An adaptive fuzzy control for closed-die ring-rolling process

"Ring 생산 Control System의 퍼지 적응제어"

The ring rolling process is one of the best known ring production method. The present model based control system was designed for rings with rectangle cross-section yet. An Adaptive Fuzzy Control for Closed-Die Ring-Rolling was developed in order to enhance the flexibility of the radial-axial ring rolling machine and to produce the rings with highly complex cross-section profile, roller bearing rings. A fuzzy method was implemented because of its simple application and to utilize the known process knowledge. The quality of the control system was estimated by die filling grad, which is strong dependent on the rising time of the controller. The rolling process parameters were also varied to determine their influence on filling of the ring profile. Die filling met the requirement of the industry.

발전설비나 자동차 그리고 항공우주분야에 사용되는 각종 bearing, 원형부품들에 사용되는 ring을 생산하는 방법중, 가장 효과적이고 경제적인 방법은 ring rolling (ring 압연)이다. 이 방법은 직경 50cm에서 2m이상의 원형 ring을 연속적으로 짧은 시간내에 (한 ring당 약 1분) 생산 가능하다. 이제까지의 수학적 모델을 사용한 제어시스템은 ring의 단면적이 사각형인 제품에는 최소한의 오차로 생산 가능하였으나, plant의 생산성과 제품의 다양성을 위하여 ring의 단면적이 복잡한 것을 생산시에는 문제점이 노출되었다. 왜냐하면 기존의 수학적모델이 roll gap 또는 metal forming zone에 근거하여 modelling하였기 때문이다. 본 논문에서는, 이러한 문제점을 고전적인 수학적 모델을 기초로한 adaptive control system의 방법대신에, 축적된 control system설계와 운용 경험을 이용하여 설계한 퍼지제어기 및 그것의 실적용 그리고 그 결과를 소개한다. 실적용 결과는, 제조된 단면적이 상대적으로 복잡한 bearing의 형상이 (filling grad)이 제어기의 제어정도 판단기준이었는데, 99.5%의 형상도를 보임으로서 industry에서 요구하는 제품기준을 만족시켰다. 또한 짧은 제어기 설계 및 on-line optimization 기간 또한 이 제어기의 장점이었다.