专利名称：薄片的制造方法,控制薄片厚度的设备和程序,以及薄片的制作方法
技术领域：
本发明涉及诸如薄膜类薄片的制造方法，控制薄片厚度的设备，控制薄片厚度的程序，并涉及薄片本身。
背景技术：
在传统的薄片制造工艺中，诸如高分子薄膜等的薄片厚度可以在横向进行控制，以获得预期的外形，例如相同的厚度。下面将参照图2和图3对传统薄片制造工艺加以说明。
高分子聚合物作为原材料从挤压机3挤出，同时采用模具4在与图2纸面垂直的横向展宽，形成薄片1。薄片1通过拉伸机2在机器方向(薄片运行方向)和横向(薄片的横向)拉宽，然后薄片1用卷绕机6卷绕起来。模具4在横向以相等的间隔，设置多个厚度调节装置10。厚度调节装置如加热器和空隙调节器，可以改变聚合物的流出量。厚度测量仪8在薄片1的横向测量其厚度分布，控制装置9，根据各个厚度调节装置在其相应位置所得的测量值，对多个厚度调节装置10进行控制。
为各个厚度调节装置独立设置的控制环是广泛采用的控制装置。这种控制装置对每个控制环进行众所周知的PID控制。其中测得的厚度值与目标值之间的偏差经过成比例的+整体的+派生的计算结果作为操纵变量传递给每个厚度调节装置。日本专利No.3021135介绍了把现代控制理论用于厚度控制装置的厚度控制器。
上述传统控制系统为各个厚度调节装置设置了独立的控制环，尚不能进行令人充分满意的控制。原因之一如下如果有一个厚度调节装置在进行操作，就会出现互相干扰的现象，处于和相邻的厚度调节装置相应位置上的薄片厚度也要发生变化。由于这一原因，与各个厚度调节装置相对应的控制环互相影响，尽管操纵变量是根据相应位置上的厚度值和目标值之间的偏差进行计算的，由于相邻调节装置的影响，仍会发生厚度分布不接近目标值的现象，或者接近目标值的速度非常缓慢。
还有另一个原因在一个厚度调节装置开始操作后有一个时间滞后，直到操作结果反映在相应位置厚度的结果中，也就是说，控制中产生了一个延迟时间。因此，如果使PID控制的增益扩大，则在操纵变量传递到厚度调节装置后的结果，反映到相应位置的厚度结果中之前，进行了过度操作，使控制变得不稳定。因而，为使控制保持稳定，必须使控制的增益很小，此外，控制系统的快速反应性能很差。
同时，举例来说，聚酯薄膜被缠绕成卷筒时，可能在卷筒末端表面起皱、形成条纹或变形，大大降低卷筒的价值，甚至使之完全失去商业价值。
为了避免这一问题，建议改进薄膜的表面特性，或者是减小厚度的不匀度，或者是通过振动使厚度的不匀度在薄膜横截面方向消散。
然而，上述现有技术既有这样的问题，薄膜的特性就必须改变，否则就得降低生产效率，或者使改进不够充分。特别是企图生产更薄的薄膜时，这些问题变得更加突出。
此外，近年来，对于更好的卷筒形式的需求日益强烈，振动方法已不再能解决问题。
本发明已完全解决了这些问题。本发明的目的是提供一种能够在横截面方向整个宽度范围内均匀、稳定地控制薄片厚度的薄片厚度控制器，并且提供这种薄片的制造工艺。
本发明的另一个目的是提供一种表面皱褶及条纹较少的卷筒，可保持高水平的生产效率，而不改变薄片的特性。
发明内容
本发明提供一种薄片制造方法，原材料通过带有多个厚度调节装置的模具，被挤压、模塑成薄片，所述薄片的厚度由施加于所述厚度调节装置的操纵变量进行控制；其特征在于按照预定间隔重复进行以下各个步骤一个步骤是在横向测量薄片厚度的分布；另一个步骤是推导出操纵变量的时间序列，在这一时间序列内，用于测定未来薄片厚度变化的估算函数成为最小值，未来薄片厚度的变化是根据所述测量值，并根据表达所述操纵变量与薄片厚度值之间关系的工艺模型而预先计算的；还有一个步骤是至少将所获操纵变量时间序列的第一个操纵变量传递给所述厚度调节装置。
本发明还提供一种用于控制薄片厚度的设备，其中操纵变量施加于相应位置上的薄片厚度调节装置，以薄片横向相应位置上测量的薄片厚度值为基础，由用于测量薄片横向厚度分布的厚度测量装置测量；包括用于推导操纵变量时间序列的操纵变量时间序列推导装置，其中用于测定未来薄片厚度变化的估算函数成为最小值，未来薄片厚度的变化是根据所述测量值，并根据表达所述操纵变量与薄片厚度值之间关系的工艺模型而预先计算的；以及操纵变量传递装置，至少将所获操纵变量时间序列的第一个操纵变量传递给所述厚度调节装置。
此外，本发明提供一个程序，使计算机在预定的间隔重复操作以下各个步骤一个步骤是输入薄片横向各个位置的被测厚度值；另一个步骤是计算各个位置上目标厚度值和被测厚度值之间的差别；又一个步骤是以各个位置的差别为基础，计算施加于厚度调节装置的操纵变量，此步骤的特点在于计算操纵变量的步骤中还包括一个推导操纵变量时间序列的步骤，其中用于测定未来薄片厚度变化的估算函数成为最小值，未来薄片厚度的变化是根据所述测量值，并根据表达所述操纵变量与薄片厚度值之间关系的工艺模型而预先计算的；还有一个步骤是至少将所获操纵变量时间序列的第一个操纵变量传递给所述厚度调节装置。
更进一步，本发明还提供一种薄片，这种薄片是采用带有多个厚度调节装置的模具对原材料进行挤压、模塑而获得的，其特征在于，薄片在横向的厚度侧面轮廓的能谱(power spectrum)由下列公式表示P＝F(ω)F(ω)*F(ω)=∫-∞∞f(x)e-jωxdx]]>(其中，f(x)是薄片在横向的厚度侧面轮廓(单位μm)，F(ω)是f(x)的傅里叶变换式，x是薄片在横向的一个位置(单位m)，ω是波数(单位m-1)，F(ω)*是F(ω)的共轭复数，j是一个虚数，而且j2＝-1)，平均薄片厚度T(μm)满足下列关系小于预定波数a的能的平均值x1≤0.2×T2，并且＜等于或大于波数a的能的平均值x2。
附图简述
图1是本发明一个实施方案中薄片厚度控制流程图。
图2是本发明一个实施方案中薄片生产设备系统示意图。
图3是图2中所示模具的关键部位的放大透视图。
图4表示本发明一个实施方案中厚度控制的基本结构。
图5表示本发明一个实施方案中控制装置设计方法的流程图。
图6表示本发明一个实施方案中厚度调节装置及薄片厚度测量之间的关系。
图7表示本发明一个实施方案中操纵变量的图形。
图8表示本发明一个实施方案中控制装置的细节。
图9是本发明一个实施方案中矫平操纵变量的流程图。
图10是本发明一个实施方案中调整操纵变量的流程图。
图11是本发明一个实施方案中薄片厚度控制工艺的方框图。
图12表示在本发明的一个实施方案中，当热螺栓交替推拉时，薄片厚度在时间进程中的变化。
图13表示在本发明的一个实施方案中，当热量大或小时，薄片厚度在时间进程中的变化。
图14是本发明一个实施方案中薄片厚度控制工艺的方框图。
图15是制成的带有卷绕墩的卷筒侧视图。
图16表示用传统工艺进行薄片生产的薄片厚度控制的结果。
图17表示用本发明的一个示例进行薄片生产的厚度控制的结果。
图18表示采用本发明的工艺进行薄膜厚度控制的薄膜厚度分布。
图19表示采用传统工艺进行薄膜厚度控制的薄膜厚度分布。
图20表示本发明一个实施方案中操纵变量的图形。
图21表示图20中各相邻操纵变量的差值的图形。
图22表示用本发明一个实施方案进行薄片生产的厚度控制结果的曲线图。
图23表示薄片生产中采用的厚度控制结果的曲线图，其中操纵变量用传统方法调整。
图24表示本发明一个实施方案中操纵变量的图形。
图25表示本发明一个实施方案的控制结果。
图26表示对应于图6所示位置的薄片厚度图形。
图27表示对应于图7所示位置的薄片厚度图形。
图28表示薄片生产中厚度控制结果的曲线图，其中操纵变量用传统方法调整。
图29表示本发明一个实施方案中薄膜厚度在时间进程中的变化，其中热螺栓被加热。
图30表示图29示例中薄膜厚度在时间进程中的变化，其中热螺栓被冷却。
图31表示图29和图30示例中成品卷筒的外直径侧面轮廓的曲线图。
图32表示本发明一个实施方案中横向薄片厚度侧面轮廓的能谱。
<符号含义>
1薄片2拉伸机3挤压机4模具5冷却滚筒6卷绕机7承载滚筒8厚度测量器9控制装置10厚度调节装置11空隙21操纵变量计算装置22操纵变量传递装置23操纵变量24测出的厚度值25偏差数据26薄片生产工艺27待修正的操纵变量28操纵变量计算装置211基本热量计算装置212控制热量计算装置213控制差值计算装置214热量计算装置
30热螺栓在拉的状况下薄片厚度在时间进程中的改变31热螺栓在推的状况下薄片厚度在时间进程中的改变32热螺栓在拉的状况下，经过一定时间后薄片厚度的变化33热螺栓在推的状况下，经过一定时间后薄片厚度的变化34施加热量后的一定时间间隔35施加热量大的情况下薄片厚度在时间进程中的改变36施加热量小的情况下薄片厚度在时间进程中的改变37时间常数小于36中的状况时薄片厚度在时间进程中的改变40第二期望值修正装置41积分装置42第一期望值43第二期望值44偏差50成品卷筒51纸管52卷绕墩60待修正的操纵变量71热螺栓在推的状况下薄膜厚度在时间进程中的改变7271的函数近似曲线73热螺栓在拉的状况下薄膜厚度在时间进程中的改变7473的函数近似曲线75薄膜厚度10％的改变76薄膜厚度90％的改变81用传统工艺生产薄膜时，成品卷筒的外直径侧面轮廓82用本发明工艺生产薄膜时，成品卷筒的外直径侧面轮廓90能谱实现本发明的最佳模式下面参照附图对本发明进行描述。
薄片生产工艺的一个示例，诸如高分子薄膜等的薄片厚度在薄片的横向进行控制，以获得预期的侧面轮廓，例如相同的厚度，下面将参照图2、图3和图4对其进行描述。
图2是一般薄片生产设备的示意图，图3是图2中所示模具的放大透视图。
图4是表示薄片厚度控制方法的方框图。
聚合物从挤压机3挤出，并且通过模具4使其在与图2纸面垂直的横向展宽，形成薄片。薄片通过拉伸机2在机器方向和横向拉宽，然后用卷绕机6卷绕起来。
模具4在横向以相等的间隙设置有多个厚度调节装置10。厚度调节装置可以是螺栓方式或者是加热器方式。按照螺栓方式，螺栓被设置为厚度调节装置，以机械的、热的或电的方式改变模具4的空隙11，来改变聚合物的流出量；按照加热器方式，加热器被设置为厚度调节装置，通过改变产生的热来改变聚合物的粘度，从而改变某一部分聚合物的流动速率，改变其流出量。此外，薄片生产设备装备有一个厚度测量仪8，用于测量薄片在横向上的厚度分布，此外还装备有一个控制装置9，根据厚度分布，对厚度调节装置10进行控制。
厚度测量仪8测量薄片的厚度值，作为薄片横向的厚度分布。厚度测量器8可以是任何厚度测量仪器，该仪器可以利用β射线、红外线、紫外线、X射线或其他类似射线的吸收率，或者利用光干涉现象等。
控制装置9接收由厚度测量仪8测出的薄片横向厚度分布值，并获得对应于厚度调节装置10的各个控制点上测出的薄片厚度值；控制装置9通过对控制的计算操作，根据采用操纵变量计算装置21测出的对应于各个控制点的薄片厚度值，推导出各个控制点的操纵变量，关于控制点将在后面说明；控制装置9并采用操纵变量传递装置22，按预定的时间间隔将各个操纵变量传递给各个控制点。
各个控制点的操纵变量，通过附图中未标出的一个动力单元，施加于厚度调节装置10。在采用热膨胀和收缩螺栓的热螺栓方式中，动力单元将电能供给连接在螺栓的加热器，将热量加到随能量而膨胀或收缩的螺栓上，来调节空隙11。在任何其他方法中也是如此，用电能驱动厚度调节装置10，被驱动的厚度调节装置控制薄片，获得所需的侧面轮廓。
下面详细说明控制装置9的操作。
图1是控制装置9的流程图。在控制开始后的每个时间点t(t＝0，1，2，...)由厚度测量器8测出的薄片厚度分布，被用来获得对应于厚度调节装置10各个控制点的薄片厚度测量值。在操纵变量时间序列的推导步骤中，推导出操纵变量时间序列，这一推导步骤将在后面说明。然后，在操纵变量传递步骤中，实际要传递到厚度调节装置10的操纵变量，在推导出的操纵变量时间序列中被确定，并传递并传递到厚度调节装置10。这一过程一再重复，直到控制完成。
以下用不连续时间进行说明。最好是每个控制时间间隔正是厚度测量仪8在薄片1的横向测量薄片厚度分布的时间，或者是该时间的倍数。间隔通常为数十秒到数分钟。控制定时不必要固定循环时间，可以按需要进行改变，随工艺条件的稳定性而定。例如，在生产开始时控制可以按短循环时间进行，而在稳定生产时，控制可以按长循环时间进行。
在采用一种工艺模型的情况下，传递某一操纵变量时间序列时，可以预测薄片厚度是如何变化的。在操纵变量时间序列推导步骤中，传递给控制操作的操纵变量应使预测的薄片厚度最佳化，亦即使预定估算函数保持在最小值。
操纵变量时间序列推导步骤中计算操作的目的，是根据预定的操纵变量时间序列推导公式，获得操纵变量时间序列，公式采用测出的薄片厚度值及直到那时推导出的操纵变量。怎样得出操纵变量时间推导公式的概念在下面说明。
当操纵变量施加于厚度调节装置10时，首先要考虑一个表示薄片厚度如何改变的工艺模型。这一工艺模型作为数字公式，说明操纵变量传递之后厚度调节装置操作中的滞后，薄片1从模具4到厚度测量器8处的延迟时间，厚度测量器8测量横向厚度侧面轮廓的延迟时间，以及一个厚度调节装置操作时受到的干扰，薄片处于和相邻厚度调节装置相对应的位置时，是会改变厚度的。只要上述条件全都满足，就可以采用任何工艺模型。但是，如果将一种单个的模式用于每个厚度调节装置，则需要大量时间，并进行大量工作，而且时间序列推导公式就变得太复杂了。因此，工艺模型最好用表示厚度调节装置的操纵变量和相应位置的薄膜厚度值间关系的纯量转换函数，乘以表示单个厚度调节装置之间干扰的常数矩阵的乘积来表示，矩阵中至少对角线分量不能为零。用这种模式，可以简化操纵变量时间序列的计算结果。这种工艺模型可用下式表示，例如，采用不连续的时间转换函数。
公式1yM(z)=bqZ-q+aq-1Z-(q-1)+···b1Z-1apZ-p+ap-1Z-(p-1)+···+1wu(z)]]>在上式中，yM和u分别是对应于各个厚度调节装置的测量位置的薄片厚度值和操纵变量，作为矢量，其元素和厚度调节装置10的数量N一样多；p和q是不连续时间转换函数的秩；a和b是各自的系数；p、q、a、b的确定要考虑实际薄片生产工艺中的延迟时间及滞后。
W是一个N×N矩阵，表示单个厚度调节装置之间的相互影响。W用下式表示。
公式2 在上式中，α1(≥0)是在对应于一个第一相邻厚度调节装置处的薄片厚度值改变的比率，α2(≥0)是在对应于一个第二相邻厚度调节装置处的薄片厚度值改变的比率。在本说明书中，α1和α2被称为干扰比率。当某一厚度调节装置进行操作时，在和厚度调节装置相对应的薄片厚度测量处的薄片厚度就要改变，干扰比率就是表示在这种情况下和相邻的厚度调节装置相对应的测量处的薄片厚度改变了多少的数值。即，当某一厚度调节装置进行操作时，由于模具的刚性及拉伸工艺中的影响，不仅控制位置处的薄片厚度改变，而且在周边一定区域内的薄片厚度也要改变。
在上述公式中，对应于第三以及更远的邻近厚度调节装置位置的薄片厚度值改变的比率假设为0。但α3(≥0)及其他值也可以考虑。但是，最好假设α3(≥0)及更远的厚度调节装置的比率为0，因为对计算结果影响不大时，计算是比较简单的。此外，如后面所说明的，各行的α1和α2从一行到另一行也可能是不同的。
从工艺模型来看，如果Bi＝biW，在时间点t的薄片厚度yM(t)可用公式7表示yM(t)＝a1yM(t-1)+a2yM(t-2)+…+apyM(t-p)+B1u(t-1)+B2u(t-2)+…+Bqu(t-q)此外，如果ΔyM(t)＝yM(t)-yM(t-1)，andΔu(t)＝u(t)-u(t-1)，在未来时间点t+1和t+2的薄片厚度值yM(t+1)和yM(t+2)可分别用公式8表示yM(t+1)＝yM(t)+a1ΔyM(t)+a2ΔyM(t-1)+…+apΔyM(t+1-p)+B1Δu(t)+B2Δu(t-1)+…+BqΔu(t+1-q)yM(t+2)＝yM(t)+((1+a1)a1+a2)ΔyM(t)+…+(1+a1)apΔyM(t+1-p)+B1Δu(t+1)+((1+a1)B1+B2)Δu(t)+…+(1+a1)BqΔu(t+1-q)如果此公式循环应用，在时间点t+j(j＞1)的薄片厚度值yM(t+j)可用下式表示，采用薄片厚度值yM(t-1)，...，yM(t-p)，以及操纵变量u(t-q)，...，u(t+j-1)。
公式9yM(t+j)＝yM(t)+hj，1ΔyM(t)+hj，2ΔyM(t-1)+…+hj，pΔyM(t+1-p)+gj，1Δu(t+j-1)+gj，2Δu(t+j-2)+…+gj，qΔu(t+1-q)在上式中，在时间点t时，薄片厚度值yM(t-1)，...，yM(t-p)和操纵变量u(t-1)，...，u(t-p)是已知的，g和h可由公式1中所示的转换函数的系数a和b获得，并且从上述工艺模型中已预先知道。因此，可以说，如果操纵变量时间序列u(t)，...，u(t+j-1)在时间点t已知后进行传递，就可以算出未来薄片的厚度值yM(t+j)。
以上是从一个工艺模型获得的薄片厚度值。然而，该工艺模型与实际工艺不完全相符，由于有各种干扰，所以实际薄片厚度值变得不同了。因此，即使在很远的将来，测出的薄片厚度值可用来推导用于光学控制的估算函数，而现在操纵变量毕竟无从选择地注定要采用带有大量错误的不确切信息。所以，应当考虑限定时间周期，例如用来改变操纵变量的时间m(一个大于0的整数)，以及用于获得薄片厚度值的时间p(一个大于0的整数)。即在操纵变量从时间点t变化到t+m-1并在其后保持不变的情况下，从时间点(t+L)到(t+L+P-1)(L为整数)之间的薄片厚度值可用公式10表示 上式可表示为以下所示的矢量矩阵。
公式11yM＝yMo+GFΔun+GoΔuo+QoΔyM上式是由工艺模型推导出来的未来薄片厚度值。从另一方面说，在时间点t，厚度测量仪8测量实际薄片厚度分布，由此可以知道对应于厚度调节装置10的各个控制点的实际薄片厚度值y(t)。因此，如果将其用于预测在时间点t+J的薄片厚度值，则预测公式yP(t+j)如下
公式12yP(t+j)＝yM(t+j)+y(t)-yM(t)如上所述，预测从时间点(t+L)到(t+L+P-1)之间的薄片厚度值的公式如下公式13yP＝y+GFΔUn+GoΔUo+QoΔyM在上式中，y是一个矢量，是M个矢量y(t)的排列，每个矢量y(t)的元素为N个。即，YP是表示根据上式预测的未来薄片厚度改变的时间序列。
现在考虑估算中用以确保厚度预测公式最佳化的估算函数。
首先，在时间点t测出的薄片厚度侧面轮廓y(t)，设置到达在时间点t+j的预期厚度侧面轮廓r(带有N个元素的矢量)的参考轨道yR(t+j)(j＝1，2，...)。
参考轨道可按传统方法的要求设置，举例来说可表示为公式14yR(t+j)＝βj-L+1y(t)+(1-βj-L+1)r如果β接近于0，可以更快地得到接近于设计轮廓r的轨道。薄片厚度预测公式和参考轨道之间的偏差(它的二次式)最好是小一些。
另一方面，对于操纵变量来说，操纵变量的变化Δu最好小一些。考虑以上各点，采用公式15J＝(yR-yP)Λ(yR-yP)+ΔUnTψΔun作为估算函数J，并且推导出操纵变量时间序列，在操纵变量时间序列中该函数成为最小值。
公式16 在上式中，第一项显示参考轨道和预测厚度间的偏差，直到达到目标厚度值为止，第二项涉及操纵变量。Λ和ψ各自所起作用的比例。
通常，薄膜生产开始时，由于与预期厚度值的偏差很大，应施加大操纵变量使偏差迅速减小；而在稳定生产期间，由于偏差小，不应施加大操纵变量。因此，最好是在所述Λ和ψ的关系中设置不同的估算函数，以确保涉及操纵变量的ψ的组成在薄膜生产开始时小，而在薄膜稳定生产时大。
在这种情况下，确保估算函数J取得最小值的必要条件是公式17∂J∂Δun=0]]>满足上式条件的Δun为公式18Δun＝(GFTΛGF+ψ)-1GFTΛ(yR-y-GoΔuo-QoΔyM)这就是操纵变量时间序列推导公式。
也就是说，在操纵变量时间序列推导步骤中，在早先的步骤中所获得的所测薄片厚度值y(t)代入上式的y和yR。在直到时间点t-1所获信息的基础上，对ΔuO和ΔyM进行校正，以推导操纵变量时间序列的Δun变量，再据此确定u(t)，...，u(t+m-1)，。
然后在操纵变量传递步骤中，以上所确定的操纵变量时间序列，只有u(t)实际传递给厚度调节装置10。
操纵变量时间序列推导步骤和操纵变量传递步骤在时间点t，t+1，t+2，...重复进行。也就是说，在时间点t+1，采用操纵变量时间序列推导公式确定u(t+1)，...，u(t+m)，以新测出的y(t+1)和先前已传递的u(t)为已知值，并将它们中间的u(t+1)传递给厚度调节装置10。
操纵变量时间序列推导步骤可如上述在每个时间点重复。此外，也可以推导操纵变量时间序列，例如在以s循环的时间点t，t+s，t+2s，其中s是2≤s≤m范围内的一个整数；而且还可以传递在t到t+s-1周期内的时间点t推导出的u(t)，...，u(t+s-1)。
上述控制操作计算使受到控制的薄片厚度值能够快速并且高度精确地具有目标厚度的侧面轮廓。也就是说，如果一个厚度调节装置进行操作，则对应于相邻调节装置处的薄片厚度值就会改变，把这一相互影响现象公式化的工艺模型，同样还把开始操作一个厚度调节装置直到其结果出现在相应位置的被测厚度值中的延迟时间及滞后加以公式化。这一工艺模型被用来确定厚度预测公式；而用于使公式最佳化的操纵变量时间序列也可以确定并加到公式上。因此，薄片厚度值能够非常迅速并高度精确地集中到期望值上。
此外，即使当工艺模型包含错误或出现其他干扰，而使实际测出的厚度值y与预测公式yP有差距，只要经常采用新测出的厚度值y，来确定预测公式和最佳操纵变量时间序列，就可以通过控制，确定准最佳控制值，而不会由于模式的错误与干扰累积起来引起偏差，。因此，薄片厚度值可加以控制，而迅速并高度精确地接近期望值。
以上说明的是用参量模式作为工艺模型。但是，举例来说，也可以采用下述各种模式脉冲反应模式，以脉冲方式的输出作为操纵变量，在时间点t＝0时传递到厚度调节装置10，脉冲反应模式说明薄片厚度值在时间点t＝1，2，3，...时的变化；阶跃反应模式，以阶跃方式的输出作为操纵变量，在时间点t＝0时传递到厚度调节装置10，阶跃反应模式说明薄片厚度值在时间点t＝1，2，3，...时的变化；状态空间模式，采用状态变量说明操纵变量和状态变量之间的关系，以及状态变量和薄片厚度值之间的关系。
在上述薄片生产工艺中，薄片在横向拉伸的情况下，拉伸条件在薄片中间部位的横向可视为几乎不变，但是如图6所示，制成的薄片边缘部位可能受颈缩现象的影响，薄片从模具4流出以后的宽度立刻变得比流出时的宽度窄，也可能受在模具边缘部位流动的聚合物的影响。因此，薄片在边缘部位拉伸的条件与在中间部位拉伸的条件不同。由于边缘部位受工艺条件的影响比中间部位大，在薄片厚度控制装置设计时，最好是在对应于边缘部位处设置的工艺模型与图1中所示的薄片横向的中间部位不同。如果在控制装置的各个部位设置不同的控制参数，如工艺增益及干扰比率，那就更好了。
工艺增益指受控变量的变化与操纵变量的变化之间的比率。也就是说，工艺增益指施加于薄片厚度调节装置的操纵变量改变一个单位量时，薄片厚度的改变量。
中间部位和边缘部位的界限也可以根据薄膜形成条件，例如薄片横向的拉伸比、薄片厚度及薄片横向的厚度值的分布等来确定。随薄膜生产的状态来改变界限，也是一种可取的方式，举例来说，在薄膜稳定生产的状态下，把中间部位的宽度设置为70％～80％，剩余部分为边缘部位；在薄膜生产开始阶段横向上的薄膜厚度尚不稳定时，把中间部位的宽度设置为60％或更小。
对于工艺增益，最好保持边缘部位的工艺增益小于中间部位的工艺增益，由于模具的结构限制及聚合物在模具边缘部位的缓冲效应，如图6的厚度分布所示，在薄片的边缘部位，其薄片厚度的变化可能不像中间部位那么大，即使作用于薄片厚度调节装置的操纵变量有了一定量的变化也是如此。也就是说，由于模具可能固定在最外边缘部位，或者由于在最外边缘部位的几个厚度调节装置可能被固定，即使将操纵变量施加于薄片厚度调节装置，以保持边缘部位的薄片厚度更小一些，厚度调节装置的实际驱动冲程也可能变小；此外，由于流动在模具边缘部位的聚合物流入，在边缘部位的薄片实际厚度不会变得像中间部位一样薄。同样地，即使将操纵变量施加于薄片厚度调节装置，使薄片厚度在边缘部位更厚，厚度调节装置的实际驱动冲程也可能变小；或者由于部分聚合物流入模具边缘部位，在边缘部位的薄片实际厚度不会变得像中间部位一样厚。
对于干扰比率，最好是对应于边缘部位的相邻调节装置处的干扰比率大于中间部位。其原因与在工艺增益中的说明相同。由于模具可能固定在最外边缘部位，或者由于在最外边缘部位的几个厚度调节装置可能被固定，当操纵变量施加于边缘部位的薄片厚度调节装置时，与相邻厚度调节装置处的实际驱动冲程的差别可能变小；并且，由于流动在模具边缘部位的聚合物引起缓冲效应，在控制位置的实际薄片厚度值与对应于相邻厚度调节装置处的薄片厚度值的差别也可能变小。
此外，由于上述原因，不要在边缘部位设置和控制处对称的干扰比率，而在边缘部位一侧可保持大的干扰比率，在中间部位一侧则保持小的干扰比率。
并且，工艺增益及干扰比率可以在薄片流动方向的右侧边缘和左侧边缘分别设置，不必相同。
为了在中间部位和边缘部位确定用于表达工艺模型的工艺增益和干扰比率，最好是测量厚度调节装置的阶跃反应。也就是说，如果阶跃状态变化下的操纵变量施加于边缘部位的厚度调节装置以及中间部位的厚度调节装置，则在边缘部位及中间部位的工艺增益及干扰比率可由在这种状况下引起的薄片厚度的改变来测量。
下面说明以按照上述方法确定的工艺增益和干扰比率为基础的控制装置9的设计方法。
设计控制装置时，按照图5所示的方法确定控制参数。控制参数的确定取决于设计方法。首先，以按照本发明的方法确定的工艺增益、干扰比率及延迟时间为基础，设置工艺模型。由于在薄膜边缘部位的工艺增益小于中间部位，应调节控制参数以保持边缘部位的控制增益大于中间部位，并且工艺模型用来模拟薄片厚度的变化。如果由模拟获得的控制精度、反应度等控制性能优于预定标准值，则可使用有关的设计参数。如果控制性能不好，则重新调节控制参数，进行模拟。重复进行这一工作，以确定最佳控制参数。
如果如上所述，采用按照本发明设置的工艺模型，来模拟薄片厚度的变化，以确定控制装置的控制参数，则可高效率地生产薄片，因为可以避免在形成薄膜时，通过试验和错误来确定控制参数。
如果如上所述，采用分别适合于中间部位和边缘部位的工艺模型进行控制，而不是在薄片的横向完全统一地控制薄片，就能精确并稳定地控制薄片厚度，甚至在薄片的边缘部位也是如此，边缘部位可能受颈缩现象和聚合物流动的影响，因而不容易稳定控制。
同时，由于模具4在薄片的横向配备有完整的凸缘，施加于每个厚度调节装置10的操纵变量同样影响附近厚度调节装置的位置。因此，在各个附近厚度调节装置的操纵变量之间的差别过大的状态下，即使各个附近厚度调节装置的操纵变量之间的差别调得更大，间隙的形状不能随操纵变量的差别而改变。由于这一原因，操纵变量对模具间隙形状的改变影响不大，并且由于间隙调节能力降低，薄片厚度的控制精度也下降。
因此，在本发明的薄片生产工艺中，在厚度调节装置的数量为N(N等于或大于2的自然数)的情况下，当第i(i＝1，2，...，N)个厚度调节装置计算所得的操纵变量与传递到靠近所述装置的厚度调节装置的操纵变量之间的差别不小于预定值T时，对传递到所述第i个厚度调节装置的操纵变量最好是加以校正，使操纵变量的差别小一些，而对传递到所述靠近厚度调节装置的操纵变量，应根据静态工艺模型表述的待传递的操纵变量、和经过足够时间后通过操纵变量所获得的、对应于各个厚度调节装置位置的薄片厚度值之间的静态关系，加以校正，校正后的各个操纵变量传递给所述各个厚度调节装置。
如图8所示，控制装置9具有操纵变量计算装置221、操纵变量校正装置222、操纵变量传递装置223。操纵变量计算装置221，按照预定的控制算法，计算操纵变量，必要时由操纵变量校正装置222对操纵变量进行校正。操纵变量传递装置22 3把各个校正值精确地传递给厚度调节装置10。
在操纵变量计算装置221中，最好进行转换处理，例如对偏差数据进行过滤处理，偏差数据就是薄片1的厚度分布及期望厚度分布之间的差值。对于过滤处理，可采用薄片横向的流动平均方法，或采用在当前时间点之前获得的偏差数据的加权平均方法。
在多数情况下，排列在薄片横向的厚度调节装置10的数量小于所述偏差数据的数量。在这种情况下，对应于各个厚度调节装置的数据取自经过过滤处理的数据。此时最好是预先获得各个厚度调节装置10和偏差数据之间的对应位置。
此外，为了控制厚度调节装置10，操纵变量计算装置221计算用于过滤处理偏差数据的操纵变量，偏差数据的数量应减低到与厚度调节装置相同。
当薄片厚度用上述方法进行控制时，有可能发生传递到厚度调节装置的操纵变量与传递到靠近厚度调节装置位置的操纵变量相比过大或过小的情况。图7表示传递到各个厚度调节装置10的操纵变量28的一个示例。各个厚度调节装置的位置被选为横坐标，操纵变量的量被选为纵坐标。举例来说，操纵变量的量可以是时间比，在此期间内一定的热量传递到有关的厚度调节装置；也可以是在预定的时间间隔内，传递到有关厚度调节装置的热量的大小。在此图中，位置为x或y的厚度调节装置与附近厚度调节装置的位置x-1、x+1或y-1、y+1相比，操纵变量过大或过小。
下面说明矫平此图形中操纵变量的方法。
如果传递到第i个厚度调节装置10i(i＝1，2，...，N)的操纵变量为ui，操纵变量传递时在对应于每个厚度调节装置10i位置的测出的厚度值为yi(i＝1，2，...，N)。ui和yi之间的静态数学关系示于公式19和20。静态数学关系指薄片厚度值与操纵变量间的关系，这一关系出现在操纵变量施加于厚度调节装置一段足够长的时间之后。在这两个公式中，A是一个干扰矩阵，是表示单个厚度调节装置间相互影响的N×N矩阵。在公式20中，α1(≥0)是对应于两个第一相邻厚度调节装置位置的薄片厚度值的变化率，α2(≥0)是对应于两个第二相邻厚度调节装置位置的薄片厚度值的变化率。在上式中，对应于第三和更远的相邻厚度调节装置位置的薄片厚度值的变化率假设为0，但是，α3(≥0)及更远厚度调节装置位置的变化率也可以考虑。此外，各行的α1和α2值可能行与行之间不同。
公式19y1y2···yN=Au1u2···uN]]>
公式20 应当考虑以下情况，第j个厚度调节装置10j以及两侧的各M个厚度调节装置(10j-M，10j-M+1，...，10j-1，10j+1，...，10j+M-1，10j+M)的操纵变量应加以校正及矫平。
假设传递到厚度调节装置10j的操纵变量校正率为a，传递到2M个厚度调节装置10j-M，10j-M+1，...，10j-1，10j+1，...，10j+M-1，10j+M的操纵变量校正率为bi(i＝-M，-M+1，...，-1，1，...，M-1，M)。为简化起见，以下说明传递到厚度调节装置10j两侧的分别两个厚度调节装置的操纵变量的校正方法(M＝2)，这种方法也可应用到除M＝2之外的其他情况，以及在厚度调节装置10j两侧的厚度调节装置数量不等的情况。在这些情况下，下述公式可以按要求加以改变，以获得矫平操纵变量的校正率。
如果已校正的操纵变量传递到厚度调节装置10j-2，10j-1，10j，10j+1，10j+2，对应于各个厚度调节装置的薄片厚度值的变化为Δyi(i＝j-2，j-1，j，j+1，j+2)。如果假设即使已校正的操纵变量施加于厚度调节装置10j-1，10j-1，10j，10j+1，10j+2，薄片厚度值的变化也很小，则下列公式成立。
公式21Δy1Δy2Δy3Δy4Δy5=ϵ1ϵ2ϵ3ϵ4ϵ5=A′b1b2ab3b4]]>在上述公式中，A’是对应于厚度调节装置10i(i＝j-2，j-1，j，j+1，j+2)应就操纵变量进行校正的部分，是从A中提取的，用来表述靠近该位置的工艺模型。εi(i＝1，2，...，5)值为0或为一个接近0的有限数，最好不超过薄片厚度期望值的1.0％。
a值给定后，要获得bi最好是用εi＝0(i＝1，2，...，5)，求解下列公式22～24。此外，可假设εi(i＝1，2，...，5)为无限数，就重复公式求解，或者假设εi(i＝1，2，...，5)接近于0，解重复公式。
公式22b1b2b3b4=a·A′′+α2α11α1α2]]>在上式中，A+是A的拟逆矩阵，可由公式23获得。
公式23A″+＝(A″TA″)-1A″T其中公式24A′′=1α100α11α20α2α1α1α20α21α100α11]]>
以上公式22～24可归纳为下列公式25和26。
公式25 公式26 A+是A的拟逆矩阵，A是从矩阵A的元素(j-M1，j-M1)中提取(j+M2，j+M2)部分并除去A中的第j列所得到的矩阵。
如果求得上述各公式的解，即可推导出操纵变量的校正率，可以矫平操纵变量，而薄片厚度改变很小。
在进行矫平时，最好使施加于第j个厚度调节装置的操纵变量校正率不大于施加于第j个厚度调节装置的操纵变量的10％。当需要校正率为10％或更大时，最好进行多次矫平，每次百分之几。在这种情况下，最好是完成一次矫平之后，待薄片厚度稳定后再进行矫平。
至于矫平的定时，可以在进行控制计算，得出传递给各厚度调节装置的操纵变量后，再将校正率加到操纵变量上。另一方面，校正率可在操纵变量已经施加于厚度调节装置之后，在下一次操纵变量传出之前获得，加到下一次控制计算得出的操纵变量上，将已校正的操纵变量传递给厚度调节装置。
下面根据图9，说明厚度控制期间自动矫平的一个示例。为了简化起见，下面还说明校正厚度调节装置10两侧各两个厚度调节装置的操纵变量的方法，这时公式25中的M1＝M2＝2。
首先，控制装置9计算操纵变量uk(k＝1，2，...，N)(步骤1)。然后，可以获得传递给在每个位置k的厚度调节装置10k的操纵变量uk和传递给在位置k+1的厚度调节装置10k+1的操纵变量uk+1之间的差值Dk(＝uk+1-uk)(步骤2)。
在步骤3中，分别对Dk和Dk+1的绝对值和预定的阈值进行比较，并检查确定Dk和Dk+1的符号。
然后，如果Dk和Dk+1的绝对值大于预定的阈值，或Dk和Dk+1的符号不同，也就是说，如果施加于位置k+1的厚度调节装置的操纵变量与施加于两侧相邻的厚度调节装置的操纵变量相比过大或过小，那么，为了减小这一差别，可以采用校正率a，a不大于施加于位置k+1的厚度调节装置10k+1的操纵变量的10％，而传递到附近的厚度调节装置10k-1、10k、10k+1、10k+2、10k+3的校正率bi(i＝k-1，k，k+1，k+2，k+3)可以根据公式26获得(步骤4)。然后，将两个校正率施加于相应的操纵变量(步骤5)。
接着，将位置k移到k＝k+2M+1(步骤6)，对厚度调节装置进行步骤3到步骤5。这些厚度调节装置在原位置附近，但又隔开足够距离，不会使操纵变量受到双重校正。
重复上述步骤直到k≥N(步骤7)，并将操纵变量实际传递到厚度调节装置(步骤8)。
有些厚度调节装置校正率可由Dk求得，这类厚度调节装置的位置可以通过其他方法来确定按Dk绝对值递减次序中选择的调节装置的预定数来确定位置；以相邻的差值Dk的乘积绝对值或相邻差值Dk的绝对值的和为基础来确定位置。
在上述方法中，校正率a对被校正的操纵变量可以设置为不变的比率，或者可根据相邻厚度调节装置的操纵变量之间的差值，即根据Di的大小推导。
此外，除所述的a以外，bi也可像a一样预先给出，来推导其他的校正率。
在上述方法中，矫平在每个控制循环中进行，但是也可以间歇地进行。
下面说明矫平操纵变量图形的另一种方法。
当厚度调节装置的数量为N(N是≥2的自然数)时，为使传递给所述在N个厚度调节装置的操纵变量之中的依次相邻的M个厚度调节装置(M是2～N范围内的一个自然数)的操纵变量的分散最小化，最好仍是以表达被传递的操纵变量和通过操纵变量获得的薄片厚度值之间关系的工艺模型为基础，校正传递给依次相邻的M个厚度调节装置的操纵变量。
如果传递给在N个厚度调节装置之中的依次相邻的M(M≤N)个厚度调节装置10i(i＝1，2，...，M)的操纵变量是u′i，操纵变量被传递时对应于各厚度调节装置10i的薄片厚度变化是y′i(i＝1，2，...，M)，那么工艺模型可以表示为Y′I＝B′U′。也就是说，u′I和y′I之间的静态数学关系，举例来说，可由公式27和28表示。
公式27
公式28 在上面两个公式中，A是一个干扰矩阵，是表示单个厚度调节装置间相互影响的M×M矩阵。在公式28中，β1(≥0)是当操纵变量在某一厚度调节装置上变化时，对应于两个第一相邻厚度调节装置位置的薄片厚度值的变化率，β2(≥0)是对应于两个第二相邻厚度调节装置位置的薄片厚度值的变化率。在上式中，对应于两个第三相邻厚度调节装置及更远相邻厚度调节装置位置的薄片厚度值的变化率假设为0，但是，β3(≥0)及更远厚度调节装置的变化率也可考虑。此外，各行的β1和β2值可能行与行之间不同。
下面根据图10，说明用于矫平操纵变量的传递到依次相邻的M个厚度调节装置的操纵变量的校正方法。
尚未校正、待传递到各厚度调节装置10j的操纵变量(u′1，u′2，...，u′M)t被视为矢量U′。
首先获得干扰矩阵A′的M对本征值λi(i＝1，2，...，M)和本征矢量vi(i＝1，2，...，M)(步骤1)。此外，本征矢量的大小归一为1。此时，A′是M×M的方阵，并假设矩阵的秩(A′)＝M。
此时，U作为本征矢量vi的线性组合可用下式表示。
公式29U′=Σi=1Maivi]]>在上式中，ai是表示U′中包含本征矢量vi程度的系数，可由下列公式获得(步骤2)。
公式30(a1a2…aM)T＝(v1v2…vM)-1U在此情况下，通过操纵变量u的变化而得出的厚度y′i的变化可如下所示，采用vi、λi、ai表示。
公式31Y′=Σi=1Naiλivi]]>系数ai和本征值λi的乘积aiλi中的分量相对较小，本征矢量vi的分量对操纵变量分散的影响大，对薄片厚度的影响小。因此，即使假设aiλi＝0，薄片厚度Y’的变化也很小。
然后，用预置的阈值T1(0＜T1＜1)来估算aiλi，如果能满足下列方程，就可以假设ai＝0(步骤3～5)。
公式32|aiλi|＜maxj(|aiλj|)·T1其中，maxj(ajλj)是ajλj(j＝1，2，...，M)的最大值。
经过如上所述校正后的ai(i＝1，2，...，M)引入下列公式，从而推导校正的操纵变量矢量U″(步骤6)。
公式33U′′=Σi=1Nai·vi]]>如果按上述公式校正操纵变量，操纵变量可以矫平，而薄片厚度改变很小。如果阈值T1定得较大，矫平的程度可以提高，因为多种频率分量可以从操纵变量矢量U′中除去，但是对薄片厚度的影响趋向于增大。另一方面，如果阈值定得较小，则对薄片厚度的影响能够减小，但矫平的程度也趋向于减小。最好是将阈值T1定为0.01～0.5。
此外，当随ai而变时，不改变应从操纵变量矢量U′除去的本征矢量vi，操纵变量也可用所述的公式33校正，假设对应于本征值λi并满足下列公式的ai为0。
公式34|λi|＜maxj(|λj|)·T2其中，0＜T2＜1，最好是0.01≤T2≤0.5。
最后，校正过的操纵变量传递给厚度调节装置(步骤7)。
在本发明中，矫平可以在每一个控制循环中进行，但是也可以间歇地进行。此外，在满足一定条件的情况下进行矫平也是一种较好的模式。例如，在传递给依次相邻的M个厚度调节装置的操纵变量的偏差大于预定值的情况下进行矫平，或在传递给依次相邻的M个厚度调节装置的操纵变量的最大值和最小值间的差值大于预定值的情况下进行矫平，或在传递给相邻厚度调节装置的操纵变量的差值大于预定值的情况下进行矫平，都是较好的模式。
在本发明中，矫平的厚度调节装置的数量M为2～N。M＝N的情况，即M等于所有的厚度调节装置的数量(N)，是可取的方式，因为所有厚度调节装置的操纵变量可作为一整套进行矫平。M也可设置为小于N的任何期望值。在这种情况下，因为仅仅计算必须矫平的部分，所以计算可以简化。
下面说明本发明的另一个最佳实施方案，在该实施方案中，本发明应用于塑料薄膜的生产。
厚度调节装置10可以是热螺栓方式或法兰盘加热器方式等。在热螺栓方式中，热量传递给热螺栓，改变其温度，通过热使之膨胀或收缩，从而调节模具4的空隙11。在法兰盘加热器方式中，法兰盘加热器用于改变聚合物的温度，从而改变聚合物的粘度，因此能改变从模具4中挤压出的聚合物量，调节薄片1的厚度值。
如上所述，在热螺栓及法兰盘加热器方式中，调节温度以调节薄片厚度。
在热螺栓方式中，如果提高每个厚度调节装置10的温度，由于模具的空隙变窄，因此薄片厚度变薄。反之，在法兰盘加热器方式中，如果提高温度，由于聚合物的粘度下降，增加了从模具中的挤出量，因此薄片的厚度变厚。
在通过控制加热型厚度调节装置的温度来控制薄片厚度值的方式中，当温度增加时，厚度调节装置10强制加热，例如如上所述施加电能，但是当温度降低时，在大多数情况下，厚度调节装置10自然都容许冷却。
在上述方法中，温度升高时薄片厚度随时间进程中的变化与温度降低时的变化不同。与温度升高的情况相比，温度降低时薄片在时间进程中的变化出现得缓慢。
因此，在采用加热型厚度调节装置、并且操纵变量通过控制施加于加热型厚度调节装置的热量进行控制的情况下，最好将热量降低时热量的变化设置得比热量增加时大。
在图4所示的本实施方案的控制装置9中，操纵变量计算装置21，以薄片1的测出的厚度值24和期望厚度值之间的差值25为根据，计算热量23，计算出的热量施加于薄片生产工艺26的厚度调节装置10。在很多情况下，由于采用电加热器，热量是以施加给加热型厚度调节装置的电流来计算的。
控制装置9将经过滤处理的偏差数据化为与厚度调节装置同等的数量，以此为基础计算热量，来控制厚度调节装置10。
下面说明热螺栓或法兰盘加热器的温度变化时引起的薄片厚度的改变，以及本发明中热量的计算方法。
如前所述，在热螺栓方式中，如果厚度调节装置10的温度升高，由于模具的空隙变小，因而薄片厚度值变小。反之，在粘度方式中，如果温度升高，由于聚合物粘度降低，使模具中的挤出量增多，因而薄片厚度值变大。
下面参照图12说明在热螺栓方式中加热及冷却厚度调节装置10时薄片厚度在时间进程中的变化。为了加热厚度调节装置10，增加施加于厚度调节装置的热量。反之，冷却厚度调节装置10时，减小施加于厚度调节装置的热量。
图12表示加热热螺栓时薄片厚度在时间进程中的变化31，及冷却热螺栓时薄片厚度在时间进程中的变化30，在相反的过程中供给相同的热量变化。可以看出，冷却热螺栓时，薄片厚度的变化比加热热螺栓时慢。
此外，图13表示用大热量加热冷却的热螺栓及用小热量加热冷却的热螺栓时，薄片厚度在时间进程中的变化。
可以看出，用大热量的薄片厚度变化35比用小热量的薄片厚度变化36要快。
图13还表示小热量并且工艺的时间常数小，即薄片厚度值变化快的情况下薄片厚度在时间进程中的变化37。热量施加于厚度调节装置10后经过一定时间34，薄片厚度的变化与大热量时相同。
因此，如果一定的时间34是一个控制循环，可以认为如果热量较大，与时间常数小时相同的薄片厚度变化，就会在这一控制循环中出现。也就是说，如图11(a)中所示，如果基本热量计算装置211，按假设冷却期间的反应度与加热期间相同、而不考虑实际不对称的反应度，来计算应给出的热量变化(基本热量)，而得到的用于控制的热量可以确保γ倍(γ＞1)的变化，这样就可以改善热螺栓冷却时的反应度。在这种情况下，冷却热螺栓时施加的热量比加热热螺栓时定得大，反之，加热热螺栓时施加的热量可以比冷却热螺栓时定得小(第一种模式)。
此外，在图12中，如果将加热螺栓时，在热量应用于厚度调节装置10后经过一定时间34出现的薄片厚度变化33，与冷却螺栓时薄片厚度变化32相比，可以看出加热螺栓时的薄片厚度变化更大。
因此，热量是根据测出的厚度值与期望值之间的差值定出的，而且采用了差值较大时使热量变化较大的控制方法，如图11(b)所示，在这种情况下，如果控制差值计算装置213在冷却期间转换差值，使冷却期间的差值是加热期间的α倍(α＞1)，从而预先设置用于控制的差值，然后，热量计算装置214按正常的控制计算技术计算热量，这样就使热量的变化增大，和第一种模式相同，冷却螺栓时的反应度提高了(第二种模式)。
反之，在加热的情况下，用于冷却的所述测出值和期望值间的控制差值可乘以β(0＜β＜1)，从而得到热量，此热量可施加于加热型厚度调节装置(第三种模式)。
上述α、β、γ最好是参照工艺增益、加热或冷却的时间常数、控制循环来确定。此外，α、β、γ也可随期望厚度值及测出的厚度之间的差别的大小来变化，而不是固定值。
在上述示例中，增加了一种装置，使通常进行正常的对称计算的控制系统的输入和输出成为不对称。总之，有可能使控制系统进行这种不对称的控制输出。
下面说明本发明应用于塑料薄膜生产的另一个优选实施方案。
在生产诸如薄膜等薄片的设备中，薄片围绕卷绕机卷绕，薄片横向上的轻微的粗糙度产生卷绕墩，见图15。
在现有技术中，为了避免出现这种卷绕墩，在卷绕机的前端安装振动器，使薄片横向振动，即薄片卷绕时发生交叉振动。如果薄片交叉振动，像这样把较厚的部位交叉移动到横向上，就可以避免卷绕墩的出现。
如果薄片如上所述在交叉移动的同时进行卷绕，则绕好的薄片边缘不能保持一致，使卷绕非常别扭。而且，还有一个问题，就是给中间产物的生产工艺引起了麻烦。
因此，最好是测量薄片在横向的厚度分布；获得所测厚度分布值和根据成品卷筒的预期外直径侧面轮廓而预置的第一目标值之间的差别的积分值；以积分值为基础校正横向上各个位置的第二目标值；采用所述估算函数，控制施加于厚度调节装置的操纵变量，减小第二目标值和所测薄片厚度分布值之间的差别。
下面参照图14详细说明控制装置9的作用。首先，积分电路41对按薄片生产工艺制成的、并用测量仪8在一定的测量起点开始的、于各个测量位置测得的薄片厚度值24，与对应于所测厚度值的位置的第一目标值42之间的偏差44求积分。
最好是将通过转换成品卷筒的横向预期外直径侧面轮廓而获得的每个薄片的值作为第一目标值。举例来说，外直径侧面轮廓在横向可以是平板形或鼓形的，使用者期望的任何侧面轮廓都可以采用。
然后第二目标值校正装置40以积分值为基础，在对应于积分值的位置，校正第二目标值。例如，一个薄片的期望厚度值可以设置为第二目标值。对于校正来说，第二目标值可以按照与积分值的比例来校正，或者采用PID控制或采用类似方法。在这种情况下，最好是对第二目标值预先设置上限值和下限值，避免第二目标值校正时超出了上限或下限值。
为了减小所述已校正的第二期望值43及测出的厚度值24之间的偏差，操纵变量计算装置21用所述估算函数，推导用于厚度调节装置10的操纵变量。但是，最好预先对偏差数据25进行过滤处理。对于过滤处理，可以采用与薄片横向的同向流动平均方法，或者采用当前时间点之前获得的偏差数据的加权平均方法。最好是根据生产工艺的状态确定操纵变量，例如，在薄片生产开始之后立即校正大的厚度不匀度，而在稳定生产期间进行小的厚度不匀度的校正。
此外，在大多数情况下，排列于薄片横向的厚度调节装置10的数量少于测出的偏差数据的数量。在这种情况下，对应于各个厚度调节装置的数据取自过滤处理后的偏差数据。数据可采用厚度分布函数及最小平方方法配合等等来获得。当测出的数据足够多时，对应数据也可用简单消去法获得。在这种情况下，最好预先获得各个厚度调节装置10与测出的厚度值24之间的对应关系。
然后，操纵变量计算装置21，根据已减少到与厚度调节装置同等数量的已过滤处理的偏差数据，来计算操纵变量23。操纵变量传递装置22，将操纵变量23传递给薄片生产设备26的厚度调节装置10。
在上述方法中，第一期望值42的所有数量、第二期望值43的数量、已测厚度值24的数量、偏差数据44及25的数量，都等于由厚度测量仪8测出的厚度值的数量，操纵变量计算装置21在对应于各个厚度调节装置10的位置取值，并在这些数值的基础上计算操纵变量。但是，第一期望值42、第二期望值43、已测厚度值24、偏差数据44及25也可以预先减少到仅仅是对应于各个厚度调节装置10的位置的数据。此外，由于第二期望值的校正不必频繁进行，当积分装置4对与第一期望值的差别求积分时，并无必要采用当时的最后值。因此，可以采用频繁度适当较低的已测值，或是用于操纵变量计算装置21以外的任何其他装置的测出值。并且，第二期望值的校正可以在较长的循环中进行。
此外，由工艺特有的性能所决定，第一期望值可能与成品卷筒的外直径侧面轮廓不同。在这种情况下，如果制成的卷筒的横向外直径侧面轮廓被测出，而且根据测出值校正了第一期望值，那么制成的卷筒的外直径侧面轮廓可以得到改善。外直径侧面轮廓可以采用触针方法或激光位移计等测量。在卷绕开始后的短时间内，由于卷绕直径小，所以卷绕直径增加的速度大于卷绕开始后经过一定时间后的速度。于是，卷绕直径小时，厚度的不匀度对制成的卷筒的影响大。因此，如果当薄片的卷绕直径变大时，第二期望值的校正率定得较小，则薄片的生产可不受卷绕直径的影响。
此外，在薄片生产工艺中还存在一种情况，当长度为某一长度的整数倍的卷筒生产并切割后，每个切割后的卷筒重新卷绕为长度为所述一定长度的多个卷筒。此时，最好是所有制成的卷筒的轮廓都是良好的。因此，当每个具有某一长度的多个卷筒从一个制成的卷筒重新卷绕时，最好对每个所述的一定长度求出积分，重新加以设置，并且重新获得测出值和预置第一期望值间的偏差的积分值。重新设置之前的卷绕长度并不要求总是不变的，并且达到任何足够必要的预定值时就可进行重新设置。
使卷筒的卷绕外形变坏的原因之一就是薄片的厚度不匀。但是，如上所述，传统的厚度不匀度降低技术存在很多问题。本发明者进行了充分的研究，结果发现如果薄片厚度不匀度的一个具体因素被剔除，则在维持高产量并且不改动薄片特性的情况下，可以获得具有良好卷筒形式的有轻微起皱或条纹的卷筒。特别是，薄片的横向厚度侧面轮廓被测量，并进行傅里叶变换，成为可分解为波数的能谱，而薄片厚度受到控制，以确保在所述能谱中，小于预定波数a的能的平均值X1≤0.2×T2，并且不大于波数a和更大值的能的平均值X2。按照本发明者的研究，小于一个特殊波长的成分对卷绕外形的影响大，并且如果小于所述波数a的能的平均值X1≤0.2×T2，则由薄片卷绕而形成的卷筒卷绕外形的不匀度可保持在很小的水平。在这种情况下，T是薄片的平均厚度(μm)。X1最好是≤0.1×T2。此外，如果所述波数a和更大值的能的平均值X2大于所述能的平均值X1，则可在不改动薄片特性的情况下维持高产量。X1的取值范围最好是X1≤0.5×X2，更好的取值范围是X1≤0.2×X2。
预定波数a可以根据薄片的种类和生产条件来设置，波数最好是在3m-1～30m-1范围内任意选择的数值。小于此波数的低频成分使卷筒的卷绕外形变坏，因为厚度不匀度是累加的。另一方面，大于此波数的高频成分不会对卷筒的卷绕外形产生这样大的影响。
下面参照附图，根据一个实施方案说明本发明，在这一实施方案中本发明应用于塑料薄膜的生产。
下面说明塑料薄膜(以下简称为薄膜)在横向的厚度侧面轮廓的测量方法。举例来说，从成品卷筒的任意卷绕层切割几个薄片到几十个薄片，可以测量不连续的取样部位的厚度，例如，采用接触测量仪器。取样的间隔最好是1mm或更小。此外，测量也可以在薄膜长度方向的不同位置进行，求取各次测量获得的能谱的平均值。
在薄片横向所获得的厚度侧面轮廓按照下列公式进行傅里叶变换，获得各波数的能谱P。
P＝F(ω)F(ω)*F(ω)=∫-∞∞f(x)e-jωxdx]]>其中，f(x)是薄片在横向的厚度侧面轮廓(单位μm)，F(ω)是f(x)的傅里叶变换式，x是薄片在横向的一个位置(单位μm)，ω是波数(单位m-1)，F(ω)*是共轭复数，j是一个虚数，而且j2＝-1。
下面说明≥预定波数a的能平均值X1以及＜波数a的能的平均值X2是怎样获得的。也就是说，X1是波数大于0但小于波数a的能平均值，表示薄膜中所含低频成分的厚度不匀度。X2是≥预定波数a的能平均值，表示薄膜中所含高频成分的厚度不匀度。获得X2时计算出的波数上限可以是获得的能谱上限。但是，如果计算中包括的波数太高，可能包含有噪声。因此，最好是X2是预定波数a到100m-1的能的平均值，更好是X2是预定波数a到40m-1的能的平均值。
预定数a最好等于1/(各相邻厚度调节装置的一个间隔×薄片在横向的拉伸比)。大于这个数的波数的厚度不匀度对卷筒的卷绕外形的影响很小，而且难以用厚度调节装置进行控制。
如果卷绕时薄膜振动，厚度不匀度的影响就会进一步减小。振动意味着薄膜卷绕时，随着卷绕薄膜的横向往返移动卷筒。如果卷绕时，薄膜专门在0.5×(1/波数a)≤(振幅)≤5×(1/波数a)的振幅范围内振动，高波数的厚度不匀度对卷绕外形的影响很小。
如果采用本发明的薄片生产工艺，进行上述控制操作计算，薄片厚度可以得到控制，快速获得高精度的预期厚度侧面轮廓。从而，薄片的厚度不匀度中的低频成分可被有效地消除。
上述实施方案中控制装置的相应操作，可以通过计算机、采用启动这些操作的程序等来实现。各种存储装置的程序及数据可由适合于计算机读取的现有媒体，例如软盘、MO、CD-ROM及有线或无线网络等传输装置来进行分配。
下面说明本发明用于薄片生产的示例。
示例1图2所示薄片生产设备用于生产厚度为2.7μm的聚酯薄膜。制成的薄膜宽度为3.5m，生产部位的薄膜形成速度为175m/min。每个厚度调节装置10为热螺栓，其中包含可使螺栓热膨胀和收缩的筒式加热器，由此调节空隙11。用于厚度控制的热螺栓数量为45。采用的厚度测量仪8是一种光干涉型厚度测量仪，利用JP，4-522，B中所描述的光干涉现象。该厚度测量仪可在薄膜的横向以15mm间隔测量薄膜的厚度，同时以60秒的周期对薄膜的横向进行扫描。控制间隔为60秒，等于厚度测量仪的扫描周期。
公式1的工艺模型如下列公式所示来确定，以对应于施加预定的操纵变量的热螺栓的测量位置附近的薄片厚度变化为根据。在此例中，操纵变量指的是时间比，在此期间热量施加给每个热螺栓。
公式35 此外，公式10中的L、P、m分别为0、10、7。估算函数J的系数λi(i＝1，2，...，P)及ψi(i＝1，2，...，m)分别设为1.0和0.8。
首先，操纵变量施加于多个热螺栓，有意造成厚度不匀度(用平均厚度值除厚度的最大值和最小值间的差值获得)，然后按照本发明的方法控制薄膜的厚度。
此外，作为对比，采用类似程度的厚度不匀度，但薄膜的厚度按照传统控制方法(PID控制)进行控制。
图16表示PID控制的控制结果，图17表示本发明方法的控制结果。在图16中，控制约30分钟后，厚度不匀度从8.4％仅改善为7.4％；但是在图17中，同样在控制约30分钟后，厚度不匀度从9.1％改善为1.4％。这可以证实，当采用本发明的方法时，可以控制薄片厚度，快速并且高精度地获得期望的侧面轮廓。
示例2造成和示例1类似程度的厚度不匀度。控制开始后不久，厚度不匀度仍然很高，立即将估算函数J的系数λi(i＝1，2，...，P)及ψi(i＝1，2，...，m)分别设在1.0和0.5，使与操纵变量有关的ψ的作用很小，施加大操纵变量；当厚度不匀度变为5％时，各系数分别改为1.0和0.8。结果是厚度不匀度的改善比示例1快。
示例3将薄膜横向的中心两侧各35％的范围确定为中间部位，每边各保留15％的范围作为边缘部位。预定操纵变量施加于中间部位及边缘部位的各个任意的热螺栓。当靠近对应于各个热螺栓的薄片厚度测量位置的薄片厚度值稳定时，薄片厚度分布被用来确定α1和α2，在中间部位α1＝0.6，α2＝0.2；在边缘部位α1＝0.7，α2＝0.3。在薄膜的整个宽度范围造成与示例1、2相似程度的厚度不匀度，然后施加本发明的方法对薄膜厚度进行控制。控制的结果，在薄膜的整个宽度范围内厚度比示例1、2更加均匀，薄膜可以稳定地形成。
示例4如上所述，图2所示薄片生产设备用于生产厚度为2.7μm的聚酯薄膜。每个厚度调节装置10是一个热螺栓，包含一个可使螺栓热膨胀和收缩的筒式加热器，由此调节空隙11。用于厚度控制的热螺栓数量为45，各个螺栓以20mm间距排列。采用的厚度测量仪8是利用光干涉现象的光干涉型厚度测量仪。制成的薄膜宽度为3.5m，生产部位的薄膜形成速度为175m/min。
在此示例中，首先按照图5的控制装置设计流程制定工艺模型，任意数量的热螺栓的操纵变量按阶跃方式改变，作为阶跃反应试验，以测量厚度的变化。在边缘部位和中间部位都进行阶跃反应试验，测量厚度的变化。结果发现(1)边缘部位的工艺增益比中间部位小。
(2)边缘部位的干扰比率与中间部位不同。
(3)中间部位占整个宽度的70％，而每个边缘部位占15％是比较适当的。测量值见表1。
表1
在上表中，工艺增益指薄片厚度变化和施加于热螺栓的操纵变量变化的比率。热螺栓的操纵变量是对热螺栓施加一定电能的时间对某一时间间隔(10秒)的百分比。因此，工艺增益的单位是μm/％。
干扰比率表示在对应于某一工作的热螺栓的位置当所述热螺栓工作时引起的薄片厚度的变化，以及在第一相邻位置或第二相邻位置薄片厚度的变化，在对应于工作的热螺栓的位置的变化为1。
根据阶跃反应试验的结果，本例中的工艺模型在边缘部位和中间部位配置了不同的工艺增益及干扰比率等两个工艺参数。
即，在中间部位，对应于每个热螺栓的位置的厚度变化Yi和施加于热螺栓的操纵变量变化Ui之间的静态数学关系由下式表示Yi＝0.05*(0.2Ui-2+0.6Ui-1+Ui+0.6Ui+1+0.2Ui+2)(1)在边缘部位则由下式表示Yi＝0.03*(0.3Ui-2+0.7Ui-1+Ui+0.7Ui+1+0.3Ui+2)(2)其中Ui第i个位置热螺栓的操纵变量的变化(％)Yi对应位置的厚度变化(μm)此外，假设时间常数T和延迟时间Td是作为工艺模型的动态特性而存在的。时间常数T和延迟时间Td由阶跃反应试验确定，在本例中示于表1，在边缘部位和在中间部位获得的值相等。
图18表示采用根据上述工艺模型所确定的控制器生产的塑料薄膜的厚度，经过足够时间之后，达到稳定时薄片厚度的控制结果。控制范围从第11个螺栓到第52个螺栓(对应于从成品薄膜边缘的600mm到310mm的位置)，中间部位的范围为第18个螺栓到第45个螺栓。如图所示，厚度在整个宽度范围都是均匀的，并且能够稳定地形成薄膜。
另一方面，图19表示采用根据下列工艺模型所确定的控制器生产的塑料薄膜的薄片厚度的控制结果。这一工艺模型在整个宽度范围有如下特性Yi＝0.05*(0.2Ui-2+0.6Ui-1+Ui+0.6Ui+1+0.2Ui+2) (3)边缘部位的实际增益很小，于是控制系统的增益采用了中间部位的增益。因此，整体的增益不足，而且厚度控制的稳定性不佳。即使经过了足够长的时间之后，厚度不匀的情况仍然存在。
示例5以下说明本发明用于生产塑料薄膜的示例。
图2和图3所示的生产设备，有一个模具4，带有40个用作厚度调节装置10的热螺栓，本设备用于生产塑料薄膜。
此例中有一个操纵变量为时间比率，即每一预定时间内，对热螺栓施加热量的时间。
对于公式20的干扰矩阵的分量来说，薄膜生产工艺被分解设置为α1＝0.75，α2＝0.35。
图9所示为自动进行矫平。图9中步骤3的阈值T设置在15％，校正率a设置在-5％。当每次被校正的厚度调节装置是一个厚度调节装置时，其操纵变量与两个相邻的厚度调节装置的操纵变量有极大的不同，在其两侧分别有两个相邻厚度调节装置，总共有五个厚度调节装置。
由于在公式21中εi＝(i＝1，2，...，5)一个拟逆矩阵被用于矫平，见公式22～24。
对于每个操纵变量可以求得Di，并且当它满足Di＞T＝15，Di-1＞T＝15以及Di×Di-1＜0时，按照公式22，可以求得操纵变量的校正率。
薄片厚度控制期间，在某一时间点操纵变量的图形示于图20，传递到相邻厚度调节装置的操纵变量间的差值的图形示于图21。在图20和21中，操纵变量的大小被选为纵坐标，表示将一定的热量施加给一个热螺栓的时间，对每个预定时间间隔的比率。在i+1位置的操纵变量值与两个相邻位置的值相比计划大约是20％。在图21中，Di和Di+1大于阈值并且符号不同。因此，操纵变量40(＝ui+1)被矫平。作为其结果，在公式22中，校正率bi分别为b1＝b4＝-1.0％，b2＝b3＝3.0％。
计算所得的校正率被加到操纵变量上，并将其和传递给厚度调节装置。
图22表示对应于在位置i+1并接收到操纵变量60的厚度调节装置的测出的厚度值在时间进程中的变化。薄片厚度在时间进程中的变化很小。
作为对比，采用JP,7-329147，A Gazette所说明的方法，校正图20中所示的操纵变量图形中的操纵变量，将操纵变量60及两个相邻位置的操纵变量之间的差别减小到≤10％。在此情况下，薄片厚度在时间进程中的变化示于图23。薄片厚度变化很大，损坏了薄片的质量。
示例6以下说明本发明用于生产塑料薄膜的示例。
图2和图3所示的生产设备，有一个模具4，带有38个用作厚度调节装置10的热螺栓，本设备用于生产塑料薄膜。
此例中有一个操纵变量为时间比率，即每一预定时间内，对热螺栓施加热量的时间。
对于公式28的干扰矩阵的分量来说，薄膜生产工艺被分解设置为β1＝0.75，β2＝0.35。
当传递给38个厚度调节装置的操纵变量的标准偏差≥3％时，应决定进行操纵变量的矫平。公式1中M＝38，T1＝0.05，对所有38个厚度调节装置的操纵变量进行矫平。
薄片厚度控制期间，在某一时间点操纵变量的图形示于图24。操纵变量的大小被选为纵坐标，表示将一定的热量施加给一个热螺栓的时间，对每个预定时间间隔的比率。由于此时操纵变量的标准偏差为3.5％，因此操纵变量已经矫平。图25表示施加于厚度调节装置的已矫平的操纵变量的图形。其结果是，操纵变量的标准偏差变为2.3％。所以，矫平可使操纵变量的标准偏差减小。图26表示矫平之前薄片厚度的分布，图27表示矫平之后薄片厚度的分布。矫平前后的厚度分布差别不大。
作为对比，为使在两个相邻位置的操纵变量的差别变为≤7％，采用JP07329147A所说明的方法，在图24中所示的操纵变量图形中，按照各个相邻厚度调节装置的操纵变量间的递减次序，顺次校正操纵变量。操纵变量标准偏差变为2.3％时的薄片厚度分布示于图28。薄片厚度分布变化很大。
示例7以下说明本发明用于生产塑料薄膜的示例。
在采用热螺栓的薄膜生产工艺中，向多个螺栓施加一定的热量，以推动或拉动螺栓。在此情况下，薄膜厚度在时间进程中的变化的平均值71和73示于图29和30。图中的折线72和74是从函数上近似71和73而得来的。如果对比近似曲线72从整个变化的10％到90％(图29中的虚线75和76)所需的时间和近似曲线74作相似变化(图30中的虚线75和76)所需时间，则用于加热(推)(72)的时间比冷却(拉)(74)的时间短，其系数约为1.4。图31表示此时制成的卷筒的外直径侧面轮廓81。由于拉的操作慢且不足，因此外直径侧面轮廓一般比预期的薄。
因此在冷却的情况下，将热量的变化增加到1.4倍，以生产上述薄膜。图31表示此时制成的卷筒的外直径侧面轮廓82。在冷却螺栓时施加较大的热量，可以改善冷却期间的反应度，并使成品卷筒的外直径侧面轮廓的不匀度普遍减小。
在采用热螺栓时，如果测出值小于期望值，则相应的热螺栓被冷却。在这种情况下，如果测出值和期望值之间的差值增加到1.4倍，就可获得热量，卷筒的外直径侧面轮廓的不匀度，如此例所示，可以普遍减小。
示例8以下说明本发明用于生产塑料薄膜的示例。
如上所述，图2所示薄片生产设备用于生产厚度为2.7μm的聚酯薄膜。作为厚度调节装置10，每个热螺栓包含一个可使其热膨胀和收缩并由此调节空隙11的筒式加热器。用于厚度控制的热螺栓数量为45，各个螺栓以20mm间距排列。生产部位的薄片宽度为3.5m，薄片横向的拉伸比为3.5倍。
作为操纵变量的计算控制，一个步骤是在横向测量薄片厚度的分布；另一个步骤是推导出操纵变量的时间序列，在这一时间序列内，用于测定未来薄片厚度变化的估算函数成为最小值，未来薄片厚度的变化是根据所述测量值，并根据表达所述操纵变量与薄片厚度值之间关系的工艺模型而预先计算的；还有一个步骤是至少将所获操纵变量时间序列的第一个操纵变量传递给所述厚度调节装置，在预定的间隔进行重复。
卷好的卷筒分为三个卷筒，从各卷筒的表面层各切下10片，用接触式薄膜厚度测量仪以0.5mm的间隔测量薄片的厚度。能谱90示于图32。
在1/(厚度调节装置间的一个间隔×薄片在横向的拉伸比)的波数a＝0.014时，小于波数a的能的平均值X1＝25，等于或大于波数a的能的平均值X2＝120。与X2相比，X1显得相当小。薄膜卷筒的卷绕形状很好。
在上述示例中，热螺栓被用作厚度调节装置，但是如果适合于本发明的目的，厚度调节装置也不特别局限于此。例如，也可以采用诸如伺服电动机、气动电动机、模压螺栓等传动装置。用于改变厚度调节装置的操纵变量的要素可以是激励时间和电压之外的其他要素，例如模压螺栓的旋转角及加热器的温度。
工业适用性如上所述，由于本发明的薄片制造方法可以控制薄片的厚度，快速获得预期厚度侧面轮廓，从生产开始直至产品达到可接受的预定厚度不匀度水平的时间可以缩短，极大地减少了此期间制造的不合格产品的数量，提高了生产效率，从而降低了薄片的成本。此外，即使薄片的厚度侧面轮廓改变，例如，由于薄膜生产期间拉伸机的温度分布改变，也能受到控制，迅速获得预期外形。因此，其结果是薄片的厚度均匀性可以得到改善，因而改善了薄片的质量。
权利要求
1.一种薄片的制造方法，其中原材料通过带有多个厚度调节装置的模具，被挤压、模塑成薄片，所述薄片的厚度由施加于所述厚度调节装置的操纵变量进行控制；其特征在于按照预定间隔重复进行以下各个步骤一个步骤是在横向测量薄片厚度的分布；另一个步骤是推导出操纵变量的时间序列，在这一时间序列内，用于测定未来薄片厚度变化的估算函数成为最小值，未来薄片厚度的变化是根据所述测量值，并根据表达所述操纵变量与薄片厚度值之间关系的工艺模型而预先计算的；还有一个步骤是至少将所获操纵变量时间序列的第一个操纵变量传递给所述厚度调节装置。
2.根据权利要求1的薄片制造方法，其中所述预定估算函数以所述薄片厚度变化和所述操纵变量的变化为根据。
3.根据权利要求2的薄片制造方法，其中预定估算函数在生产开始时及稳定生产期间采用不同的函数，以确保在生产开始时与稳定生产期间相比，薄片厚度变化的作用相对大于操纵变量的作用。
4.根据权利要求1的薄片制造方法，其中采用的工艺模型用一个转换函数和一个常数矩阵相乘的乘积表示，常数矩阵中至少对角线分量不为0。
5.根据权利要求4的薄片制造方法，其中与薄片横向上的边缘部位以及中间部位相对应的位置上各不相同的系数，被用作所述常数矩阵。
6.根据权利要求1的薄片制造方法，其中厚度调节装置的数量为N(N等于或大于2的自然数)；传递给第i个(i＝1，2，...，N)厚度调节装置的操纵变量经过校正，以减小推导出的第i个厚度调节装置的操纵变量与传递给靠近第i个厚度调节装置的厚度调节装置的操纵变量之间的差别，当此差别不小于预定值T时进行这一校正，而传递到所述附近厚度调节装置的操纵变量，是根据表述待传递的操纵变量和经过足够时间后通过操纵变量所获得的薄片厚度值之间静态关系的静态工艺模型进行校正的；校正后的各个操纵变量传递给所述各个厚度调节装置。
7.根据权利要求6的薄片制造方法，其中待传递给第i个厚度调节装置的操纵变量的校正率为a时，待传递给分别在第i个厚度调节装置的两侧与其邻接的M1和M2(M1和M2自然数)厚度调节装置的操纵变量的校正率bj(j＝-M1，-M1+1，...，-1，1，...，M2-1，M2)用下列公式推导 其中，A’是大小为(M1+M2+1)×(M1+M2+1)的矩阵，是从大小为N×N的矩阵中，提取对应于第i个厚度调节装置以及与第i个厚度调节装置两侧分别依次相邻而邻接的(M1+M2)个厚度调节装置的位置而获得的，此时静态工艺模型以Y＝AU表示，其中U是传递给N个厚度调节装置的操纵变量(u1，u2，...，uN)的矢量，而Y是对应于各个厚度调节装置的N个薄片厚度值(y1，y2，...，yN)；εi(i＝-M1，-M11，...，M2-，M2)为0或一个有限值。
8.根据权利要求1的薄片制造方法，其中厚度调节装置的数量为N(N等于或大于2的自然数)，并且传递给依次相邻的M个(M是等于2～N的自然数)厚度调节装置的操纵变量，根据表述待传递的操纵变量和经过足够时间后通过操纵变量所获得的对应于各个厚度调节装置位置的薄片厚度值之间的静态关系的静态工艺模型进行校正，以减小传递给所述N个厚度调节装置的操纵变量中的M个依次相邻的厚度调节装置的操纵变量的分散。
9.根据权利要求8的薄片制造方法，其中如果传递给依次相邻的M个厚度调节装置的操纵变量(u’1，u’2，...，u’M)T为矢量U’，对应于各个厚度调节装置的M个薄片厚度值(y’1，y’2，...，y’M)T为矢量Y’，并且该工艺模型由Y’＝A’U’(A’是大小为M×M的矩阵)表示，则从下列公式推导出校正的操纵变量矢量U”＝(u1”，u2”，...，uM”)，其中采用矩阵A’的M个本征矢量vi(i＝1，2，...，M)的系数ai(i＝1，2，...，M)，矩阵A’是经所述本征矢量校正之前通过解操纵变量矢量U’而获得的，本征值λi(i＝1，2，...，M)分别和所述本征矢量以及预定的阈值T1(0＜T1＜1)相对应。U′′=Σi=1Nfi(ai,λi)·vi]]>
10.根据权利要求8的薄片制造方法，其中如果传递给依次相邻的M个厚度调节装置的操纵变量(u’1，u’2，...，u’M)T为矢量U’，对应于各个厚度调节装置的M个薄片厚度值(y’1，y’2，...，y’M)T为矢量Y’，并且该静态工艺模型由Y’＝A’U’(A’是大小为M×M的矩阵)表示，则从下列公式推导出校正的操纵变量矢量U’”＝(u1”，u2”，...，uM”)，其中采用矩阵A’的M个本征矢量vi(i＝1，2，...，M)的系数ai(i＝1，2，...，M)，矩阵A’是经所述本征矢量校正之前通过解操纵变量矢量U’而获得的，本征值λi(i＝1，2，...，M)分别和所述本征矢量以及预定的阈值T2(0＜T2＜1)相对应。U′′=Σi=1Nfi(ai,λi)·vi]]>
11.根据权利要求1的薄片制造方法，其中厚度调节装置是加热型厚度调节装置；操纵变量的控制是通过控制施加给加热型厚度调节装置的热量来进行的；热量降低时，热量的变化调得比热量增加时大。
12.根据权利要求1的薄片制造方法，其中测量薄片在横向的厚度分布；求得所测厚度分布值与根据制成的卷筒的预期外直径侧面轮廓而预置的第一目标之间的差别的积分值；根据积分值，对横向各个位置的第二目标进行校正；根据第二目标值及用估算函数测出的薄片厚度分布值的差别，对施加给厚度调节装置的操纵变量进行控制。
13.一种用于控制薄片厚度的设备，该设备将根据薄片横向各个位置上用厚度测量仪测量的薄片厚度值而获得的操纵变量施加于相应位置上的薄片厚度调节装置；包括用于推导操纵变量时间序列的操纵变量时间序列推导装置，其中用于测定未来薄片厚度变化的估算函数成为最小值，未来薄片厚度的变化是根据所述测量值，并根据表达所述操纵变量与薄片厚度值之间关系的工艺模型而预先计算的；还包括操纵变量传递装置，至少将所获操纵变量时间序列的第一个操纵变量传递给所述厚度调节装置。
14.根据权利要求13的用于控制薄片厚度的设备，其中操纵变量时间序列推导装置在生产开始时及稳定生产期间采用不同的估算函数，作为预定估算函数，以确保在生产开始时与稳定生产期间相比，薄片厚度变化的作用相对大于操纵变量的作用。
15.根据权利要求13的用于控制薄片厚度的设备，其中采用的工艺模型用一个转换函数和一个常数矩阵相乘的乘积表示，常数矩阵中至少对角线分量不为0。
16.根据权利要求13的用于控制薄片厚度的设备，其中操纵变量时间序列推导装置在薄片横向上的边缘部位及中间部位相对应的位置，采用各不相同的系数，作为所述常数矩阵。
17.根据权利要求13的用于控制薄片厚度的设备，其中厚度调节装置的数量为N(N等于或大于2的自然数)；装备有操纵变量计算装置，用于计算施加于各个调节装置的操纵变量；还装备有操纵变量校正装置，用于校正传递给第i个(i＝1，2，...，N)厚度调节装置的操纵变量，以减小计算的第i个厚度调节装置的操纵变量与传递给靠近第i个厚度调节装置的厚度调节装置的操纵变量之间的差别，当此差别不小于预定值T时进行这一校正；同时根据表述待传递的操纵变量和在对应于各个厚度调节装置的位置并经过足够时间后通过操纵变量所获得的薄片厚度值之间关系的静态工艺模型，校正传递到所述附近厚度调节装置的操纵变量。
18.根据权利要求13的用于控制薄片厚度的设备，其中厚度调节装置的数量为N(N等于或大于2的自然数)；装备有操纵变量校正装置，用于根据表述待传递的操纵变量和在对应于各个厚度调节装置的位置并经过足够时间后通过操纵变量所获得的薄片厚度值之间关系的静态工艺模型，校正传递给依次相邻的M个(M等于2～N的自然数)厚度调节装置的操纵变量，以减小传递给所述N个厚度调节装置的操纵变量中的M个依次相邻的厚度调节装置的操纵变量的分散。
19.根据权利要求13的用于控制薄片厚度的设备，其中装备有积分装置，用来获得薄片横向各个位置的测量厚度值和根据成品卷筒的预期外直径侧面轮廓而预置的第一目标之间的差别的积分值；装备有第二目标校正装置，根据积分装置所获得的数值，对横向各个位置的第二目标进行校正；还装备有操纵变量计算装置，根据第二期望值校正装置所获得的数值与测出的薄片厚度分布值之间的差别，对施加给厚度调节装置的操纵变量进行计算。
20.一个程序，使计算机在预定的间隔重复操作以下各个步骤一个步骤是输入薄片横向各个位置的被测厚度值；另一个步骤是计算各个位置上目标厚度值和被测厚度值之间的差别；又一个步骤是以各个位置的差别为基础，计算施加于厚度调节装置的操纵变量，此步骤的特点在于计算操纵变量的步骤中，还包括一个推导操纵变量时间序列的步骤，其中用于测定未来薄片厚度变化的预定估算函数成为最小值，未来薄片厚度的变化是根据所述测量值，并根据表达所述操纵变量与薄片厚度值之间关系的工艺模型而预测的；还有一个步骤是至少将所获操纵变量时间序列的第一个操纵变量传递给所述厚度调节装置。
21.根据权利要求20的程序，其中根据测出的薄片厚度值，并根据表示操纵变量与薄片厚度值之间关系的工艺模型而获得的未来薄片的厚度变化，用预定估算函数进行估算时，采用的工艺模型中，厚度调节装置的操纵变量和薄片厚度值之间的关系，在薄片横向的边缘部位与在中间部位是不同的。
22.根据权利要求20的程序，其中厚度调节装置的数量为N(N等于或大于2的自然数)；计算操纵变量的步骤中，包括一个校正传递给第i个(i＝1，2，...，N)厚度调节装置的操纵变量的步骤，以减小计算出的第i个厚度调节装置的操纵变量与传递给附近厚度调节装置的操纵变量之间的差别，当此差别不小于预定值T时进行这一校正；同时根据表述待传递的操纵变量和在对应于各个厚度调节装置的位置并经过足够时间后通过操纵变量所获得的薄片厚度值之间关系的静态工艺模型，校正传递到所述附近厚度调节装置的操纵变量，校正后的各个操纵变量传递给各个厚度调节装置。
23.根据权利要求20的程序，其中厚度调节装置的数量为N(N等于或大于2的自然数)；计算操纵变量的步骤中包括一个校正操纵变量的步骤，这一步骤是根据表述待传递的操纵变量和经过足够时间后通过操纵变量所获得的对应于各个厚度调节装置位置的薄片厚度值之间关系的静态工艺模型进行的，以减小传递给被计算的操纵变量中M个(M等于或大于2的自然数)依次相邻的厚度调节装置的操纵变量的分散，校正后的各个操纵变量传递给各个厚度调节装置。
24.根据权利要求20的程序，其中计算操纵变量的步骤中包括一个步骤，对测量的厚度值和根据成品卷筒的预期外直径侧面轮廓而预置的第一目标之间的差别的积分值进行推导；另一个步骤，根据所述积分值，对各个测量位置的第二目标进行校正；还有一个步骤，根据第二目标值与测出的薄片厚度值之间的差别，对施加给厚度调节装置的操纵变量进行计算。
25.根据权利要求20的程序，其中厚度调节装置是加热型厚度调节装置；操纵变量的控制是通过控制施加给加热型厚度调节装置的热量来进行的；操纵变量计算步骤对热量进行计算，以确保热量降低时热量的变化调得比热量增加时大。
26.一种可由计算机读取的存储介质，存储权利要求20中提出的程序。
27.采用带有多个厚度调节装置的模具，对原材料进行挤压、模塑而获得的薄片，其特征在于，薄片横向的厚度侧面轮廓的能谱由下列公式表示P＝F(ω)F(ω)*F(ω)=∫-∞∞f(x)e-jωxdx]]>(其中，f(x)是薄片在横向的厚度侧面轮廓(单位μm)，F(ω)是f(x)的傅里叶变换式，x是薄片在横向的一个位置(单位m)，ω是波数(单位m-1)，F(ω)*是F(ω)的共轭复数，j是一个虚数，而且j2＝-1)，平均薄片厚度T(μm)满足下列关系小于预定波数a的能的平均值x1≤0.2×T2，并且＜等于或大于波数a的能的平均值x2。
28.根据权利要求27的薄片，其中薄片横向厚度侧面轮廓的能谱中，小于预定波数a的能的平均值X1小于波数a～100m-1的能的平均值x2。
29.根据权利要求27的薄片，满足X1≤0.5×X2的条件。
30.根据权利要求27的薄片，其中波数a为3m-1～30m-1。
31.根据权利要求27的薄片，其中波数a等于1/(厚度调节装置的一个间隔×薄片横向的拉伸比)。
32.根据权利要求27的薄片，该薄片满足0.5×(1/波数a)≤(振幅)≤5×(1/波数a)的条件。
33.根据权利要求27的薄片，是一种塑料薄膜。
全文摘要
一种薄片厚度的控制方法，薄片通过将材料从带有多个厚度调节装置的模具挤压而制备，按照预定间隔重复进行以下各个步骤(1)在横向测量薄片厚度分布；(2)采用专门的估算函数，并根据表示操纵变量与薄片厚度以及薄片厚度测量值之间关系的工艺模型，估算薄片厚度的预定未来变化，并推导出操纵变量时间序列，使估算函数成为最小值；(3)至少将所获操纵变量时间序列的第一个操纵变量传递给厚度调节装置。
文档编号B29C47/92GK1395523SQ01803992
公开日2003年2月5日 申请日期2001年9月17日 优先权日2000年9月21日
发明者平田肇, 上原正嗣, 寺尾次郎, 中井康博 申请人:东丽株式会社