KR100508565B1 - Plastic sheet film depth control system by variable P-controller - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라스틱 시트/필름의 횡방향 두께 제어시스템에 관한 것으로, 여기에서 사용되는 가변 P-제어기(1)는 플라스틱 시트/필름 두께 제어시스템의 케스케이드 이중 제어구조에서 외부 필름 두께 제어루프(9)에 적용되며, 시간에 따라 변경되는 오차의 절대값을 증폭해 주는 매개변수 인자를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a lateral thickness control system of plastic sheet / film, wherein the variable P-controller (1) used herein is an outer film thickness control loop (9) in a cascaded dual control structure of the plastic sheet / film thickness control system. It is applied to, characterized in that it comprises a parameter factor that amplifies the absolute value of the error that changes over time.
따라서, 오차의 절대값에 의해 제어기 게인(Gain)값이 계속적으로 변화되어 플라스틱 시트/필름의 목표 두께에 신속히 접근하게 함으로써 목표두께 도달시간을 단축시키는 장점을 가지고 있다. Therefore, the controller gain value is continuously changed by the absolute value of the error, thereby quickly approaching the target thickness of the plastic sheet / film, and thus has the advantage of shortening the target thickness reaching time.
Description
본 발명은 플라스틱 시트/필름의 횡방향 두께 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세히 설명하자면 현재 산업현장에서 압출기를 통과한 폴리머가 다이를 거쳐 냉각롤 위로 흘러 내릴때, 상기 다이 액츄에이터인 히트 볼트를 조정함으로써 플라스틱 시트/필름의 횡방향 두께를 제어하게되는데, 이때 보편적으로 사용되는 케스케이드 이중 제어구조에 가변 P-제어기를 이용함으로써 플라스틱 시트/필름의 목표 두께에 신속히 접근할 수 있도록 하는 플라스틱 시트/필름 두께 제어시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a lateral thickness control system of a plastic sheet / film, and more specifically, in the present invention, when a polymer having passed through an extruder flows down a cooling roll through a die, the die actuator is adjusted by adjusting the heat bolt. Controls the lateral thickness of the plastic sheet / film. The plastic sheet / film thickness control provides quick access to the target thickness of the plastic sheet / film by using a variable P-controller in the commonly used cascaded dual control structure. It is about the system.
즉, 도 2에 표시된 종래기술에 따른 선택적 P-제어기를 이용한 플라스틱 시트/필름 제어시스템에서는, 케스케이드 이중 제어 구조의 외부 필름 두께 제어루프(9)에서 프로파일의 목표두께에 대한 최대두께%(최대두께와 목표두께와의 차이를 목표두께로 나눈값의 백분율)와 최소두께%(최소두께와 목표두께와의 차이를 목표두께로 나눈값의 백분율)사이의 두께오차{즉, (최대두께-목표두께)/목표두께×100 - (최소두께-목표두께)/목표두께×100}에 의해 선택적 P-제어기(1a)에서는 미리 정한 게인값이 선택되어지는 방식인데 비해, 본 발명에 따른 가변 P-제어기를 이용한 플라스틱 시트/필름 제어시스템에서는 두께범위 오차에 따라 게인값이 지속적으로 가변되어지도록 하는 방식이다.That is, in the plastic sheet / film control system using the selective P-controller according to the prior art shown in FIG. 2, the maximum thickness% (maximum thickness) with respect to the target thickness of the profile in the outer film thickness control loop 9 of the cascade dual control structure. And the thickness error between the difference between the target thickness and the target thickness divided by the target thickness) and the minimum thickness% (the percentage of the difference between the minimum thickness and the target thickness divided by the target thickness), i.e. (maximum thickness-target thickness). ) / Target thickness x 100-(minimum thickness-target thickness) / Target thickness x 100 ms, the variable P-controller according to the present invention is a method in which a predetermined gain value is selected in the selective P-controller 1a. In the plastic sheet / film control system, the gain value is continuously varied according to the thickness range error.
다시 말해, 기존의 선택적 P-제어기(1a) 게인을 사용하는 선택적 제어 방식에서는 게인값이 하기의 식에 의해 정해진다.In other words, in the selective control method using the conventional selective P-controller 1a gain, the gain value is determined by the following equation.
Kc1 = Gain1: Limit1 < E1 .......... ⓐK c1 = Gain1: Limit1 <E 1 .......... ⓐ
Kc1 = Gain2: Limit2 ≤ E1 ≤ Limit1K c1 = Gain2: Limit2 ≤ E 1 ≤ Limit1
Kc1 = Gain3: E1 < Limit2K c1 = Gain3: E 1 <Limit2
(여기에서, Gain1, Gain2, Gain3 : P-제어기 게인, Limit1, Limit2 : 오차 경계값, E1 : 두께범위 오차임)(Here, Gain1, Gain2, Gain3: P-controller gain, Limit1, Limit2: Error boundary value, E 1 : Thickness range error)
따라서, 종래의 선택적 P-제어기(1a)를 이용한 플라스틱 시트/필름 두께 제어시스템에서는 두께범위 오차가 계속적으로 변하더라도 P-제어기(1a) 게인값은 미리 설정된 3개의 값 중 1개로 정해지지만, 본 발명에 따른 가변 P-제어기를 사용하면, 두께범위 오차에 따라 P-제어기의 게인이 계속적으로 변경되므로 플라스틱 시트/필름의 목표 두께에 신속히 접근하여 목표두께 도달시간을 단축할 수 있는 것이다.Therefore, in the plastic sheet / film thickness control system using the conventional selective P-controller 1a, the gain of the P-controller 1a is determined to be one of three preset values even if the thickness range error is continuously changed. When using the variable P-controller according to the invention, the gain of the P-controller is continuously changed according to the thickness range error, thereby quickly approaching the target thickness of the plastic sheet / film and shortening the time to reach the target thickness.
산업현장에서 플라스틱 시트/필름의 가장 기본적인 요구 조건인 두께를 제어하는 방식으로는 주로 케스케이드 이중 제어방식을 사용하고 있다. In the industrial field, the cascade dual control method is mainly used to control thickness, which is the most basic requirement of plastic sheet / film.
도 2는 종래기술에 따른 선택적 P-제어기를 이용한 플라스틱 시트/필름 두께 제어시스템의 구조를 도시한 제어 블록도로서, 내부 PID 온도 제어루프(8)는 주로 다이(3) 히트볼트에 장착된 온도센서로부터 온도를 피드백 받아 다이(3) 히트볼트의 온도를 제어함으로써 볼트의 팽창과 수축에 따른 다이(3) 립 간극을 조절하여 플라스틱 시트/필름의 두께를 제어하고, 외부 필름 두께 제어루프(9)에서는 스캐너로부터 피드백 받은 플라스틱 시트/필름의 프로파일 정보를 바탕으로 연산된 히트볼트의 실제 수축/팽창 변위량을 히트볼트의 열팽창계수를 이용하여 온도 변위량으로 환산되어 내부 제어루프(8)의 목표값으로 입력된다. FIG. 2 is a control block diagram showing the structure of a plastic sheet / film thickness control system using a selective P-controller according to the prior art, wherein the internal PID temperature control loop 8 is mainly a temperature mounted on a die 3 heat bolt. By controlling the temperature of the die (3) heat bolts by receiving the temperature from the sensor, the thickness of the plastic sheet / film is controlled by adjusting the gap between the die (3) lip according to the expansion and contraction of the bolt, and the external film thickness control loop (9). ), The actual shrinkage / expansion displacement of the heat bolt calculated on the basis of the profile information of the plastic sheet / film fed back from the scanner is converted into the temperature displacement using the heat expansion coefficient of the heat bolt to obtain the target value of the internal control loop (8). Is entered.
일반적인 케스케이드 이중 제어 구조에서 제어기는 산업현장에서 널리 사용되고 있는 PID 제어기 형태가 사용되고 있으며, 주로 내부 제어루프(8)에서는 P 또는 PI 제어기를 사용하며, 외부 필름 두께 제어루프(9)에서는 PI 또는 PID 제어기를 사용한다. 그러나 일반적인 플라스틱 시트/필름제조 공정의 내부 PID 온도 제어루프(8)에서는 전통적인 PID 온도 제어기(2)가 사용되고 있지만, 외부 필름 두께 제어루프(9)에서는 시트 및 필름 제조공정(4)의 비선형성으로 인해 전통적인 PID 온도 제어기(2)가 아닌 입력 두께범위 오차에 따라 선택적 P-제어기(1a) 게인이 미리 설정된 몇가지 고정값으로 조절되는 형태의 선택적 제어방식(위에 기재된 ⓐ식 참조)이 채택되어지므로, 이러한 선택적 P-제어기를 이용한 종래의 제어시스템에서는 입력오차에 대해 능동적으로 대처할 수 없는 문제점이 있다. In general cascaded dual control structure, the controller is used in the form of PID controller widely used in the industrial field, mainly P or PI controller in the inner control loop (8), PI or PID controller in the outer film thickness control loop (9) Use However, while the conventional PID temperature control loop (2) is used in the internal PID temperature control loop (8) of the general plastic sheet / film manufacturing process, the non-linearity of the sheet and film manufacturing process (4) is caused in the external film thickness control loop (9). Due to the fact that the selective P-controller (1a) gain is adjusted to some preset fixed value according to the input thickness range error rather than the traditional PID temperature controller (2). In a conventional control system using such a selective P-controller, there is a problem in that it cannot actively cope with an input error.
반대로, 선택적 제어방식(위에 기재된 ⓐ식 참조)은 갑작스런 공정의 외란 또는 잡음이 유입되더라도 게인값이 정해져 있으므로 가변 P-제어기를 사용하는 방식보다 외란 또는 잡음의 증폭에 대한 안정성이 확보된다는 장점이 있을 수 있다. On the contrary, the selective control method (see equation ⓐ above) has the advantage that the gain value is determined even if the disturbance or noise of the abrupt process is introduced, so that the stability of the disturbance or the amplification of the noise is secured compared to the method using the variable P-controller. Can be.
하지만, 가변 P-제어기를 사용함과 동시에 최대/최소 P-제어기 게인값을 미리 설정하여 제한한다면, 안정성도 확보될 것이다. However, if a variable P-controller is used and the maximum / minimum P-controller gain value is preset and limited, stability will be ensured.
본 발명은 케스케이드 이중 제어구조에서 플라스틱 필름의 두께범위 오차 보상을 위해 제어기 게인이 계속적으로 변하는 능동적 가변 P-제어기를 제안하고자 한다. 결과적으로, 가변 P-제어기를 사용하여 제어기에서 지정해야할 매개변수의 수를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 오차에 대해 능동적으로 대처하여 플라스틱 시트/필름의 목표 두께 도달시간의 단축 및 두께품질의 향상을 동시에 도모할 수 있다. 본 발명은 플라스틱 시트/필름제조 공정 외에 종이 및 압연 등과 같은 웹 두께 제어 기술이 필요한 곳에도 응용 가능하리라 판단된다. The present invention proposes an active variable P-controller in which the controller gain is continuously changed to compensate for the thickness range error of the plastic film in the cascade dual control structure. As a result, not only can the variable P-controller be used to reduce the number of parameters that must be specified in the controller, but also to actively cope with errors, thereby reducing the time to reach the target thickness of the plastic sheet / film and improving the thickness quality. At the same time can be planned. It is believed that the present invention can be applied to a place where a web thickness control technique such as paper and rolling is required in addition to the plastic sheet / film manufacturing process.
첨부도면에 의해 본 발명의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration and operation of the present invention by the accompanying drawings as follows.
도 1은 본 발명에 따른 플라스틱 시트/필름의 두께를 제어하는 케스케이드 이중 제어 구조의 외부 제어 루프에 가변 P-제어기가 적용된 상태를 도시한 제어 블록도이며, 도 3은 선택적 P-제어기와 가변 P-제어기를 외부 제어루프에 적용한 결과 각각의 공정 응답(필름두께)을 비교한 선도이며, 도 4는 선택적 P-제어기와 가변 P-제어기를 외부 제어루프에 적용한 결과 각각의 제어기 게인을 비교한 선도이며, 도 5는 선택적 P-제어기와 가변 P-제어기를 외부 제어루프에 적용한 결과 각각의 제어기 출력을 비교한 선도이며, 도 6은 선택적 P-제어기와 가변 P-제어기를 외부 제어루프에 적용한 결과 각각의 공정 응답(필름두께)을 비교한 선도이며, 도 7은 선택적 P-제어기와 가변 P-제어기를 외부 제어루프에 적용한 결과 각각의 제어기 게인을 비교한 선도이며, 도 8은 선택적 P-제어기와 가변 P-제어기를 외부 제어루프에 적용한 결과 각각의 제어기 출력을 비교한 선도이다.1 is a control block diagram illustrating a state in which a variable P-controller is applied to an outer control loop of a cascade dual control structure for controlling the thickness of a plastic sheet / film according to the present invention, and FIG. 3 is an optional P-controller and a variable P. FIG. 4 is a diagram comparing the process response (film thickness) as a result of applying the controller to the external control loop, and FIG. 4 is a diagram comparing the gain of each controller as a result of applying the selective P-controller and the variable P-controller to the external control loop. 5 is a diagram comparing the outputs of the controllers with the selective P-controller and the variable P-controller applied to the external control loop, and FIG. 6 is the result of applying the selective P-controller and the variable P-controller to the external control loop. 7 is a diagram comparing the process response (film thickness) of each process, and FIG. 7 is a diagram comparing the respective controller gains as a result of applying the selective P-controller and the variable P-controller to the external control loop. 8 is a diagram comparing the outputs of the respective controllers as a result of applying the selective P-controller and the variable P-controller to the external control loop.
한편, 기존 케스케이드 이중 제어구조에서는 내부 PID 온도 제어루프(8)의 PID 온도 제어기(2)의 매개변수를 적절하게 튜닝한다 하더라도 목표 두께에 도달시간 단축 및 두께품질 향상을 도모하기에는 한계가 있다. 두께범위 입력오차에 대해 선택적 P-제어기(1a)(도 2 참조) 게인을 사용하는 제어방식(위에 기재된 ⓐ식 참조)은 작은 입력오차에 대해 제어기 게인이 과도하게 설정될 가능성이 있으며, 반대로 큰 입력오차에 대해 제어기 게인이 미소하게 설정될 가능성이 있다. On the other hand, in the existing cascaded dual control structure, even if the parameters of the PID temperature controller 2 of the internal PID temperature control loop 8 are properly tuned, there is a limit to shortening the time to reach the target thickness and improving the thickness quality. The control method using the optional P-controller 1a (see Fig. 2) gain for the thickness range input error (see equation ⓐ above) is likely to overset the controller gain for small input errors. There is a possibility that the controller gain is set slightly for the input error.
따라서, 내부 PID 온도 제어루프(8)의 PID 온도 제어기(2)에서 부적절한 히트 온율(%)의 출력으로 이어져 목표두께에 도달후 두께가 안정되기 위해 소요되는 시간이 증가할 수 있다. 외부 필름 두께 제어루프(9)에서 두께범위 오차를 적절하게 보상해 줄 수 있는 제어기 게인값이 산출된다면, 내부 PID 온도 제어루프(8)의 PID 온도 제어기(2)의 제어동작 횟수가 감소하여 목표 두께값에 도달할 수 있는 시간도 단축될 뿐만 아니라, 히트온율(%)의 적절한 출력으로 다이(3) 립의 과도 변형을 어느정도 방지할 수 있다. Therefore, the time required for the thickness to be stabilized after reaching the target thickness can be increased by leading to an inappropriate heat on rate (%) output from the PID temperature controller 2 of the internal PID temperature control loop 8. If a controller gain value for adequately compensating for the thickness range error is calculated in the outer film thickness control loop 9, the number of control operations of the PID temperature controller 2 of the inner PID temperature control loop 8 is reduced to a target value. Not only the time to reach the thickness value is shortened, but also the moderate output of the heat-on rate (%) can prevent the deformation of the die 3 to some extent.
참고적으로, 다이(3) 온도제어 시스템의 오픈루프 상태에서 순간적으로 히트온율(%)을 상승시켜 히트볼트 온도의 동적 특성을 파악해 보면, 다음과 같이 1차 선형 시스템임을 알 수 있다.For reference, in the open loop state of the die 3 temperature control system, when the heat on rate (%) is increased instantaneously to understand the dynamic characteristics of the heat bolt temperature, it can be seen that the first linear system is as follows.
.......... ① .......... ①
K : 게인(Gain)K: Gain
τ : 시정수 상수(Time constant)τ: Time constant
θ : 지연시간(Time delay)θ: Time delay
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 케스케이드 이중 제어 구조의 내부 제어 루프에서 아래의 ②식과 같이 기존의 PID 온도 제어기(2)가 그대로 사용되고, 외부 제어 루프에서는 P 제어기(아래의 ③식 참조)가 사용되는데, 상기 P 제어기 게인이 기존의 선택적 방식(위에 기재된 ⓐ식 참조)으로 설정되어지는 것이 아니라, 가변 P-제어기(1)를 적용하여 새로운 플라스틱 시트/필름 두께 제어 방식(아래의 ④식 참조)을 제안한다.In order to achieve the above object, in the present invention, the existing PID temperature controller 2 is used as it is in the inner control loop of the cascaded dual control structure as shown in the following formula ②, and in the outer control loop, the P controller (see the following formula 3) is used. The P controller gain is not set to the existing optional method (see equation ⓐ above), but is applied to the new plastic sheet / film thickness control method by applying the variable P-controller 1 (see equation ④ below). Suggest)
즉, 플라스틱 시트/필름 두께 제어구조인 케스케이드 제어구조에서 내부 및 외부 제어기에 대해 개념적으로 간단히 설명면 다음과 같다.That is, conceptually briefly describe the internal and external controllers in the cascade control structure, which is a plastic sheet / film thickness control structure, as follows.
내부 제어루프의 PID 온도 제어기 전달함수: PID temperature controller transfer function of internal control loop:
.......... ② .......... ②
Kc2 : 비례게인K c2 : proportional gain
τI : 적분상수τ I : integral constant
τD : 미분상수τ D : differential constant
E2(s):현재온도(히트볼트)-Setpoint 온도(히트볼트)E 2 (s): Current temperature (heat bolt)-Setpoint temperature (heat bolt)
외부 제어루프의 P-제어기 전달함수: P-controller transfer function for external control loop:
.......... ③ .......... ③
Kc1 : P-제어기 비례게인K c1 : P-controller proportional gain
E1(s):두께범위 오차E 1 (s): Thickness range error
한편, 두께범위의 오차(%)는 종래의 선택적 P-제어방식에서와 마찬가지로 하기의 식에 의해 구한다.On the other hand, the error (%) of the thickness range is obtained by the following equation as in the conventional selective P-control scheme.
두께범위 오차(%) = (최대두께-목표두께)/목표두께×100 Thickness range error (%) = (maximum thickness-target thickness) / target thickness × 100
- (최소두께-목표두께)/목표두께×100-(Minimum-Target Thickness) / Target Thickness × 100
이에 비해, 기존의 선택적 P-제어기(1a) 게인을 사용하는 선택적 제어 방식에서는 게인값이 하기의 식에 의해 정해진다.In contrast, in the selective control scheme using the conventional selective P-controller 1a gain, the gain value is determined by the following equation.
Kc1 = Gain1: Limit1 < E1 .......... ⓐK c1 = Gain1: Limit1 <E 1 .......... ⓐ
Kc1 = Gain2: Limit2 ≤ E1 ≤ Limit1K c1 = Gain2: Limit2 ≤ E 1 ≤ Limit1
Kc1 = Gain3: E1 < Limit2K c1 = Gain3: E 1 <Limit2
(여기에서, Gain1, Gain2, Gain3 : P-제어기 게인, Limit1, Limit2 : 오차 경계값, E1 : 두께범위 오차임)(Here, Gain1, Gain2, Gain3: P-controller gain, Limit1, Limit2: Error boundary value, E 1 : Thickness range error)
도 2에서와 같은 케스케이드 이중 제어구조의 외부 필름 두께 제어루프(9)에서 두께범위 오차에 따라 선택적 P-제어기(1a) 게인을 선택하는 기존의 방식(위에 기재된 ⓐ식 참조)은 엄밀히 말하면, 제어의 개념이라고 볼 수 없을 정도로 제어기 게인이 광범위하게 설정되어져 있다. In the outer film thickness control loop 9 of the cascade dual control structure as shown in FIG. 2, the conventional method of selecting the selective P-controller 1a gain according to the thickness range error (see Equation ⓐ above) is strictly controlled. The controller gain is set so widely that it cannot be considered as the concept of.
또한 설정해야할 변수도 제어기 게인 Gain1, Gain2, Gain3 및 두께범위 오차의 경계값 Limit1, Limit2등 총 5개가 되므로, 5개 변수의 적정값을 구하기 위해서는 많은 수고와 노력을 필요로 한다.In addition, the variable to be set also includes the controller gain Gain1, Gain2, Gain3 In addition, since the limit value of the thickness range error, such as Limit1, Limit2, is five, a great deal of effort and effort are required to obtain an appropriate value of the five variables.
한편, 기존의 방식(위에 기재된 ⓐ식 참조)으로는 공정에 갑작스런 외란을 효과적으로 제거할 수 없는데, 왜냐하면 현재의 두께범위 오차 Data가 과거 오차 Data와 다르더라도 모두 1개의 두께범위 오차내에 존재할 경우 동일한 제어기 게인이 설정되므로 결국 제어출력(C1)이 동일하게 출력되기 때문이다.On the other hand, the conventional method (see equation ⓐ above) cannot effectively eliminate sudden disturbances in the process, because the same controller is present if all of the present thickness range errors are within one thickness range error, even if the current thickness range error data is different from the past error data. This is because the gain is set so that the control output C 1 is output identically.
즉, E1(n-1)|≠|E1(n)일 경우, Limit2 ≤ E1(n-1) ≤ Limit1 이고, Limit2 ≤ E1(n) ≤ Limit1 이면, P-제어기 게인 = Kc1 = Gain2 이 된다.That is, when E 1 (n-1) | ≠ | E 1 (n), Limit2 ≤ E 1 (n-1) ≤ Limit1 and Limit2 ≤ E 1 (n) If ≤ Limit1, P-controller gain = K c1 = Gain2.
이에 비해, 본 발명에 따른 가변 P-제어기(1) 게인을 사용하는 가변적 제어 방식에서는 게인값이 하기의 식에 의해 정해진다.In contrast, in the variable control method using the variable P-controller 1 gain according to the present invention, the gain value is determined by the following equation.
Kc1 = Kc0(1+β|E1|) .......... ④K c1 = K c0 (1 + β | E 1 |) .......... ④
(여기에서, Kc1 : P-제어기 게인, Kc0 : 두께범위 오차가 0일때의 P-제어기(K c1 : P-controller gain, K c0 : P-controller when thickness range error is 0
게인, |E1| : 두께범위 오차의 절대값, β: 두께범위 오차의 가중치)Gain, | E 1 |: Absolute value of thickness range error, β: Weight range thickness error)
본원발명에 따른 가변 P-제어기(1)의 특징은 프로파일의 최대두께와 최소두께가 목표두께에 근접하면 두께범위 오차가 감소하고 P-제어기 게인이 자동적으로 감소하여 제어출력(C1)이 감소하게 된다. 또한, 공정에 외란이 입력될 경우 혹은 설정점(Setpoint) 변경이 발생되면, 두께범위 오차가 증가하고 제어기 게인이 증가하여 제어출력(C1)이 증가하게 된다.The characteristic of the variable P-controller 1 according to the present invention is that when the maximum and minimum thicknesses of the profile are close to the target thickness, the thickness range error is reduced and the P-controller gain is automatically reduced to reduce the control output C 1 . Done. In addition, when a disturbance is input to the process or when a setpoint change occurs, the thickness range error increases and the controller gain increases to increase the control output C 1 .
따라서 두께오차의 변화에 따라 제어기 출력(C1)이 적절하게 증감하게 된다. 또한 5개의 변수를 설정해야하는 기존 선택적 P-제어기(1a) 게인의 선택방식(위에 기재된 ⓐ식 참조)과 달리 가변 P-제어기(1)에서는 2개의 매개변수(Kc0, β)의 적정값만 구하면 된다. 두께범위 오차|E1=0 일 경우, P-제어기 게인은 Kc0가 된다. 즉, 두께범위 오차가 작을 경우 작은 제어기 게인은 잡음의 효과를 제거하게된다.Therefore, the controller output C 1 is appropriately increased or decreased in accordance with the change in the thickness error. Also, unlike the conventional selective P-controller 1a gain selection method (see equation ⓐ above), which requires setting five variables, in the variable P-controller 1, only the appropriate values of the two parameters K c0 and β are available. Get it. Thickness range error | When E 1 = 0, the P-controller gain is K c0 . In other words, when the thickness range error is small, the small controller gain eliminates the effect of noise.
[실시예 1]Example 1
외부 필름 두께 제어루프(9)에서 상기 ④식의 가변 P-제어기(1)의 매개변수(Kc0, β)를 표 1과 같이 설정하고 임의의 두께범위 오차 E1에 따라 가변 P-제어기(1)의 게인 Kc1 및 출력값을 산출한다.In the outer film thickness control loop 9, the parameters K c0 and β of the ④ variable P-controller 1 of the ④ type are set as shown in Table 1, and are set to an arbitrary thickness range error E 1 . Accordingly, the gain K c1 and the output value of the variable P-controller 1 are calculated.
표 1Table 1
예를 들어, 표 1의 실시예 1과 같이 가변 P-제어기에 필요한 매개변수(Kc0, β)를 설정하고, 두께범위 오차인 E1을 5로 입력하여, 가변 P-제어기의 게인 Kc1 및 출력값(C1)을 산출하면 다음과 같다.For example, as in Example 1 of Table 1, the parameters K c0 and β required for the variable P-controller are set, and the thickness range error E 1 is inputted as 5 to gain K c1 of the variable P-controller. And the output value (C 1 ) is calculated as follows.
가변 P-제어기(1) : Variable P-controller 1:
Kc1 = 0.3×(1+0.1×5) = 0.45K c1 = 0.3 × (1 + 0.1 × 5) = 0.45
C1 = Kc1×E1 = 0.45×5 = 2.25C 1 = K c1 × E 1 = 0.45 × 5 = 2.25
즉, 본 발명의 가변 P-제어기(1)에서는 오차 E1이 변함에 따라 제어기 게인이 계속적으로 변함으로써, P-제어기 출력(C1)이 능동적으로 조절되는 것을 확인할 수 있다.That is, in the variable P-controller 1 of the present invention, the controller gain continuously changes as the error E 1 changes, so that the P-controller output C 1 is actively adjusted.
[비교예 1]Comparative Example 1
외부 필름 두께 제어루프(9)에서 상기 ⓐ식의 선택적 P-제어기(1a)(도 2 참조)의 매개변수를 표 1과 같이 설정하고 임의의 두께범위 입력오차 E1에 따라 선택적 P-제어기(1a)의 게인 Kc1 및 출력값을 산출한다.In the outer film thickness control loop 9, the parameters of the ⓐ type optional P-controller 1a (see Fig. 2) are set as shown in Table 1 and are set to any thickness range input error E 1 . Accordingly, the gain K c1 and the output value of the selective P-controller 1a are calculated.
예를 들어, 표 1의 비교예 1과 같이 선택적 P-제어기(1a)에 필요한 매개변수를 설정하고, 두께범위 오차인 E1을 5로 입력하여, 선택적 P-제어기의 게인 Kc1 및 출력값(C1)을 산출하면 다음과 같다.For example, as shown in Comparative Example 1 of Table 1, the parameters required for the selective P-controller 1a are set, and the thickness range error E 1 is inputted as 5 to obtain the gain K c1 and the output value of the selective P-controller ( Calculate C 1 ) is as follows.
선택적 P-제어기(1a) :Optional P-controller 1a:
0.1 ≤ E1(=5.0) ≤ 100.1 ≤ E 1 (= 5.0) ≤ 10
Kc1 = 0.3K c1 = 0.3
C1 = Kc1×E1 = 0.3×5 = 1.5C 1 = K c1 × E 1 = 0.3 × 5 = 1.5
기존의 선택적 P 제어방식(위에 기재된 ⓐ식 참조)에서는 두께범위 입력오차가 변경되더라도 동일 오차 범위내에 속하면, 실시예 1과 달리 동일한 P-제어기 게인값이 설정된다.In the conventional selective P control method (see Equation described above), even if the thickness range input error is within the same error range, the same P-controller gain value is set as in the first embodiment.
[실시예 2]Example 2
표 1의 실시예 2와 같이 가변 P-제어기(1)에 필요한 매개변수(Kc0, β)를 실시예 1과 동일하게 설정하고, 두께범위 오차인 E1을 3으로 입력하여, 가변 P-제어기의 게인 Kc1 및 출력값(C1)을 산출하면 다음과 같다.As shown in Example 2 of Table 1 carried a parameter (K c0, β) required for variable-P- controller (1) Example 1 set equal, and the input to the third thickness error range of E 1, the variable P- The gain K c1 and output value C 1 of the controller are calculated as follows.
가변 P-제어기(1) : Variable P-controller 1:
Kc1 = 0.3×(1+0.1×3) = 0.39K c1 = 0.3 × (1 + 0.1 × 3) = 0.39
C1 = Kc1×E1 = 0.39×3 = 1.17C 1 = K c1 × E 1 = 0.39 × 3 = 1.17
즉, 본 발명에 따른 가변 P-제어기(1)에서는 오차 E1이 변함에 따라 제어기 게인이 계속적으로 변함으로써, P-제어기 출력(C1)이 능동적으로 조절되는 것을 확인할 수 있다.That is, in the variable P-controller 1 according to the present invention, the controller gain continuously changes as the error E 1 changes, so that the P-controller output C 1 is actively adjusted.
[비교예 2]Comparative Example 2
비교예 1과 마찬가지로 임의의 두께범위 오차 E1에 대해 비교예 2와 같은 조건으로 선택적 P-제어기(1a)의 게인 Kc1 및 출력값(C1)을 산출하면 표 1의 비교예 2와 같은 결과를 얻을 수 있다.As in Comparative Example 1, if the gain K c1 and the output value C 1 of the selective P-controller 1a were calculated for the arbitrary thickness range error E 1 under the same conditions as in Comparative Example 2, the same result as in Comparative Example 2 of Table 1 was obtained. Can be obtained.
선택적 P-제어기(1a) :Optional P-controller 1a:
0.1 ≤ E1(=3.0) ≤ 100.1 ≤ E 1 (= 3.0) ≤ 10
Kc1 = 0.3K c1 = 0.3
C1 = Kc1×E1 = 0.3×3 = 0.9C 1 = K c1 × E 1 = 0.3 × 3 = 0.9
기존의 선택적 P 제어방식(위에 기재된 ⓐ식)에서는 두께범위 입력오차가 변경되더라도 동일 오차 범위내에 포함되면, 실시예 2와 달리, 비교예 1에서의 P-제어기 게인값과 동일한 게인값이 설정된다.In the conventional selective P control method (Equation ⓐ described above), even if the thickness range input error is included within the same error range, unlike the second embodiment, the same gain value as the P-controller gain value in Comparative Example 1 is set. .
[실시예 3]Example 3
표 1의 실시예 3과 같이 가변 P-제어기에 필요한 매개변수(Kc0, β)를 실시예 1과 동일하게 설정하고, 두께범위 오차인 E1을 0.5로 입력하여, 가변 P-제어기의 게인 Kc1 및 출력값(C1)을 산출하면 다음과 같다.As in Example 3 of Table 1, the parameters K c0 and β necessary for the variable P-controller are set in the same manner as in Example 1, and the thickness range error E 1 is input as 0.5 to gain the variable P-controller. Calculating K c1 and output value C 1 is as follows.
가변 P-제어기(1) : Variable P-controller 1:
Kc1 = 0.3×(1+0.1×0.5) = 0.315K c1 = 0.3 × (1 + 0.1 × 0.5) = 0.315
C1 = Kc1×E1 = 0.315×0.5 = 0.16C 1 = K c1 × E 1 = 0.315 × 0.5 = 0.16
즉, 본 발명의 가변 P-제어기(1)에서는 오차 E1이 변함에 따라 제어기 게인이 계속적으로 변함으로써, P-제어기 출력(C1)이 능동적으로 조절되는 것을 확인할 수 있다.That is, in the variable P-controller 1 of the present invention, the controller gain continuously changes as the error E 1 changes, so that the P-controller output C 1 is actively adjusted.
[비교예 3]Comparative Example 3
비교예 1과 마찬가지로 임의의 두께범위 오차 E1에 대해 비교예 3과 같은 조건으로 선택적 P-제어기(1a)의 게인 Kc1 및 출력값(C1)을 산출하면 표 1의 비교예 3과 같은 결과를 얻을 수 있다.As in Comparative Example 1, if the gain K c1 and the output value C 1 of the selective P-controller 1a were calculated for the arbitrary thickness range error E 1 under the same conditions as in Comparative Example 3, the same result as in Comparative Example 3 of Table 1 was obtained. Can be obtained.
선택적 P-제어기(1a) :Optional P-controller 1a:
0.1 ≤ E1(=0.5) ≤ 100.1 ≤ E 1 (= 0.5) ≤ 10
Kc1 = 0.3K c1 = 0.3
C1 = Kc1×E1 = 0.3×0.5 = 0.15C 1 = K c1 × E 1 = 0.3 × 0.5 = 0.15
기존의 선택적 P 제어방식(위에 기재된 ⓐ식 참조)에서는 두께범위 입력오차가 변경되더라도 동일 오차 범위내에 포함되면, 실시예 3과 달리, 비교예 1, 2에서의 P-제어기 게인값과 동일한 게인값이 설정된다.In the conventional selective P control method (see Equation described above), even if the thickness range input error is included within the same error range, unlike in Example 3, the same gain value as the P-controller gain value in Comparative Examples 1 and 2 is obtained. Is set.
[실시예 4]Example 4
다이(3) 온도 시스템의 전달함수를 하기의 ⑤식에서와 같이 1차 선형 시스템으로 설정하고, 시트 및 필름 제조공정(4)의 전달함수도 하기의 ⑥식과 같이 설정한다. The transfer function of the die 3 temperature system is set to a linear system as shown in equation 5 below, and the transfer function of the sheet and film manufacturing process 4 is also set as shown in equation 6 below.
다이(3)의 온도 시스템은 쉽게 파악될 수 있으나, 이후 플라스틱 시트 및 필름 제조공정(4)은 비선형성도 강하며, Die Bolt와 필름과의 정확한 매핑이 선행되어야 하므로 동적 특성을 파악하기 어렵다. 따라서, 온도제어 시스템 이후의 플라스틱 시트 및 필름 제조공정(4)을 하기의 ⑥식과 같이 간단한 1차 선형 시스템의 전달함수로 가정하더라도, P-제어기의 제어성능을 비교/판단 하는데 충분하리라 판단된다. The temperature system of the die 3 can be easily understood, but since the plastic sheet and film manufacturing process 4 is also highly nonlinear, it is difficult to grasp the dynamic characteristics since the accurate mapping between the die bolt and the film must be preceded. Therefore, even if the plastic sheet and film manufacturing process 4 after the temperature control system is assumed to be a transfer function of a simple linear system as shown in Equation 6 below, it is judged that it will be sufficient to compare / determine the control performance of the P-controller.
결과적으로, ⑤식과 ⑥식의 전달함수는 공정의 특성에 기초하여 대략적으로 가정된 것이다. 또한 시뮬레이션에서 프로파일의 최대 또는 최소 두께를 구할 수 없으므로 외부 필름 두께 제어구조의 오차 E1을 두께범위 오차 대신 단순히 시트/필름 두께 측정기로부터 측정된 시트/필름두께와 시트/필름 목표 두께사이의 오차로 가정한다.As a result, the transfer functions of equations ⑤ and ⑥ are roughly assumed based on the characteristics of the process. Also, since the maximum or minimum thickness of the profile cannot be found in the simulation, the error E 1 of the external film thickness control structure is simply replaced by the sheet / film thickness measured from the sheet / film thickness meter and the sheet / film target thickness instead of the thickness range error. Assume
다이(3) 온도 시스템의 전달함수: Transfer function of die (3) temperature system:
.......... ⑤ .......... ⑤
시트 및 필름 제조공정(4)의 전달함수:Transfer function of sheet and film manufacturing process (4):
.......... ⑥ .......... ⑥
⑥식 및 ⑦식의 매개변수를 정리하면 하기의 표 2와 같다.The parameters of equations ⑥ and ⑦ are summarized in Table 2 below.
1차 선형 시스템 전달함수 :1st linear system transfer function:
표 2TABLE 2
다이(3) 온도 시스템 및 플라스틱 시트 및 필름 제조공정(4)의 전달함수가 표 2에서와 같은 조건하에, 외부 필름 두께 제어루프(9)에서 상기 ④식의 가변 P-제어기(1)의 매개변수를 아래 기재한 표 3과 같이 설정하고 가변 P-제어방식의 성능을 평가하기 위해 시뮬레이션을 실시한다. Under the conditions as shown in Table 2, the die 3 temperature system and the transfer function of the plastic sheet and film manufacturing process 4, the parameters of the ④ variable P-controller 1 in the outer film thickness control loop 9 Set the parameters as shown in Table 3 below and run a simulation to evaluate the performance of the variable P-control scheme.
내부 PID 온도 제어루프(8)의 PID 온도 제어기(2)의 매개변수(Kc, τI, τD,)는 표 2의 전달함수에 대해 ITAE(Integral of the time-weighted absolute error) 튜닝법에 의해 대략적으로 산출된 결과이다. 궁극적으로, 외부 두께제어 루프에서 가변 P-제어기와 기존의 선택적 P-제어기의 성능을 비교/평가하는 것이 목적이므로, 내부 PID 온도 제어루프(8)의 PID 온도 제어기(2) 튜닝 방법은 동일한 방법을 사용하면 된다.Parameters of the PID temperature controller 2 of the internal PID temperature control loop 8 (K c , τ I , τ D ,) is an approximate result calculated by the Integral of the time-weighted absolute error (ITAE) tuning method for the transfer function of Table 2. Ultimately, since the purpose is to compare / evaluate the performance of the variable P-controller and the conventional selective P-controller in the outer thickness control loop, the tuning method of the PID temperature controller 2 of the internal PID temperature control loop 8 is the same method. You can use
PID 제어기 전달함수 : PID controller transfer function:
표 3TABLE 3
표 2와 표 3의 조건하에 필름 두께 목표값(Target) 10의 계단입력(Step Step input of film thickness target 10 under the conditions of Tables 2 and 3
change)을 통해 시뮬레이션을 시행한 결과, 도 3과 같이 시간에 따른 시트 및 필름 제조공정(4)의 응답(플라스틱 필름 두께)을 얻을 수 있다. 따라서, 케스케이드 이중 제어구조에서 외부 필름 두께 제어루프(9)에 가변 P-제어기(1)를 적용하면, 플라스틱 시트 및 필름 제조공정(4)의 두께 안정 시간 단축측면에서 선택적 P-제어기(1a)보다 우수함을 도 3에서 확인할 수 있다. As a result of the simulation through the change), the response (plastic film thickness) of the sheet and film manufacturing process 4 with time can be obtained as shown in FIG. 3. Therefore, when the variable P-controller 1 is applied to the outer film thickness control loop 9 in the cascaded dual control structure, the selective P-controller 1a in terms of shortening the thickness stabilization time of the plastic sheet and film manufacturing process 4 is applied. The superiority can be seen in FIG. 3.
도 3에서 두께 목표값(Target) 10의 계단입력에 대한 시트 및 필름 제조공정(4)의 응답이 시간이 지남에 따라 10으로 접근하지 않고 옵셋(Offset)이 발생하는 원인은 케스케이드 이중 제어구조에서는 외부 필름 두께 제어루프(9)에 보통 PI 또는 PID 온도 제어기(2)가 사용되지만, 본 실시예에 따른 플라스틱 시트/필름공정에서는 외부 필름 두께 제어루프(9)에 P 제어기가 사용되므로 시트 및 필름 제조공정(4)의 응답과 필름 두께 목표값(Target) 사이에는 옵셋(Offset)이 발생된다. 실제 현장에서는 Die 상류 액체공정에서 폴리머의 시간당 유출량(Kg)을 기어펌프로 조정함으로써, 시트/필름의 두께제어 동작없이도 시트/필름 두께 목표값(Target)에 근접한다. In FIG. 3, the response of the sheet and film manufacturing process 4 to the step input of the target thickness 10 is not caused to approach 10 as time passes, but the offset is caused by the cascade dual control structure. PI or PID temperature controller 2 is usually used for the outer film thickness control loop 9, but in the plastic sheet / film process according to the present embodiment, the P controller is used for the outer film thickness control loop 9 so that the sheet and film An offset is generated between the response of the manufacturing process 4 and the film thickness target value. In practice, by adjusting the gear hourly flow rate (Kg) of the polymer in a die upstream liquid process, it approaches the sheet / film thickness target (Target) without the sheet / film thickness control action.
[비교예 4][Comparative Example 4]
표 2와 표 3의 조건하에 필름 두께 목표값(Target) 10의 계단입력(Step change)을 통해 시뮬레이션을 시행한 결과, 도 3과 같이 시간에 따른 시트 및 필름 제조공정(4)의 응답(플라스틱 필름 두께)을 얻을 수 있다. 따라서, 케스케이드 이중 제어구조에서 외부 필름 두께 제어루프(9)에 선택적 P-제어기(1a)를 적용하면 가변 P-제어기(1)를 적용했을 때 보다 플라스틱 시트 및 필름 제조공정(4)의 두께 안정 시간이 더 많이 소요됨을 도 3에서 확인할 수 있다.Under the conditions of Table 2 and Table 3, the simulation was carried out through the step change of the target film thickness (Target) 10, and as a result, the response of the sheet and film manufacturing process (4) over time as shown in FIG. Film thickness) can be obtained. Therefore, applying the selective P-controller 1a to the outer film thickness control loop 9 in the cascaded dual control structure makes the thickness of the plastic sheet and film manufacturing process 4 more stable than when the variable P-controller 1 is applied. It can be seen in FIG. 3 that more time is required.
[실시예 5]Example 5
표 2와 표 3의 조건하에 필름 두께 목표값(Target) 10의 계단입력(Step change)을 통해 시뮬레이션을 시행한 결과, 도 4와 같이 시간에 따른 가변 P-제어기(1)의 게인(Kc1)을 얻을 수 있다. 따라서, 이중 제어구조에서 외부 필름 두께 제어루프(9)에 가변 P-제어기(1)를 적용하면, 시간에 따른 오차 E1의 변화에 대해 제어기 게인(Kc1)이 능동적으로 변경되는 것을 도 4에서 확인할 수 있다.As a result of simulation through a step change of the film thickness target 10 under the conditions of Tables 2 and 3, the gain of the variable P-controller 1 with time (K c1 ) as shown in FIG. 4. ) Can be obtained. Therefore, when the variable P-controller 1 is applied to the outer film thickness control loop 9 in the dual control structure, it is shown that the controller gain K c1 is actively changed in response to the change of the error E 1 with time. You can find it at
[비교예 5] [Comparative Example 5]
표 2와 표 3의 조건하에 필름 두께 목표값(Target) 10의 계단입력(Step change)을 통해 시뮬레이션을 시행한 결과, 도 4와 같이 시간에 따른 선택적 P-제어기(1a)의 게인(Kc1)을 얻을 수 있다. 따라서, 케스케이드 이중 제어구조에서 외부 필름 두께 제어루프(9)에 기존의 선택적 P-제어기(1a)를 적용하면 오차 E1이 시간에 따라 변경되더라도 동일 오차 범위내에 속하면, 동일한 제어기 게인(Kc1)이 설정되는 것을 도 4에서 확인할 수 있다.As a result of the simulation through the step change of the film thickness target value (Target) 10 under the conditions of Table 2 and Table 3, the gain (K c1 ) of the selective P-controller 1a according to time as shown in FIG. ) Can be obtained. Therefore, if the conventional selective P-controller 1a is applied to the outer film thickness control loop 9 in the cascaded dual control structure, if the error E 1 is within the same error range even if it changes with time, the same controller gain K c1 It can be seen in Figure 4 that is set.
[실시예 6]Example 6
표 2와 표 3의 조건하에 필름 두께 목표값(Target) 10의 계단입력(Step change)을 통해 시뮬레이션을 시행한 결과, 도 5와 같이 시간에 따른 가변 P-제어기(1)의 출력(C1)을 얻을 수 있다. 따라서, 케스케이드 이중 제어구조에서 외부 필름 두께 제어루프(9)에 가변 P-제어기(1)를 적용하면, 초기에 오차(E1)가 클 경우에, 기존의 선택적 P-제어기(1a)에 비해 큰 제어값이 출력되며, 오차(E1)가 작을 경우 기존의 선택적 P-제어기(1a)와 비슷하게 제어값이 출력됨으로써 오차(E1)의 크기에 따라 가변 P-제어기(1) 출력값이 적절하게 변경되는 것을 도 5에서 확인할 수 있다.The output of the variable P- controller 1 according to Table 2 and Table 3, the film thickness of the target value under the conditions of (Target) of the step input 10 a result of simulation performed through the (Step change), time as shown in FIG. 5 (C 1, ) Can be obtained. Therefore, if the variable P-controller 1 is applied to the outer film thickness control loop 9 in the cascaded dual control structure, when the error E 1 is large initially, compared with the conventional selective P-controller 1a, If a large control value is output and the error E 1 is small, the control value is output similarly to the conventional selective P-controller 1a, so that the output value of the variable P-controller 1 is appropriate according to the magnitude of the error E 1 . It can be seen in Figure 5 that the change.
[비교예 6]Comparative Example 6
표 2와 표 3의 조건하에 필름 두께 목표값(Target) 10의 계단입력(Step change)을 통해 시뮬레이션을 시행한 결과, 도 5와 같이 시간에 따른 선택적 P-제어기(1a)의 출력(C1)을 얻을 수 있다. 케스케이드 이중 제어구조에서 외부 필름 두께 제어루프(9)에 기존의 선택적 P-제어기(1a)가 적용되면, 제안된 가변 P-제어기(1)와 비교해볼 때, 오차 E1에 대한 제어기 출력(C1)이 과다 또는 과소로 출력될 수 있다.The output of Table 2 and Table 3, the film thickness of the target value under the conditions of (Target) of the step input 10 a result of simulation performed through the (Step change), optionally with time as shown in FIG. 5 P- controller (1a) (C 1 ) Can be obtained. If the conventional selective P-controller 1a is applied to the outer film thickness control loop 9 in the cascaded dual control structure, the controller output for error E 1 (C) compared with the proposed variable P-controller 1 1 ) can be over or under output.
[실시예 7]Example 7
표 2와 아래 기재된 표 4의 조건하에 필름 두께 목표값(Target) 10의 계단입력(Step change)을 통해 시뮬레이션을 시행한 결과, 도 6과 같이 시간에 따른 시트 및 필름 제조공정(4)의 응답(플라스틱 필름 두께)을 얻을 수 있다. 따라서 케스케이드 이중 제어구조에서 외부 필름 두께 제어루프(9)에 가변 P-제어기(1)를 적용하면, 플라스틱 시트 및 필름 제조공정(4)의 두께 안정 시간 단축측면에서 선택적 P-제어기(1a)보다 우수함을 도 6에서 확인할 수 있다.Under the conditions of Table 2 and Table 4 described below, the simulation was performed through a step change of the film thickness target 10, and the response of the sheet and film manufacturing process 4 with time as shown in FIG. (Plastic film thickness) can be obtained. Therefore, when the variable P-controller 1 is applied to the outer film thickness control loop 9 in the cascaded dual control structure, the P-controller 1a is more effective than the selective P-controller 1a in terms of shortening the thickness stability time of the plastic sheet and film manufacturing process 4. Excellent can be seen in FIG.
표 4Table 4
[비교예 7]Comparative Example 7
표 2와 표 4의 조건하에 필름 두께 목표값(Target) 10의 계단입력(Step change)을 통해 시뮬레이션을 시행한 결과, 도 6과 같이 시간에 따른 시트 및 필름 제조공정(4)의 응답(플라스틱 필름 두께)을 얻을 수 있다. 따라서, 케스케이드 이중 제어구조에서 외부 필름 두께 제어루프(9)에 선택적 P-제어기(1a)를 적용하면 가변 P-제어기(1)를 적용했을 때 보다 플라스틱 시트 및 필름공정(4)의 두께 안정 시간이 더 많이 소요됨을 도 6에서 확인할 수 있다. 또한, 선택적 P-제어기(1a)를 적용하면, 오차 한계값(Limit1, Limit 2)의 선택에 따라 플라스틱 시트 및 필름 제조공정(4)의 응답(플라스틱 필름 두께)이 진동할 수도 있다. As a result of simulation through a step change of the film thickness target value 10 under the conditions of Tables 2 and 4, the response of the sheet and film manufacturing process 4 with time (plastic) as shown in FIG. Film thickness) can be obtained. Therefore, when the selective P-controller 1a is applied to the outer film thickness control loop 9 in the cascaded dual control structure, the thickness stabilization time of the plastic sheet and film process 4 is greater than when the variable P-controller 1 is applied. This more time can be seen in FIG. 6. In addition, when the selective P-controller 1a is applied, the response (plastic film thickness) of the plastic sheet and film manufacturing process 4 may vibrate depending on the selection of the error limits (Limit1, Limit 2).
[실시예 8]Example 8
표 2와 표 4의 조건하에 필름 두께 목표값(Target) 10의 계단입력(Step change)을 통해 시뮬레이션을 시행한 결과, 도 7과 같이 시간에 따른 가변 P-제어기(1)의 게인(Kc1)을 얻을 수 있다. 따라서, 케스케이드 이중 제어구조에서 외부 필름 두께 제어루프(9)에 가변 P-제어기(1)를 적용하면, 시간에 따른 오차 E1의 변화에 대해 제어기 게인(Kc1)이 적절하게 변경되는 것을 도 7에서 확인할 수 있다.As a result of simulation through a step change of the film thickness target value (Target) 10 under the conditions of Tables 2 and 4, the gain of the variable P-controller 1 with time (K c1 ) as shown in FIG. 7. ) Can be obtained. Therefore, applying the variable P-controller 1 to the outer film thickness control loop 9 in the cascaded dual control structure helps to ensure that the controller gain K c1 is appropriately changed for a change in the error E 1 over time. This can be seen in 7.
[비교예 8] Comparative Example 8
표 2와 표 4의 조건하에 필름 두께 목표값(Target) 10의 계단입력(Step change)을 통해 시뮬레이션을 시행한 결과, 도 7과 같이 시간에 따른 선택적 P-제어기(1a)의 게인(Kc1)을 얻을 수 있다. 따라서, 케스케이드 이중 제어구조에서 외부 필름 두께 제어루프(9)에 기존의 선택적 P-제어기(1a)를 적용한 결과, 오차 E1이 시간에 따라 변경됨에 따라, 동일 오차 범위내에 속하면, 동일한 제어기 게인(Kc1)이 설정됨으로써, 상대적으로 적은 오차 E1에 대해 제어기 게인 (Kc1)이 과도하게 설정될 수 있음을 도 7에서 확인할 수 있다.As a result of the simulation through the step change of the film thickness target value (Target) 10 under the conditions of Table 2 and Table 4, the gain (K c1 ) of the selective P-controller 1a according to time as shown in FIG. ) Can be obtained. Therefore, as a result of applying the conventional selective P-controller 1a to the outer film thickness control loop 9 in the cascaded dual control structure, as the error E 1 changes over time, if it is within the same error range, the same controller gain (K c1) is set by being, it can be seen from Figure 7 that the controller gain (K c1) may be over-set for a relatively small error E 1.
[실시예 9]Example 9
표 2와 표 4의 조건하에 필름 두께 목표값(Target) 10의 계단입력(Step change)을 통해 시뮬레이션을 시행한 결과, 도 8과 같이 시간에 따른 가변 P-제어기(1)의 출력(C1)을 얻을 수 있다. 따라서, 케스케이드 이중 제어구조에서 외부 필름 두께 제어루프(9)에 가변 P-제어기(1)를 적용하면, 오차(E1)의 크기에 따라 가변 P-제어기(1) 출력값(C1)이 적절하게 변경되는 것을 도 8에서 확인할 수 있다.As a result of simulation through a step change of the target film thickness (Target) 10 under the conditions of Table 2 and Table 4, the output of the variable P-controller 1 according to time as shown in FIG. 8 (C 1 ) Can be obtained. Therefore, when the variable P-controller 1 is applied to the outer film thickness control loop 9 in the cascaded dual control structure, the output value C 1 of the variable P-controller 1 is appropriate according to the magnitude of the error E 1 . It can be seen in Figure 8 that the change.
[비교예 9]Comparative Example 9
표 2와 표 4의 조건하에 필름 두께 목표값(Target) 10의 계단입력(Step change)을 통해 시뮬레이션을 시행한 결과, 도 8과 같이 시간에 따른 선택적 P-제어기(1a)의 출력(C1)을 얻을 수 있다. 따라서, 케스케이드 이중 제어구조에서 외부 필름 두께 제어루프(9)에 기존의 선택적 P-제어기(1a)를 적용하면, 오차 E1에 대한 제어기 출력(C1)이 과다 또는 과소로 출력될 수 있음을 도 8에서 확인할 수 있다.As a result of the simulation through the step change of the film thickness target value (Target) 10 under the conditions of Table 2 and Table 4, the output of the selective P-controller 1a according to time as shown in FIG. 8 (C 1 ) Can be obtained. Therefore, if the existing selective P-controller 1a is applied to the outer film thickness control loop 9 in the cascaded dual control structure, the controller output C 1 for error E 1 may be excessively or excessively output. It can be seen in FIG.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 케스케이드 이중 제어구조에서 외부 제어루프(9)에 제어기 게인이 계속적으로 변하는 능동적 가변 P-제어기(1)를 사용함으로써, 플라스틱 필름의 두께범위 오차를 보다 효과적으로 보상할 수 있도록 한다.As described above, the present invention can more effectively compensate the thickness range error of the plastic film by using the active variable P-controller 1 whose controller gain is continuously changed in the external control loop 9 in the cascade dual control structure. Make sure
즉, 본 발명에 따른 β가변 P-제어기(1)는 플라스틱 시트/필름 두께 제어시스템의 케스케이드 이중 제어구조에서 외부 필름 두께 제어 루프에 적용되며, 시간에 따라 변경되는 오차의 절대값을 증폭해 주는 매개변수 인자를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어기(1)로서, 오차의 절대값에 따라 제어기 게인값이 계속적으로 변화되어 플라스틱 시트/필름의 목표 두께에 신속히 접근하게 함으로써 목표 두께 도달시간을 단축시키는 장점을 가지고 있다. That is, the β variable P-controller 1 according to the present invention is applied to the outer film thickness control loop in the cascade dual control structure of the plastic sheet / film thickness control system, and amplifies the absolute value of the error that changes over time. A controller (1) characterized in that it comprises a parameter factor, which has the advantage that the controller gain value is continuously changed in accordance with the absolute value of the error, thereby quickly approaching the target thickness of the plastic sheet / film, thereby shortening the target thickness reaching time. Have
도 1은 본 발명에 따른 플라스틱 시트/필름의 두께를 제어하는 케스케이드 이중 제어 구조의 외부 제어 루프에 가변 P-제어기가 적용된 상태를 도시한 제어 블럭도,1 is a control block diagram showing a state where a variable P-controller is applied to an outer control loop of a cascaded dual control structure for controlling the thickness of a plastic sheet / film according to the present invention;
도 2는 종래기술에 따른 플라스틱 시트/필름의 두께를 제어하는 케스케이드 이중 제어 구조의 외부 제어 루프에 선택적 P-제어기가 적용된 상태를 도시한 제어 블럭도,2 is a control block diagram showing a state where an optional P-controller is applied to an outer control loop of a cascaded dual control structure for controlling the thickness of a plastic sheet / film according to the prior art;
도 3은 선택적 P-제어기와 가변 P-제어기를 외부 제어루프에 적용한 결과 각각의 공정 응답(필름두께)을 비교한 선도,3 is a diagram comparing the process response (film thickness) of each of the results of applying the selective P-controller and the variable P-controller to the external control loop.
도 4는 선택적 P-제어기와 가변 P-제어기를 외부 제어루프에 적용한 결과 각각의 제어기 게인을 비교한 선도,4 is a diagram comparing the gains of each controller as a result of applying the selective P-controller and the variable P-controller to an external control loop.
도 5는 선택적 P-제어기와 가변 P-제어기를 외부 제어루프에 적용한 결과 각각의 제어기 출력을 비교한 선도,5 is a diagram comparing outputs of respective controllers as a result of applying an optional P-controller and a variable P-controller to an external control loop.
도 6은 선택적 P-제어기와 가변 P-제어기를 외부 제어루프에 적용한 결과 각각의 공정 응답(필름두께)을 비교한 선도,6 is a diagram comparing the process response (film thickness) of each of the results of applying the selective P-controller and the variable P-controller to the external control loop.
도 7은 선택적 P-제어기와 가변 P-제어기를 외부 제어루프에 적용한 결과 각각의 제어기 게인을 비교한 선도,7 is a diagram comparing the respective controller gains as a result of applying the selective P-controller and the variable P-controller to an external control loop.
도 8은 선택적 P-제어기와 가변 P-제어기를 외부 제어루프에 적용한 결과 각각의 제어기 출력을 비교한 선도.8 is a diagram comparing the outputs of the respective controllers as a result of applying the selective P-controller and the variable P-controller to the external control loop.
* 도면중의 주요부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 가변 P-제어기 1a : 선택적 P-제어기1: variable P-controller 1a: optional P-controller
2 : PID 온도 제어기 3 : 다이2: PID temperature controller 3: die
4 : 시트 및 필름 제조 공정 5 : 필름 두께 측정기4: sheet and film manufacturing process 5: film thickness meter
6 : 온도센서 7 : 시트 두께 측정기6: temperature sensor 7: sheet thickness meter
8 : 내부 PID 온도 제어 루프 9 : 외부 필름 두께 제어 루프8: inner PID temperature control loop 9: outer film thickness control loop
10 : 외부 시트 두께 제어 루프 10: outer sheet thickness control loop
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