CN107552575B - 成套设备控制装置、方法、记录介质、以及轧制控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及成套设备控制装置、方法、记录介质以及轧制控制装置。根据控制前状态量和控制后状态量的变动的频率特性高效求出对前馈控制有效果的控制定时偏移量。控制增益及定时偏移量设定装置(102)根据对控制前状态量(入侧板厚偏差(ΔHTRK))以及控制后状态量(出侧板厚偏差(Δh))的时间序列数据进行快速傅里叶变换而得到的结果，通过频率响应测定装置(201)取得控制后状态量相对于控制前状态量的相位差以及衰减量。进一步，经由隶属函数(105～107)、模糊推理装置(108)、参数变更装置(109)，计算直至使控制前状态量反映到前馈控制为止的控制输出定时偏移量(ΔTFF)及前馈控制用的控制增益(GFF)。

Description

成套设备控制装置、方法、记录介质、以及轧制控制装置
技术领域
本发明涉及成套设备控制装置、轧制控制装置、成套设备控制方法以及记录介质。
背景技术
在作为通过对金属板进行轧制来高效地生产薄的金属材料的成套设备的轧制机中，有时发生由作为被轧制材料的金属板的硬度不均导致的板厚不良。硬度不均是指被轧制材料的硬度在被轧制材料整体中不一样的状态。被轧制材料的硬度由于是轧制时的变形阻力，所以在轧制时当在作为输送被轧制材料的输送方向的轧制方向上产生硬度不均时，被轧制材料的压溃样子根据位置的不同而不同，轧制之后的板厚产生变动。
轧制是指使得从原来的金属板的板厚即原板厚度到产品厚度，一般通过使被轧制材料多次通过轧制机来进行。当存在硬度不均时，根据位置的不同，被轧制材料的硬度不同，所以产生板厚变动，在多次轧制中，每次都新产生板厚偏差。为了提高产品的板厚精度，在轧制机中实施板厚控制，但难以通过以往的板厚控制来去除在每次轧制中由于硬度不均产生的板厚变动。
例如，针对在某次轧制时产生的由硬度不均导致的板厚变动，在下次轧制时通过入侧板厚度计进行检测，能够通过前馈的板厚控制来抑制板厚变动。然而，虽然通过该板厚控制抑制了至此为止的板厚变动，但由于硬度不均而产生新的板厚变动。在这样的情况下，为了抑制新的板厚变动，需要比通常的控制增益大的控制增益。因此，在专利文献1所公开的板厚控制方法中进行以下处理：通过频率分析来判断有没有硬度不均，变更前馈板厚控制的控制增益。
另外，在前馈控制中，为了期待充分的控制效果，控制增益与控制输出的相移量都很重要。因此，在专利文献2所公开的板厚控制装置中，想要通过根据多个控制状态量间的相位关系调整控制增益以及相移量来发挥最大的控制效果。
现有技术文献
专利文献1：日本专利公开2000－33409号公报
专利文献2：日本专利申请2015－182905号(在本发明申请时未公开)
发明内容
在专利文献1所公开的技术中，为了去除基于硬度不均的被轧制材料的输送方向的变形阻力变动，将在上次轧制时产生的板厚变动在下次轧制时作为入侧板厚变动，通过前馈控制来去除。此时，根据有无硬度不均来变更前馈控制的控制增益。
前馈控制是比例控制，对作为对象的控制状态量的偏差提供相位和振幅相匹配的控制输出，从而能够使控制效果达到最大限度。这里，假定正弦波作为控制对象的控制状态量的偏差，将对该控制状态量的偏差乘以控制增益而得到的量作为控制输出，作为该控制的结果，研究该控制状态量的偏差的相位以及振幅如何变化。
例如，作为针对表示控制状态量的偏差的正弦波sin(ωt)的控制输出，制成控制增益G以及相移量Δ的正弦波，将前馈控制的控制结果设为y。此时，y如式(1)所示地表示。
【数1】
y＝sin(ωt)-G sin(ωt+Δ)＝X sin(ωt+δ) (1)
这里，式(1)中的y的振幅X以及相位差δ分别通过式(2－1)以及(2－2)表示。
【数2】
图24是示出前馈控制中的控制输出的相移量Δ与控制前后的控制状态量的相位差δ以及振幅X的关系的图，(a)是示出相移量Δ与相位差δ的关系的图，(b)是示出相移量Δ与控制后的控制状态量的振幅X的关系的图。如图24(b)所示，可知当所控制的相移量Δ变大时，振幅也变大，根据控制增益G，当相移量Δ超过正或者负60度时，不仅得不到控制效果，还产生适得其反的效果。即，可知当在控制输出中包括相移量Δ的情况下，所得到的控制结果y的相位从原来的正弦波sin(ωt)偏移。
即，即使使作为比例控制的前馈控制的控制增益G增大，在控制输出的相位与控制对象的控制状态量的相位发生偏移的情况下、即在存在相移量Δ(不是零)的情况下，控制效果不仅变小，还有时反而劣化。
这里，在产生由于硬度不均引起的板厚变动的情况下，在该轧制控制中，不仅进行板厚控制，还进行张力控制。因此，板厚变动与硬度不均的相位关系发生偏移。该相位关系表示各波形的波峰位置相对于1周期360度以多大的角度偏移。因此，即使实施基于被轧制材料的入侧板厚偏差的前馈控制，由于相对于本来的硬度不均，相位关系发生偏移，所以也得不到充分的控制效果。
此外，这样的状况不限于金属材料的轧制中的被轧制材料的硬度不均，即使在一般的成套设备的控制中也可能产生。特别是，在对包含根据作为基准的变动要素所产生的控制前的变动要素的控制对象物进行控制得到控制结果的情形中，在作为基准的变动要素与控制前的变动要素的相位产生偏移的情况下，与上述同样地，得不到足够的控制效果。
在专利文献2中，公开了在作为控制对象的控制状态量包括相位不同的多个变动要素的轧制机等成套设备的前馈控制中，适当地调整控制输出的相移量Δ来提高控制效果的技术。根据该技术，首先，由相位差取得部取得进行轧制等加工处理时的控制前的控制状态量(控制前状态量)的变动与控制后的控制状态量(控制后状态量)的变动的相位差δ。然后，根据该相位差δ，由前馈调整部确定将控制前状态量的测量结果反映到前馈控制时的相移量Δ。因此，能够恰当地确定前馈控制的控制输出中使用的控制增益G以及相移量Δ，能够提高控制效果。
然而，在该专利文献2所公开的发明中，上述相位差取得部制成时间序列的控制前状态量和控制后状态量的表格，一边对该两者的表格进行比较，一边确定其相位差δ。因此，当在控制前状态量以及控制后状态量中包括大量的频率分量从而其波形复杂的情况下，难以进行作为控制对象的板厚干扰(硬度不均)的频率的确定、相位差δ的确定。其结果，可知存在难以高精度地确定控制输出的相移量Δ等问题。
鉴于以上的现有技术的问题点，本发明的目的在于提供即使在控制前状态量以及控制后状态量为复杂的波形的情况下也能够高效地求出能够实现更大的前馈控制的效果的控制输出的控制定时偏移量(相移量Δ)的成套设备控制装置、轧制控制装置、成套设备控制方法以及记录介质。
为了达到上述发明的目的，本发明涉及的成套设备控制装置根据控制前状态量对控制后状态量进行前馈控制，所述控制前状态量是对被加工物进行加工处理时的控制前的控制状态量，所述控制后状态量是对被加工物进行加工处理时的控制后的控制状态量，所述成套设备控制装置的特征在于，具有：频率响应测定单元，根据对所述控制前状态量以及所述控制后状态量各自的时间序列数据进行快速傅里叶变换而得到的结果，取得所述控制后状态量相对于所述控制前状态量的相位差以及衰减量；以及前馈控制参数调整单元，根据所取得的所述相位差以及衰减量，确定控制输出定时偏移量，所述控制输出定时偏移量是直至使所述控制前状态量反映到所述前馈控制为止的延迟时间。
根据本发明，提供即使在控制前状态量以及控制后状态量为复杂的波形的情况下也能够高效地求出能够实现更大的前馈控制的效果的控制输出的控制定时偏移量(相移量Δ)的成套设备控制装置、轧制控制装置、成套设备控制方法以及记录介质。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的轧制机以及轧制控制装置的整体结构的例子的图。
图2是示出由轧制机实施的被轧制材料的轧制现象例子的图。
图3是示出轧制现象的控制模型的例子的图。
图4是示出板厚控制装置中的板厚控制的基本控制结构的例子的图。
图5是示出张力控制装置中的张力控制的基本控制结构的例子的图。
图6是示出板厚控制、张力控制均不实施控制的情况下的仿真结果的例子的图。
图7是示出按照比例积分控制实施入侧以及出侧的张力控制且仅实施了出侧的板厚控制的反馈控制的情况下的仿真结果的例子的图。
图8是示出除了图7的情况下的条件之外还进行了前级的机架式轧制机的出侧的板厚控制的反馈控制的情况下的仿真结果的例子的图。
图9是示出本发明的实施方式的板厚控制装置以及前馈控制调整装置的扩展控制结构的例子的图。
图10是示出控制增益及定时偏移量设定装置的详细结构的例子的图。
图11是用于说明频率响应法的概要的图，(a)是示出在时间空间中的响应模型的图，(b)是示出在频率空间中的响应模型的图。
图12是示出利用FFT的频率响应仿真结果的例子的图，(a)是数据收集时间是10.24秒的情况下的例子，(b)是数据收集时间是5.12秒的情况下的例子。
图13是示出利用FFT的频率响应仿真结果的例子的图，(c)是数据收集时间是2.56秒的情况下的例子，(b)是输入信号是单一频率且数据收集时间是2.56秒的情况下的例子。
图14是示出采样周期及数据数量检索表格的例子的图。
图15是示出板厚干扰测定装置的结构的例子的图。
图16是示出入侧板厚偏差振幅以及出侧板厚偏差振幅相对于频率的依赖特性的例子的图。
图17是示出频率响应推测装置的结构的例子的图。
图18是示出按照比例积分控制实施#4机架式轧制机的入侧以及出侧的张力控制、且实施了#4机架式轧制机的出侧板厚的反馈控制以及前馈控制的情况下的仿真结果的例子的图。
图19是示出在与图18相同的仿真条件下使前馈控制用的控制输出定时偏移量向增加的方向变更的情况下的仿真结果的例子的图。
图20是示出在与图19相同的仿真条件下使前馈控制用的控制增益增大了的情况下的仿真结果的例子的图。
图21是示出在与图20相同的仿真条件下使前馈控制用的控制输出定时偏移量向减少的方向变更的情况下的仿真结果的例子的图。
图22是示出使前馈控制用的控制输出定时偏移量向与图18的例子相反的一侧偏离的情况下的仿真结果的例子的图。
图23是示出构成本发明的实施方式的轧制控制装置的信息处理装置的硬件结构的例子的图。
图24是示出前馈控制中的控制输出的相移量与控制前后的控制状态量的相位差以及振幅的关系的图，(a)是示出相移量与相位差的关系的图，(b)是示出相移量与控制后的控制状态量的振幅的关系的图。
(符号说明)
1：轧制机；2：轧制控制装置；3：被轧制材料；11、12、13、14：机架式轧制机；15：出侧张紧辊；21、22、23、24、25：电动机速度控制装置；31、32、33、34：辊隙控制装置；41、42、43、44：板厚度计；51、52、53、54：张力计；61、62、63、64：板厚控制装置；71、72、73、74：张力控制装置；101：前馈控制调整装置；102：控制增益及定时偏移量设定装置；105、106、107：隶属函数；108：模糊推理装置(前馈控制参数调整单元)；109：参数变更装置(前馈控制参数调整单元)；201：频率响应测定装置(频率响应测定单元)；202：板厚干扰测定装置(第1频率响应测定单元)；203：板厚干扰推测装置(第2频率响应测定单元)；204：频率响应推测装置(第3频率响应测定单元)；2021：入侧板厚偏差表格；2022：出侧板厚偏差表格；2023：入侧板厚偏差FFT装置；2024：出侧板厚偏差FFT装置；2041：入侧板厚偏差表格；2042：出侧板厚偏差表格；2043：轧制载荷表格；2044：入侧板厚偏差FFT装置；2045：出侧板厚偏差FFT装置；2046：出侧板厚偏差FFT装置；2047：入侧板厚～出侧板厚响应测定装置；2048：入侧板厚～轧制载荷响应测定装置；500：信息处理装置(计算机)；501：CPU；502：RAM；503：ROM；504：HDD；505：I/F；506：显示部；507：操作部；508：总线；δ：相位差；Δ：相移量；Δf：频率分辨率；Δfc：干扰识别频率分辨率；Δfs：采样周期；ΔH：入侧板厚偏差；ΔHTRK：入侧板厚偏差；Δh：出侧板厚偏差；ΔhPP：出侧板厚偏差PP值；ΔT34：张力偏差；ΔTFF：控制输出定时偏移量；ΔTED：入侧板厚－出侧板厚间相位差；ΔTEP：入侧板厚－轧制载荷间相位差；G、GBF、GFF：控制增益；T34FB：张力实际值；T34ref：张力指令值；TFF：传送时间；fs：采样频率；fr：最大频率(＝fs/2)；fci：干扰频率；fc：调整对象频率；Ln：噪声等级；PTRK：轧制载荷；Hc(f):入侧板厚偏差频率分量；hc(f):出侧板厚偏差频率分量；Pc(f):轧制载荷频率分量；Hg(m):入侧板厚偏差振幅；Hp(m):入侧板厚偏差相位；hg(m):出侧板厚偏差振幅；hp(m):出侧板厚偏差相位；H：入侧板厚；h：出侧板厚；P：轧制载荷；M：轧机常数；Q：塑性常数；Tb：入侧张力；Tf：出侧张力；k：变形阻力；μ：摩擦系数；f：前滑率；b：后滑率；Ve：入侧速度；Vo：出侧速度；VR：作业辊速度；S:辊隙；E：杨氏模量；ν：泊松比；Bw：板宽。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。此外，在各附图中，对共同的结构要素附加同一符号，省略重复的说明。另外，下面在本说明书中，作为成套设备控制装置的具体例子，说明对金属等被轧制材料进行轧制的轧制机的轧制控制装置。
《1.基本控制结构》
图1是示出本发明的实施方式的轧制机1以及轧制控制装置2的整体结构的例子的图。这里，设为轧制机1是4机架结构的串列式轧制机，轧制控制装置2主要在对被轧制材料3进行轧制时进行用于使由于硬度不均而产生的板厚变动最小的控制。
如图1所示，本实施方式的轧制机1(串列式轧制机)由4台机架式轧制机11～14串联排列而构成，被轧制材料3被这4台机架式轧制机11～14连续地轧制。此时，被轧制材料3一边被轧制一边从图1中左侧向右侧移动。
机架式轧制机11～14分别包括上下6根辊，上下6根辊夹着被轧制材料3，从内侧起被称为作业辊、中间辊、支承辊。另外，在机架式轧制机11～14的出侧等，为了取得轧制控制装置2中的控制所需的控制状态量，设置有板厚度计41～44以及张力计51～54。
另外，轧制控制装置2包括电动机速度控制装置21～25、辊隙控制装置31～34、板厚控制装置61～64、张力控制装置71～74等。在本实施方式中，板厚控制装置61～64以及张力控制装置71～74起到重要的作用，以下依次说明其详细内容。
首先，在说明板厚控制的详细内容之前，说明被轧制材料3的轧制现象。图2是示出基于轧制机1的被轧制材料3的轧制现象的例子的图。如图2所示，通过在轧制机1的上下作业辊之间将被轧制材料3压溃而实施轧制。此时，被轧制材料3通过入侧张力Tb以及出侧张力Tf而被拉伸，通过轧制载荷P而被压溃，从而入侧板厚H变成出侧板厚h。由于这样的轧制现象，产生前滑率f以及后滑率b，当作业辊速度为VR时，入侧速度Ve以及出侧速度Vo使用前滑率f以及后滑率b分别由图2中所示的式子表示。
图3是示出轧制现象的控制模型的例子的图。在串列式轧制机的情况下，根据本机架式轧制机的入侧速度Ve、出侧速度Vo以及后级机架式轧制机的入侧速度、前级机架式轧制机的出侧速度，入侧张力Tb、出侧张力Tf发生变化。当这些张力发生变化时，轧制载荷P以及出侧板厚h、入侧速度Ve、出侧速度Vo发生变化。
如图3所示，轧制载荷P、前滑率f以及后滑率b均表示为取决于入侧板厚H、出侧板厚h、入侧张力Tb、出侧张力Tf、变形阻力k以及摩擦系数μ的函数。另外，图3的右下部记载的式子所包括的参数L表示机架式轧制机11～14的邻接的机架间的距离。另外，输入V－1是来自邻接前级机架式轧制机的出侧速度，V+1表示向邻接后级机架式轧制机的入侧速度。
如上所述，轧制现象是将入侧板厚H、作业辊速度VR、辊隙S作为输入、将入侧张力Tb、出侧张力Tf、出侧板厚h作为输出的现象，但也是通过张力而与前后级的机架式轧制机中的轧制现象有关的复杂的现象。
参照图1，以分别对应于4台机架式轧制机11～14的方式设置有控制作业辊速度VR的电动机速度控制装置21～24以及操作作业辊间的间隔即辊隙S的辊隙控制装置31～34。在轧制加工中，就产品的品质而言成为产品的被轧制材料3的板厚特别重要，所以在机架式轧制机11～14的出侧，设置有用于测定被轧制材料3的板厚的板厚度计41～44。另外，施加到被轧制材料3的张力对于轧制机械作业的稳定性而言很重要，与板厚精度也有关，所以在机架式轧制机11～14的出侧设置有张力计51～54。另外，在#4机架式轧制机14的出侧，为了控制该出侧的张力，设置有出侧张紧辊15以及控制出侧张紧辊15驱动用电动机的速度的电动机速度控制装置25。
在如上所述构成的轧制机1以及轧制控制装置2中，#1机架式轧制机11的板厚控制装置61经由辊隙控制装置31，控制#1机架式轧制机11的辊隙S。另外，#2～#4机架式轧制机12～14的板厚控制装置62～64经由电动机速度控制装置21～23控制前级即#1～#3机架式轧制机11～13的作业辊速度VR。
此时，在#2机架式轧制机12之后的板厚控制装置62～64中，实施使用了入侧的板厚度计41～43的检测结果的前馈控制，进一步地实施使用了出侧的板厚度计42～44的检测结果的反馈控制。例如，在板厚控制装置62中，实施使用了入侧的板厚度计41的检测结果的前馈控制，进一步地实施使用了出侧的板厚度计42的检测结果的反馈控制。
另外，#1～#3机架式轧制机11～13的张力控制装置71～73根据由该出侧的张力计51～55检测出的张力，求出下级的机架式轧制机12～14的辊隙S。辊隙控制装置32～34依照该求出的辊隙S操作作业辊的位置。例如，张力控制装置71根据由#1机架式轧制机11的出侧的张力计51检测出的张力，求出#2机架式轧制机12的辊隙S，辊隙控制装置32根据其结果，操作#2机架式轧制机12的作业辊的位置。
另外，#4机架式轧制机14的张力控制装置73经由电动机速度控制装置25操作出侧张紧辊15的速度，从而控制#4机架式轧制机14的出侧的张力。
图4是示出板厚控制装置64中的板厚控制的基本控制结构的例子的图。如图4所示(也一并参照图2)，板厚控制装置64进行传送处理，该传送处理使由#3机架式轧制机13的出侧的板厚度计43测定出的入侧板厚偏差ΔH延迟直至被轧制材料3的测定位置到达#4机架式轧制机14的正下方为止的时间TFF。这里，入侧板厚偏差ΔH的测量结果是轧制前的控制状态量，可称为所谓的控制前状态量。
接下来，板厚控制装置64对上述传送处理结果乘以控制增益GFF，得到前馈控制量。另外，板厚控制装置64对由#4机架式轧制机14的出侧的板厚度计44测定出的出侧板厚偏差Δh乘以控制增益GFB，进行积分处理，得到反馈控制量。板厚控制装置64将通过这样取得的前馈控制量与反馈控制量相加而得到的量向#3机架式轧制机13的电动机速度控制装置23输出。这里，出侧板厚偏差Δh的测量结果是轧制后的控制状态量，可称为所谓的控制后状态量。
此外，由硬度不均导致的板厚变动在作为发生位置的#4机架式轧制机14正下方无法检测，通过设置于远离#4机架式轧制机14的位置的板厚度计44来检测。因此，存在从产生板厚变动至检测为止的无用时间，所以在反馈控制量的计算中包括积分的控制量。
板厚控制装置62、63的结构为与板厚控制装置64相同的结构，所以以下省略其说明。另一方面，板厚控制装置61用于控制#1机架式轧制机11的辊隙S，所以其结构以及控制方法与板厚控制装置64不同。但是，在本实施方式中，省略板厚控制装置61的结构以及控制法的说明。
图5是示出张力控制装置73中的张力控制的基本控制结构的例子的图。如图5所示(也一并参照图2)，张力控制装置73是使用由设置于#3机架式轧制机13与#4机架式轧制机14之间的张力计53测定出的张力实际值T34FB与张力指令值T34ref的偏差ΔT34来进行比例积分控制的结构。在该积分控制中，由于控制输出相对于控制状态量相位偏移90度，所以关于作为结果而得到的#4机架式轧制机14的出侧板厚h，相对于本来的硬度不均位置，板厚偏差Δh的相位发生偏移。
《2.基于基本控制结构的仿真》
接下来，使用图6～图8来说明图1所示的4机架结构的串列式轧制机中的轧制现象的仿真结果。在该仿真中，根据作为硬度不均的变形阻力的变动，计算出#4机架式轧制机14的板厚变动、张力变动以及载荷变动随时间经过而如何变动。
图6是示出板厚控制、张力控制均不实施控制的情况下的仿真结果的例子的图。另外，图7是示出按照比例积分控制实施#4机架式轧制机14的入侧以及出侧的张力控制、且仅实施了#4机架式轧制机14的出侧的板厚控制的反馈控制的情况下的仿真结果的例子的图。另外，图8是示出除了图7的情况下的条件之外还进行了#4机架式轧制机14的前级的#3机架式轧制机13的出侧的板厚控制的反馈控制的情况下的仿真结果的例子的图。
此外，在图6～图8中，关于“板厚变动”，用实线表示入侧板厚H的变动(入侧板厚偏差ΔH)，用虚线表示出侧板厚h的变动(出侧板厚偏差Δh)。同样地，关于“张力变动”，用实线表示入侧张力的变动，用虚线表示出侧张力的变动，关于“载荷变动”，用实线表示轧制载荷的变动，用虚线表示变形阻力变动。
另外，时间从图的左侧向右侧流过，左端表示当前的状态，右端表示过去最久的状态。
在图6的情况下的仿真中，硬度不均直接表现为板厚变动。因此，变形阻力的变动与#4机架式轧制机14中的入侧板厚H的变动以及出侧板厚h的变动在波形的波峰位置处一致，相互的相位关系没有偏移(例如，参照纵向的实线的位置)。
另一方面，在图7的情况下的仿真中，发生#4机架式轧制机14的出侧板厚h的变动的相位相比入侧的板厚变动变快的相位超前。这是由于，在#4机架式轧制机14的板厚控制装置64中实施积分控制，所以变成相位滞后90度的控制输出，根据式(1)～(3)以及图24所示的关系，相移量Δ变为负。其结果，作为板厚控制的结果的#4机架的出侧板厚h的变动的相位偏移δ变为正。
另外，在图8的情况下的仿真中，在#4机架式轧制机14的前级的#3机架式轧制机13的板厚控制中也实施反馈控制，所以#4机架式轧制机14的入侧板厚H的变动相比变形阻力变成超前相位。
如上所述，针对如硬度不均那样控制对象原本具有的变动要素进行规定的控制，从而有时产生相位不同的其他变动要素，控制对象的控制状态量间的相位关系发生变动。
通常，在串列式轧制机中，以#1机架式轧制机11为首，由各个机架式轧制机12～14实施板厚控制，所以变形阻力的变动与作为其结果呈现的出侧板厚h的变动(出侧板厚偏差Δh)的相位发生偏移。因此，在使用机架式轧制机的入侧板厚偏差ΔH来实施前馈控制的情况下，由于变形阻力变动与入侧板厚偏差ΔH的相位偏移的影响，无法得到充分的控制效果。
以往，作为前馈控制的控制参数的调整方法，考虑控制输出～控制操作端的无用时间以及响应而设定图4中的前馈控制用的控制输出定时偏移量ΔTFF，根据作为控制结果的出侧板厚偏差Δh来变更控制增益G。然而，在使用该方法的情况下，在作为对象的控制状态量的入侧板厚偏差ΔH与作为硬度不均的变形阻力变动之间存在相位差，所以多数情况得不到充分的控制效果。
如前面出现的式(1)、(2－1)、(2－2)以及图24所示，在前馈控制中，需要适当地设定控制增益G和相当于相移量Δ的控制输出定时偏移量ΔTFF。并且，该设定需要考虑轧制速度、此外实施什么样的控制来确定，调整变得复杂。在轧制速度的情况下，板厚变动的频率变化，所以控制输出～控制操作端动作的响应变化。另外，在串列式轧制机的情况下，其响应根据由哪个轧制机机架来实施什么样的板厚控制、张力控制而不同。
在前馈控制中恰当地设定控制输出定时偏移量ΔTFF(相移量Δ)以及控制增益G是重要的，两者通过使用式(1)、(2－1)、(2－2)说明的关系相联系。例如，当变更控制增益G时，控制前后的控制状态量间的相位差δ也变动。相反地，当变更控制输出定时偏移量ΔTFF时，控制状态量的振幅X也变动。因此，为了恰当地设定两者来进行调整实际上很困难。
如前面出现的式(2－2)所示，控制前后的控制状态量间的相位差δ是反正切函数，所以针对－∞～+∞，将－90度～+90度设为定义域。另外，根据式(2－2)可以明确，在超过+∞而变成－的情况下，变成大于90度，所以如图24所示，为了方便起见，设为相位差δ超过90度。进一步地，根据式(2－2)，在控制增益G不大于1的情况下，控制状态量间的相位差δ不超过90度。因此，在控制状态量间的相位差δ超过90度时，能够预测为控制增益G过大。
另外，相移量Δ与控制前后的控制状态量间的相位差δ相互为反方向，所以如果知道控制状态量间的相位差δ，则能够预测如何变更相移量Δ、换言之能够预测如何变更控制输出定时偏移量ΔTFF。例如，在控制状态量间的相位差δ为+方向的情况下，使相移量Δ向增加方向、即从负侧向正侧的方向变更即可。另外，在相反的情况下，使相移量Δ向减少方向、即从正侧向负侧的方向变更即可。
如上所述，在板厚控制中的前馈控制的情况下，能够将由入侧的板厚度计43检测到的入侧板厚偏差ΔH与由出侧的板厚度计44检测到的出侧板厚偏差Δh的相位关系视为控制状态量间的相位差δ。同样地，能够将从入侧板厚偏差ΔH至控制输出的控制输出定时偏移量ΔTFF视为相移量Δ。因此，能够使用这些控制状态量来调整前馈控制中的控制输出定时偏移量ΔTFF以及控制增益GFF。因此，以下将对图4所示的板厚控制装置64的基本控制结构附加调整控制输出定时偏移量ΔTFF以及控制增益GFF的功能而得到的结构称为板厚控制装置64的扩展控制结构。
《3.扩展控制结构》
＜3.1前馈控制调整装置＞
图9是示出本发明的实施方式的板厚控制装置64以及前馈控制调整装置101的扩展控制结构的例子的图。这里，前馈控制调整装置101是求出用于由板厚控制装置64实施的前馈控制的控制输出定时偏移量ΔTFF以及控制增益GFF的装置。即，前馈控制调整装置101是实现板厚控制装置64的扩展控制结构的装置，是本实施方式的重大特征。
如图9所示，在前馈控制调整装置101中，针对由#4机架式轧制机14的入侧的板厚度计43检测出的入侧板厚偏差ΔH实施直至通过#4机架式轧制机14的出侧的板厚度计44的正下方的定时为止的传送处理。然后，将通过该传送处理得到的值设为入侧板厚偏差ΔHTRK。此外，图9中记载的时间TX3D－4表示从#4机架式轧制机14的入侧的板厚度计43的正下方至#4机架式轧制机14为止的传送时间，时间T4－X4D表示从#4机架式轧制机14至#4机架式轧制机14的出侧的板厚度计44正下方为止的传送时间。
另外，在前馈控制调整装置101中，针对通过用于测定#4机架式轧制机14的轧制载荷的轧制载荷计46检测出的轧制载荷P，实施从#4机架式轧制机14正下方至其出侧的板厚度计44正下方为止的传送处理。然后，将通过该传送处理得到的值设为轧制载荷PTRK。此外，轧制载荷P的变动是根据被轧制材料3的硬度不均而产生的控制状态量的变动。
控制增益及定时偏移量设定装置102将通过上述传送处理得到的入侧板厚偏差ΔHTRK、轧制载荷PTRK以及由板厚度计44检测出的出侧板厚偏差Δh作为输入，求出控制增益GFF以及控制输出定时偏移量ΔTFF。此外，关于求出控制增益GFF以及控制输出定时偏移量ΔTFF的方法，使用图10之后的图另行详细说明。
将由控制增益及定时偏移量设定装置102求出的控制增益GFF以及控制输出定时偏移量ΔTFF输入到板厚控制装置64。板厚控制装置64实施使用了入侧板厚ΔH的前馈控制，作为该前馈控制的控制增益G，使用由控制增益及定时偏移量设定装置102求出的控制增益GFF。进一步地，使用由控制增益及定时偏移量设定装置102求出的控制输出定时偏移量ΔTFF，将表示控制输出的定时的入侧板厚偏差ΔH的传送时间TFF修正为TFF＝TX3D－4－ΔTFF。
此外，在图9中，将前馈控制调整装置101描绘为设置于板厚控制装置64之外的其他装置，但也可以是包含在板厚控制装置64中的装置。
＜3.2控制增益及定时偏移量设定装置＞
图10是示出控制增益及定时偏移量设定装置102的详细结构的例子的图。如图10所示，控制增益及定时偏移量设定装置102构成为具备频率响应测定装置201、3个隶属函数105、106、107、模糊推理装置108、参数变更装置109等。
如上所述，控制增益及定时偏移量设定装置102将入侧板厚偏差ΔHTRK、出侧板厚偏差Δh、以及轧制载荷PTRK作为输入，计算前馈控制用的控制增益GFF以及控制输出定时偏移量ΔTFF。向板厚控制装置64输出所计算出的控制增益GFF以及控制输出定时偏移量ΔTFF。板厚控制装置64在使用控制增益GFF调整传送时间TFF之后，实施前馈控制。即，控制增益及定时偏移量设定装置102起到设定并调整板厚控制装置64中的前馈控制时的控制参数的作用。这是现有技术中不存在的本实施方式的重大特征之一。
板厚控制装置64中的前馈控制的目的在于：使出侧板厚偏差Δh比入侧板厚偏差ΔH小。因此，如果前馈控制适当地发挥作用，则出侧板厚偏差Δh变小。然而，如果出侧板厚偏差Δh变小，则难以判断入侧板厚偏差ΔH与出侧板厚偏差Δh的相位关系。在该情况下，有时难以求出前馈控制用的控制增益GFF以及控制输出定时偏移量ΔTFF。因此，在本实施方式的控制增益及定时偏移量设定装置102中，还使用受到硬度不均的影响的轧制载荷PTRK与入侧板厚偏差ΔHTRK的相位关系来求出前馈控制用的控制增益GFF以及控制输出定时偏移量ΔTFF。这也是本实施方式的重大特征之一。
因此，控制增益及定时偏移量设定装置102需要求出入侧板厚偏差ΔHTRK与出侧板厚偏差Δh、入侧板厚偏差ΔHTRK与轧制载荷PTRK这样的时间序列信号间的信号的衰减量、相位关系。
在专利文献2公开的发明中，一边使2个时间序列信号的相位偏离，一边运算“与1周期相应的平方误差”，将它最小的相位作为2个时间序列信号间的相位差。该方法除需要辨别基准信号的1周期之外，有时还难以应用于基准信号和比较信号的振幅由于控制效果而大幅不同的情况、多个频率分量重复的情况等。因此，在本实施方式中，使用能够较容易地求出2个时间序列信号间的信号的衰减量以及相位关系的频率响应法。
(参考1：关于频率响应法)
图11是用于说明频率响应法的概要的图，(a)是示出时间响应模型的例子的图，(b)是示出频率响应模型的例子的图。在轧制控制中，被轧制材料3例如从#4机架式轧制机14的入侧进入，在由于轧制现象而使板厚减少之后，从#4机架式轧制机14的出侧出来。即，被轧制材料3的入侧板厚偏差ΔH由于轧制现象而变化为出侧板厚偏差Δh。
这里，如图11(a)所示，当用x(t)表示入侧板厚偏差ΔH的时间变化，用y(t)表示出侧板厚偏差Δh的时间变化时，轧制现象能够表示为满足y(t)＝g(t)·x(t)的时间响应函数g(t)。即，作为时间空间的信号(时间序列信号)的入侧板厚偏差x(t)通过轧制现象的时间响应函数g(t)被变换成作为时间空间的信号的出侧板厚偏差y(t)。
通过这样的时间响应函数g(t)表示的轧制现象能够使用图11(b)所示的频率响应函数G(ω)来表示。即，当将入侧板厚偏差ΔH以及出侧板厚偏差Δh表示为作为频率空间中的信号(频率分量的值)的入侧板厚偏差X(ω)以及出侧板厚偏差Y(ω)时，能够将两者的关系表示为Y(ω)＝G(ω)·X(ω)。即，作为频率空间中的信号的入侧板厚偏差X(ω)通过轧制现象的频率响应函数G(ω)被变换成作为频率空间中的信号的出侧板厚偏差Y(ω)。
时间空间的入侧板厚偏差x(t)以及出侧板厚偏差y(t)例如能够作为通过#4机架式轧制机14的入侧的板厚度计43以及出侧的板厚度计44检测的时间序列信号而得到。另一方面，频率空间中的入侧板厚偏差X(ω)以及出侧板厚偏差Y(ω)通过对在时间空间中得到的x(t)以及y(t)分别进行傅里叶变换而得到。
使用频率空间的输入信号X(ω)、输出信号Y(ω)以及频率响应函数G(ω)来表现轧制现象的优点在于容易针对每个频率比较输入信号以及输出信号的振幅以及相位的关系。即，在频率空间中，能够容易地求出由轧制现象引起的板厚偏差信号的衰减量、相位差。
即，在本实施方式中，入侧板厚偏差x(t)以及出侧板厚偏差y(t)作为由板厚度计43、44检测的检测值而得到。另外，频率空间的入侧板厚偏差X(ω)以及出侧板厚偏差Y(ω)通过对入侧板厚偏差x(t)以及出侧板厚偏差y(t)分别进行傅里叶变换而求出。然后，频率响应函数G(ω)能够通过下面的式(3)求出。
【数3】
在这里，是X(ω)的复共轭。
进一步地，能够根据该频率响应函数G(ω)，通过下面的式(4-1)以及式(4-2)求出频率ω下的衰减量gain以及相位差phase。
【数4】
gain＝20·log(|G(ω)|)[dB] (4-1)
在这里，arg(c)表示复数c的偏角。
(参考2：关于离散傅里叶变换以及FFT)
这里，说明求出频率空间的入侧板厚偏差X(ω)以及出侧板厚偏差Y(ω)时使用的离散数据的傅里叶变换(离散傅里叶变换)。一般来说，当使用N个独立的频率为k的正弦波信号来表现1周期由N个采样数据构成的时间序列信号f(t)时，如下面的式(5)所示。
【数5】
在这里，j是虚数单位。
这里，如果将表示与1周期相应的采样数据的顺序的数n＝0、1、…、N与表示0～2π的相位的时间t对应起来，则能够表示为t＝2π·n/N。因此，式(5)能够如下面的式(6)表示。
【数6】
然后，通过对式(6)进行离散傅里叶变换，得到下面的式(7)。
【数7】
在这里，m＝0，1，2，…，N-1。
这里，系数cm是复数。另外，在式(7)中，2πm/N相当于频率。即，系数cm表示由式(5)表示的时间序列信号f(t)在频率为2πm/N时的频率分量。因此，系数cm的绝对值以及偏角分别表示频率是2πm/N时的时间序列信号f(t)的频率分量的振幅以及相位。
进一步地，在由计算机处理离散傅里叶变换的情况下，通常使用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform：以下简记为FFT)。关于FFT，作为应用的条件，需要作为变换对象的数据数量是2的幂，但如果与通常的离散傅里叶变换相比，则具有计算量大幅变少这样的大优点。
一般可知在对N个数据进行傅里叶变换时，在通常的离散傅里叶变换中，需要与N2成比例的计算量，但在FFT中，与N·log2N成比例的计算量就够了。例如，在进行1024个数据的傅里叶变换时，FFT的计算量相对于通常的离散傅里叶变换的计算量，变成：
log21024/1024＝10/1024。
即，FFT的计算量是通常的离散傅里叶变换的100分之一左右的计算量即可。
＜3.3FFT的频率分辨率以及数据收集时间＞
如上所述，FFT由于需要2的幂的数据数量，所以对数据的采样时间间隔(采样间隔)也产生限制。这里，当将作为采样间隔的倒数的采样频率设为fs，将采样数量(数据数量)设为N时，频率分辨率Δf能够通过Δf＝fs/N来计算，数据收集时间MT能够通过MT＝N/fs＝1/Δf来计算。
这里，数据收集时间MT是指向FFT输入的数据的采样开始至结束为止的时间，频率分辨率Δf是指实施FFT时在频率轴向上的分辨率。另外，在按采样频率fs采样而得到的数据中，能够分解2个频率分量的理论上的最大频率fr通过fr＝fs/2来提供。即，2个频率分量如果未分开频率分辨率Δf的2倍以上，则无法分离。
最好频率分辨率Δf以及数据收集时间MT都小。然而，如上所述，由于存在MT＝1/Δf的关系，所以无法使两者同时减小。因此，在利用FFT的基础上，将频率分辨率Δf以及数据收集时间MT设定为实用上恰当的值很重要。
但是，本发明的实施方式的板厚控制的前馈控制的目的在于调整其控制增益G以及相移量Δ而提高控制效果。为此，需要以尽可能短的时间间隔实施计算，并且，需要使数据收集时间MT尽可能地短。
另一方面，当在关于入侧板厚的干扰即入侧板厚偏差ΔH中包括多个频率分量的情况下，如果无法使各干扰的频率分离，则无法计算各干扰的频率分量下的衰减量gain以及相位差phase。因此，需要选定满足这些条件的数据收集时间。
图12以及图13是示出利用FFT的频率响应仿真结果的例子的图。图12(a)的仿真结果是数据收集时间MT是10.24秒且频率分辨率Δf为0.1Hz左右的情况下的情形。在该仿真中，作为表示针对板厚的干扰的入侧板厚偏差ΔH，混合0.5Hz、1.0Hz、2.0Hz、3.0Hz的正弦波而设为输入信号。此时输入的正弦波在上述各频率下，如下设定作为输出信号的出侧板厚偏差Δh的衰减量gain以及相位差phase。
此外，在图12(a)中，上部的曲线图是示出时间空间中的入侧板厚偏差ΔH以及出侧板厚偏差Δh的时间变化的曲线图，下部的曲线图是示出实施FFT后的频率空间中的入侧板厚偏差ΔH以及出侧板厚偏差Δh(输出信号)的频率特性的曲线图。另外，在下部的曲线图中，一并示出衰减量gain以及相位差phase。
根据图12(a)的下部的频率空间的曲线图可知，4个频率分量在出侧板厚偏差Δh中也能明确地分离，还能够准确地求出衰减量gain以及相位差phase。但是，如果根据干扰即入侧板厚偏差ΔH的频率的最小值是0.5Hz进行判断，则不得不说数据收集时间为10秒较长。即，在该情况下，为了实施前馈的AGC(Automatic Gain Control，自动增益控制)的调整，需要5个板厚变动周期(2秒)以上的的时间。
图12(b)的仿真结果是数据收集时间MT是5.12秒且频率分辨率Δf为0.2Hz左右的情况下的情形。在该情形的仿真中输入的入侧板厚偏差ΔH与图12(a)的情况相同，表示仿真结果的曲线图的显示形式也依照图12(a)。
根据图12(b)的下部的频率空间的曲线图可知，在出侧板厚偏差Δh中，输入信号所包括的4个频率分量也能基本明确地分离，衰减量gain以及相位差phase都能够大概准确地求出。此外，该图还是示出如下内容的实例：如果输入信号所包括的任意2个频率的最小分离幅度(0.5Hz)分开了频率分辨率Δf(0.2Hz)的2倍以上，则能够大致准确地求出衰减量gain以及相位差phase。
图13(c)的仿真结果是数据收集时间MT是2.56秒且频率分辨率Δf为0.4Hz左右的情况下的情形。在该情形的仿真中输入的入侧板厚偏差ΔH与图12(a)的情况相同，表示仿真结果的曲线图的显示形式依照图12(a)。
根据图13(c)的下部的频率空间的曲线图可知，在该情况下，作为输入信号的入侧板厚偏差ΔH所包括的0.5Hz与1.0Hz的频率在入侧板厚偏差ΔH以及出侧板厚偏差Δh中的任一方中都不能充分地分离。因此，所得到的衰减量gain以及相位差phase均变得不准确。
图13(d)的仿真结果是数据收集时间MT是2.56秒且频率分辨率Δf为0.2Hz左右的情况下的情形，作为入侧板厚偏差ΔH，输入单一频率0.5Hz的正弦波。在该情况下，如图13(d)的下部的曲线图所示，在出侧板厚偏差Δh中，0.5Hz的频率也能正确地分离，衰减量gain以及相位差phase均能够大致准确地求出。
此外，该情况下的数据收集时间MT是2.56秒，是能够再现出侧板厚偏差Δh的频率0.5Hz的2秒+α的时间，可知能够以大致最小时间进行前馈的AGC的调整。
但是，在FFT中，通过将处理对象的数据数量限定于2的幂，从而大幅缩短计算时间。因此，无法将向FFT的输入数据数量设为任意的数量。因此，数据收集时间MT根据数据的采样周期与数据数量的组合而大幅变化。
例如，考虑频率分辨率Δf是0.1Hz(周期是10秒)的情形。在该情况下，如果将采样周期设为10ms、将数据数量设为1024个，则数据收集时间MT为10.24秒。该数据收集时间MT与根据频率分辨率Δf＝0.1Hz得到的周期10秒大致相同。与此相对地，如果将采样周期设为8ms、将数据数量设为2048个，则数据收集时间MT为16.384秒，与周期10秒相比大幅变大。
接下来，考虑频率分辨率Δf是0.5Hz(周期是2秒)的情形。在该情况下，如果将采样周期设为10ms、将数据数量设为256个，则数据收集时间MT为2.56秒，与上述周期2秒相比变大。因此，如果将采样周期设为8ms、将数据数量设为256个，则数据收集时间MT为2.048秒，与周期2秒大致相同。
图14是示出采样周期及数据数量检索表格的例子的图。如图14所示，采样周期及数据数量检索表格是与频率分辨率Δf相应地储存有能够得到最适合于最小数据收集时间的实际数据收集时间的采样周期以及数据数量的表格。这里，“最适合”表示比最小数据收集时间大并且与最小数据收集时间最接近的意思。
为了通过使用FFT的频率响应法实施前馈控制的控制参数的调整，需要尽可能快速(短时间)地求出相应的频率的出侧板厚偏差Δh相对于入侧板厚偏差ΔH的衰减量gain以及相位差phase。因此，使FFT中使用的数据收集时间MT最小是重要的。关于数据收集时间MT，基于根据实际产生的板厚偏差(入侧板厚偏差ΔH)所需的最小分辨率，确定最小数据收集时间，并设定它所需的采样数量以及数据数量。
＜3.4频率响应测定装置＞
接下来，说明使用频率响应法求出板厚控制的前馈控制中的控制增益GFF以及控制输出定时偏移量ΔTFF的方法。根据频率响应法，设定数据收集时间MT，对入侧板厚偏差ΔH以及出侧板厚偏差Δh进行FFT处理，从而能够求出该数据收集时间MT的振幅。如上所述，硬度不均是被轧制材料3的长边方向的硬度变动，每当轧制时发生，所以由于硬度不均，在前面的轧制中产生的板厚变动即入侧板厚偏差ΔH与轧制后的板厚变动即出侧板厚偏差Δh为大致同一频率。另外，与通常的入侧板厚偏差ΔH不同，预计由于硬度不均引起的出侧板厚偏差Δh的衰减量小。
因此，通过以下步骤，求出前馈控制中的控制增益GFF以及控制输出定时偏移量ΔTFF，从而能够高效地实施前馈控制的控制参数的调整。此外，在以下说明中，入侧板厚偏差ΔH表示传送处理后的入侧板厚偏差ΔHTRK的情况较多，但即使在该情况下，也仅记载为入侧板厚偏差ΔH。
(步骤1)对入侧板厚偏差ΔHTRK和出侧板厚偏差Δh进行FFT处理。此外，按与检测规定的板厚干扰所需的频率分辨率Δf相应的周期来实施该FFT处理。
(步骤2)根据上述FFT处理结果，求出出侧板厚偏差Δh为预先确定的值以上且衰减量gain最小的频率作为硬度不均干扰的频率(以下称为调整对象频率)。然后，求出能够识别硬度不均干扰的频率与其他干扰的频率的干扰识别频率分辨率Δfc。
(步骤3)根据上述干扰识别频率分辨率Δfc求出最小数据收集时间，进一步地，设定考虑了FFT的采样数量以及采样周期。
(步骤4)按所设定的上述采样数量以及采样周期实施FFT，对于入侧板厚偏差ΔHTRK和出侧板厚偏差Δh，求出上述调整对象频率下的衰减量以及相位关系。
(步骤5)根据上述相位关系求出前馈控制用的控制增益GFF以及控制输出定时偏移量ΔTFF，将它们向板厚控制装置64输出。
通过图10所示的控制增益及定时偏移量设定装置102实施以上的步骤1～步骤5。即，构成频率响应测定装置201的板厚干扰测定装置202实施步骤1，板厚干扰推测装置203实施步骤2，频率响应推测装置204实施步骤3以及步骤4。另外，步骤5由隶属函数105～107、模糊推理装置108以及参数变更装置109来实施。然后，通过重复进行以上的步骤4以及步骤5，执行板厚控制装置64的前馈控制中的控制参数(即控制增益GFF以及入侧板厚偏差ΔH的传送时间TFF)的调整。
以下，说明构成控制增益及定时偏移量设定装置102的频率响应测定装置201的详细结构以及控制内容。如图10所示，频率响应测定装置201构成为具备板厚干扰测定装置202、板厚干扰推测装置203以及频率响应推测装置204。
图15是示出板厚干扰测定装置202的结构的例子的图。如图15所示，板厚干扰测定装置202构成为包括入侧板厚偏差表格2021、出侧板厚偏差表格2022、入侧板厚偏差FFT装置2023、出侧板厚偏差FFT装置2024等。
一般来说，作为板厚偏差的原因的干扰(以下称为板厚干扰)的频率不仅根据轧制速度，还根据板厚干扰的种类等而不同。这里，考虑从板厚偏差去除例如0.5Hz以上的频率的板厚干扰，将频率分辨率Δf设为0.1Hz。此外，这些值根据实际的板厚干扰的状况、机械作业状态而由用户适当设定，并且能够变更。
在频率分辨率Δf是0.1Hz时，最小数据收集时间为10秒。因此，参照图14所示的采样周期及数据数量检索表格，得到采样周期＝0.01秒以及数据数量＝1024。使用这些数值实施之后的板厚干扰测定装置202中的FFT等处理。
在板厚干扰测定装置202的存储装置(省略图示)中准备了分别能够储存1024个数据的入侧板厚偏差表格2021以及出侧板厚偏差表格2022。然后，每隔采样周期0.01秒地将传送处理后的入侧板厚偏差ΔH即ΔHTKR以及出侧板厚偏差Δh输入到板厚干扰测定装置202，分别从上述表格的0地址到1023地址地依次写入。
当向入侧板厚偏差表格2021以及出侧板厚偏差表格2022的数据写入结束后，入侧板厚偏差FFT装置2023将写入到入侧板厚偏差表格2021的数据作为输入数据，执行FFT处理。同样地，出侧板厚偏差FFT装置2024将写入到出侧板厚偏差表格2022的数据作为输入数据，执行FFT处理。然后，作为这些FFT处理的结果，得到入侧板厚偏差频率分量H(f)以及出侧板厚偏差频率分量h(f)。
这里，入侧板厚偏差频率分量H(f)以及出侧板厚偏差频率分量h(f)的频率f＝m·Δf(Δf是频率分辨率)时的值通过计算由先前说明的式(7)定义的cm来求出。此外，此时，式(7)中包括的时间序列信号f(n)的数据分别通过入侧板厚偏差表格2021以及出侧板厚偏差表格2022来提供。
因此，频率f＝m·Δf时的时间序列信号f(n)即入侧板厚偏差ΔH以及出侧板厚偏差Δh的振幅的衰减量以及相位差能够根据前面出现的式(4－1)以及(4－2)如式(8－1)以及(8－2)所示地表示。
【数8】
振幅衰减量gain＝|cm|[mm] (8-1)
相位差
作为以上处理的结果，在板厚干扰测定装置202中，从入侧板厚偏差FFT装置2023输出进入侧板厚偏差振幅Hg(m)以及入侧板厚偏差相位Hp(m)。同样地，从出侧板厚偏差FFT装置2024输出出侧板厚偏差振幅hg(m)以及出侧板厚偏差相位hp(m)。
图16是示出入侧板厚偏差振幅Hg(m)以及出侧板厚偏差振幅hg(m)相对于频率的依赖特性的例子的图。即，图16是将横轴设为频率、并且针对纵轴用虚线以及实线表示针对各频率的入侧板厚偏差振幅Hg(m)以及出侧板厚偏差振幅hg(m)的值的图的例子。以下，参照图16说明板厚干扰推测装置203执行的处理内容。
在图16的例子中，表示入侧板厚偏差振幅Hg(m)的虚线的曲线图在(A)、(B)以及(C)的频率位置、即频率为mA·Δf、mB·Δf以及mC·Δf的位置处为大的值。这表示入侧板厚偏差ΔH由于具有这些频率的板厚干扰而变动。
该入侧板厚偏差振幅Hg(m)由于轧制现象变化为出侧板厚偏差振幅hg(m)。这里，如图16(A)所示，示出在出侧板厚偏差振幅hg(m)充分小于入侧板厚偏差振幅Hg(m)时通常的板厚控制有效地发挥作用，所以自然衰减(仅在轧制现象下的板厚变动抑制效果)大。因此，针对(A)的频率mA·Δf，也可以不进行前馈控制的控制参数的调整。
与此相对地，如(B)所示，在与入侧板厚偏差振幅Hg(m)相比出侧板厚偏差振幅hg(m)几乎未衰减时，其原因估计是硬度不均。因此，针对(B)的频率mB·Δf，需要进行前馈控制的控制参数的调整。
另外，如(C)所示，在出侧板厚偏差振幅hg(m)即使没那么大而与入侧板厚偏差振幅Hg(m)相比也不怎么衰减时，判断为需要进行前馈控制的控制参数的调整。
通常，在实测出的入侧板厚偏差ΔH以及出侧板厚偏差Δh中包括噪声分量(实际的噪声或者可以视为噪声的部分)，所以在入侧板厚偏差振幅Hg(m)以及出侧板厚偏差振幅hg(m)中也包括噪声分量。因此，这里，针对入侧板厚偏差振幅Hg(m)以及出侧板厚偏差振幅hg(m)，预先确定噪声等级Ln。然后，对于出侧板厚偏差振幅hg(m)超过该噪声等级Ln时的频率，判断为需要进行前馈控制的控制参数的调整。
在本实施方式中，考虑以上内容，板厚干扰推测装置203首先求出出侧板厚偏差振幅hg(m)超过预先确定的噪声等级Ln时的频率作为干扰频率fci。在图16的例子中，作为干扰频率fci，求出mA·Δf、mB·Δf以及mC·Δf。这里，i＝1、2、…，是干扰频率fci存在多个时的识别编号。
接下来，板厚干扰推测装置203对于所求出的上述干扰频率fci，求出出侧板厚偏差振幅hg(m)与入侧板厚偏差振幅Hg(m)之比，将该比最大时的干扰频率fci设为调整对象频率fc。在图16的例子中，作为调整对象频率fc，求出mB·Δf。
根据以上的说明可知，调整对象频率fc表示由于硬度不均而产生的板厚变动最大的频率。因此，针对这样求出的调整对象频率fc，需要适当地调整作为前馈控制的控制参数的控制增益GFF以及控制输出定时偏移量ΔTFF。此外，干扰频率fci是调整对象频率fc的候补，还包括由于并非硬度不均的原因而产生的板厚变动的频率。
进一步地，板厚干扰推测装置203求出调整对象频率fc与除调整对象频率fc以外的调整对象频率fci的差分的最小值。然后，求出对该最小值乘以1/2而得到的值作为前馈控制的控制参数的调整所需的干扰识别频率分辨率Δfc。即，板厚干扰推测装置203计算：
Δfc＝(1/2)·min{|fci－fc|：fci≠fc}。
此外，该计算相当于求出调整对象频率fc与离该调整对象频率fc最近的干扰频率fci的差分频率的1/2的处理。
顺带地说，在图16的例子中，频率mA·Δf与频率mC·Δf相比，更接近于作为调整对象频率fc的mB·Δf。因此，将前馈控制的控制参数的调整所需的干扰识别频率分辨率Δfc求出为：
Δfc＝(mB－mA)·Δf/2。
板厚干扰推测装置203将通过以上处理求出的调整对象频率fc推测为是由于硬度不均干扰引起的板厚偏差的频率。然后，向频率响应推测装置204输出这些求出的调整对象频率fc以及干扰识别频率分辨率Δfc。
此外，这里，根据入侧板厚偏差振幅Hg(m)与出侧板厚偏差振幅hg(m)的比较，求出调整对象频率fc，但也可以根据入侧板厚偏差相位Hp(m)与出侧板厚偏差相位hp(m)的比较，求出调整对象频率fc。
图17是示出频率响应推测装置204的结构的例子的图。频率响应推测装置204根据通过板厚干扰推测装置203而得到的干扰识别频率分辨率Δfc实施FFT。因此，频率响应推测装置204首先通过参照图14所示的采样周期及数据数量检索表格，根据干扰识别频率分辨率Δfc确定采样周期(1/Δfs)以及数据数量Nc。
如图17所示，在频率响应推测装置204中，准备有分别能够储存Nc个数据的入侧板厚偏差表格2041、出侧板厚偏差表格2042以及轧制载荷表格2043。然后，针对每个采样周期Δfs输入到频率响应推测装置204的入侧板厚偏差ΔHTRK、出侧板厚偏差Δh以及轧制载荷PTRK从分别对应的表格的0地址向Nc－1地址地依次写入。
当直至Nc－1地址为止的数据的写入分别结束后，入侧板厚偏差FFT装置2044执行写入到入侧板厚偏差表格2041的数据的FFT处理。同样地，出侧板厚偏差FFT装置2045执行写入到出侧板厚偏差表格2042的数据的FFT处理，轧制载荷FFT装置2046执行写入到轧制载荷表格2043的数据的FFT处理。
此外，频率响应推测装置204的FFT处理中使用的数据的数据数量Nc是通常充分小于板厚干扰推测装置203的FFT处理中使用的数据的数据数量N的值，例如是它的1/10左右的值。因此，板厚干扰推测装置203的FFT处理在短时间内完成。
作为这些FFT处理的结果，入侧板厚偏差FFT装置2044、出侧板厚偏差FFT装置2045以及轧制载荷FFT装置2046分别得到入侧板厚偏差频率分量Hc(f)、出侧板厚偏差频率分量hc(f)以及轧制载荷频率分量Pc(f)。
入侧板厚～出侧板厚响应测定装置2047根据如上所述求出的入侧板厚偏差频率分量Hc(f)以及出侧板厚偏差频率分量hc(f)，运算入侧板厚～出侧板厚响应Gh(f)。同样地，入侧板厚～轧制载荷响应测定装置2048根据入侧板厚偏差频率分量Hc(f)以及轧制载荷频率分量Pc(f)，运算入侧板厚～出侧板厚响应GP(f)。
这里，入侧板厚～出侧板厚响应Gh(f)以及轧制载荷频率分量Pc(f)分别依照下面的式(9－1)以及(9－2)来运算。
【数9】
接下来，入侧板厚～出侧板厚响应测定装置2047将由板厚干扰推测装置203求出的调整对象频率fc代入到式(9－1)的频率f，求出其偏角，从而运算入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED。同样地，入侧板厚～轧制载荷响应测定装置2048将调整对象频率fc代入到式(9－2)的频率f，求出其偏角，从而运算入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP。另外，出侧板厚偏差FFT装置2045将调整对象频率fc代入到出侧板厚偏差频率分量hc(f)的频率f，求出其绝对值，从而运算出侧板厚偏差PP值ΔhPP。
即，入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED、入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP以及出侧板厚偏差PP值ΔhPP通过下面的式(10－1)～(10－3)来运算。
【数10】
ΔhPP＝|hC(fC)| (10-3)
此外，在以上的说明中，板厚干扰测定装置202以及频率响应推测装置204在取得与1周期相应的例如N个实际数据后实施FFT，但也能够每当取得1个实际数据时实施FFT。为此，在入侧板厚偏差表格2021、2041等储存实际数据的表格中，在将新的实际数据写入到0地址时，使0～N－1地址的数据移位到1～N地址之后进行写入。这样一来，在入侧板厚偏差表格2021、2041等表格中始终写入有最新的实际数据。因此，入侧板厚偏差FFT装置2023、2044等能够最短地以实际数据取得周期实施FFT。
＜3.5隶属函数以及模糊推理装置＞
但是，在前馈控制中，其目的在于，使用入侧板厚偏差ΔH来减小出侧板厚偏差Δh。因此，作为控制对象的是出侧板厚偏差Δh。作为硬度不均的变形阻力变动的影响作为入侧板厚偏差ΔH而出现在#4机架入侧，所以#4机架的板厚控制装置64实施使用入侧板厚偏差ΔH的前馈控制。然后，前馈控制调整装置101根据入侧板厚偏差ΔH与出侧板厚偏差Δh的相位关系，调整前馈控制。
其结果，当前馈控制的效果适当地体现时，出侧板厚偏差Δh的检测值变小，在理想情况下变成0。在该情况下，难以求出入侧板厚偏差ΔH与出侧板厚偏差Δh的相位关系。与此相对地，作为去除由硬度不均导致的出侧板厚偏差Δh的结果，轧制载荷P大幅变动，所以能够将它用作出侧板厚偏差Δh的替代。因此，在本实施方式中，前馈控制调整装置101具备根据入侧板厚偏差ΔH与轧制载荷P的相位关系而实施前馈控制的控制输出定时偏移量ΔTFF的调整的功能。
如图10所示，控制增益及定时偏移量设定装置102具备隶属函数105、106、107以及模糊推理装置108，通过它们实现以上的调整功能。
首先，隶属函数105将出侧板厚偏差PP值ΔhPP作为输入，求出SHS以及SHB的值。这里，SHS是表示出侧板厚偏差Δh小时的程度的值，SHB是表示出侧板厚偏差Δh大时的程度的值。
同样地，隶属函数106将入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED作为输入，求出TEDB、TEDM、TEDZ、TEDP、TEDT的值。
这里，TEDB是表示入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED的负值大时的程度的值，TEDM是表示入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED为负侧的情况下的程度的值。另外，TEDZ是表示入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED为零的程度的值。另外，TEDP是表示入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED为正侧时的程度的值，TEDT是表示入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED的正值大时的程度的值。
另外，隶属函数107将入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP作为输入，求出TEPM、TEPZ、TEPP的值。
这里，TEPM是表示入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP为负侧时的程度的值。TEPZ是表示入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP为零时的程度的值。TEPP是表示入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP为正侧时的程度的值。
此外，在图10中，隶属函数105、106、107中的设置于横轴的各阈值使用预先确定的值。隶属函数105中的SB是用于判定能否实施使用出侧板厚偏差Δh的前馈控制的调整的阈值。例如，在出侧板厚偏差Δh为1μm以下时，如果在前馈控制的调整时不使用出侧板厚偏差Δh，则SB＝1μm。这样，本实施方式的控制增益及定时偏移量设定装置102在出侧板厚偏差Δh的变动幅度处于规定的范围内的情况下，不参照出侧板厚偏差Δh，而参照轧制载荷P的变动的相位。
隶属函数106中的DB、DT是用于判定控制增益过高的阈值。例如，在入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED超过90度时，判断为控制增益高。在该情况下，设定为DB＝－90度、DT＝90度，实施使控制增益下降的控制。
隶属函数106中的DM、DP以及隶属函数107中的PM、PP是用于判定不需要输出定时偏移量的调整的阈值。例如，在入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED为±20度以内的情况下，判断为不需要输出定时偏移量ΔTFF的调整。在该情况下，设定为DM＝－20度、DP＝20度，同样地设定为PM＝－20度、PP＝20度。此外，这些值是一个例子，能够根据轧制状况、设备的特性适当变更。
另外，作为DZ、PZ，设定出侧板厚偏差Δh最小且前馈控制的效果达到最大限度的情况下的入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED、入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP。此外，这些相位差的值例如根据轧制仿真、实际轧制中的手动调整时的实际数据等而预先确定。控制增益及定时偏移量设定装置102通过将所输入的入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED等相位差与预先确定的值相比较，确定输出定时偏移量ΔTFF。
模糊推理装置108使用由隶属函数105、106、107求出的SHS、SHB、TEDB、TEDM、TEDZ、TEDP、TEDT、TEPM、TEPZ、TEPP来求出TFFP、TFFM、GFFP、GFFM。这里，TFFP以及TFFM分别是表示使前馈控制用的控制输出定时偏移量ΔTFF向增加侧变更的程度以及向减少侧变更的程度的值。另外，GFFP以及GFFM分别是表示使控制增益GFF向增加侧变更的程度以及向减少侧变更的程度的值。
一般来说，存在各种推理规则，但本实施方式的模糊推理装置108进行由接下来的条件表示的处理。
如果IF(A and B)那么C的情况下：C＝min(A，B)
如果IF(A or B)那么C的情况下：C＝max(A，B)
在出侧板厚偏差Δh大且入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED为零时，认为前馈控制的控制增益GFF小，所以应用接下来的推理规则。
如果(SHB and TEDZ)那么GFFP
另外，在出侧板厚偏差Δh大且存在入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED时，判断为控制输出定时偏移量ΔTFF发生偏移。因此，通过消除该偏移，能够期待出侧板厚偏差Δh变小，所以应用接下来的推理规则。
如果(SHB and TEDP)那么TFFP
如果(SHB and TEDM)那么TFFM
另外，在出侧板厚偏差Δh大且入侧板厚－出侧板厚间的相位差大且超过90度时，判断为前馈控制的控制增益GFF过大。在该情况下，认为最好首先使控制增益GFF下降而成为适当的控制增益之后，调整控制输出定时偏移量ΔTFF。因此，在该情况下，应用接下来的推理规则。
如果(SHB and TEDT)那么GFFM
如果(SHB and TEDB)那么GFFM
另外，在出侧板厚偏差Δh小且入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP大时，通过调整控制输出定时偏移量ΔTFF，能够期待使出侧板厚偏差Δh进一步减小。因此，在该情况下，应用接下来的推理规则。
如果(SHS and TEPP)那么TFFM
如果(SHS and TEPM)那么TFFP
根据轧制现象的仿真，在入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP为负侧的情况下，当使控制输出定时偏移量ΔTFF向增加侧变更时，入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP变小。另外，在入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP为正侧的情况下，当使控制输出定时偏移量ΔTFF向减少侧变更时，入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP变小。以上所示的推理规则是根据该仿真结果确定的。
图24的关系表示入侧板厚偏差ΔH和出侧板厚偏差Δh那样的控制状态量在控制的前后如何变化。轧制载荷P根据入侧和出侧的板厚变动以及入侧和出侧的张力来确定，所以入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP与控制输出定时偏移量ΔTFF的关系与图24不同。然而，如果知道在使控制输出定时偏移量ΔTFF变更了的情况下的入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP的变化倾向，则能够如本实施方式那样将入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP用于控制输出定时偏移量ΔTFF的调整。
通过使用以上的推理规则，能够求出使前馈控制用的控制输出定时偏移量ΔTFF向增加侧变更的程度即TFFP以及向减少侧变更的程度即FFM。进一步地，能够求出使前馈控制用的控制增益GFF向增加侧变更的程度即GFFP以及向减少侧变更的程度即GFFM。
此外，以上说明的推理规则是一个例子，不限定于该推理规则。例如，只要变更前馈控制中的控制状态量、前馈控制用的控制增益GFF、控制输出定时偏移量ΔTFF等而使出侧板厚偏差Δh减小，则可以是任意的推理规则。另外，推理规则也可以不是基于轧制现象的仿真来确定，而根据在实际的轧制机械作业中尝试手动调整而得到的实际数据来确定。多数情况下这与现实的轧制现象更吻合。
参数变更装置109使用如上求出的变更程度TFFP、TFFM、GFFP、GFFM，依照下面的式(11－1)、(11－2)，变更前馈控制用的控制增益GFF以及控制输出定时偏移量ΔTFF。
【数11】
GFF＝GFF+GFFP·CGFFP+GFFM·CGFFM (11-1)
ΔTFF＝ΔTFF+TFFP.CTFFP+TFFM.CTFFM (11-2)
这里，CTFFP、CTFFM、CGFFP、CGFFM是调整用的参数。CTFFP是表示控制输出定时偏移量ΔTFF每一次向增加侧变更的变更量的值，CTFFM是表示向其减少侧变更的变更量的值。另外，CGFFP是表示控制增益G每一次向增加侧变更的变更量的值，CGFFM是表示向其减少侧变更的变更量的值。
如上所述，前馈控制调整装置101能够将板厚控制装置64中的前馈控制的前馈控制用的控制增益GFF以及控制输出定时偏移量ΔTFF始终调整为最佳的状态。其结果，前馈控制的控制效果大幅提高。
《4.基于扩展结构的仿真》
接下来，使用图18～图22，说明通过仿真验证前馈控制调整装置101的效果的结果。
图18是示出按照比例积分控制实施#4机架式轧制机14的入侧以及出侧的张力控制并且实施了#4机架式轧制机14的出侧板厚的反馈控制以及前馈控制的情况下的仿真结果的例子的图。该仿真条件相当于对图8中的仿真条件追加了前馈控制的板厚控制的情况。此外，在图18中，关于“板厚变动”，用实线表示入侧板厚的变动(入侧板厚偏差ΔH)，用虚线表示出侧板厚的变动(出侧板厚偏差Δh)。同样地，关于“张力变动”，用实线表示入侧张力的变动，用虚线表示出侧张力的变动，关于“载荷变动”，用实线表示轧制载荷的变动，用虚线表示变形阻力变动。另外，用实线的纵线表示入侧板厚的相位，用虚线的纵线表示出侧板厚的相位，用单点划线的纵线表示轧制载荷的相位。这些实线、虚线以及单点划线表示的含意在图19～图22中也相同。
在图18中，入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED如实线的纵线和虚线的纵线的间隔所示，可知是超前相位。另外，入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP如实线的纵线和单点划线的纵线的间隔所示，为滞后相位。并且，在该例子中，由于出侧板厚偏差Δh大，所以这里首先使前馈控制用的控制输出定时偏移量ΔTFF向超前相位侧即增加方向变更之后，仿真结果如图19所示。
图19是示出在与图18相同的仿真条件下使前馈控制用的控制输出定时偏移量ΔTFF向增加的方向变更后的情况下的仿真结果的例子的图。在图19中，与图18的例子相比可知，实线与虚线之间表示的入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED、实线与单点划线之间表示的入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP都变小。进一步地说，出侧板厚偏差Δh的振幅也少许变小。
该结果表示前馈控制用的控制输出定时偏移量ΔTFF虽然是恰当的，但控制增益GFF不足。于是，如果使前馈控制用的控制增益GFF增大，则仿真的结果如图20所示。
图20是示出在与图19相同的仿真条件下使前馈控制用的控制增益GFF增大后的情况下的仿真结果的例子的图。在图20中，与图19的例子相比可知，出侧板厚偏差Δh大幅变小。然而，入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED被判断为滞后相位。于是，如果使前馈控制用的控制输出定时偏移量ΔTFF向滞后相位侧变更，则仿真结果如图21所示。
图21是示出在与图20相同的仿真条件下使前馈控制用的控制输出定时偏移量ΔTFF向减少的方向变更后的情况下的仿真结果的例子的图。在图21所示的仿真结果中，可以说出侧板厚偏差Δh几乎变成零，出侧板厚偏差Δh几乎被去除。
此外，在图21的例子中，入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP变成稍微滞后相位。因此，通过将该滞后相位的值设定为隶属函数107的PZ，还能够使用入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP来进一步地进行前馈控制用的控制输出定时偏移量ΔTFF的调整。
图22是示出使前馈控制用的控制输出定时偏移量ΔTFF向与图18的例相反的一侧偏离的情况下的仿真结果的例子的图。在图22中，入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP变现为超前相位。因此，在该仿真中，可知在入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP为正侧的情况下，通过将控制输出定时偏移量ΔTFF向减少侧调整，能够减小出侧板厚偏差Δh。
以上，根据本实施方式，在轧制机械作业中，通过一边获取轧制实际数据，一边修正前馈控制中的控制输出定时偏移量ΔTFF以及控制增益GFF，能够提高前馈控制的效果。另外，在本实施方式中，控制输出定时偏移量ΔTFF以及控制增益GFF基本上根据对入侧板厚偏差ΔH以及出侧板厚偏差Δh进行FFT处理而得到的结果来求出。因此，即使在入侧板厚偏差ΔH以及出侧板厚偏差Δh中包括大量的频率分量，也容易从其中发现由硬度不均导致的板厚变动的频率，或者求出应该作为控制对象的入侧板厚偏差ΔH与出侧板厚偏差Δh的相位差δ。其结果，能更恰当地求出上述控制输出定时偏移量ΔTFF、控制增益GFF，所以能够大幅提高前馈控制的效果。即，通过本实施方式，可以说能够根据控制前状态量和控制后状态量的变动的频率特性，在短时间内高效地调整用于前馈控制的控制输出定时。
《5.实施方式的变形例》
＜变形例1＞
在上述实施方式中，设为前馈控制用的控制输出定时偏移量ΔTFF以及控制增益GFF使用入侧板厚－出侧板厚间相位差ΔTED、入侧板厚－轧制载荷间相位差ΔTEP来调整。然而，调整前馈控制用的控制输出定时偏移量ΔTFF以及控制增益GFF的方法不限定于该方法。
如图17所示，入侧板厚～轧制载荷响应测定装置2048以及入侧板厚～出侧板厚响应测定装置2047计算入侧板厚～轧制载荷响应GP(f)以及入侧板厚～出侧板厚响应GPh(f)。因此，能够求出调整对象频率fc下的衰减率|GP(fc)|、|Gh(fc)|。于是，使用这些衰减率的数据来使模糊推理装置108中的控制规则增加。例如，在如果(SHB and TEDP)那么TFFM这样的控制规则中，在|Gh(fc)|大(衰减量少的)的情况下，变更为还同时实施GFFP。
这样，能够调整前馈控制用的控制输出定时偏移量ΔTFF以及控制增益GFF。在该情况下，能够也期待缩短调整所需的响应时间等效果。
＜变形例2＞
在变形例2中，设想进一步地设置数据库的实施方式，该数据库存储有在实际的轧制工序中得到满足规定的制造品质的出侧板厚偏差Δh时的前馈控制用的控制输出定时偏移量ΔTFF以及控制增益GFF的实际值。在该数据库中，将控制输出定时偏移量ΔTFF以及控制增益GFF与在轧制工序中得到满足规定的制造品质的出侧板厚偏差Δh时的被轧制材料3的钢材种类、轧制速度、目标板厚等轧制条件对应起来存储。
在该情况下，在轧制开始时检索数据库，在存储有相同的轧制条件下的数据时，能够取出该相同的轧制条件下的控制输出定时偏移量ΔTFF以及控制增益GFF来使用。因此，在本变形例中，能够使用在过去的轧制工序中实际的某个前馈控制的控制参数来进一步地进行修正。其结果，能够使前馈控制中的控制效果更大。
＜变形例3＞
上述实施方式中的调整前馈控制的控制增益以及相位的基本概念也能够应用于单一机架式轧制机中的辊离心板厚控制等。在该情况下，根据由单一机架式轧制机的入侧板厚度计检测到的入侧板厚偏差，将例如辊隙(上下作业辊的间隔)作为操作端来控制出侧板厚偏差。这样的轧制控制通常称为测厚计式，其轧制现象的基本公式如下面的式(12)表示。
【数12】
这里，Δh：出侧板厚偏差
ΔP：轧制载荷偏差
ΔS：辊隙偏差
M：轧机常数
这里，作为轧制载荷偏差ΔP，在仅考虑了入侧板厚偏差ΔH以及出侧板厚偏差Δh的情况下，轧制载荷偏差ΔP能够通过下面的式(13)表示。
【数13】
这里，ΔH：入侧板厚偏差
在式(13)中，为了使出侧板厚偏差Δh＝0，在考虑了式(12)时，可知在辊隙偏差ΔS与入侧板厚偏差ΔH之间下面的式(14)的关系成立。
【数14】
式(14)表示通过根据入侧板厚偏差ΔH对辊隙偏差ΔS进行前馈比例控制，能够使出侧板厚偏差Δh为零。即，通过对入侧板厚偏差ΔH乘以由下面的式(15)表示的控制增益，能够得到辊隙偏差ΔS。
【数15】
进一步地，作为轧制载荷偏差ΔP，在还考虑了被轧制材料3的硬度不均即变形阻力变动Δk的情况下，轧制载荷偏差ΔP能够通过下面的式(16)表示。
【数16】
这里，Δk：变形阻力变动
在式(16)中，为了使出侧板厚偏差Δh＝0，在考虑了式(12)时，可知在辊隙偏差ΔS与入侧板厚偏差ΔH以及变形阻力变动Δk之间下面的式(17)的关系成立。
【数17】
这里，在入侧板厚偏差ΔH以及变形阻力变动Δk具有同一频率分量时，式(17)能够如下面的式(18)所示地表示。
【数18】
进一步地，式(18)能够如下面的式(19)所示地变形。
【数19】
关于式(19)中包括的X以及δ的值，在由下面的式(20)求出G以及Δ时，通过前面出现的式(2－1)以及(2－2)来提供。
【数20】
式(19)表示在辊隙偏差ΔS的前馈控制中需要调整应该乘以入侧板厚偏差ΔH的控制增益G以及入侧板厚偏差ΔH的相位偏移。因此，该调整能够使用与在上述实施方式中说明的结构相同的结构来实施。
《6.补充》
图23是示出构成本发明的实施方式的轧制控制装置2的信息处理装置500的硬件结构的例子的图。本发明的实施方式以及其变形例所使用的包含板厚控制装置64、前馈控制调整装置101等而构成的轧制控制装置2能够通过软件与硬件的组合来实现。这样的信息处理装置500具有与一般的PC(Personal Computer，个人计算机)、工作站等相同的结构。
即，信息处理装置500经由总线508连接有所谓的CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)501、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)502、ROM(Read OnlyMemory，只读存储器)503、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)504、I/F(InterfaceCircuits，接口电路)505等。另外，由LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)等构成的显示部506、由键盘等构成的操作部507连接到I/F505。
CPU501是程序的执行单元，并且，也是执行各种运算的运算单元。RAM502是能够进行信息的高速读写的易失性存储介质，存储CPU501执行时的程序，并且存储在执行该程序时所需的各种信息。ROM503是读出专用的非易失性存储介质，储存有固件等的程序。
HDD504是能够进行信息的读写的非易失性磁存储介质，储存OS(OperatingSystem，操作系统)、板厚控制所需的控制程序、控制信息、一般的应用程序等。I/F505将构成显示部506、操作部507的设备与总线508连接，控制与该设备之间的信息的交换。进一步地，I/F505还被用作在与设置于轧制机1的各种测量器(例如，板厚度计41、张力计51等)、各种设备的控制装置(例如，辊隙控制装置31等)之间进行信息的交换的接口。
在如上所述构成的信息处理装置500中，通过CPU501执行从ROM503、HDD504等记录介质读出并展开到RAM502的程序，实现本发明的实施方式的轧制控制装置2的功能。此外，在该情况下，轧制控制装置2的功能既可以由1台信息处理装置500实现，也可以由多台信息处理装置500实现。
本发明不限定于以上说明的实施方式以及变形例，还包括各种变形例。例如，上述实施方式以及变形例为了容易地理解本发明而详细地进行说明，不一定限定于具备所说明的全部结构。另外，能够将某个实施方式、变形例的结构的一部分置换成其他实施方式、变形例的结构，另外，还能够对某个实施方式、变形例的结构添加其他实施方式、变形例的结构。另外，还能够对于各实施方式、变形例的结构的一部分追加、删除、置换其他实施方式、变形例所包括的结构。

Claims (9)

1.一种成套设备控制装置，根据控制前状态量对控制后状态量进行前馈控制，所述控制前状态量是对被加工物进行加工处理时的控制前的控制状态量，所述控制后状态量是对被加工物进行加工处理时的控制后的控制状态量，
所述成套设备控制装置的特征在于，具有：
频率响应测定单元，根据对所述控制前状态量以及所述控制后状态量各自的时间序列数据进行快速傅里叶变换而得到的结果，取得所述控制后状态量相对于所述控制前状态量的相位差以及衰减量；以及
前馈控制参数调整单元，根据所取得的所述相位差以及衰减量，确定控制输出定时偏移量，所述控制输出定时偏移量是直至使所述控制前状态量反映到所述前馈控制为止的延迟时间。
2.根据权利要求1所述的成套设备控制装置，其特征在于，
所述前馈控制参数调整单元根据由所述频率响应测定单元取得的所述相位差以及所述衰减量，确定所述前馈控制用的控制增益。
3.根据权利要求2所述的成套设备控制装置，其特征在于，
还具备数据库，该数据库存储有将所述加工处理时的所述前馈控制中使用的所述控制输出定时偏移量以及所述前馈控制用的控制增益与所述控制后状态量处于规定范围内时的所述被加工物的加工处理时的加工条件的数据对应起来而构成的数据，
所述前馈控制参数调整单元在加工处理开始时，检索所述数据库，在存储有与该加工处理相同的加工条件的数据的情况下，根据存储在所述数据库的数据，确定所述控制输出定时偏移量以及所述前馈控制用的控制增益。
4.一种成套设备控制装置，根据控制前状态量对控制后状态量进行前馈控制，所述控制前状态量是对被加工物进行加工处理时的控制前的控制状态量，所述控制后状态量是对被加工物进行加工处理时的控制后的控制状态量，
所述成套设备控制装置的特征在于，具有：
第1频率响应测定单元，针对所述控制前状态量以及所述控制后状态量各自的时间序列数据实施傅里叶变换，计算各自的频率分量；
第2频率响应测定单元，将所述计算出的所述控制后状态量的频率分量相对于所述控制前状态量的频率分量的衰减量为最小时的频率确定为调整对象频率；
第3频率响应测定单元，根据对所述控制前状态量以及所述控制后状态量各自的时间序列数据进行傅里叶变换而得到的结果，计算所确定出的所述调整对象频率下的所述控制后状态量相对于所述控制前状态量的相位差以及衰减量；以及
前馈控制参数调整单元，根据所计算出的所述相位差以及衰减量中的至少一方，确定控制输出定时偏移量以及所述前馈控制用的控制增益，所述控制输出定时偏移量是直至使所述控制前状态量的变动量反映到所述前馈控制为止的延迟时间。
5.根据权利要求4所述的成套设备控制装置，其特征在于，
所述第2频率响应测定单元根据通过所述第1频率响应测定单元计算出的控制后状态量的频率分量，求出所述控制后状态量所包含的干扰的频率即干扰频率，将所述干扰频率中的、所述控制后状态量的频率分量相对于所述控制前状态量的频率分量的衰减量为最小的所述干扰频率确定为所述调整对象频率，将大于所述调整对象频率与不是所述调整对象频率的所述干扰频率的差分值中的最小值的二分之一的值作为干扰识别频率分辨率来取得，
所述第3频率响应测定单元对依照通过所述干扰识别频率分辨率确定的适合于快速傅里叶变换的采样周期以及数据数量而取得的所述控制前状态量以及所述控制后状态量各自的时间序列数据进行快速傅里叶变换，根据各自的快速傅里叶变换结果，计算所述调整对象频率下的所述控制后状态量相对于所述控制前状态量的相位差以及衰减量。
6.根据权利要求4所述的成套设备控制装置，其特征在于，
所述第1频率响应测定单元针对所述控制前状态量以及所述控制后状态量各自的时间序列数据实施的傅里叶变换是快速傅里叶变换。
7.一种轧制控制装置，根据入侧板厚偏差对出侧板厚偏差进行前馈控制，所述入侧板厚偏差是对被轧制材料进行轧制时的控制前的控制状态量，所述出侧板厚偏差是对被轧制材料进行轧制时的控制后的控制状态量，
所述轧制控制装置的特征在于，具有：
频率响应测定单元，根据对所述入侧板厚偏差以及所述出侧板厚偏差各自的时间序列数据进行快速傅里叶变换而得到的结果，取得所述出侧板厚偏差相对于所述入侧板厚偏差的相位差以及衰减量；以及
前馈控制参数调整单元，根据所取得的所述相位差以及衰减量，确定控制输出定时偏移量，所述控制输出定时偏移量是直至使所述入侧板厚偏差反映到所述前馈控制为止的延迟时间。
8.一种成套设备控制方法，其特征在于，
根据控制前状态量对控制后状态量进行前馈控制的成套设备控制装置执行如下步骤：
根据对所述控制前状态量以及所述控制后状态量各自的时间序列数据进行快速傅里叶变换而得到的结果，计算所述控制后状态量相对于所述控制前状态量的相位差以及衰减量的步骤；以及
根据所取得的所述相位差以及衰减量，计算控制输出定时偏移量的步骤，所述控制输出定时偏移量是直至使所述控制前状态量反映到所述前馈控制为止的延迟时间，
所述控制前状态量是对被加工物进行加工处理时的控制前的控制状态量，所述控制后状态量是对被加工物进行加工处理时的控制后的控制状态量。
9.一种计算机可读取的记录介质，用于存储成套设备控制程序，所述成套设备控制程序由构成成套设备控制装置的计算机执行，所述成套设备控制装置根据控制前状态量对控制后状态量进行前馈控制，所述控制前状态量是对被加工物进行加工处理时的控制前的控制状态量，所述控制后状态量是对被加工物进行加工处理时的控制后的控制状态量，
所述计算机可读取的记录介质使计算机执行如下步骤：
根据对所述控制前状态量以及所述控制后状态量各自的时间序列数据进行快速傅里叶变换而得到的结果，计算所述控制后状态量相对于所述控制前状态量的相位差以及衰减量的步骤；以及
根据所取得的所述相位差以及衰减量，计算控制输出定时偏移量的步骤，所述控制输出定时偏移量是直至使所述控制前状态量反映到所述前馈控制为止的延迟时间。
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