KR102165597B1 - 언와인더의 제어 장치 - Google Patents

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KR102165597B1
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아츠시 스즈키
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도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
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Abstract

언와인더의 직경을 측정하지 않고, 시트재에 작용하는 장력을 일정하게 유지할 수 있는 언와인더의 제어 장치를 제공한다. 언와인더의 제어 장치는, 시트재를 되감는 언와인더와 시트재를 권취하는 와인더를 구비한 와인더 설비에 있어서, 상기 언와인더의 장력 기준값과 장력 응답값의 편차의 입력을 접수하고, 당해 편차에 PI 제어를 행함으로써 상기 언와인더의 토크 기준값의 후보를 산출하는 PI 제어기와, 상기 언와인더의 장력 기준값과 장력 응답값의 편차의 입력을 접수하고, 상기 언와인더에 감긴 시트재의 편심에 의한 주기적인 외란의 주파수에 대응한 공진 주파수를 갖는 정현파 전달 함수에 있어서 당해 편차를 입력으로 한 보상값을 산출하고, 상기 PI 제어기에 의해 산출된 상기 언와인더의 토크 기준값의 후보에 당해 보상값을 가산함으로써 상기 언와인더의 토크 기준값으로 하는 모델 제어기를 구비한다.

Description

언와인더의 제어 장치
본 발명은 언와인더의 제어 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1은, 언와인더의 제어 장치를 개시한다. 당해 제어 장치에 의하면, 언와인더의 직경을 실측값에 기초하여 시트재에 작용하는 장력을 일정하게 유지할 수 있다.
일본 특허 공개 평8-245029호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 제어 장치에 있어서는, 언와인더의 직경을 측정할 필요가 있다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 이루어졌다. 본 발명의 목적은, 언와인더의 직경을 측정하지 않고, 시트재에 작용하는 장력을 일정하게 유지할 수 있는 언와인더의 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 언와인더의 제어 장치는, 시트재를 되감는 언와인더와 시트재를 권취하는 와인더를 구비한 와인더 설비에 있어서, 상기 언와인더의 장력 기준값과 장력 응답값의 편차의 입력을 접수하고, 당해 편차에 PI 제어를 행함으로써 상기 언와인더의 토크 기준값의 후보를 산출하는 PI 제어기와, 상기 언와인더의 장력 기준값과 장력 응답값의 편차의 입력을 접수하고, 상기 언와인더에 감긴 시트재의 편심에 의한 주기적인 외란의 주파수에 대응한 공진 주파수를 갖는 정현파 전달 함수에 있어서 당해 편차를 입력으로 한 보상값을 산출하고, 상기 PI 제어기에 의해 산출된 상기 언와인더의 토크 기준값의 후보에 당해 보상값을 가산함으로써 상기 언와인더의 토크 기준값으로 하는 모델 제어기를 구비하였다.
본 발명에 의하면, 언와인더의 토크 기준값은, PI 제어기에 의해 산출된 언와인더(1)의 토크 기준값의 후보에 보상값을 가산함으로써 산출된다. 이 때문에, 언와인더의 직경을 측정하지 않고, 시트재에 작용하는 장력을 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 언와인더의 제어 장치가 적용되는와인더 설비의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 언와인더의 제어 장치가 적용되는와인더 설비의 언와인더의 편심 모델링 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 언와인더의 제어 장치에 의한 언와인더의 장력 제어를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 언와인더의 제어 장치에 의한 장력 제어의 유효성을 나타내는 시뮬레이션 결과의 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 언와인더의 제어 장치의 전달 함수의 보드 선도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 언와인더의 제어 장치의 동작 개요를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 언와인더의 제어 장치의 하드웨어 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 언와인더의 제어 장치에 의한 장력 제어를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 언와인더의 제어 장치에 의한 조정 파라미터의 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 언와인더의 제어 장치에 의한 외란 주기의 계측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 첨부의 도면을 따라서 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호가 부여된다. 당해 부분의 중복 설명은 적절하게 간략화 내지 생략한다.
실시 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 언와인더의 제어 장치가 적용되는와인더 설비의 구성도이다.
도 1에 있어서, 언와인더(1)는 와인더 설비의 최상류에 마련된다. 중간 롤(2)은 언와인더(1)의 하류측에 마련된다. 슬리터(3)는 중간 롤(2)의 하류측에 마련된다. 와인더(4)는 슬리터(3)의 하류측에 마련된다.
장력계(5)는 슬리터(3)와 와인더(4) 사이에 마련된다.
언와인더 구동용 모터(6)는 언와인더(1)에 대응하여 마련된다. 중간 롤 구동용 모터(7)는 중간 롤(2)에 대응하여 마련된다. 슬리터 구동용 모터(8)는 슬리터(3)에 대응하여 마련된다. 와인더 구동용 모터(9)는 와인더(4)에 대응하여 마련된다.
언와인더 구동용 드라이브 장치(10)는 언와인더(1)에 대응하여 마련된다. 중간 롤 구동용 드라이브 장치(11)는 중간 롤(2)에 대응하여 마련된다. 슬리터 구동용 드라이브 장치(12)는 슬리터(3)에 대응하여 마련된다. 와인더 구동용 드라이브 장치(13)는 와인더(4)에 대응하여 마련된다.
제어 장치(14)의 입력부는, 장력계(5)의 출력부에 접속된다. 제어 장치(14)의 입력부는, 언와인더 구동용 드라이브 장치(10)의 출력부에 접속된다. 제어 장치(14)의 출력부는, 언와인더 구동용 드라이브 장치(10)의 입력부에 접속된다. 제어 장치(14)의 출력부는, 중간 롤 구동용 드라이브 장치(11)의 입력부에 접속된다. 제어 장치(14)의 출력부는, 슬리터 구동용 드라이브 장치(12)의 입력부에 접속된다. 제어 장치(14)의 출력부는, 와인더 구동용 드라이브 장치(13)의 입력부에 접속된다.
와인더 설비에 있어서, 시트재(15)는 친권취 제품으로서 언와인더(1)에 감긴다. 예를 들어, 시트재(15)는 종이다. 예를 들어, 시트재(15)는 금속이다. 예를 들어, 시트재(15)는 필름이다. 친권취 제품에 있어서, 시트재(15)의 외경은, 크다. 시트재(15)의 폭은 넓다. 시트재(15)는 무겁다. 시트재(15)는 언와인더(1)로부터 되감아진다. 시트재(15)는 중간 롤(2)을 사이에 두고 슬리터(3)에 있어서 미리 설정된 권취 폭으로 재단된다. 시트재(15)는 미리 설정된 외경이 되도록 와인더(4)에 권취된다. 그 결과, 소형의 권취 제품이 제조된다.
장력계(5)는 시트재(15)에 작용하는 장력을 검출한다.
제어 장치(14)는 장력계(5)로부터 시트재(15)의 장력 응답값 Tres(MPa)의 입력을 접수한다. 제어 장치(14)는 언와인더 구동용 모터(6)로부터 언와인더(1)의 회전 속도 응답값 ωuw res(rad/s)의 입력을 접수한다.
제어 장치(14)는 언와인더 구동용 드라이브 장치(10)에 언와인더(1)의 토크 기준값 τuw ref(N·m)를 출력한다. 언와인더 구동용 드라이브 장치(10)는 토크 기준값 τuw ref(N·m)에 기초하여 언와인더 구동용 모터(6)의 회전 속도를 제어한다.
제어 장치(14)는 중간 롤 구동용 드라이브 장치(11)에 중간 롤(2)의 회전 속도 기준값 ωint ref(rad/s)를 출력한다. 중간 롤 구동용 드라이브 장치(11)는 회전 속도 기준값 ωint ref(rad/s)에 기초하여 중간 롤 구동용 모터(7)의 회전 속도를 제어한다.
제어 장치(14)는 슬리터 구동용 드라이브 장치(12)에 슬리터(3)의 회전 속도 기준값 ωsl ref(rad/s)를 출력한다. 슬리터 구동용 드라이브 장치(12)는 회전 속도 기준값 ωsl ref(rad/s)에 기초하여 슬리터 구동용 모터(8)의 회전 속도를 제어한다.
제어 장치(14)는 와인더 구동용 드라이브 장치(13)에 와인더(4)의 회전 속도 기준값 ωw ref(rad/s)를 출력한다. 와인더 구동용 드라이브 장치(13)는 회전 속도 기준값 ωw ref(rad/s)에 기초해서 와인더 구동용 모터(9)의 회전 속도를 제어한다.
이어서, 도 2를 사용하여, 언와인더(1)에 작용하는 외란 토크를 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 언와인더의 제어 장치가 적용되는와인더 설비의 언와인더 편심의 모델링 도면이다. 도 2의 횡축은, 언와인더(1)의 회전축에 직교하는 x축이다. 도 2의 종축은, 언와인더(1)의 회전축과 x축에 직교하는 y축이다.
도 2에 있어서, A는, 언와인더 구동용 모터(6)의 토크다. A의 단위는, N·m이다. B는, 부하 토크다. B의 단위는, N·m이다. θ는, 편심된 언와인더(1)의 무게 중심의 위치에 대응한 각도이다. θ의 단위는, rad/s이다. rd는, 편심된 언와인더(1)의 무게 중심의 위치 궤적에 대한 언와인더(1)의 반경이다. rd의 단위는, mm이다. m은, 언와인더(1)의 질량이다. m의 단위는, kg이다. g는, 중력가속도이다. g의 단위는, N/kg이다.
시트재(15)는 언와인더(1)에 감기기 전에 일시적으로 보관된다. 예를 들어, 시트재(15)는 권취 코어에 감긴 상태로 보관된다. 권취 코어는, 보관 가대에 걸쳐진다. 이때, 시트재(15)의 중력에 의해, 시트재(15)의 중앙부는 수직으로 늘어진다. 그 결과, 시트재(15)는 편심된다. 언와인더(1)는 편심된 시트재(15)에 의해 주기적인 외란 토크 τdis(N·m)의 영향을 받는다. 주기적인 외란 토크 τdis(N·m)는 다음 (1) 식으로 표현된다.
Figure 112018093917035-pct00001
이어서, 도 3을 사용하여, 제어 장치(14)에 의한 언와인더(1)의 장력 제어를 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 언와인더의 제어 장치에 의한 언와인더의 장력 제어를 설명하기 위한 블록도이다. 도 3에 있어서, 정방향은, 와인더(4)에 의한 시트재(15)의 권취 방향과는 반대 방향으로 설정된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어 장치(14)는 PI 제어기(14a)와 모델 제어기(14b)를 구비한다.
PI 제어기(14a)는 언와인더(1)의 장력 기준값 Tref(Mpa)와 장력 응답값 Tres(Mpa)의 편차의 입력을 접수한다. PI 제어기(14a)는 당해 편차에 PI 제어를 행함으로써 언와인더(1)의 토크 기준값 τuw ref(N·m)의 후보를 산출한다. PI 제어기(14a)의 전달 함수는, 다음 (2) 식으로 표현된다.
Figure 112018093917035-pct00002
단, Kp는, 비례 게인이다. KI는, 적분 게인이다. s는, 라플라스 연산자이다.
모델 제어기(14b)는 PI 제어기(14a)에 대하여 병렬로 적용된다. 모델 제어기(14b)는 언와인더(1)의 장력 기준값 Tref(Mpa)와 장력 응답값 Tres(Mpa)의 편차의 입력을 접수한다. 모델 제어기(14b)는 언와인더(1)에 권취된 코일의 편심에 의한 주기적인 외란 토크 τdis(N·m)의 주파수에 대응한 공진 주파수를 갖는 정현파 전달 함수에 있어서 당해 편차를 입력으로 한 보상값을 산출한다. 모델 제어기(14b)의 전달 함수는, cos 함수의 라플라스 변환식으로 표현된다. 구체적으로는, 모델 제어기(14b)의 전달 함수는, 다음 (3) 식으로 표현된다.
Figure 112018093917035-pct00003
단, Ks는, 비례 게인이다. s는, 라플라스 연산자이다.
모델 제어기(14b)는 PI 제어기(14a)에 의해 산출된 토크 기준값 τuw ref(N·m)의 후보에 당해 보상값을 가산함으로써 언와인더(1)의 토크 기준값 τuw ref(N·m)로 한다. 이때, 공진 주파수는, 샘플링마다 갱신된다.
언와인더 구동용 드라이브 장치(10)는 토크 기준값 τuw ref(N·m)에 기초하여 전류 제어를 행한다. 그 결과, Q축 전류 응답값 Iq res(A)가 얻어진다.
언와인더 구동용 모터(6)는 Q축 전류 응답값 Iq res(A)에 기초하여 회전한다. 그 결과, 토크 응답값 τuw res(N·m)가 얻어진다. 토크 응답값 τuw res(N·M)는 언와인더 구동용 모터(6)의 d축 자속 φd(Wb)에 기초하여 결정된다.
이때, 주기적인 외란 토크 τdis(N·m)는 토크 응답값 τuw res(N·M)에 가산된다. 그 결과, 실제의 회전 속도 응답값 ωuw res(rad/s)가 얻어진다. 실제의 회전 속도 응답값 ωuw res(rad/s)는 토크 응답값 τuw res(N·M)와 외란 토크 τdis(N·m)와 언와인더(1)의 관성 모멘트 Juw(kgm2)와 라플라스 연산자(s)로 결정된다.
언와인더(1)의 장력 응답값 Tres(Mpa)는 와인더(4)의 회전 속도 응답값 ωw res(rad/s)와 언와인더(1)의 회전 속도 응답값 ωuw res(rad/s)의 차분을 시간 적분한 값에 비례한다. 구체적으로는, 장력 응답값 Tres(MPa)는 다음 (4) 식으로 표현된다.
Figure 112018093917035-pct00004
단, E는, 시트재(15)의 영률이다. E의 단위는, MPa이다. L은, 언와인더(1)와 와인더(4)의 거리이다. L의 단위는, mm이다. vw res는, 와인더(4)의 주속 응답값이다. vw res의 단위는, mm/s이다. vuw res는, 언와인더(1)의 주속 응답값이다. vuw res의 단위는, mm/s이다. Rw는, 와인더(4)의 반경이다. Rw의 단위는, mm이다. Ruw는, 언와인더(1)의 반경이다. Ruw의 단위는, mm이다.
이때, 주기적인 외란 토크 τdis(N·m)는 회전 속도 응답값 ωuw res(rad/s)를 변동시킬 수 있다. 그 결과, 장력 응답값 Tres(MPa)는 변동할 수 있다.
그러나, 토크 기준값 τuw ref(N·m)는 주기적인 외란 토크 τdis(N·m)의 주파수에 대응한 공진 주파수에 대응한 보상값으로 보상된다. 이 때문에, 장력 응답값 Tres(MPa)의 변동은, 억제된다.
이어서, 도 4를 사용하여, 제어 장치(14)에 의한 장력 제어의 유효성을 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 언와인더의 제어 장치에 의한 장력 제어의 유효성을 나타내는 시뮬레이션 결과의 도면이다. 도 4의 횡축은, 시간(s)이다. 도 4의 상단 종축은, 라인 속도(mpm)이다. 도 4의 하단 종축은, 장력 응답값 MPa)이다.
도 4의 상단에 도시된 바와 같이, 라인 속도는, 0mpm으로부터 1200mpm으로 가속된다.
모델 제어기(14b)가 적용되지 않는 경우, 장력 응답값은, 언와인더(1)의 편심의 영향을 받는다. 그 결과, 장력 응답값은, 변동한다. 이때, 주기적인 외란의 주파수는, 언와인더(1)의 회전 속도에 대응한 주파수로 된다. 이 때문에, 라인 속도가 높아짐에 따라서, 장력 응답값의 변동 주파수도 높아진다.
이에 비해, 모델 제어기(14b)가 적용되는 경우, 모델 제어기(14b)의 게인은, 주기적인 외란의 주파수에 있어서 무한대로 된다. 이때, 주기적인 외란의 주파수에 있어서, 외란을 억제하는 성능이 향상된다. 이 때문에, 장력 응답값은, 언와인더(1)의 편심의 영향을 받기 어렵다. 그 결과, 장력 응답값의 변동은, 억제된다.
이어서, 도 5를 사용하여, 제어 장치(14)의 게인을 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 언와인더의 제어 장치의 전달 함수의 보드 선도이다. 도 5의 횡축은, 언와인더(1)의 회전 속도이다. 도 5의 상단 종축은, 게인(dB)이다. 도 5의 하단 종축은, 언와인더(1)의 위상(deg)이다. 도 5에 있어서는, 공진 주파수는, 20rad/s로 설정된다.
도 5의 상단에 도시된 바와 같이, 게인은, 공진 주파수에 대응한 회전수인 20rad/s에 있어서 무한대로 된다.
이어서, 도 6을 사용하여, 제어 장치(14)의 동작의 개요를 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 언와인더의 제어 장치의 동작 개요를 설명하기 위한 흐름도이다.
스텝 S1에서는, 제어 장치(14)는 언와인더(1)의 장력 기준값과 장력 응답값의 입력을 접수했는지 여부를 판정한다. 제어 장치(14)가 언와인더(1)의 장력 기준값과 장력 응답값의 입력을 접수하지 않은 경우, 제어 장치(14)는 스텝 S1의 동작을 반복한다. 제어 장치(14)가 언와인더(1)의 장력 기준값과 장력 응답값의 입력을 접수한 경우, 제어 장치(14)는 스텝 S2의 동작을 행한다.
스텝 S2에서는, 제어 장치(14)는 언와인더(1)의 장력 기준값과 장력 응답값의 편차에 PI 제어를 행함으로써 언와인더(1)의 토크 기준값의 후보를 산출한다. 그 후, 제어 장치(14)는 스텝 S3의 동작을 행한다.
스텝 S3에서는, 제어 장치(14)는 언와인더(1)에 감긴 시트재(15)의 편심에 의한 주기적인 외란 토크의 주파수에 대응한 공진 주파수를 갖는 정현파 전달 함수에 있어서 당해 편차를 입력으로 한 보상값을 산출한다. 그 후, 제어 장치(14)는 스텝 S4의 동작을 행한다.
스텝 S4에서는, 제어 장치(14)는 PI 제어기(14a)에 의해 산출된 언와인더(1)의 토크 기준값의 후보에 당해 보상값을 가산함으로써 언와인더(1)의 토크 기준값으로 한다. 그 후, 제어 장치(14)는 동작을 종료한다.
이상에서 설명한 실시 형태 1에 의하면, 언와인더(1)의 토크 기준값은, PI 제어기(14a)에 의해 산출된 언와인더(1)의 토크 기준값의 후보에 보상값을 가산함으로써 산출된다. 이 때문에, 시트재(15)에 작용하는 장력을 일정하게 유지할 수 있다.
이어서, 도 7을 사용하여, 제어 장치(14)의 예를 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 언와인더의 제어 장치의 하드웨어 구성도이다.
제어 장치(14)의 각 기능은, 처리 회로에 의해 실현될 수 있다. 예를 들어, 처리 회로는, 적어도 하나의 프로세서(16a)와 적어도 하나의 메모리(16b)를 구비한다. 예를 들어, 처리 회로는, 적어도 하나의 전용 하드웨어(17)를 구비한다.
처리 회로가 적어도 하나의 프로세서(16a)와 적어도 하나의 메모리(16b)를 구비하는 경우, 제어 장치(14)의 각 기능은, 소프트웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어와 펌웨어의 조합으로 실현된다. 소프트웨어 및 펌웨어 중 적어도 한쪽은, 프로그램으로서 기술된다. 소프트웨어 및 펌웨어 중 적어도 한쪽은, 적어도 하나의 메모리(16b)에 저장된다. 적어도 하나의 프로세서(16a)는 적어도 하나의 메모리(16b)에 기억된 프로그램을 판독하여 실행함으로써, 제어 장치(14)의 각 기능을 실현한다. 적어도 하나의 프로세서(16a)는 CPU(Central Processing Unit), 중앙 처리 장치, 처리 장치, 연산 장치, 마이크로 프로세서, 마이크로 컴퓨터, DSP라고도 한다. 예를 들어, 적어도 하나의 메모리(16b)는 RAM, ROM, 플래시 메모리, EPROM, EEPROM 등의, 불휘발성 또는 휘발성의 반도체 메모리, 자기 디스크, 플렉시블 디스크, 광 디스크, 콤팩트 디스크, 미니 디스크, DVD 등이다.
처리 회로가 적어도 하나의 전용 하드웨어(17)를 구비하는 경우, 처리 회로는, 예를 들어 단일 회로, 복합 회로, 프로그램화된 프로세서, 병렬 프로그램화된 프로세서, ASIC, FPGA 또는 이들의 조합으로 실현된다. 예를 들어, 제어 장치(14)의 각 기능은, 각각 처리 회로로 실현된다. 예를 들어, 제어 장치(14)의 각 기능은, 통합하여 처리 회로로 실현된다.
제어 장치(14)의 각 기능에 대해서, 일부를 전용의 하드웨어(17)로 실현하고, 기타부를 소프트웨어 또는 펌웨어로 실현해도 된다. 예를 들어, PI 제어기(14a)의 기능에 대해서는 전용 하드웨어(17)로서의 처리 회로로 실현하고, PI 제어기(14a) 이외의 기능에 대해서는 적어도 하나의 프로세서(16a)가 적어도 하나의 메모리(16b)에 저장된 프로그램을 판독하여 실행함으로써 실현해도 된다.
이와 같이, 처리 회로는, 하드웨어(17), 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합으로 제어 장치(14)의 각 기능을 실현한다.
실시 형태 2.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 언와인더의 제어 장치에 의한 장력 제어를 설명하기 위한 블록도이다. 또한, 실시 형태 1과 동일 또는 상당 부분에는, 동일 부호가 부여된다. 당해 부분의 설명은 생략된다.
실시 형태 2의 모델 제어기(14b)는 조정 파라미터 α를 구비한다. 실시 형태 2의 모델 제어기(14b)의 전달 함수는, 다음 (5) 식으로 표현된다.
Figure 112018093917035-pct00005
이어서, 도 9를 사용하여, 조정 파라미터 α의 결정 방법을 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 언와인더의 제어 장치에 의한 조정 파라미터의 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제어 장치(14)는 조정 파라미터 결정기(14c)를 구비한다. 조정 파라미터 결정기(14c)는 외란의 주파수에 대응한 회전 속도 추정값 ωdis est(rad/s)를 외란의 주기 Tdis(s)마다 산출한다. 회전 속도 추정값 ωdis est(rad/s)는 다음 (6) 식으로 표현된다.
Figure 112018093917035-pct00006
단, fdis는, 외란의 주파수이다. fdis의 단위는, 1/s이다.
조정 파라미터 결정기(14c)는 회전 속도 추정값 ωdis est(rad/s)와 회전 속도 응답값 ωuw res(rad/s)의 비교 결과에 기초하여 모델 제어기(14b)의 공진 주파수가 외란의 주파수와 일치하도록 조정 파라미터 α를 외란의 주기 Tdis(s)마다 갱신한다. 조정 파라미터 α는, 다음 (7) 식으로 표현된다.
Figure 112018093917035-pct00007
이어서, 도 10을 사용하여, 외란의 주기 Tdis(s)의 계측을 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 언와인더의 제어 장치에 의한 외란 주기의 계측 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 10의 횡축은, 시간(s)이다. 도 10의 종축은, 장력계(5)로부터의 장력 응답값(pu) 또는 언와인더 구동용 모터(6)의 회전 속도를 검출하는 속도계로부터의 회전 속도 응답값(pu)이다.
도 10에 있어서, T1과 T2와 T3는, 장력계(5)로부터의 장력 응답값(pu) 또는 속도계로부터의 회전 속도 응답값(pu)에 있어서의 인접한 피크의 주기이다.
조정 파라미터 결정기(14c)는 장력계(5)로부터의 장력 응답값(pu) 또는 속도계로부터의 회전 속도 응답값(pu)에 있어서의 인접한 피크의 주기를 외란의 주기 Tdis(s)로서 계측한다. 장력계(5)로부터의 장력 응답값(pu) 또는 속도계로부터의 회전 속도 응답값(pu)에 노이즈가 중첩되어 있는 경우에는, 적절한 시상수를 저역 통과 필터에 의해 노이즈가 억제된다. 그 후, 조정 파라미터 결정기(14c)는 장력계(5)로부터의 장력 응답값(pu) 또는 속도계로부터의 회전 속도 응답값(pu)에 있어서의 인접한 피크의 주기를 외란의 주기 Tdis(s)로서 계측한다.
이상에서 설명된 실시 형태 2에 의하면, 모델 제어기(14b)의 공진 주파수는, 조정 파라미터 α에 의해 조정된다. 이 때문에, 시트재(15)에 작용하는 장력을 보다 확실하게 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 조정 파라미터 α는, 장력계(5)로부터의 장력 응답값(pu) 또는 속도계로부터의 회전 속도 응답값(pu)에 기초하여 실시간으로 조정된다. 이 때문에, 조정 파라미터 α를 용이하게 조정할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 언와인더의 제어 장치는, 시트재에 작용하는 장력을 일정하게 유지하는 시스템에 이용할 수 있다.
1: 언와인더
2: 중간 롤
3: 슬리터
4: 와인더
5: 장력계
6: 언와인더 구동용 모터
7: 중간 롤 구동용 모터
8: 슬리터 구동용 모터
9: 와인더 구동용 모터
10: 언와인더 구동용 드라이브 장치
11: 중간 롤 구동용 드라이브 장치
12: 슬리터 구동용 드라이브 장치
13: 와인더 구동용 드라이브 장치
14: 제어 장치
14a: PI 제어기
14b: 모델 제어기
14c: 조정 파라미터 결정기
15: 시트재
16a: 프로세서
16b: 메모리
17: 하드웨어

Claims (4)

  1. 시트재를 되감는 언와인더와 시트재를 권취하는 와인더를 구비한 와인더 설비에 있어서, 상기 언와인더의 장력 기준값과 장력 응답값의 편차의 입력을 접수하고, 당해 편차에 PI 제어를 행함으로써 상기 언와인더의 토크 기준값의 후보를 산출하는 PI 제어기와,
    상기 PI 제어기에 병렬로 접속되어 상기 언와인더의 장력 기준값과 장력 응답값의 편차의 입력을 접수하고, 상기 언와인더에 감긴 시트재의 편심에 의한 주기적인 외란의 주파수에 대응한 공진 주파수를 가짐으로써 상기 외란의 주파수에서 게인이 무한대로 모델링되는, 정현파 전달 함수에 있어서 당해 편차를 입력으로 한 보상값을 산출하고, 상기 PI 제어기에 의해 산출된 상기 언와인더의 토크 기준값의 후보에 당해 보상값을 가산함으로써 상기 언와인더의 토크 기준값으로 하는 모델 제어기
    를 구비한 언와인더의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모델 제어기는, 상기 정현파 전달 함수에 있어서 공진 주파수의 조정 파라미터를 구비하고, 당해 조정 파라미터를 조정함으로써 주기적인 외란의 주파수에 공진 주파수를 일치시키는 언와인더의 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모델 제어기는, 시트재의 장력을 검출하는 장력계로부터의 장력 응답값에 기초하여 당해 조정 파라미터를 조정함으로써 주기적인 외란의 주파수에 공진 주파수를 일치시키는 언와인더의 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 모델 제어기는, 상기 언와인더를 회전시키는 언와인더 구동용 모터의 회전 속도를 검출하는 속도계로부터의 회전 속도 응답값에 기초하여 당해 조정 파라미터를 조정함으로써 주기적인 외란의 주파수에 공진 주파수를 일치시키는 언와인더의 제어 장치.
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