JPH10250888A - Tensile force control method and device - Google Patents

Tensile force control method and device

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Publication number
JPH10250888A
JPH10250888A JP6125397A JP6125397A JPH10250888A JP H10250888 A JPH10250888 A JP H10250888A JP 6125397 A JP6125397 A JP 6125397A JP 6125397 A JP6125397 A JP 6125397A JP H10250888 A JPH10250888 A JP H10250888A
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JP
Japan
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control
tension
model
response
control gain
Prior art date
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Application number
JP6125397A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Honda
英己 本田
Nobuhiro Umeda
信弘 梅田
Ryuichi Oguro
龍一 小黒
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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  • Feedback Control In General (AREA)
  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To adjust control gain imparted to a tensile force control loop automatically, at high speed and to the optimum in accordance with a situation at the time of carrying a web material by using a plural number of driving rolls. SOLUTION: This tensile force control method uses genetic algorism at the time of adjusting control gain of a feedback controller 22 to carry out tensile force control by a control gain adjusting device 25. At this time, output of the feedback controller 22 is given to an approximate model 23, an estimated value is computed in accordance with response deviation between the approximate model 23 and a normative response model 27 to show a response to be a norm, and genetic operation is carried out in accordance with this estimated value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属帯、ロール
紙、フィルムなどのウェブ材料を取り扱う設備における
ウェブ材料の張力制御方法に関し、特に、ウェブ材料を
搬送するための複数のドライブ機構を有するマルチドラ
イブ制御システムにおける張力制御方法及び装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling the tension of a web material in a facility for handling the web material such as a metal strip, roll paper, film, and the like. The present invention relates to a tension control method and device in a drive control system.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属帯、ロール紙、高分子フィルムなど
のウェブ材料を製造したり加工したりする設備において
は、これらウェブ材料を搬送するために、複数のドライ
ブ機構が設けられたマルチドライブ制御システムが一般
的に用いられている。各ドライブ機構には、それぞれ駆
動ロールが設けられる。複数の駆動ロールをそれぞれ別
個に制御することにより、ウェブ材料の速度と張力とを
独立して制御することが可能になる。図2は、このよう
なマルチドライブ制御システムでの制御系の構成の一例
を示すブロック図である。ウェブ材料1を図示矢印方向
に搬送するために、この搬送方向に関して上流側に第1
の駆動ロール2、下流側に第2の駆動ロール3が設けら
れている。またこれら各駆動ロール2,3の中間の位置
に、ウェブ材料1の張力を検出して張力検出信号Tfb
して出力するための張力検出器4が設置されている。駆
動ロール2,3は、それぞれ、減速機5,6を介して電動
機(モータ)7,8に連結しており、電動機7,8によっ
て駆動される。電動機7,8には、それぞれ、その速度
を検出して速度検出信号Vfb1,Vfb2として出力するた
めの速度検出器(パルスジェネレータ)9,10が接続
している。電動機7,8はそれぞれドライブ装置11,1
2により駆動され、ドライブ装置11,12には、それ
ぞれ、速度制御器13,14から制御量が入力する。
2. Description of the Related Art In a facility for manufacturing or processing web materials such as metal strips, roll paper, and polymer films, a multi-drive control provided with a plurality of drive mechanisms for transporting these web materials is provided. The system is commonly used. Each drive mechanism is provided with a drive roll. By controlling each of the plurality of drive rolls separately, it is possible to independently control the speed and tension of the web material. FIG. 2 is a block diagram showing an example of a configuration of a control system in such a multi-drive control system. In order to transport the web material 1 in the direction of the arrow shown in the figure, a first
, And a second drive roll 3 is provided on the downstream side. Further, a tension detector 4 for detecting the tension of the web material 1 and outputting the detected tension as a tension detection signal Tfb is provided at an intermediate position between the driving rolls 2 and 3. The driving rolls 2 and 3 are connected to electric motors (motors) 7 and 8 via reduction gears 5 and 6, respectively, and are driven by the electric motors 7 and 8. The motors 7 and 8 are connected to speed detectors (pulse generators) 9 and 10 for detecting their speeds and outputting them as speed detection signals V fb1 and V fb2 , respectively. The electric motors 7 and 8 are drive devices 11 and 1 respectively.
2, and control amounts are input to the drive devices 11 and 12 from the speed controllers 13 and 14, respectively.

【0003】張力指令Tref及び速度指令Vrefは、それ
ぞれ、張力設定器19及び速度設定器20によって設定
される。ここでは、上流側の第1の駆動ロール2では、
速度指令Vrefと張力指令Trefとに基づく制御を行うこ
とにより張力制御を行い、下流側の第2の駆動ロール3
では、速度指令Vrefのみに基づく制御を行うことによ
り速度制御を行っている。速度制御を行う第2の駆動ロ
ールに関しては、速度指令Vrefと速度検出信号Vfb2
の偏差を算出する減算器16が設けられ、減算器16の
出力が速度制御器14に入力している。速度制御器14
では、例えば、PI制御あるいはPID制御が用いられ
ている。第1の駆動ロール2について、張力指令Vref
と張力検出信号Tfbとの偏差を求める減算器17が設け
られ、減算器17の出力は、張力制御を行うための張力
制御器18に入力している。そして、張力制御器18の
出力と速度指令Vrefの和と速度検出信号Vfb1との偏差
を求める減算器15が設けられ、この減算器15の出力
が速度制御器13に入力している。結局、張力制御を行
う第1の駆動ロールに関し、速度指令Vrefと速度検出
信号Vfb1との偏差によって速度制御を行うマイナルー
プが設けられている。その一方で張力検出器4によって
ウェブ材料1の張力が検出されており、その張力検出信
号Tfbを用いて張力制御器18は張力制御を行い、速度
制御のマイナループによる制御量に対し、張力制御器1
8からの出力に応じた変調を加えている。従来、速度制
御器13ではPI制御あるいはPID制御が用いられ、
同様に、張力制御器18でもPI制御あるいはPID制
御が用いられている。
The tension command T ref and the speed command V ref are set by a tension setting device 19 and a speed setting device 20, respectively. Here, in the first drive roll 2 on the upstream side,
Tension control is performed by performing control based on the speed command V ref and the tension command T ref, and the second drive roll 3 on the downstream side is controlled.
In, speed control is performed by performing control based only on the speed command Vref . As for the second drive roll that performs speed control, a subtractor 16 that calculates a deviation between the speed command Vref and the speed detection signal Vfb2 is provided, and the output of the subtractor 16 is input to the speed controller 14. . Speed controller 14
For example, PI control or PID control is used. For the first drive roll 2, the tension command V ref
A subtractor 17 for calculating a deviation between the tension and the tension detection signal Tfb is provided, and an output of the subtractor 17 is input to a tension controller 18 for performing tension control. Further, a subtractor 15 for obtaining a deviation between the sum of the output of the tension controller 18 and the speed command Vref and the speed detection signal Vfb1 is provided, and the output of the subtractor 15 is input to the speed controller 13. As a result, a minor loop for controlling the speed based on the difference between the speed command Vref and the speed detection signal Vfb1 is provided for the first drive roll for performing the tension control. On the other hand, the tension of the web material 1 is detected by the tension detector 4, and the tension controller 18 performs the tension control using the tension detection signal T fb. Vessel 1
The modulation corresponding to the output from the control unit 8 is added. Conventionally, the speed controller 13 uses PI control or PID control,
Similarly, the tension controller 18 also uses PI control or PID control.

【0004】この場合、張力制御器18では、応答性や
安定性に対する要求を満足するために、適切な制御ゲイ
ンの設定が必要となる。しかし、上述したマルチドライ
ブ制御システムでは、前後のセクションとの相互干渉
や、要求仕様による制御ゲインの制約等から、理論通り
には制御ゲインを設定できない。そのため、従来は、作
業者が制御量を観測し、試行錯誤で制御ゲインを変更し
ていた。
In this case, it is necessary for the tension controller 18 to set an appropriate control gain in order to satisfy the requirements for responsiveness and stability. However, in the above-described multi-drive control system, the control gain cannot be set as theoretically due to mutual interference with the preceding and following sections, restrictions on the control gain due to required specifications, and the like. Therefore, conventionally, an operator observes the control amount and changes the control gain by trial and error.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、マル
チドライブ制御システムにおいてPI制御あるいはPI
D制御により張力制御を行おうとすると、制御ゲインの
設定に時間がかかる上、作業者の経験に頼るところが大
きく、状況に応じた制御ゲインの設定変更などが困難で
あるという問題点がある。本発明の目的は、状況に応じ
て制御ゲインを自動的に高速かつ最適に調整することが
できる張力制御方法及び装置を提供することにある。
As described above, PI control or PI control in a multi-drive control system is performed.
When the tension control is performed by the D control, it takes a long time to set the control gain, and it depends on the experience of the operator. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a tension control method and device capable of automatically and quickly adjusting a control gain according to a situation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の張力制御方法
は、ウェブ材料の搬送方向に沿って配置しそれぞれ電動
機に連結した複数の駆動ロールを用いて前記ウェブ材料
を搬送し、前記各電動機がそれぞれライン速度を基準と
する速度指令に基づく速度制御ループによって制御さ
れ、相隣接する2つの前記駆動ロールにそれぞれ連結し
た前記電動機の一方は、前記速度制御ループをマイナル
ープとしかつ前記相隣接する2つの前記駆動ロール間で
の前記ウェブ材料の張力の検出出力をフィードバック信
号とする張力制御ループを有し、前記相隣接する2つの
前記駆動ロール間での前記ウェブ材料の張力を制御する
張力制御方法において、前記張力制御ループに対する制
御ゲインを調整する際に、前記制御ゲインを記号列に変
換して前記記号列を接続したものを、前記制御ゲイン及
びその組み合わせを表わすコード列とし、調整対象とな
る前記制御ゲイン及びその調整条件を入力する第1の工
程と、前記調整条件に応じて、解候補となる前記コード
列の初期集団を生成する第2の工程と、前記各コード列
について、前記制御ゲインへのデコードを行い、デコー
ドされた前記制御ゲインによって得られた応答から評価
値を求める第3の工程と、前記評価値に応じて前記各コ
ード列に対して遺伝的アルゴリズムに基づく遺伝子操作
を施し、子となる解候補コード列を生成する第4の工程
と、収束を判定する第5の工程とを有し、前記第3の工
程、前記第4の工程及び前記第5の工程を繰り返し実行
することによって前記制御ゲインの最適化を行う。
According to the present invention, there is provided a tension control method comprising the steps of: transporting the web material using a plurality of drive rolls arranged along a transport direction of the web material and connected to an electric motor; One of the electric motors, each controlled by a speed control loop based on a speed command based on a line speed, and connected to two adjacent drive rolls, respectively, uses the speed control loop as a minor loop and A tension control loop having a tension control loop using a detection output of the tension of the web material between the drive rolls as a feedback signal, and controlling a tension of the web material between the two adjacent drive rolls; When adjusting the control gain for the tension control loop, the control gain is converted into a symbol string and the symbol string is connected. A code string representing the control gain and a combination thereof, a first step of inputting the control gain to be adjusted and the adjustment condition thereof, and the code string serving as a solution candidate according to the adjustment condition. A second step of generating an initial group of, and a third step of decoding each of the code strings into the control gain, and obtaining an evaluation value from a response obtained by the decoded control gain, A fourth step of performing a genetic operation based on a genetic algorithm on each of the code strings in accordance with the evaluation value to generate a solution candidate code string to be a child; and a fifth step of determining convergence. The control gain is optimized by repeatedly executing the third step, the fourth step, and the fifth step.

【0007】本発明の張力制御方法においては、前記張
力制御ループを含む張力制御系の近似モデルと、規範と
なる応答を与える規範応答モデルとを使用し、前記近似
モデルと前記規範応答モデルとの応答偏差に基づいて前
記評価値を定めることができる。本発明の張力制御装置
は、ウェブ材料の搬送方向に沿って配置した第1の駆動
ロール及び第2の駆動ロールと、前記第1の駆動ロール
及び前記第2の駆動ロールにそれぞれ連結する第1の電
動機及び第2の電動機と、前記第1の駆動ロールと前記
第2の駆動ロールの中間に配置されて前記ウェブ材料の
張力を検出する張力検出器とを有し、前記各電動機がそ
れぞれライン速度を基準とする速度指令に基づく速度制
御ループによって制御され、前記第1の電動機及び前記
第2の電動機のうちの一方は、前記速度制御ループをマ
イナループとするとともに前記張力検出器からの検出出
力をフィードバック信号とする張力制御ループを有し、
前記各駆動ロールにより前記張力を制御しつつ前記ウェ
ブ材料を搬送する張力制御装置において、前記駆動制御
ループ内に設けられ制御ゲインにしたがって張力制御を
行うコントローラと、前記張力制御ループを含む張力制
御系の近似モデルと、規範となる応答を与える規範応答
モデルと、前記近似モデルと前記規範応答モデルとの応
答偏差基づいて評価値を算出する評価関数比較手段と、
基準範囲内の応答が得られた場合に前記コントローラの
出力信号を前記近似モデルから制御対象側に切り替える
切り替え手段と、前記制御対象と前記近似モデルとに同
一の指令を与えそのときの応答偏差により前記近似モデ
ルの各パラメータを修正するモデル同定部と、前記制御
ゲインを調整する制御ゲイン調整手段とを有し、前記制
御ゲイン調整手段は、前記制御ゲインを記号列に変換し
て前記記号列を接続したものを、前記制御ゲイン及びそ
の組み合わせを表わすコード列とし、調整条件に応じ
て、解候補となる前記コード列の初期集団を生成し、初
期集団の生成後、所定の収束条件を満足するまで、前記
各コード列について前記制御ゲインへのデコードを行っ
て前記コントローラに入力し、そのときの前記評価値に
応じて前記各コード列に対して遺伝的アルゴリズムに基
づく遺伝子操作を施し、子となる解候補コード列を生成
することを繰り返し、前記制御ゲインの最適化を行う。
In the tension control method of the present invention, an approximate model of a tension control system including the tension control loop and a reference response model that gives a reference response are used, and the approximate model and the reference response model are used. The evaluation value can be determined based on the response deviation. The tension control device according to the present invention includes a first drive roll and a second drive roll disposed along the transport direction of the web material, and a first drive roll connected to the first drive roll and the second drive roll, respectively. And a second electric motor, and a tension detector disposed between the first driving roll and the second driving roll to detect a tension of the web material, wherein each of the electric motors is a line. Controlled by a speed control loop based on a speed command based on speed, one of the first electric motor and the second electric motor has the speed control loop as a minor loop and a detection output from the tension detector. Has a tension control loop with a feedback signal
A tension control device that conveys the web material while controlling the tension by each of the drive rolls, a controller provided in the drive control loop to perform tension control according to a control gain, and a tension control system including the tension control loop An approximate model, a reference response model that gives a reference response, and an evaluation function comparison unit that calculates an evaluation value based on a response deviation between the approximate model and the reference response model.
A switching means for switching the output signal of the controller from the approximation model to the control target side when a response within the reference range is obtained, and giving the same command to the control target and the approximation model by a response deviation at that time. A model identification unit that corrects each parameter of the approximate model, and a control gain adjustment unit that adjusts the control gain, wherein the control gain adjustment unit converts the control gain into a symbol string and converts the symbol string into a symbol string. The connected one is a code string representing the control gain and a combination thereof, and an initial group of the code string that is a solution candidate is generated according to an adjustment condition. After the initial group is generated, a predetermined convergence condition is satisfied. Up to this point, each of the code strings is decoded into the control gain and input to the controller. Performing a genetic operation based on genetic algorithm to repeatedly generating a solution candidate code string to be a child, to optimize the control gain.

【0008】本発明では、遺伝的アルゴリズムを用いて
いるので、張力制御系の制御ゲインを、状況に応じて自
動的に高速かつ最適に調整することができる。
In the present invention, since the genetic algorithm is used, the control gain of the tension control system can be automatically adjusted at high speed and optimally according to the situation.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施の
一形態の張力制御装置の構成を示すブロック図である。
図1に示す張力制御装置は、図2に示すようなマルチド
ライブ制御システムにおいて、本発明の張力制御方法に
よって張力制御器18の制御ゲインを決定する。図1に
おいて、制御対象21は、図2に示すマルチドライブ制
御システムにおける張力制御器18からの先(ウェブ材
料1側)の各構成要素を一括して抽象化したものであ
り、また、フィードバックコントローラ22は、図2に
おける張力制御器18と同じ構成のものである。そし
て、制御対象21を近似化したモデルである近似化モデ
ル23と、制御対象21の出力と近似モデル23の出力
を比較して近似モデル23の同定を行うモデル同定部2
4と、フィードバックコントローラ22の制御ゲインを
調整する制御ゲイン調整装置25と、理想の応答を示す
予め設定された規範応答モデル27と、近似モデル23
による応答と規範応答モデル27による応答とを比較し
て評価値を算出する評価値演算部28と、フィードバッ
クコントローラ22の出力(制御信号)を制御対象21
に入力するか近似モデル23に入力するかを切り替える
切り替え器29とが、設けられている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a tension control device according to an embodiment of the present invention.
The tension control device shown in FIG. 1 determines the control gain of the tension controller 18 by the tension control method of the present invention in a multi-drive control system as shown in FIG. 1. In FIG. 1, a control target 21 is a collective abstraction of each component (on the web material 1 side) from the tension controller 18 in the multi-drive control system shown in FIG. Reference numeral 22 has the same configuration as the tension controller 18 in FIG. Then, a model identification unit 2 that identifies the approximate model 23 by comparing the output of the control object 21 and the output of the approximate model 23 with an approximate model 23 that is a model that approximates the control object 21.
4, a control gain adjusting device 25 for adjusting the control gain of the feedback controller 22, a preset reference response model 27 showing an ideal response, and an approximate model 23
Evaluation value calculation unit 28 for calculating an evaluation value by comparing the response by the reference response model 27 with the response by the reference response model 27, and the output (control signal) of the feedback controller 22 to the control object 21
And a switching unit 29 for switching between input to the approximate model 23 and input to the approximate model 23.

【0010】制御ゲイン調整装置25は、評価値演算部
28で算出された評価値に基づき、遺伝的アルゴリズム
の手法を用いて、フィードバックコントローラ22の制
御ゲインの自動調整を行う。また、本実施の形態では、
調整を行うのに妥当なモデルを予め近似モデル23とし
て設定しておき、近似モデル23のうちの未知のパラメ
ータのみを最小二乗法などによりモデル同定部24によ
って同定するようにしている。具体的には、制御対象2
1と近似モデル23に同一の指令を与え、その応答偏差
に基づいて、モデル同定部24は近似モデル23の各パ
ラメータを修正する。次に、本実施の形態における制御
ゲインの調整方法について、図3のフローチャートを用
いて説明する。
The control gain adjusting device 25 automatically adjusts the control gain of the feedback controller 22 by using a genetic algorithm based on the evaluation value calculated by the evaluation value calculator 28. In the present embodiment,
A model appropriate for performing the adjustment is set in advance as the approximate model 23, and only the unknown parameters of the approximate model 23 are identified by the model identification unit 24 by the least square method or the like. Specifically, control target 2
1 and the same command are given to the approximation model 23, and the model identification unit 24 corrects each parameter of the approximation model 23 based on the response deviation. Next, a method for adjusting the control gain in the present embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG.

【0011】最初に、第1の工程として各条件の入力を
行い(ステップ51)、第2の工程として、遺伝的アル
ゴリズムにおいて個体として使用するコード列の初期集
団を作成する(ステップ52)。本実施の形態では、各
制御ゲインの下限値と、必要あるいは設定できる数値の
刻みを基にしたスケーリングと、2進数変換とにより各
制御ゲインをコード化する。そして、このようにコード
化された各制御ゲインを表すビット列をつなぎあわせた
ものを制御ゲインの組み合わせ候補となる1つのコード
列(個体)とする。そして各ビットをランダムに設定し
たコード列をM個発生させ、初期集団としている。次
に、第3の工程として、集団に含まれる各コード列をデ
コードした制御ゲインにより応答シミュレーションを行
い、前記各候補の評価値をそれぞれ求める(ステップ5
3)。すなわち、切り替え器29を近似モデル23側に
切り替えておき、コード列をデコードして得た各制御源
をフィードバックコントローラ22に与え、張力ステッ
プ指令に対する近似モデル23の応答を求める。そし
て、評価関数比較手段である評価値演算部28により、
近似モデル23の応答を規範応答モデル27の応答と比
較し、評価値Viを算出する。本実施の形態では、評価
値Viは、次に示す評価関数により求めている。
First, each condition is input as a first step (step 51), and as a second step, an initial group of code strings to be used as individuals in a genetic algorithm is created (step 52). In the present embodiment, each control gain is coded by a lower limit of each control gain, scaling based on a required or settable numerical value, and binary conversion. A combination of the bit strings representing the control gains coded as described above is defined as one code string (individual) that is a control gain combination candidate. Then, M code strings in which each bit is set at random are generated to form an initial group. Next, as a third step, a response simulation is performed using a control gain obtained by decoding each code string included in the group, and an evaluation value of each candidate is obtained (step 5).
3). That is, the switch 29 is switched to the approximation model 23 side, and each control source obtained by decoding the code string is supplied to the feedback controller 22 to obtain a response of the approximation model 23 to the tension step command. Then, by the evaluation value calculation unit 28 as the evaluation function comparison means,
The response of the approximate model 23 compared to the response of the nominal response model 27, and calculates the evaluation value V i. In the present embodiment, the evaluation value V i is obtained by the following evaluation function.

【0012】[0012]

【数1】 (Equation 1)

【0013】ここで、Nは評価する状態変数の数、Tは
評価時間、xjは近似モデル23での各状態変数(張力
など)の値、xjmodelは規範応答モデル27での各状態
変数の値、kjは各状態変数に対する重みを表してい
る。次に、第4の工程として、評価値Viを基に次式の
ように各候補の選択確率Piを計算し、この選択確率Pi
にしたがって、重複を含みながらM/2組のコード列の
対を作り、交叉及び突然変異の遺伝的操作を行って、次
の世代のコード列群として、M個の子のコード列を生成
する(ステップ54)。
Here, N is the number of state variables to be evaluated, T is the evaluation time, x j is the value of each state variable (such as tension) in the approximate model 23, and x jmodel is each state variable in the reference response model 27. , K j represents the weight for each state variable. Next, as a fourth step, the selection probability P i of each candidate is calculated based on the evaluation value V i as in the following equation, and this selection probability P i is calculated.
According to the above, M / 2 pairs of code sequences are formed while including duplication, and genetic operations of crossover and mutation are performed to generate a code sequence of M children as a code sequence group of the next generation. (Step 54).

【0014】[0014]

【数2】 (Equation 2)

【0015】ここでまず交叉処理について説明する。図
4は交叉処理を示すフローチャートであり、図5は交叉
処理の概念を説明する図である。各コード列に対して第
3の工程で決定した選択確率Piにより、1組が2つの
コード列からなるとして、重複を含んでM/2組の組み
合わせを決定する(ステップ61)。このように決定さ
れた組(ペア)の1つを図5の(a)に示す。図中、"●"
と"○"は、それぞれ、"0"と"1"からなる二値の一方と
他方を示している。次に、各ペアごとに、交叉位置をラ
ンダムに決定する(ステップ62)。図5(b)は、ある
ペアについて設定された交叉位置の例を示している。そ
して、コード列のうちこの交叉位置の一方の側(図示し
た例では右側)の部分を部分コード列と呼ぶことにする
と、ペアを構成する2つのコード列間で部分コード列を
入れ替える(ステップ63)。図5(c)は、このような
入れ替えを行った後のコード列を示している。このよう
な交叉処理を行うことによって、最終的に、新たな解候
補となるM個のコード列を生成する(ステップ64)。
First, the crossover process will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the crossover process, and FIG. 5 is a diagram for explaining the concept of the crossover process. Based on the selection probabilities P i determined in the third step for each code string, it is determined that one set is composed of two code strings, and a combination of M / 2 sets including duplication is determined (step 61). One of the pairs determined in this way is shown in FIG. In the figure, "●"
And “○” indicate one and the other of the binary values “0” and “1”, respectively. Next, the crossover position is determined randomly for each pair (step 62). FIG. 5B shows an example of the crossover position set for a certain pair. If a portion of the code sequence on one side (the right side in the illustrated example) of the crossover position is called a partial code sequence, the partial code sequence is exchanged between the two code sequences forming the pair (step 63). ). FIG. 5C shows a code string after such replacement. By performing such crossover processing, finally, M code strings serving as new solution candidates are generated (step 64).

【0016】続いて、突然変異処理について説明する。
図6は突然変異処理を示すフローチャートであり、図7
は突然変異処理の概念を説明する。予め定めた突然変異
確率にしたがい、各コード列に対し、ランダムに突然変
異の発生位置を宣言する(ステップ71)。図7(a)
は、突然変異の発生位置が宣言される前のコード列の一
例を示し、図7(b)は、図7(a)に示したコード列に宣言
された突然変異の発生位置を示している。そして、図7
(c)に示すように、突然変異の発生を宣言された位置の
ビットを反転させる(ステップ72)。このようにして
交叉と突然変異を経て次の世代のコード列群が生成した
ら、第5の工程として、予め設定した収束条件を満足し
ているかを判定する(ステップ55)。収束条件を満足
していたら遺伝的アルゴリズムに基づく制御ゲインの決
定を終了し、収束条件を満足していないならば、第3の
工程(ステップ53)に戻る。第3の工程から第5の工
程までの処理を繰り返すことによって、張力制御のため
の制御ゲインが最適化される。
Next, the mutation process will be described.
FIG. 6 is a flowchart showing the mutation process.
Explains the concept of mutation processing. According to a predetermined mutation probability, a mutation occurrence position is declared for each code sequence at random (step 71). Fig. 7 (a)
Shows an example of the code sequence before the mutation occurrence position is declared, and FIG. 7B shows the mutation occurrence position declared in the code sequence shown in FIG. 7A. . And FIG.
As shown in (c), the bit at the position where the occurrence of the mutation is declared is inverted (step 72). When the code string group of the next generation is generated through the crossover and the mutation in this way, as a fifth step, it is determined whether or not a preset convergence condition is satisfied (step 55). If the convergence condition is satisfied, the determination of the control gain based on the genetic algorithm is terminated. If the convergence condition is not satisfied, the process returns to the third step (step 53). By repeating the processes from the third step to the fifth step, the control gain for the tension control is optimized.

【0017】そして、このように最適化された制御ゲイ
ンをフィードバックコントローラ22に設定し、切り替
え器29を制御対象21側に切り替え、マルチドライブ
制御システムの通常の運転に入る。
Then, the control gain optimized as described above is set in the feedback controller 22, the switch 29 is switched to the control target 21 side, and the normal operation of the multi-drive control system is started.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上述べたように本発明は、遺伝的アル
ゴリズムを用いて張力制御系の制御ゲインを自動調整す
ることにより、状況に応じて、高速、かつ、高精度に制
御ゲインを調整できるようになるという効果がある。ま
た、近似モデルにより制御ゲイン調整を行う場合には、
実際の動作系を用いないので、安全に自動調整を行うこ
とができる。近似モデルの同定部を備えることにより、
ウェブの材質劣化や減速機の劣化等によってモデルのパ
ラメータが変わっても、何度でも制御ゲインの調整をや
り直すことができるようになる。
As described above, according to the present invention, by automatically adjusting the control gain of the tension control system using a genetic algorithm, the control gain can be adjusted at high speed and with high accuracy according to the situation. There is an effect that it becomes. When adjusting the control gain using an approximate model,
Since an actual operation system is not used, automatic adjustment can be performed safely. By providing an approximation model identification unit,
Even if the parameters of the model change due to deterioration of the material of the web or deterioration of the speed reducer, the control gain can be adjusted again and again.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態の張力制御装置の構成を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a tension control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】マルチドライブ制御システムの構成の一例を示
すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a multi-drive control system.

【図3】制御ゲインの調整の手順を示すフローチャート
である。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure for adjusting a control gain.

【図4】交叉処理を説明するフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating a crossover process.

【図5】交叉処理の概念を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the concept of crossover processing.

【図6】突然変異処理を説明するフローチャートであ
る。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a mutation process.

【図7】突然変異処理の概念を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the concept of mutation processing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ウェブ材料 2,3 駆動ロール 4 張力検出器 5,6 減速機 7,8 電動機 9,10 速度検出器 11,12 ドライブ装置 13,14 速度制御器 15〜17 減算器 18 張力制御器 19 張力設定器 20 速度設定器 21 制御対象 22 フィードバックコントローラ 23 近似モデル 24 モデル同定部 25 制御ゲイン調整装置 27 規範応答モデル 28 評価値演算部 29 切り替え器 51〜55,61〜64,71,72 ステップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Web material 2,3 Drive roll 4 Tension detector 5,6 Reduction gear 7,8 Electric motor 9,10 Speed detector 11,12 Drive device 13,14 Speed controller 15-17 Subtractor 18 Tension controller 19 Tension setting Device 20 speed setting device 21 controlled object 22 feedback controller 23 approximate model 24 model identification unit 25 control gain adjustment device 27 reference response model 28 evaluation value calculation unit 29 switching unit 51-55, 61-64, 71, 72 steps

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ウェブ材料の搬送方向に沿って配置しそ
れぞれ電動機に連結した複数の駆動ロールを用いて前記
ウェブ材料を搬送し、前記各電動機がそれぞれライン速
度を基準とする速度指令に基づく速度制御ループによっ
て制御され、相隣接する2つの前記駆動ロールにそれぞ
れ連結した前記電動機の一方は、前記速度制御ループを
マイナループとしかつ前記相隣接する2つの前記駆動ロ
ール間での前記ウェブ材料の張力の検出出力をフィード
バック信号とする張力制御ループを有し、前記相隣接す
る2つの前記駆動ロール間での前記ウェブ材料の張力を
制御する張力制御方法において、 前記張力制御ループに対する制御ゲインを調整する際
に、 前記制御ゲインを記号列に変換して前記記号列を接続し
たものを、前記制御ゲイン及びその組み合わせを表わす
コード列とし、 調整対象となる前記制御ゲイン及びその調整条件を入力
する第1の工程と、 前記調整条件に応じて、解候補となる前記コード列の初
期集団を生成する第2の工程と、 前記各コード列について、前記制御ゲインへのデコード
を行い、デコードされた前記制御ゲインによって得られ
た応答から評価値を求める第3の工程と、 前記評価値に応じて前記各コード列に対して遺伝的アル
ゴリズムに基づく遺伝子操作を施し、子となる解候補コ
ード列を生成する第4の工程と、 収束を判定する第5の工程とを有し、 前記第3の工程、前記第4の工程及び前記第5の工程を
繰り返し実行することによって前記制御ゲインの最適化
を行うことを特徴とする張力制御方法。
1. A web material is conveyed using a plurality of drive rolls arranged along a conveying direction of the web material and connected to an electric motor, and each of the electric motors is driven by a speed based on a speed command based on a line speed. One of the electric motors, each controlled by a control loop and coupled to two adjacent drive rolls, respectively, comprises a speed control loop as a minor loop and a tension of the web material between the two adjacent drive rolls. A tension control method for controlling a tension of the web material between the two adjacent driving rolls, the method including a tension control loop having a detection output as a feedback signal, wherein a control gain for the tension control loop is adjusted. The control gain is converted to a symbol string and the symbol string is connected to the control gain and a set thereof. A first step of inputting the control gain to be adjusted and the adjustment condition thereof as a code string representing the matching, and a second step of generating an initial group of the code string as a solution candidate in accordance with the adjustment condition And a third step of performing decoding to the control gain for each of the code strings and obtaining an evaluation value from a response obtained by the decoded control gain; and each of the code strings according to the evaluation value. A fourth step of performing a genetic operation based on a genetic algorithm on to generate a solution candidate code sequence as a child, and a fifth step of determining convergence, wherein the third step, the fourth step A tension control method, characterized in that the control gain is optimized by repeatedly executing the step 4 and the fifth step.
【請求項2】 前記張力制御ループを含む張力制御系の
近似モデルと、規範となる応答を与える規範応答モデル
とを使用し、前記近似モデルと前記規範応答モデルとの
応答偏差に基づいて前記評価値を定める請求項1に記載
の張力制御方法。
2. An evaluation model based on a response deviation between the approximate model and the reference response model, using an approximate model of a tension control system including the tension control loop and a reference response model giving a reference response. The tension control method according to claim 1, wherein the value is determined.
【請求項3】 前記近似モデルと前記規範応答モデルと
の応答偏差に基づいて前記評価値を算出する評価関数比
較手段と、前記制御ゲインが与えられて前記張力制御の
ためのフィードバック制御を行うコントローラと、基準
範囲内の応答が得られた場合に前記コントローラの出力
信号を前記近似モデルから制御対象側に切り替える切り
替え手段と、前記制御対象と前記近似モデルとに同一の
指令を与えそのときの応答偏差により前記近似モデルの
各パラメータを修正するモデル同定部と、前記第1の工
程乃至前記第5の工程を実施する調整ゲイン調整手段
と、を使用する請求項2に記載の張力制御方法。
3. An evaluation function comparing means for calculating the evaluation value based on a response deviation between the approximation model and the reference response model, and a controller to which the control gain is given and which performs feedback control for the tension control. Switching means for switching the output signal of the controller from the approximation model to the control object side when a response within the reference range is obtained, and giving the same command to the control object and the approximation model; 3. The tension control method according to claim 2, wherein a model identification unit that corrects each parameter of the approximate model based on a deviation and an adjustment gain adjustment unit that performs the first to fifth steps are used.
【請求項4】 ウェブ材料の搬送方向に沿って配置した
第1の駆動ロール及び第2の駆動ロールと、前記第1の
駆動ロール及び前記第2の駆動ロールにそれぞれ連結す
る第1の電動機及び第2の電動機と、前記第1の駆動ロ
ールと前記第2の駆動ロールの中間に配置されて前記ウ
ェブ材料の張力を検出する張力検出器とを有し、前記各
電動機がそれぞれライン速度を基準とする速度指令に基
づく速度制御ループによって制御され、前記第1の電動
機及び前記第2の電動機のうちの一方は、前記速度制御
ループをマイナループとするとともに前記張力検出器か
らの検出出力をフィードバック信号とする張力制御ルー
プを有し、前記各駆動ロールにより前記張力を制御しつ
つ前記ウェブ材料を搬送する張力制御装置において、 前記駆動制御ループ内に設けられ制御ゲインにしたがっ
て張力制御を行うコントローラと、 前記張力制御ループを含む張力制御系の近似モデルと、 規範となる応答を与える規範応答モデルと、 前記近似モデルと前記規範応答モデルとの応答偏差に基
づいて評価値を算出する評価関数比較手段と、 基準範囲内の応答が得られた場合に前記コントローラの
出力信号を前記近似モデルから制御対象側に切り替える
切り替え手段と、 前記制御対象と前記近似モデルとに同一の指令を与えそ
のときの応答偏差により前記近似モデルの各パラメータ
を修正するモデル同定部と、 前記制御ゲインを調整する制御ゲイン調整手段とを有
し、 前記制御ゲイン調整手段は、前記制御ゲインを記号列に
変換して前記記号列を接続したものを、前記制御ゲイン
及びその組み合わせを表わすコード列とし、調整条件に
応じて解候補となる前記コード列の初期集団を生成し、
初期集団の生成後、所定の収束条件を満足するまで、前
記各コード列について前記制御ゲインへのデコードを行
って前記コントローラに入力し、そのときの前記評価値
に応じて前記各コード列に対して遺伝的アルゴリズムに
基づく遺伝子操作を施し、子となる解候補コード列を生
成することを繰り返し、前記制御ゲインの最適化を行う
ことを特徴とする張力制御装置。
4. A first driving roll and a second driving roll disposed along a transport direction of the web material, a first electric motor connected to the first driving roll and the second driving roll, respectively, and A second motor, and a tension detector disposed between the first drive roll and the second drive roll to detect a tension of the web material, wherein each of the motors is based on a line speed. Is controlled by a speed control loop based on a speed command, and one of the first electric motor and the second electric motor makes the speed control loop a minor loop and outputs a detection output from the tension detector as a feedback signal. A tension control loop that conveys the web material while controlling the tension by each of the drive rolls, wherein the drive control loop A controller that performs tension control in accordance with a control gain, an approximate model of a tension control system including the tension control loop, a reference response model that provides a reference response, and a response between the approximate model and the reference response model Evaluation function comparing means for calculating an evaluation value based on the deviation; switching means for switching an output signal of the controller from the approximation model to the control object side when a response within a reference range is obtained; and A model identification unit that corrects each parameter of the approximation model by giving the same command to the approximation model and a response deviation at that time; and a control gain adjustment unit that adjusts the control gain. The control gain is converted into a symbol string and the symbol string is connected. And to the code string, to generate an initial population of the code string to be the solution candidates in accordance with the adjustment conditions,
After the generation of the initial group, until the predetermined convergence condition is satisfied, the code strings are decoded into the control gain and input to the controller, and for each of the code strings according to the evaluation value at that time. And performing a genetic operation based on a genetic algorithm to generate a solution candidate code sequence as a child, thereby optimizing the control gain.
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