KR100426651B1 - 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치 및 그 방법 - Google Patents

마찰토크 보상을 위한 장력제어장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 온라인 마찰손실 보상을 위한 장력제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 기준속도에 따라 연속공정라인의 제 1 및 제 2롤의 속도제어장치에 있어서, 기준속도에 따라 제 1롤의 토크를 제어하는 제 1속도제어기; 기준속도에 따라 제 2롤의 토크를 제어하는 제 2속도제어기; 제 2속도제어기의 출력으로 나오는 제2 롤의 토크 및 제 2롤의 회전속도를 입력으로 하여 제 2롤의 마찰토크를 추정하는 마찰토크관측기; 마찰토크관측기에서 관측한 제 2롤의 마찰토크와 제 1속도제어기의 출력으로 나오는 제 1롤의 토크에 따라 제 1롤에 인가되는 토크를 발생하는 제어부를 포함하므로, 마찰손과 가감속 토크를 온라인으로 보상하며, 마찰토크는 속도제어 모드로 동작하는 인접롤에서 최소 차원 관측기에 의해 계산되어 풀림롤의 장력 변동을 보상하여 제어 성능의 향상 및 안정성을 가진다.

Description

마찰토크 보상을 위한 장력제어장치 및 그 방법{Apparatus for controlling tension to compensate friction torque and method thereof}
본 발명은 연속공정라인에서 라인의 장력제어에 관한 것으로, 특히 연속공정라인의 풀림롤(pay-off reel, POR)과 감김롤(tension reel, TR)의 속도제어를 하여 라인의 장력제어를 하는 장치와 그 방법에 관한 것이다.
종래에는 연속공정라인에서 감김롤과 풀림롤의 장력 제어시 마찰손을 보상하기 위해 테이블 방식에 의한 전향 보상을 주로 이용하였다. 이러한 보상 방법은 모터 단독에 대해 마찰토크를 실측하고 이를 이용해 운전 속도에 따라 적절히 보상하는 방법으로 주로 속도 변화에 따른 토크 손실분만을 보상하는 방법이다. 그러나 연속공정라인의 특성상 소재가 일정 장력에 의해 이송되기 때문에 부하가 인가되어 있을 경우에는 실측한 값과 다를 수 있으며, 또한 속도와 마찰손간의 비선형 관계에 의해 기준장력과 실제장력간의 심각한 차이가 존재하게 된다. 장력센서에 의한 장력궤환제어가 라인속도 변화에 따른 장력변동을 최소화하는데 효과적인 방법이나, 장력 센서 설치에 따른 비용 및 장소 등의 문제로 인해 한정된 범위 내에서 적용이 이루어지고 있다. 장력 관측기에 의한 장력궤환제어는 관측기 설계 시에 마찰손을 고려하지 않았기 때문에 마찰손을 보상하지 못한다. 따라서 속도가 증가하면서 관측된 장력과 실제 라인의 장력사이에 상당한 차이가 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기 문제점들을 해결하기 위해 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 문제점들을 해결하기 위해 마찰토크 보상을 위한 장력제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치의 블락다이어그램에 관한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 마찰토크 보상을 위한 장력제어방법에 관한 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3은 도1의 연속공정라인의 기계장치를 시뮬레이션할 수 있는 장력시험장치의 일예에 관한 도면이다.
도 4는 도 3의 장력시험장치에서 제1롤의 마찰손을 로드셀(load cell)을 이용하여 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 연속공정라인의 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치의 일실시예를 전달함수로 표현한 도면이다.
도 7은 기존의 제어방법에서 관성 보상을 하지 않은 상태에서 토크 제한 제어에 의한 장력제어의 실험 결과 파형을 나타내는 도면이다.
도 8는 도 6의 제어방법에서 마찰성분을 고려하지 않은 장력 관측기를 이용한 장력 궤환 제어의 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 의한 연속공정라인의 온라인 마찰손 보상 방법을 위한 장력제어의 성능을 나타내는 도면이다.
상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 기준속도에 따라 연속공정라인의 제 1 및 제 2롤(roll)의 장력제어장치는, 상기 기준속도에 따라 상기 제 1롤의 토크를 제어하는 제 1속도제어기; 상기 기준속도에 따라 상기 제 2롤의 토크를 제어하는 제 2속도제어기; 상기 제 2속도제어기의 출력으로 나오는 상기 제2 롤의 토크 및 상기 제 2롤의 회전속도를 입력으로 하여 상기 제 2롤의 마찰토크를 추정하는 마찰토크관측기; 상기 마찰토크관측기에서 관측한 제 2롤의 마찰토크와 상기 제 1속도제어기의 출력으로 나오는 상기 제 1롤의 토크에 따라 상기 제 1롤에 인가되는 토크를 발생하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 기준속도에 따라 연속공정라인의 제 1 및 제 2롤의 장력제어방법는, (a) 상기 기준속도에 따라 상기 제 1롤의토크를 제어하는 단계; (b) 상기 기준속도에 따라 상기 제 2롤의 토크를 제어하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 출력으로 나오는 상기 제2 롤의 토크 및 상기 제 2롤의 회전속도를 입력으로 하여 상기 제 2롤의 마찰토크를 추정하는 단계; (d) 상기 (c)단계에서 관측한 제 2롤의 마찰토크과 상기 제 1속도제어기의 출력으로 나오는 상기 제 1롤의 토크에 따라 상기 제 1롤에 인가되는 토크를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치의 블락다이어그램에 관한 도면으로, 연속공정라인의 기계장치(110)와 그 기계장치를 구성하는 제1롤(111) 및 제2롤(114), 제1롤(111)의 토크를 제어하기 위한 제1속도제어기(120), 제2롤(114)의 토크를 제어하기 위한 제2속도제어기(130), 제2롤의 마찰토크를 관측하는 마찰토크관측기(160) 및 제어부(170)로 구성된다. 도 1의 각 구성요소에 대한 상세한 설명은 도 2의 설명에서 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 마찰토크 보상을 위한 장력제어방법에 관한 흐름을 나타내는 도면으로, 제1속도제어기(120)는 기준속도에 제1롤(111)의 반지름 ()으로 나눈 후의 값과 궤환된 제1롤(111)의 각속도()를 입력받아 토크()를 출력하고, 제2속도제어기(130)는 기준속도에 제2롤(114)의 반지름()으로 나눈 후의 값과 궤환된 제2롤(114)의 각속도()를 입력받아 제2롤(114)의토크()을 출력한다(130단계).
마찰토크관측기(160)는 제2속도제어기(130)에서 출력한 제2롤(114)의 토크 및 제2롤(114)의 각속도를 입력으로 하여 제2롤(114)의 마찰토크를 관측한다(150단계). 제어부(170)는 제1속도제어기(120)의 출력과 마찰토크관측기(160)에서 추정한 제2롤(114)의 마찰토크를 합산하여 마찰손실을 보상한 제1롤(111)의 토크()를 출력한다(170단계). 보상된 제1롤(111)의 토크는 제1롤(111)을 회전시키기 위해서 인가된다(180단계).
도 3은 도1의 연속공정라인의 기계장치(110)를 시뮬레이션할 수 있는 장력시험장치의 일예에 관한 도면으로, 장력시험장치는 네 개의 구동롤과 장력 측정을 위한 3개의 비구동 롤, 지지를 위한 2개의 비구동 롤로 구성된다. 제1롤(311)은 구동롤로써 Pay-Off Reel(POR)로 불리는 풀림롤이고, 제4롤(319)은 구동롤로써 Tension Reel(TR)이라 일컫는 감김롤이다. 다중 스팬 시스템의 장력 제어를 위해 두 개의 구동롤인 제2롤(314)과 제3롤(316)이 추가되는데, 전동기에 의해 구동되는 롤로서 큰 권부각에 의해 마찰에 의한 큰 토크를 발생시켜 전후 장력을 변경할 수 있게 된다. 그리고 장력측정을 위한 롤로써 3개의 비구동롤인 장력측정롤(313, 315 및 317)이 있다. 또한 벨트를 지지하기 위해서 2개의 비구동롤이 사용되는데 지지롤(312 및 318)이 그것이다. 도 1의 기계장치(110)는 도 3의 장력시험장치 중에서 제1롤(311)및 제2롤(314)만을 제어하는 블락다이어그램을 나타낸다.
제1롤(311) 및 제2롤(314)의 토크와 속도의 기계적 방정식은 수학식1 및 2와 같이 표현되며, 두 롤사이의 장력은 수학식3과 같은 장력 표현식으로 주어진다.
여기서은 모터의 토크,은 두 롤사이의 장력,은 모터와 롤의 관성,은 롤의 각속도,은 롤의 반지름,은 스트립의 스프링 상수,은 스트립 스팬 상수의 역수,은 마찰손이다.
마찰토크는 기계 장치 제어시에 항상 발생한다. 연속 공정 라인에서 이러한 마찰토크는 소재의 장력에 변동을 주게 된다. 예를 들어 기존의 개루프 방식에 의한 정토크 장력 제어에서는 제1롤(311)에서 마찰손이 발생할 경우 인접롤인 제2롤(314)과 제4롤(319)사이의 실제 장력은 마찰손의 영향으로 기준 장력보다 증가하게 된다. 이러한 현상은 마찰 토크에 의한 영향을 보상하지 않았기 때문에 발생하게 된다.
도 4는 도 3의 장력시험장치에서 제1롤(311)의 마찰손을 로드셀(load cell)을 이용하여 측정한 결과로써, 종축은 마찰력[kgf], 횡축은 롤속도[rpm]를 나타낸다. 여기서, 로드셀은 100[kgf]의 정격용량과 3[mV/V]의 정격출력을 가진다. 속도에 따른 마찰손을 측정하기 위해 라인 속도를 일정하게 유지한 상태에서 모터의 토크를 일정하게 유지하고 이 때의 장력을 로드셀에 의해 측정한 것이다. 운전 속도는 -150mpm에서 +150mpm까지 변화시키면서 측정하였다. 저속에서는 정지 마찰력으로 인해 특성 곡선의 기울기가 가파르지만, 속도가 증가하면서 이러한 향상은 다소 둔화된다.
마찰손을 보상하는 과정을 일실시예를 이용하여 설명하면 아래와 같다.
도 5는 본 발명에 따른 연속공정라인의 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치의 일실시예를 나타내는 도면으로, 제안한 온라인 마찰토크 보상에 대한 전체 제어 구성도를 나타낸다. 연속공정라인의 기계장치는 도 3의 시험장치를 간략화하여 나타내었고 제1롤(311)과 제4롤(319)은 정토크 제어(525 및 555), 제2롤(314) 및 제3롤(316)은 속도제어(535 및 545)를 하고 있다. 그리고 지지롤(312 및 318)이 나타나 있고, 4개의 구동롤을 구동하는 모터(591, 593, 595 및 597)가 나타나 있다.및는 각각 제1롤(311)과 지지롤(312)간의 장력 및 제2롤(314)과 제3롤(316)간의 장력을 나타낸다.
기존의 연속공정라인의 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치를 설명하면 아래와 같다. 토크 기준치는 각 구간별 장력 설정치로부터 계산된다. 제4롤(319)의 토크는 양의 값이며, 제1롤(311)은 음의 값이다. 연속공정시스템은 이러한 기본적인 제어 구조에 다음과 같은 각종 보상들이 추가된다. I.C는 관성보상(inertia compensation)으로 토크의 가감속시에 변화하는 장력을 보상하기 위해 계산되어지는 토크이며, M.C는 기계적 손실보상(mechanical loss compensation)으로 동작 속도에 따른 기계적 손실을 미리 테이블화된 데이터로부터 보상하기 위한 것이다. I.C보상과 M.C보상이 합산되어 리미터(529 및 559)를 통과하여 제1롤 모터(591)의 기계적 손실을 테이블로 만들기 위해서는 모터의 운전속도에 따라 손실 토크를 측정하는 과정이 필요하다. 그러나 마찰손이 운전속도뿐만 아니라 다양한 요소에 의해 결정되기 때문에 이러한 방법으로 효과적으로 보상하기는 상당히 어렵다. 결과적으로 장력 오차는 이러한 개루프 방식에 의해서는 피할 수 없다. 제1롤(311)이나 제4롤(319)에서 모터의 속도와 토크를 알 수 있다면 수학적인 관계식에 의해 장력을 계산할 수 있다. 따라서 장력 관측기에 의한 장력 궤환 제어가 가능한 데, 모델링 과정에서 마찰손을 고려하지 않았다면 마찰손을 보상하는 것은 불가능하다. 장력 제어시 마찰로 인한 토크 감소나 증가는 소재의 장력에 심각한 변동을 유발하게 되는 데, 이러한 현상은 라인의 속도가 증가할수록 더욱 커지게 된다.
본 발명에 따른 연속공정라인의 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치의 일실시예를 설명하면, 제1롤(311)은 정토크제어(520)와 제1롤(311)에서 마찰로 인한 장력상승을 보상하기 위해 인접롤인 제2롤(314)에서 마찰토크관측기(561)에서 출력되는 마찰토크를 온라인마찰보상기(563)를 거쳐 합산부(570)에서 합산하여 제1롤 모터(591)의 토크를 발생하기 위해서 입력된다. 제2롤(314) 및 제3롤(316)은 기존의 방법과 같이 제2롤 및 제3롤의 모터(593 및 595)의 각속도를 부궤환(negative feedback)한 값과 기준선속도를 제2롤 및 제3롤의 합산기(531 및 541)에서 합산된 값을 입력으로 하는 제2롤 및 제3롤의 속도제어기(535)의 출력이 제2롤 및 제3롤의 모터(593 및 595)에 인가되어 제2롤(314) 및 제3롤(316)을 회전시키는 정속도 제어를 한다. 제4롤(319)은 제4롤의 모터(597)의 각속도를 부궤환(negative feedback)한 값과 기준선속도를 제4롤의 합산기(551)에서 합산된 값을 입력으로 하는 제4롤의 속도제어기(555)의 출력을 제4롤의 토크제한제어기(559)에 입력하는 정토크 제어를 하면서, 추가로 I.C(556), 즉 관성보상을 하여 제4롤(319)의 토크를 제어하는 입력으로 제4롤 모터(579)의 입력으로 인가된다.
도 6은 도 5의 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치의 일실시예를 전달함수로 표현한 도면으로, 제1롤(311)과 제2롤(314)의 제어장치에 관한 부분을 나타낸다. 제1롤(311)에서 마찰로 인해 발생하는 장력 상승을 보상하기 위해 인접롤인 제2롤(314)에서 마찰토크관측기(661)를 설계하기 위한 것이다. 이 때 본 발명의 기본적인 구조는 종래의 토크 제한 제어에 의한 개루프 방식과 동일하다. 다시 설명하면, 기준선속도()를 입력받아 제1롤(311)의 반지름의 역수()를 곱한 값인 제1롤(311)의 기준각속도()와 제1롤의 실제각속도()를 합산한 값, 즉,을 제1롤속도제어기(625)의 입력으로 하고 제1롤속도제어기(625)의 출력으로 나온 값을 토크제한제어기(639)의 입력으로 하고, 토크제한제어기(639)의 출력을 제1롤의 모터(691)에 인가한다. 제2롤(314)의 정토크제어는 기준선속도()를 입력받아 제2롤(314)의 반지름의 역수()를 곱한 값인 제2롤(314)의 기준각속도()와 제2롤(314)의 실제각속도()를 합산한 값, 즉,을 제2롤속도제어기(635)의 입력으로 하고 제2롤속도제어기(635)의 출력을 1차시간지연으로 모델링된 제2롤 모터(693)에 입력으로 하여 제2롤(314)의 토크를 제어한다. 그리고 제1롤(311) 및 제2롤(314)의 토크가 연속공정라인의 기계장치(610)에 인가되어 라인을 회전시키게 된다. 연속공정라인의 기계장치(610)에 대해서 설명하면, 먼저 제1롤(311)은, 라인의 전달함수(615)에 제1롤의 선속도()와 부의 값인 제2롤의 선속도()를 합산하여 입력으로 하고 제1롤 및 제2롤의 장력()를 출력하고 회전장력()과 마찰토크()가 외란으로 작용하여 합산기(612)를 거쳐 제1롤의 전달함수(711)에 인가되어 제1롤(311)이의 각속도로 회전하게 된다. 제2롤은, 외란으로 회전장력() 및 부의 값인 회전마찰력()이 합산기(613)에서 합산되어 제2롤의 전달함수(614)에 입력되어 제2롤(314)을의 각속도로 회전시킨다. 여기서,는 제2롤(314)과 제3롤(316)간의 장력이고,는 제2롤(314)의 회전마찰력이다.
본 발명에 따른 마찰토크 보상을 설명하면, 제2롤(314)에서 관측된 마찰토크는 제1롤(311)의 토크 제한 설정치에 직접 더해지며, 제2롤(314)은 속도 제어 모드로 동작한다. 이 때, 마찰토크관측기(661)의 입력으로는 제2롤의 실제각속도와 제2롤의 실제토크가 인가되고, 마찰토크관측기기(661)의 출력에 관측된 마찰손에 대한 이득(663)를 곱한 값과 토크제한제어기(639)의 출력값을 합산하여 제1롤 기준토크()로 하여 1차시간지연요소로 모델링된 제1롤의 모터(691)에 인가되어 제1롤(311)을 구동하는 토크를 발생한다. 이에 대해서 수식으로 설명하면, 아래와 같다.
수학식1 및 2로부터 모터의 외란은 부하토크인 장력()과 마찰토크()의 합으로 표현할 수 있다. 마찰을 비롯한 손실이 없다면 장력에 해당하는 양만큼만 토크가 발생된다. 일반식으로 나타내면 수학식 4와 같고,는 양의 정수이다.
제2롤(314)의 시스템 방정식은 속도와 외란을 상태 변수로 하여 다음 수학식5와 같이 유도된다.
관측기의 동특성을 외란 변화보다 빠르게 설정한다면 외란은 불연속 상수로 가정할 수 있다. 외란 관측기는 모터의 속도와 토크를 입력으로 사용하여 최소차원관측기의 형태로 수학식6 및 7과 같다.
여기서은 관측기 변수,은 관성,은 관측기 이득이다.
제2롤(311)에서 관측된 마찰토크는 제1롤(311)의 마찰토크뿐만 아니라 구간 장력을유지하기 위한 제2롤(311)의 부하토크도 포함하게 된다. 따라서 실제 마찰토크()는 관측된 외란토크()로부터 장력기준치를 빼야 얻을 수 있다.
제1롤(311)의 마찰손 보상을 위한 제어입력은 수학식8과 같다.
여기서 TLC는 토크제한제어기(739)의 출력이며은 관측된 마찰손에 대한 이득이다. 본 발명은 다양한 속도 범위에서 마찰손을 관측하며, 가감속시 관성에 의한 토크 변화량도 추정한다.
도 7 및 도 8은 기존의 장력 제어에 대한 실험 결과를 나타내는 도면으로, 10mpm에서 100mpm까지 변화시킨 경우이다. 여기서 mpm은 miter per minute를 나타낸다. 그리고 표 1은 본 발명에서 사용된 시뮬레이터의 파라메터에 대한 값을 나타낸다.
도 7은 도 6의 설명에서 언급한 기존의 제어방법에서 관성 보상을 하지 않은 상태에서 토크 제한 제어에 의한 장력제어의 실험 결과 파형으로, 도 7의 (a)는 벨트의 속도,도 7의 (b)는 풀림롤에 대한 토크를 롤의 반지름으로 나눈 등가힘,
장력 시뮬레이터의 파라메타
POR, TR BR1, BR2
Motor Power 37 kW 5.5 kW
Motor Base Speed 1780 rpm 1150 rpm
Motor Torque 200 N·m 45 N·m
Line Speed, V 100 mpm 100 mpm
Acc./Dec. Rate 25 mpm/sec 25 mpm/sec
Roll Radius, r 120 mm 90 mm
Inertia, J(Motor+Roll) 0.26 kg·m² 0.08 kg·m²
Strip Length, L 1.86 m 0.88 m
Spring Coeff., K 3.23e+6 N/m 6.82e+7 N/m
Load Cell Rated capacitor : 100 kgfRated output : 3 mV/V
도 7의 (c)는 제1롤(311)과 제2롤(314)간의 장력을 측정한 측정장력을 나타낸다. 제1롤(311)과 제4롤(319)은 장력기준치에 해당하는 일정 전류를 인가하고 브라이들롤(bridle roll)은 속도 제어 모드로 운전한다. 가감속시 장력 변동이 발생하는 것은 관성에 의한 것이며, 속도가 증가하면서 마찰손의 영향으로 실제 소재의 장력이 증가한다.
도 8은 도 6의 제어방법에서 마찰성분을 고려하지 않은 장력 관측기를 이용한 장력 궤환 제어의 실험 결과를 나타내는 도면으로, 도 8의 (a)는 벨트의 속도, 도 8의 (b)는 풀림롤에 대한 토크를 롤의 반지름으로 나눈 등가힘, 도 8의 (c)는 제1롤과 제2롤간의 장력을 측정한 측정장력 및 도 8의 (d)는 제1롤과 제2롤간의 장력을 관측한 관측장력을 나타낸다. 관측기 설계시 마찰 성분을 모델에 고려하지 않았기 때문에 실제 장력과 추정된 장력사이에 오차가 존재한다. 이는 모터 출력토크에 마찰손에 해당하는 만큼 토크 보상이 되고 있지 않기 때문이다. 추정된 장력은 기준 장력과 일치하지만, 실제 장력과 다소 차이를 나타내게 된다.
도 9는 본 발명에 의한 연속공정라인의 온라인 마찰손 보상 방법을 위한 장력제어의 성능을 나타내는 도면으로, 도 9의 (a)는 벨트의 속도, 도 9의 (b)는 풀림롤에 대한 토크를 롤의 반지름으로 나눈 등가힘, 도 9의 (c)는 제1롤(311)과 제2롤(314)간의 장력을 측정한 측정장력 및 도 9의 (d)는 제1롤(311)과 제2롤(314)간의 장력을 관측한 마찰토크를 나타낸다. 브라이들롤에서 설계된 마찰토크관측기는 롤의 속도에 따른 마찰손과 가감속시 발생하는 장력 변동까지도 추정을 하게 되며, 이를 풀림롤의 장력 제어에 사용하게 된다. 도 9의 (d)는 와 같이 마찰토크를 얻을 수 있으며, 도 9의 (b)와 같이 제1롤(311)의 제어토크는 마찰토크와 가감속토크를 합성한 만큼 상승하고 있다.
본 발명에서는 감김롤과 풀림롤의 장력제어시에 발생하는 마찰손을 온라인으로 보상하기 위한 방법을 설계하고 적용하였다. 속도제어 모드로 운전하고 있는 인접롤에 마찰토크관측기를 추가하여 마찰손을 관측하고 이 값을 감김롤이나 풀림롤에서 보상하였다. 제안한 온라인 마찰손 보상 방법이 다양한 속도 영역에서 장력 변동을 효과적으로 억제할 수 있음을 확인하였다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 플래쉬 메모리, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치 및 그 방법에 의하면, 브라이들롤에서 설계된 마찰토크관측기는 롤의 속도에 따른 마찰손과 가감속시 발생하는 장력 변동까지도 추정을 하게 되며, 이를 풀림롤의 장력 제어에 사용하게 된다. 또한 마찰토크를 얻을 수 있으며, 풀림롤의 제어토크가 마찰토크와 가감속토크를 합성한 만큼 상승한다. 본 발명에서는 감김롤과 풀림롤의 장력 제어시에 발생하는 마찰손을 온라인으로 보상하기 위한 방법을 설계하고 적용하였다. 속도 제어 모드로 운전하고 있는 인접롤에 마찰토크관측기를 추가하여 마찰손을 관측하고 이 값을 감김롤이나 풀림롤에서 보상하였다. 제안한 온라인 마찰손 보상 방법이 다양한 속도 영역에서 장력 변동을 효과적으로 억제할 수 있음을 확인하였다.

Claims (9)

  1. 기준속도에 따라 연속공정라인의 제 1 및 제 2롤의 장력제어장치에 있어서,
    상기 기준속도에 따라 상기 제 1롤의 토크를 제어하는 제 1속도제어기;
    상기 기준속도에 따라 상기 제 2롤의 토크를 제어하는 제 2속도제어기;
    상기 제 2속도제어기의 출력으로 나오는 상기 제2 롤의 토크 및 상기 제 2롤의 회전속도를 입력으로 하여 상기 제 2롤의 마찰토크를 추정하는 마찰토크관측기; 및
    상기 마찰토크관측기에서 관측한 제 2롤의 마찰토크와 상기 제 1속도제어기의 출력으로 나오는 상기 제 1롤의 토크에 따라 상기 제 1롤에 인가되는 토크를 발생하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1속도제어기는
    상기 제 1롤의 회전속도를 궤환받아, 상기 기준속도 및 상기 제 1롤의 회전속도에 따라 상기 제 1롤의 토크를 제어하도록 소정의 이득값을 가진 비례적분제어기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2속도제어기는
    상기 제 2롤의 회전속도를 궤환받아, 상기 기준속도와 상기 제 2롤의 회전속도에 따라 상기 제 2롤의 토크를 제어하도록 소정의 이득값을 가진 비례적분제어기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 마찰토크관측기는
    상기 제 1롤의 마찰토크 이외에 상기 제 1롤과 제 2롤간의 장력을 유지하기 위한 제 2롤의 부하토크를 포함하여 관측된 상기 제 2롤의 마찰토크를 출력하는 것을 특징으로 하는 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치.
  5. 기준속도에 따라 연속공정라인의 제 1 및 제 2롤의 장력제어방법에 있어서,
    (a) 상기 기준속도에 따라 상기 제 1롤의 토크를 제어하는 단계;
    (b) 상기 기준속도에 따라 상기 제 2롤의 토크를 제어하는 단계;
    (c) 상기 (b)단계에서 출력으로 나오는 상기 제2 롤의 토크 및 상기 제 2롤의 회전속도를 입력으로 하여 상기 제 2롤의 마찰토크를 추정하는 단계; 및
    (d) 상기 (c)단계에서 관측한 제 2롤의 마찰토크와 상기 제 1속도제어기의 출력으로 나오는 상기 제 1롤의 토크에 따라 상기 제 1롤에 인가되는 토크를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰토크 보상을 위한 장력제어방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 (a)단계는
    상기 제 1롤의 회전속도를 궤환받아, 상기 기준속도와 상기 제 1롤의 회전속도에 따라 상기 제 1롤의 토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 마찰토크 보상을 위한 장력제어장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 (b)단계는
    상기 제 2롤의 회전속도를 궤환받아, 상기 기준속도와 상기 제 2롤의 회전속도에 따라 상기 제 2롤의 토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 마찰토크 보상을 위한 장력제어방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 (c)단계는
    상기 제 1롤의 마찰토크 이외에 상기 제 1롤과 제 2롤간의 장력을 유지하기위한 제 2롤의 부하토크를 포함하여 관측된 상기 제 2롤의 마찰토크를 출력으로 하는 것을 특징으로 하는 마찰토크 보상을 위한 장력제어방법.
  9. 기준속도에 따라 연속공정라인의 제 1 및 제 2롤의 장력을 제어하는 프로그램을 기록한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 있어서,
    (a) 상기 기준속도에 따라 상기 제 1롤의 토크를 제어하는 단계;
    (b) 상기 기준속도에 따라 상기 제 2롤의 토크를 제어하는 단계;
    (c) 상기 (b)단계에서 출력으로 나오는 상기 제2 롤의 토크 및 상기 제 2롤의 회전속도를 입력으로 하여 상기 제 2롤의 마찰토크를 추정하는 단계; 및
    (d) 상기 (c)단계에서 관측한 제 2롤의 마찰토크와 상기 제 1속도제어기의 출력으로 나오는 상기 제 1롤의 토크에 따라 상기 제 1롤에 인가되는 토크를 발생하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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