[发明专利]动态设定点伺服控制

说明书

技术领域

本发明涉及用于片材测量传感器的同步的控制系统。

背景技术

连续片材制作机器要求监测许多的片材特性。某些片材传感器，就其本质而言，被狭窄地关注于单一点。从跨过整个机器横向(cross-machine)方向的这些传感器收集测量结果，要么需要沿机器横向方向间隔开布置的许多单独传感器，要么需要沿机器横向方向来回移动的单一传感器。对于移动类型的传感器，传感器组件(头)经常通过由比例积分(PI)控制环路控制的交流电机来移动。使用这种布置，指示该传感器头在指定时间内从片材的一个边缘扫描到另一边缘。然而，由于PI速度控制的限制，经常错过扫描时间，PI速度控制花费比所要求时间略长的时间。

过去的算法和控制方法侧重于将传感器头控制到目标速度。由于较大的误差容限，这种控制方法在单一扫描器应用中通常是可以接受的。然而，当同步用于同点扫描(same-spot scanning)的多个扫描器时，位置误差是无法接受的。同点扫描尝试沿机器方向以各种间隔扫描移动纸幅的同一区域。因此，需要精确的、响应迅速的控制来控制每个传感器，以确保片材的同一区域在每个连续的下游扫描器被扫描。

因此，本领域存在对片材制作机器中用于同点扫描的改进的机器横向方向控制的需求。

发明内容

根据本发明一个实施例，公开了一种用于造纸机的扫描系统的控制方法。该扫描系统包括第一扫描器和第二扫描器，该第一扫描器具有第一传感器头，该第二扫描器具有第二传感器头并置于该第一扫描器的下游。在该第一扫描器接收轨迹请求。确定倘若在该第一扫描器的预定约束下该轨迹请求是否可行。计算第一轨迹阵列，该第一轨迹阵列包括与该第一传感器头的期望行进路径相关的多个轨迹设定点(set-point)。使用比例积分微分控制在该第一扫描器开始扫描，以将该第一扫描头维持在该第一轨迹阵列上。将扫描请求传送到该第二传感器。产生第二轨迹阵列，该第二轨迹阵列包括与该第二传感器头的期望行进路径相关的多个轨迹设定点。使用比例积分微分控制在该第二扫描器开始扫描，以将该第二扫描头维持在该第二轨迹阵列上。该第二扫描器与该第一扫描器追踪相同的片材位置，以及该第一轨迹阵列在每个执行周期被重新计算。

附图说明

图1是说明简单轨迹的速度和位置的图示。

图2是说明复杂轨迹的速度和位置的图示。

图3是执行同点扫描的一对传感器的示意图。

图4是说明速度及伴随位置的线性增加的图示。

图5是示例性的设定点轨迹和实际位置比较。

图6是图5的设定点轨迹的加速度部分的放大视图。

图7是扫描的加速度阶段的放大视图，其中设定点加速度被设定为高于传感器能够到达的加速度。

图8是示例性的设定点轨迹，其中设定点速度被设定为高于传感器能够维持的速度。

图9为传感器的目标速度对实际速度的曲线图，其中设定点轨迹的速度被设定为高于传感器能够维持的速度。

图10为传感器的目标距离对实际距离，其中设定点轨迹的速度被设定为高于传感器能够维持的速度。

图11为示出复杂轨迹的设定点轨迹的图示。

图12为示出如果机器速度改变时上游和下游轨迹之间的比较的图示。

图13为当机器速度改变时上游和下游设定点阵列的图解说明。

具体实施方式

本发明提供了在制造连续片材中使用的控制传感器头组件的系统和方法。具体而言，本发明可应用于沿机器横向方向来回移动并测量片材性能的传感器头。本发明尤其可应用于测量纸幅的性能。尽管传感器的具体类型对于本发明而言不是关键的，不过示例性传感器可包括水分含量传感器或者计量传感器。

一般而言，本发明包括位置设定点的计算以及对这些设定点的控制，以使得可以实现期望的传感器头轨迹。因此，在每次采取控制动作(执行周期)来控制传感器头的移动时，预计一特定位置。本发明还可以包括将轨迹设定点的第一集合从上游传感器传送到下游传感器，以及修改这些设定点以考虑片材宽度或者机器方向的速度的变化。

如下文所描述，本发明的方法可以通过软件或硬件实施。执行本发明的控制方法的软件可以驻留在扫描器内，或者位于具有能装载到扫描器内用于执行的形式的合适介质上，诸如CD-ROM或闪存驱动器上。