DE68910442T2

DE68910442T2 - Vorrichtung zum Ausführen einer entkoppelten Kontrolle einer T-Matrize.

Info

Publication number: DE68910442T2
Application number: DE89116128T
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Shibakubo Apa Tomita
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2009-09-01
Also published as: DE68910442D1; US5056030A; JPH0263715A; EP0357071A2; JP2609540B2; EP0357071A3; EP0357071B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer T-Matrize, die einen geschmolzenen Harzfluß in Form einer Folie extrudiert. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, welche die Dicke eines geschmolzenen Harz flusses steuert.
Vorrichtungen des oben beschriebenen Typs sind in der EP-A-0 079 052 und der JP-A-184 832/87 offenbart worden.
Eine solche Vorrichtung ist in einer Weise, die weiter unten im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, zur Verwendung in Kombination mit der T-Matrize vorgesehen.
Im allgemeinen wird die T-Natrize zum Extrudieren einer Folie aus geschmolzenem Harz mit einer bestimmten Breite und Dicke verwendet. Für diesen Zweck weist die T-Matrize ein Lippenelement mit einem Paar Lippenabschnitten und einem Spalt auf, der sich zwischen den Lippenabschnitten in Richtung der Breite erstreckt. Das Lippenelement ist in Richtung der Breite in eine erste bis N-te Zone unterteilbar. Die Folie wird durch den Spalt extrudiert, der die Form der Folie hat. Die T-Matrize weist ferner erste bis N-te Antriebsvorrichtungen auf, die mechanisch mit den Zonen gekoppelt sind, um die entsprechenden Zonen des Lippenelements jeweils individuell mit N-dimensionalen Antriebskraftvektoren anzutreiben und den Spalt partiell und individuell zu steuern.
Eine solche individuelle Steuerung der Zonen der Lippenstruktur führt zu einer individuellen Beeinflussung, die an benachbarten Zonen des Lippenelements auftreten könnte und als Wechselwirkung bezeichnet werden kann. Infolge einer solchen Wechselwirkung weist die von der T-Matrize extrudierte Folie häuf ig eine lokal veränderliche Dicke auf, wodurch sich die Qualität der Folie verschlechtert. Außerdem ist es schwierig, die Einflüsse einer solchen Wechselwirkung zu vermeiden.
Es sind daher Versuche unternommen worden, die Einflüsse der Wechselwirkung in einer derartigen Vorrichtung zu mindern. Die Vorrichtung weist eine Vergleichsschaltung auf, die mehrere, an den jeweiligen Zonen gemessene Partialdicken mit vorgegebenen Dickensollwerten vergleicht, um Dickendifferenzen zu erzeugen. Eine Spaltsollwertberechnungsschaltung berechnet aus den Dickendifferenzen N-dimensionale Sollverschiebungsvektoren (Δy) des Spalts in jeder Zone.
Außerdem verarbeitet eine Sollwert-Verarbeitungsschaltung Signale, damit unter Verwendung von Proportionalitätskon stanten zwischen den Sollverschiebungsvektoren und jedem Antriebskraftvektor der Antriebsvorrichtungen jede Antriebsvorrichtung individuell gesteuert werden kann, um die Einflüsse der Wechselwirkung zu vermindern.
Bei der obigen Vorrichtung gemäß EP-A-0 079 052 konnten jedoch die Einflüsse der Wechselwirkung durch das obenerwähnte Verarbeitungsverfahren nicht befriedigend verringert werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Proportionalitätskonstanten zwangsläufig zu viele Unsicherheiten enthalten und ergeben.
Selbst bei der Verarbeitungsweise gemäß JP-A-184 832/87, wobei jede Antriebskraft der Antriebsvorrichtungen als Antwort auf die Steuerungs-Ausgangssignale wiederholt berechnet wird, sind lineare Gleichungen zu lösen, die durch die Proportionalitätskonstanten definiert werden. Dadurch wird eine Berechnung unvorteilhaft langwierig und beeinträchtigt die Zuverlässigkeit der T-Matrize.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Entkopplungssteuerung oder wechselwirkungsfreie Steuerung einer T-Matrize ausführen kann, um die Einflüsse der Wechselwirkung zu vermeiden, und die eine kurze Berechnungszeit zuläßt, um eine schnelle Reaktion der T- Matrize zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer T-Matrize nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm der Vorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3(1) ein Diagramm, das als drittes Ausführungsbeispiel einen Fall der Entkopplungssteuerung unter Verwendung der kompensierten Steuerungs-Ausgangsspannungsvektoren zeigt;
Fig. 3(2) ein Diagramm, das einen Fall des bekannten Verfahrens ohne Entkopplungssteuerung darstellt;
Fig. 4 ein Diagramm, das Kurven zeigt, welche die Abweichungen von Spaltwerten nach dem zweiten Ausführungsbeispiel und dem dritten Ausführungsbeispiel vom Spaltsollwert darstellen.

Erstes Ausführungsbeispiel

Eine Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dient zur Ausführung der Entkopplungssteuerung einer T-Matrize auf eine Weise, die später näher erläutert wird.
Wie aus Fig. 1 erkennbar, weist die T-Matrize 1 im wesentlichen eine Lippenkonstruktion 2, eine Bewegungsvorrichtung (auch: Antriebsvorrichtung) 3 und einen elektropneumatischen Wandler (nicht dargestellt) auf. Die Lippenkonstruktion 2 weist vordere und rückseitige Elemente auf, zu denen der vordere bzw. der hintere Lippenabschnitt 4a bzw. 4b gehören, wobei sich zwischen den Lippenabschnitten 4a und 4b in Breitenrichtung der Lippenabschnitte (4a) und (4b) (in Richtung der X-Achse) ein Spalt 8 erstreckt. Die Lippenkonstruktion 2 läßt sich in dem dargestellten Beispiel in eine erste bis achte Zone unterteilen. Aus dem Spalt 8 wird ein geschmolzenes Harz in Form einer Folie 5 extrudiert. Mehrere Luftzufuhrbohrungen 7a-7h sind längs der Breite der Lippenkonstruktion 2 angeordnet und in einer Richtung senkrecht zur Richtung der X- Achse gebohrt.
Die Bewegungsvorrichtung 3 weist mehrere Bälge 6a-6p auf, die über das vordere Element verteilt angeordnet sind. Die Bälge 6a-6p stehen jeweils in Verbindung mit den Luftzufuhrbohrungen 7a-7h im vorderen Element. Genauer gesagt, die Bälge 6a-6b sind als Paar mit der Luftzufuhrbohrung 7a verbunden, während die Bälge 6c-6d als Paar mit der Luftzufuhrbohrung 7b verbunden sind. Ebenso sind die Bälge 6e-6f; 6g-6h; 6k-6l; 6m-6n und 6o-6p paarweise mit den Luftzufuhrbohrungen 7c bis 7h verbunden.
Der elektropneumatische Wandler weist ein erstes bis achtes Magnetventil auf (nicht dargestellt) und versorgt über die entsprechenden Magnetventile die Bälge 6a bis 6p individuell durch die Bohrungen 7a-7h mit Druckluft als Antriebsdruck (P). Die Magnetventile werden durch eine erste bis achte Steuerungs-Ausgangsspannung von der später zu beschreibenden Vorrichtung individuell betätigt.
Die Antriebsvorrichtung 3 weist eine erste bis achte Teilplatte 3a-3h auf, die jeweils der ersten bis achten Zone entspricht. Die Teilplatten 3a-3h sind jeweils mit den Endabschnitten der Bälge 6a-6p verbunden. Insbesondere ist die Teilplatte 3a mit den Endabschnitten der Bälge 6a und 6b verbunden, während die Teilplatte 3b mit den Endabschnitten der Bälge 6c und 6d verbunden ist. In ähnlicher Weise ist jede der Teilplatten 3a bis 3h mit den Endabschnitten eines Balgpaars verbunden, wie z. B. mit 6e, 6f; 6g, 6h; 6i, 6j; 6k, 6l; 6m, 6n; 6o, 6p. Jedes der unteren Enden der Teilplatten 3a-3h ruht auf einer Kante des vorderen Lippenabschnitts 4a. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Bälge 6a bis 6p zwischen der vorderen Wand der Lippenkonstruktion 2 und den Teilplatten 3a bis 3h angeordnet.
Wenn daher die individuelle Zufuhr der Antriebsdrücke (P) zu den Bälgen 6a bis 6p erhöht bzw. vermindert wird, werden die Bälge 6a-6p einzeln expandiert bzw. kontrahiert. Die Expansion oder Kontraktion der Bälge 6a bis 6p wirkt jeweils als Antriebsdrehmoment (T) auf die Teilplatten 3a bis 3h.
Genauer gesagt, der Spalt 8 zwischen den Lippenabschnitten 4a und 4b könnte durch Steuerung des ersten bis achten Antriebsdrucks (P), der den Bälgen 6a bis 6p der Bewegungsvorrichtung 3 zugeführt wird, partiell und individuell in jeder der ersten bis achten Zone verändert werden.
Der erste bis achte Antriebsdruck (P) wird jeweils durch das erste bis achte Magnetventil des elektropneumatischen Wandlers gesteuert. Das erste bis achte Magnetventil wird jeweils durch die erste bis achte Sollspannung (U) von der Vorrichtung gesteuert.
Wie aus Fig. 2 erkennbar, ist die Vorrichtung mit einem Sollspannungs-Erzeugungsabschnitt 23 kombiniert, der über die Magnetventile des elektropneumatischen Wandlers mit den Bälgen 6a bis 6p verbunden ist (Fig. 1). Die Vorrichtung weist im wesentlichen einen Speicherabschnitt 21, einen Verarbeitungsabschnitt 22 und ein Schichtdickensensorelement 24 auf.
In dem dargestellten Beispiel weist der Speicherabschnitt 21 einen Dickensollwertspeicher 25, einen Speicher 26 für Harzfließgeschwindigkeitseigenschaften, einen Entkopplungssteuerungsmatrix-Speicher 27, einen Speicher 28 für die Antriebsdruck/Verschiebungs-Transformationsmatrix (Kα), einen Speicher 29 für die Sollwert/Antriebsdruck-Transformationsmatrix (Kp) (auch: Steuerungsausgangssignal/Antriebsdruck-Transformationsmatrix) und einen Dickenmeßwertspeicher 30 auf.
Andererseits weist der Verarbeitungsabschnitt 22 eine Differenzberechnungsschaltung 32, eine Spaltsollwertberechnungsschaltung 33, eine Matrixberechnungsschaltung 34 und eine Sollwertberechnungsschaltung 35 auf. Die Differenzberechnungsschaltung 32, die Spaltsollwertberechnungsschaltung 33 und die Sollwertberechnungsschaltung 35 können als Vergleichseinheit, Spaltabstands-Berechnungseinheit bzw. Steuerungsausgangssignal-Verarbeitungseinheit bezeichnet werden, wie im weiteren Verlauf der Beschreibung klar werden wird.
Der Sollspannungs-Erzeugungsabschnitt 23 ist mit der Sollwertberechnungsschaltung 35 gekoppelt und weist eine Sollspannungs-Erzeugungsschaltung 36 auf, die mit dem elektropneumatischen Wandler in Verbindung steht.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der Vorrichtung beschrieben.
Zunächst mißt der Schichtdickensensor 24 mehrere Partialdicken der Folie 5 (Fig. 1) in der ersten bis achten Zone und gibt die Partialdickenmeßwerte jeweils in den Dickenmeßwertspeicher 30 ein.
Der Dickensollwertspeicher 25 speichert vorgegebene Dickensollwerte, die den jeweiligen Zonen entsprechen und auf eine später zu beschreibende Weise zeitlich veränderlich sein können.
Für jede Zone werden nacheinander die Dickenmeßwerte aus dem Dickenmeßwertspeicher 30 und synchron dazu die vorgegebenen Dickensollwerte aus dem Dickensollwertspeicher 25 ausgelesen. Sowohl die Dickenmeßwerte als auch die vorgegebenen Dickensollwerte werden zur Differenzberechnungsschaltung, d. h. zur Vergleichseinheit 32 übertragen.
Die Vergleichseinheit 32 vergleicht die Dickenmeßwerte mit den vorgegebenen Dickensollwerten und liefert jeweils eine erste bis achte Dickendifferenz an die Spaltsollwertberech nungsschaltung 33.
In diesem Fall erzeugt der Speicher 26 für Harzfließgeschwindigkeitseigenschaften Eigenschaften, die für eine von der Viskosität des Harzes abhängige Harzfließgeschwindigkeit repräsentativ sind. Die Viskosität des Harzes wird aus Volumen und Druck des Harzes bestimmt. Jede Eigenschaft wird an die Spaltsollwertberechnungsschaltung 33 übertragen.
Die Spaltsollwertberechnungsschaltung 33 berechnet einen ersten bis achten Sollverschiebungsvektor für den Spalt in den entsprechendem Zonen auf der Grundlage der Dickendifferenzen und der Eigenschaft.
Der Sollwertberechnungsschaltung 35 wird eine Umkehrmatrix übergeben, die auf der vom Entkopplungssteuerungsmatrix- Speicher 27 erzeugten Steifigkeitsmatrix (G) basiert. Außerdem erhält die Sollwertberechnungsschaltung 35 die Sollverschiebungsvektoren als Solleingangssignale und berechnet unter Anwendung des Entkopplungssteuerungsalgorithmus, der in Verbindung mit der Entkopplungssteuerungsmatrix und den Sollverschiebungsvektoren vorgegeben wird, einen ersten bis achten Spannungssollwert. Die ersten bis achten Spannungssollwerte werden an die Sollspannungs-Erzeugungsschaltung 36 übergeben.
Die Sollspannungs-Erzeugungsschaltung 36 erzeugt eine erste bis achte Sollspannung, die jeweils dem ersten bis achten Spannungssollwert entspricht und dem ersten bis achten Magnetventil des elektropneumatischen Wandlers zugeführt wird.
Die Entkopplungssteuerungsmatrix ist im Entkopplungssteuerungsmatrix-Speicher 27 gespeichert und wird vorbereitend von der Matrixberechnungsschaltung 34 berechnet.
Die Matrixberechnungsschaltung 34 berechnet auf der Grundlage der Doppelmatrizen (Kα, Kp) eine erste bis achte Entkopplungssteuerungsmatrix. Die Doppelmatrizen (Kα, Kp) sind im Speicher 28 für die Antriebsdruck/Verschiebungs-Transformationsmatrix (Kα) bzw. im Speicher 29 für die Sollwert/Antriebsdruck-Transformationsmatrix (Kp) gespeichert.
Im folgenden wird ein Fall der Berechnung einer Doppelmatrix (Kα, Kp) beschrieben.
Wir betrachten einen Antriebsdrehmomentvektor ΔT der Bälge 6a bis 6p, der an den Teilplatten 3a-3h angreift. Der Antriebsdrehmomentvektor ΔT wird durch eine transponierte Spaltenvektormatrix dargestellt und ist gegeben durch:
ΔT = (ΔT&sub1;, ΔT&sub2;, ..., ΔTi, ..., ΔTn)T,
wobei jedes der Elemente ΔT&sub1;, ΔT&sub2;, ..., ΔTN so gewählt wird, daß es der jeweiligen Zone in der transponierten Matrix entspricht.
Ein Sollverschiebungsvektor Δy wird durch Gesamtverschiebungen des Spalts in der jeweiligen Zone definiert und ist in ähnlicher Weise unter Verwendung einer transponierten Spaltenvektormatrix gegeben durch:
Δy = (Δy&sub1;, Δy&sub2;, ...Δyi, ..., Δyn)T.
Daher sind die Gesamtverschiebungen des Spalts definiert durch:
Δy = G&supmin;¹ΔT ... (1)
wobei G&supmin;¹ die Umkehrmatrix der Steifigkeitsmatrix (G) einer gesamten Lippenkonstruktion 2 ist. Die Steifigkeitsmatrix (G) wird durch eine quadratische Matrix wie folgt dargestellt:
Andererseits wird ein Antriebsdruckvektor ΔP, der vom elektropneumatischen Wandler als Druckluft auf die Bälge 6a bis 6p einwirkt, durch eine transponierte Spaltenvektormatrix dargestellt und ist gegeben durch:
ΔP = (ΔP&sub1;, ΔP&sub2;, ...ΔPi, ...ΔPn)T.
Da der Antriebsdruckvektor ΔP in einer Proportionalitätsbeziehung zum Antriebsdrehmomentvektor ΔT steht, ist diese Beziehung durch die folgende Gleichung definiert:
ΔT = KpT ΔP ... (2)
mit
KPT = diag(KPT1, KPT2, ..., KPTi, ..., KPTn)
Hierbei wollen wir eine Antriebsdruck/Verschiebungs- Transformationsmatrix betrachten, die den Antriebsdruckvektor ΔP in den Sollverschiebungsvektor Δy transformiert und durch Kα dargestellt wird. Aus den Gleichungen (1) und (2) erhält man durch Umformen den Sollverschiebungsvektor Δy:
Δy = Kα ΔP, (Kα = G&supmin;¹KPT) ... (3)
Anschließend wird der zum elektropneumatischen Wandler übertragene Spannungssollwertvektor (Δu) unter Verwendung einer transponierten Spaltenvektormatrix durch
Δu = (Δu&sub1;, Δu&sub2;, ...Δui, ...Δun)T
dargestellt, wobei jedes Element der transponierten Matrix, wie z. B. Δu&sub1;, Δu&sub2;, ..., ΔuN, so gewählt wird, daß es in der obigen transponierten Matrix der jeweiligen Zone entspricht.
Außerdem wird eine Sollwert/Antriebsdruck-Transformationsmatrix Kp zur Transformation des Spannungssollwertvektors (Δu) in den Antriebsdruckvektor ΔP definiert. Unter diesen Umständen können Δy, ΔP und Kp aus Gleichung (3) nach den folgenden Gleichungen berechnet werden:
Δy = Kα ΔP
ΔP = Kp Δu
Kp = diag(Kp1, Kp2, ..., Kpi, ..., Kpn)
In diesem Fall läßt sich der Spannungssollwertvektor ( u) in einem Anfangszustand durch eine Modifikation der obenerwähnten Gleichungen berechnen. Konkret ist der Spannungssollwertvektor (Δu) gegeben durch:
Δy = Kα Kp Δu
Δu = (Kα Kp)&supmin;¹ Δy ... (4)
Daher kann die Entkopplungsberechnung unter Verwendung von Gleichung (4) leicht ausgeführt werden.
Jetzt kann man durch Modifikation von Gleichung (4) auf die folgende Weise ein Produkt Kα Kp berechnen:
Unter Bezugnahme auf Gleichung (5) läßt sich das Produkt aus Kα und Kp auch aus den jeweiligen Verschiebungseigenschaften der Zonen berechnen, die gemessen werden, wenn jeder einzelne Spannungssollwertvektor Δu individuell an die Bälge 6a bis 6p angelegt wird.
Als Alternative kann die Produktmatrix (Kα Kp) aus der Steifigkeitsmatrix (G), die man unter Anwendung der FEM-Analyse (Methode der finiten Elemente) erhält, und dem angegebenen Wert berechnet werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Im folgenden wird ein Fall beschrieben, in dem die Methode durch Entkopplung der Spaltverschiebung unter Anwendung eines bestimmten Gleichgewichts im Zusammenhang mit dem Sollverschiebungsvektor Δy und einem gemessenen Verschiebungsvektor Δym definiert ist.
In diesem Fall ist das so zu verstehen, daß die Produktmatrix (Kα Kp) wiederholt modifiziert wird, um eine Verschiebungsvektordifferenz zwischen dem Sollverschiebungsvektor Δy und dem aktuellen gemessenen Verschiebungsvektor Δym zu vermindern.
Unter Verwendung von (Kα' Kp') als Modell kann der aktuelle gemessene Verschiebungsvektor Δym mit dem Sollverschiebungsvektor Δy abgeglichen werden und ist gegeben durch:
Δym = (Kα Kp) (Kα' Kp')&supmin;¹ Δy ... (6)
Wenn jetzt (Kα Kp) durch eine Wechselwirkungsmatrix (K&sub1;') ersetzt wird, kann die Wechselwirkungsmatrix (K&sub1;') aus jeder der Verschiebungseigenschaften der Zonen berechnet werden, wenn jeder Spannungssollwertvektor (Δu) auf der Grundlage von Gleichung (6) individuell für die Bälge 6a bis 6p gegeben ist. Dann gilt:
Folglich erhält man durch Einsetzen der Wechselwirkungsmatrix (K&sub1;') in Gleichung (4):
Δu = (Kα' Kp')&supmin;¹ K&sub1;'&supmin;¹ Δy ... (8)
Daher kann (Kα' Kp')&supmin;¹ K&sub1;'&supmin;¹ als modifizierte inverse Matrix definiert werden, die zur wirksamen Erzeugung eines besseren Spannungssollwertvektors (Δu) brauchbar ist, auch wenn sich die Verschiebungseigenschaften durch alterungsbedingte Verschlechterung verändern.
Wie ferner aus Fig. 2 erkennbar ist, wirkt im zweiten Ausführungsbeispiel eine Modifikationsschaltung 37 mit einem Spaltsensor 38, dem Speicher 27 für die Entkopplungssteuerungsmatrix und der Spaltsollwertberechnungsschaltung 33 zusammen, wie durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Zu diesem Zweck reagiert die Modifikationsschaltung 37 auf eine aktuelle Partialverschiebung des Spalts, die als Abweichung zwischen dem vom Spaltsensor 38 gemessenen Verschiebungsvektor Δym und dem von der Spaltsollwertberechnungsschaltung 33 berechneten Sollverschiebungsvektor Δy auftritt. Genauer gesagt, die Modifikationsschaltung 37 berechnet wiederholt eine modifizierte inverse Matrix (Kα' Kp')&supmin;¹ K&sub1;' auf der Grundlage des Sollverschiebungsvektors Δy und des aktuellen gemessenen Verschiebungsvektors Δym unter Bezugnahme auf die obenerwähnten Gleichungen (7) und (8) und übergibt die modifizierte inverse Matrix (Kα' Kp')&supmin;¹ K&sub1;' an den Entkopplungssteuerungsmatrix- Speicher 27. Der Entkopplungssteuerungsmatrix-Speicher 27 ersetzt die gespeicherte inverse Matrix (Kα Kp)&supmin;¹ durch die modifizierte inverse Matrix (Kα' Kp')&supmin;¹ K&sub1;'.

Drittes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein Fall beschrieben, in dem das Verfahren im Zusammenhang mit einem figurativen Anfangsfehler der Lippenkonstruktion 2 zum Ausgleich eines Spannungssollwert-Fehlervektors Δue im Spannungssollwertvektor Δu geeignet ist.
Wir betrachten einen zulässigen Spaltwertfehler und einen aktuellen Spaltwertfehler des figurativen Anfangsfehlers der Lippenkonstruktion 2. Der aktuelle Spaltwertfehler des figurativen Anfangsfehlers wird durch eine ungleichmäßige Wärmeausdehnung oder einen Bearbeitungsfehler der aufgebauten Lippenkonstruktion 2 verursacht.
Folglich läßt sich ein Spaltwert-Anfangsfehlervektor Δe wie folgt durch eine Anfangsdifferenz zwischen dem aktuellen Spaltwertfehler und dem zulässigen Spaltwertfehler darstellen:
Δe = (Δe&sub1;, Δe&sub2;, ..., Δej, ..., Δen)
Verwendet man den Spaltwert-Anfangsfehlervektor e für den Spannungssollwert-Fehlervektor Δue, dann ergibt sich:
Δue = (K1a Kp)&supmin;¹ Δe ... (9)
oder bei Auflösung von Gleichung (8) nach (Kα' Kp')&supmin;¹ K&sub1;'&supmin;¹:
Δue = (Kα' Kp')&supmin;¹ K&sub1;'&supmin;¹ Δe ... (10)
Wenn eine Summe aus dem Sollverschiebungsvektor Δy und dem Spaltwert-Anfangsfehlervektor Δe der ausgeglichene Sollverschiebungsvektor (Δy + Δe) ist, ergibt sich aus Gleichung (9) oder (10) ein ausgeglichener Steuerungs-Ausgangsspannungsvektor (Δu + Δue) zu:
Δu + Δue = (Kα Kp)&supmin;¹ (Δy + Δe)
oder
Δu + Δue = (Kα' Kp')&supmin;¹ K&sub1;'&supmin;¹ (Δy + Δe). ... (11)
Es ist möglich, einen Spaltfehler, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, in der obenerwähnten Weise zu modifizieren.

Erstes Experiment

Drei in Fig. 3(1) und (2) dargestellte Kurven zeigen die Ergebnisse einer grafischen Darstellung der gemessenen Spaltverschiebung als Funktion von der Zeit an drei einander benachbarten Punkten ch&sub1;, ch&sub2; und ch&sub3; der Zonen in der Lippenkonstruktion, was bedeutet, daß sowohl ch&sub1; als auch ch&sub3; schrittweise in Schritten von 0,54 um verschoben werden. Bezüglich des Punktes P&sub1; wird einerseits in Fig. 3(1) die Entkopplungssteuerung ausgeführt und andererseits in Fig. 3(2) ein konstanter Druck angelegt.
Fig. 3(1) ist ein Diagramm, das einen Fall der Entkopplungssteuerung unter Verwendung des ausgeglichenen Spannungssollwertvektors (Δu) aus Gleichung (8) zeigt. Infolgedessen wird verständlich, daß ch&sub2; lediglich um 0,26 um verschoben wird.
Fig. 3(2) ist ein Diagramm, das einen Fall des bekannten Verfahrens ohne Entkopplungssteuerung zeigt, wobei ch&sub2; bei dem bekannten Verfahren unter dem Einfluß der gegenseitigen Wechselwirkung um etwa 1,73 um verschoben wird.

Zweites Experiment

In Fig. 4 werden eine Veränderung der Spaltsollwerte durch eine ausgezogene Linie, die Ergebnisse von Experimenten, die unter Anwendung der Methoden nach dem zweiten bzw. dritten Ausführungsbeispiel ausgeführt wurden, durch eine strichpunktierte bzw. eine gestrichelte Linie dargestellt. Wie in Fig. 4 veranschaulicht, treten nur geringe Differenzen zwischen den Spaltsollwerten und den gemessenen Spaltwerten auf.

Claims

1. Vorrichtung zum Gebrauch in Verbindung mit einer T- Matrize (1), die ein Lippenelement (2) mit einem Paar Lippenabschnitten (4a, 4b) und einem Spalt (8) aufweist, der sich zwischen den Lippenabschnitten (4a, 4b) längs einer vorgegebenen Richtung erstreckt, wobei das Lippenelement längs der vorgegebenen Richtung in eine erste bis N-te Zone unterteilbar und durch eine Steifigkeitsmatrix definiert ist, wobei die T- Matrize (1) ein Fließmaterial in Form eines Bahnenmaterials durch den Spalt (8) extrudiert und ferner ein erstes bis N-tes Antriebsmittel (3) aufweist, die zum individuellen Antrieb der ersten bis N-ten Zone des Lippenelements jeweils mit der ersten bis N-ten Zone gekoppelt sind, um den Spalt partiell und individuell zu steuern, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine Vergleichseinrichtung (32) zum Vergleich mehrerer Dickenmeßwerte des Fließmaterials in der ersten bis N-ten Zone mit den jeweils für die erste bis N-te Zone vorgegebenen Dickensollwerten, um erste bis N-te Dickendifferenzen zu erzeugen;

eine mit der Vergleichseinrichtung gekoppelte Spaltsollwertberechnungseinrichtung (33) zur Berechnung von N-dimensionalen Sollverschiebungsvektoren des Spalts, die jeder einzelnen Zone entsprechen, aus den Dickendifferenzen;

eine Steuereinrichtung zur individuellen Steuerung der Antriebsmittel (3) auf der Grundlage der jeweiligen Sollverschiebungsvektoren;

wobei die Steuereinrichtung aufweist:

eine Entkopplungssteuerungsmatrix-Speichereinrichtung (27) zum Speichern der inversen N x N-Matrix auf der Grundlage der Steifigkeitsmatrix als N x N-Entkopplungssteuerungsmatrix jeweils für die erste bis N-te Zone;

eine mit den Antriebsmitteln und der Entkopplungssteueungsmatrix-Speichereinrichtung (27) gekoppelte Sollwert-Verarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung N-dimensionaler Sollwertvektoren als Reaktion auf die Sollverschiebungsvektoren und die Entkopplungssteuerungsmatrix unter Anwendung eines Entkopplungssteuerungsalgorithmus, der in Verbindung mit der Entkopplungssteuerungsmatrix und den Sollverschiebungsvektoren vorgegeben wird, um den Spalt partiell und individuell zu steuern und das Fließmaterial mit im wesentlichen gleichmäßiger Schichtdicke zu extrudieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei:

das erste bis N-te Antriebsmittel jeweils eine erste bis N-te Versorgungseinrichtung und eine erste bis N-te Bewegungseinrichtung aufweisen, wobei die Versorgungseinrichtungen mit der Steuerungsausgangssignal-Verarbeitungseinrichtung gekoppelt sind und als Antwort auf die N-dimensionalen Steuerungsausgangssignalvektoren N-dimensionale Antriebskraftvektoren an die Bewegungseinrichtungen anlegen, wobei die Bewegungseinrichtungen mit den ersten bis N-ten Zonen mechanisch gekoppelt sind und als Antwort auf die N-dimensonalen Antriebskraftvektoren das Lippenelement individuell bewegen, um den Spalt partiell und individuell zu steuern;

wobei die Entkopplungssteuerungsmatrix durch mehrere inverse Produkte der N x N-Antriebskraft/Verschiebungs-Transformationsmatrix für die entsprechenden Zonen mit der N x N- Sollwert/Antriebskraft-Transformationsmatrix für die entsprechenden Zonen definiert ist;

wobei die N x N-Antriebskraft/Verschiebungs-Transformationsmatrix jeweils zur Transformation der N-dimensionalen Antriebskraftvektoren in die Sollverschiebungsvektoren dient;

wobei die Sollwert/Antriebskraft-Transformationsmatrix jeweils zur Transformation der N-dimensionalen Sollwertvektoren in die Antriebskraftvektoren dient.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die jeder Zone entsprechenden Verschiebungsmeßwerte des Spalts auf der Grundlage der Sollverschiebungsvektoren gesteuert werden, wobei die Verschiebungsmeßwerte des Spalts jeweils als N- dimensionale Verschiebungsmeßwertvektoren gemessen werden, wobei die Vorrichtung ferner eine mit der Entkopplungssteuerungsmatrix-Speichereinrichtung und der Spaltsollwertberechnungseinrichtung gekoppelte Modifikationseinrichtung zur wiederholten Modifikation der N x N-Entkopplungsmatrix zu einer modifizierten N x N-Entkopplungsmatrix aufweist, um jeweils die Verschiebungsvektordifferenzen zwischen den Sollverschiebungsvektoren und den gemessenen Verschiebungsvektoren zu verringern.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Lippenelement schon an sich durch vorgegebene N-dimensionale zulässige Spaltwertfehler und gemessene N-dimensionale Spaltwertfehler definiert ist, wobei die Vorrichtung ferner eine Berechnungseinrichtung für figurative Anfangsfehler aufweist, die mit der Sollwert-Verarbeitungseinrichtung zur Berechnung N-dimensionaler ausgeglichener Sollwertvektoren gekoppelt ist, um N-dimensionale Steuerungsausgangssignal-Fehlervektoren in den entsprechenden N-dimensionalen Sollwertvektoren auszugleichen.