，これらの表現は図２に示さ
れたフアジーセットに対する名称である。 −ルールの設定， −推論器の仕様。大多数の市販のシステムは最小オペレ
ータと，代数積オペレータの間で選択できる。最小オペ
レータは２つのフアジーセツトの平均に対するオペレー
タであり，代数積オペレータはＴノルムのクラス，即ち
範囲〔０．１〕×〔０．１〕からの２値関数からのオプ
レータであり，これは特に単調で，交換法則と結合法則
を満足する。 −明確な出力量の計算の定義， −コントローラ挙動の最適化，

【００２３】既に述べたように，図１に示したコントロ
ールシステムにおいては，入力変数と，そのコントロー
ル変数に対する関係を定義すると，あいまいでなく記述
される関係と，非数学的に記述される関係との間で区別
がなされる。あいまいでなく記述される関係は糸切れと
大気状態である。

【００２４】糸切れを参照して回転速度をコントロール
するのは適応制御の１つであり，その場合システムに次
のようなパラメータを入力できる。 −理論上の糸切れ水準の設定， −そこに到達したらコントロールを行おうとする糸切れ
水準の偏りの大きさの設定， −異常錘及び／又は低速錘への考慮， −ルールの真実度に関し全ての他の関連するパラメータ
の考慮， −系列的な間隔（＝測定された変数を観察すべき時間
粋）の設定， −コントロールのステツプ当たりの回転速度の変化の設
定。

【００２５】大気データを参照して回転速度をコントロ
ールするのは原理的には状態制御で，これは他の関連す
るパラメータの真実度を考慮して適応制御を形成するよ
うに拡張できる。システムには既に温度と空気湿度の関
数として糸の可紡性の表が含まれている。システムには
次のパラメータを知らせることができる。 −糸の番手， −システムに含まれている表の適用，温度と湿度の関数
として糸の可紡性の適用， −そこに到達したらコントロールを行おうとする，大気
（温度と湿度）の偏りの大きさの設定， −コントロールのステツプあたりの回転速度の変化の設
定。

【００２６】あいまいでなく記述される関係に加えて，
コントロールシステムは更に個々の関連する量（入力変
数）とコントロール変数との間の次のような関係を認め
る： ａ．関係する量が大きいほどコントロール変数を小さく
する， ｂ．関係する量が小さいほどコントロール変数を大きく
する， ｃ．関係する量が小さいほどコントロール変数を小さく
する， ｄ．関係する量が大きいほどコントロール変数を大きく
する， ｅ．ａからｄまでの全ての組み合わせを全ての関連する
量にリンクする。

【００２７】更に関係の期待される真実度をシステムに
入力できる，この際経験値に関してシステムは連続的に
適応する。

【００２８】関係を評価するため，どの回転速度内（回
転速度の最低，最大）でコントロールを行うかの回転速
度の限界値をシステムに入力する。更に評価において
は，回転速度の入力変化，速ちコントロールステツプ当
たりと，記録された量当たりの回転速度の増加又は減少
が用いられる。

【００２９】糸切れの場合，系列的な間隔の観測期間に
わたつて，理論的な糸切れ水準を越え，あるいはこの水
準より下がつた時は，許容される回転速度範囲内で真実
度を参照し，これに従いながら回転速度のコントロール
が段階的に行われる。

【００３０】図３はリング精紡機の糸切れを参照しての
回転速度のコントロールを図式に示したものである。図
の上半分は回転速度Ｄ（毎分回転数）を，また下半分は
色切れ率ＦＢｓ（１０００スピンドルランニング時間当
たりの糸切れ数）を，それぞれ時間ｔに対してプロツト
したものである。更に回転数の許容上限Ｄｏ，許容下限
Ｄｕ，理論的糸切れ水準ＦＢｓ及びこの水準の上下に対
照的に５％間隔で糸切れ率の偏りに対する限界線が示さ
れている。

【００３１】この表現においては，リング精紡機は時刻
ｔ１においては回転速度Ｄ１で運転されていて，そのと
き糸切れ率は理論的糸切れ水準ＦＢｓのすぐ上にある。
時刻ｔ２では，糸切れ率はＦＢｓ＋５％の限界を超えて
いる。これによつて回転速度は設定された量だけ下げら
れる。しかし糸切れ率は時刻ｔ３で依然として増加し限
界線ＦＢｓ＋１０％を越えており，また時間間隔ｔ２−
ｔ１が設定した時間間隔よりも大きいので，この時点で
回転速度Ｄは更に設定量だけ下げられる。

【００３２】関連する大気のフアクタ（大気の温度，湿
度）の場合は，糸切れの場合に適用されるのと同様な方
法でコントロールが実行される。理論的温度又は理論的
湿度を超えて上がり又は下がると，回転速度はステツプ
的に回転数許容範囲内で変化される。

【００３３】数学的に記述できない関係の場合は，入力
ルールａからｅを参照して回転数のコントロールが行わ
れる。この場合，出力変数の計算は重心の形成（Ｃｏ
Ａ）又は最大値の平均の形成（ＭｏＭ）によつて行われ
るのが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコントロールシステムの構造を示
す。

【図２】フアジーセツトの図を示す。

【図３】糸切れ数を参照としてリング精紡機の回転速度
のコントロールを図式で示す。

【符号の説明】

ＲＳ 紡績機械 ＭＡ モータ駆動 ＳＴ コントロール段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生産に影響するパラメータを測定するセ
   ンサと，上記パラメータからコントロール変数を導出し
   かつ得られたコントロール変数から紡績機械に対する制
   御変数を形成するためのコントロールシステムとを有
   し，対応する制御変数と一義的な数学的関係を持つパラ
   メータは通常のアルゴリズムでコントロールシステムに
   含まれている紡績機械において，特に測定できないか，
   非常な困難を経なければ測定できないようなパラメータ
   をもコントロールシステム中に入力でき，関連する制御
   変数と一義的な数学的関係を持たないパラメータは，フ
   アジー論理でコントロールシステム中に含ませる如くし
   たことを特徴とする，紡績機械の生産を増大させるため
   のシステム。
2. 【請求項２】 センサに接続されたコントロール段と，
   制御変数に作動する紡績機械（ＲＳ）の駆動（ＭＡ）と
   を有するコントロールシステムにおいて，コントロール
   段（ＳＴ）と駆動（ＭＡ）との間にフアジーコシトロー
   ラを設けたことを特徴とする，請求項１に記載のシステ
   ム。
3. 【請求項３】 測定できないパラメータはフアジーコン
   トローラ（ＦＣ）に人間の知覚に従つて入力され，この
   入力は異なつた値を持つフアジーセツトの形で照会され
   る如くしたことを特徴とする，請求項２に記載のシステ
   ム。
4. 【請求項４】 上記側定できないパラメータは，環境即
   ち周囲のフアクタ及び／又は操作者の主観によつて確立
   されるフアクタで形成される如くしたことを特徴とす
   る，請求項３に記載のシステム。
5. 【請求項５】 上記測定できないパラメータは，雷に対
   する傾向及び／又は操作者の作業負荷で形成される如く
   したことを特徴とする，請求項４に記載のシステム。
6. 【請求項６】 得られた制御変数は紡績機械の駆動に働
   き回転速度に影響を与えるものにおいて，関連するパラ
   メータに対して理論値が規定され，許容範囲が回転速度
   に対して規定され，回転速度の制御は不連段のステツプ
   で行われる如くしたことを特徴とする，請求項１ないし
   ５に記載のシステム。