CN111132773A - 使用优化器的平整度控制 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，在辊机架中轧制金属带（1）。用于辊机架的控制装置（4）借助于工作周期（T）而确定数个操纵变量（S），用于辊机架的平整度构件（8），并且相应地致动其。控制装置（4）实施优化器（9、9’），其根据以下关系：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
或
Figure DEST_PATH_IMAGE004
而临时设定当前校正变量（s），确定平整度值（f）的总和，其中，f0是初始平整度值（f0），W是有效性矩阵（W），并且s’是在先前工作周期（T）中确定的校正变量（s’）的总和。而后，优化器（9、9’）通过改变当前校正变量（s’）而最小化以下关系：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。s0是对于校正变量（s）的目标值（s0）的总和，f*是平整度目标值（f*）的总和。α和β是加权系数（α、β）。当确定当前校正变量（s）时，优化器（9、9’）考虑至少呈以下形式：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
或以下形式：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
（如果适用）的线性辅助条件。C是矩阵，B是具有将由当前校正值（s）支持的辅助条件的矢量，并且c是具有将由当前校正值（s）相对于先前工作周期（T）的校正值（s’）之间的差异支持的辅助条件的矢量。控制装置（4）考虑所确定的当前校正变量（s）而确定用于平整度构件（8）的操纵变量（S）。

Description

使用优化器的平整度控制
技术领域
本发明涉及用于辊机架的操作方法，在所述辊机架中轧制金属带，
-其中，用于辊机架的控制装置在每种情况下借助于工作周期而确定数个操纵变量，用于辊机架的对应数量的平整度构件，并且根据所确定的操纵变量而致动平整度构件。
本发明进一步涉及包括机器代码的计算机程序，所述机器代码可由用于辊机架的控制装置执行，用于轧制金属带，其中，由控制装置执行机器代码导致控制装置根据此类操作方法而操作辊机架。
本发明进一步涉及用于辊机架的控制装置，用于轧制金属带，其中，控制装置被实施为软件可编程控制装置，并且利用此类计算机程序编程，使得其根据此类操作方法而操作辊机架。
本发明进一步涉及用于轧制金属带的辊机架，
-其中，辊机架包括数个平整度构件，所述平整度构件能够影响从辊机架出现的金属带的平整度，
-其中，辊机架包括此类控制装置，借助于所述控制装置根据此类操作方法而致动辊机架的平整度构件。
背景技术
上述主题例如在US 2016/0 052 032 A1中被公开。US 2016/0 052 032 A1包括所谓机架矩阵的奇异值分解。奇异值分解用作用于确定操纵变量的组合的基础，用于辊机架的特征值系统中的平整度构件，由此而后确定用于平整度构件的操纵变量。
WO 2006/132 585 A1公开了当轧制带时用于优化平整度控制的方法，其中，优化了任何数量的致动器的致动。确定了平整度误差，即，目标-实际偏差。此平整度误差受到奇异值分解。奇异值分解考虑了辅助条件，即，致动器限制。因此，WO 2006/132 585 A1的公开内容基本对应于所引用的US文件。
WO 95/19591 A1公开了用于运行过程的方法，特别是带的轧制以及其平整度控制。WO 95/19591 A1本质上涉及确定单独构件的有效性，并且如果要求，则追踪其。其进一步公开了基于目标-实际比较的常规调节。
US 6 098 060A公开了用于控制过程的方法，利用所述过程，确定了操纵变量，用于影响过程的多个致动器。用于金属带的平整度控制被引用作为此类过程的示例。US 6098 060A的目的是实现最佳过程控制。
金属带的平整度通常被描述为金属带的根据带宽度的长度中的局部或全局不同。在轧制过程的上下文中，指定了在轧制之后金属带应被加工的目标平整度（如果可能）。
金属带的平整度由各种作用影响。这些作用中的一些在金属带的轧制期间发生，并且不可被影响。此类作用的示例是在金属带的轧制期间轧制力中的变化。其它此类作用可由辊机架的构件（在下文被称为平整度构件）的对应致动影响。例如，辊反向弯曲和（假设存在有对应辊磨削）轴向辊位移两者在平整度上施加影响。这同样适用于在金属带或工作辊的宽度上根据位置的温度影响，例如，冷却。
在平整度控制的上下文中，此类平整度构件对于平整度的作用可被认为是对于相应平整度构件的致动基本成比例。因此，可能的是，通过对应平整度构件的操纵变量中的变化和对应平整度构件的有效性而描述平整度中的变化。
任何平整度控制的目标是保持金属带的平整度在带的整个长度上尽可能恒定，并且因此尽可能接近目标平整度。为此，在平整度控制的上下文中，所试图的是，借助于平整度构件而补偿从目标平整度的测量偏差。为了此目的，确定平整度构件的设定，使得平整度中的所导致的变化的总和抵消了控制偏差，并且尽可能补偿其。这而后被称为最佳操作点。
在现有技术中，平整度构件的有效性的确定通常被手动并且提前执行。特别地，在金属带的主动轧制的情况下，存在有相应平整度构件的轻微附加致动，并且所导致的作用被探测。所导致的有效性被存储在用于辊机架的控制装置中。此过程是容易出错、费时并且不准确的。此外，如果其可被完全探测，则仅在显著时间延迟的情况下可探测有效性中的变化。时间延迟通常在几个月的范围内。
此外，当使用多个平整度构件时，困难的是，获得最佳工作点。虽然上文提到的US2016/0 052 032 A1代表了某种程度的进步，但仍存在有用于改进的空间。特别地，在此方法的上下文中，所有平整度构件仅可被同时优化，但不可被单独地或相继地优化。此外，利用此方法，在确定操纵变量的上下文中，不可考虑平整度构件受到的边界条件。然而，随后考虑这些总体上导致不再可能实现最佳情况。在最佳工作点之外操作辊机架通常导致辊机架的平整度构件或其它元件的磨损增加和侵蚀增加。
此外，通常不可能彼此单独地致动平整度构件。特别地，情况可为一个平整度构件的致动和另一平整度构件的致动彼此损害、补偿或干扰。在这些条件下非常难以获得最佳工作点。
此外，总体上借助于被布置在辊机架的下游的对应测量装置而探测测量平整度值。例如，测量装置可被实施为分段式测量滚轴。总体上借助于PI控制器而补偿故障。其在辊机架的调试期间经历广泛的参数化。由于测量装置的距离和平整度构件的相对缓慢反应，因此控制非常迟缓。因此必要的是，接受品质损失，因为故障仅可被缓慢补偿。
US 2006/0 282 177 A1公开了使用内部点方法的技术系统的控制。在本文，相关联的优化器解决了优化问题，其包括系统的期望状态、控制变量和线性边界条件。US 2006/0 282 177 A1引用了燃气涡轮机作为用于技术系统的典型应用。
在关于决策与控制的第44届IEEE会议和2005年欧洲控制会议记录第5842至5847页的由M. Guay作出的技术文件“Real-time Dynamic Optimization of NonlinearSystems: A Flatness-based Approach”（“非线性系统的实时动态优化：基于平坦度的方法”）公开了用于实时控制的内部点方法。所引用的典型应用总体上是批量处理，并且具体是生物反应器。
牛津大学2016年由Mark Cannon作出的讲座文件“C21 Model PredictiveControl”（“C21模型预测控制”）公开了模型预测控制器。对于控制器引用的典型应用包括热轧制，并且所引用的目标变量包括残余应力。内部点方法被引用作为可能的解决方法。
CN 104 698 842A引用了内部点方法，用于解决非线性优化问题。其提到的是，所考虑的边界条件特别地是操纵变量的上限和下限以及操纵变量中的变化。成本函数中似乎仅包括目标变量和操纵变量中的变化。
发明内容
本发明的目的包括提供可能性，借助于所述可能性，实现了增强的平整度控制。
所述目的通过具有权利要求1的特征的操作方法而实现。操作方法的有利实施例是从属权利要求2至14的主题。
根据本发明，用于介绍中引用的辊机架类型的操作方法被实施在于：
-控制装置实施第一优化器，所述第一优化器最初临时设定当前校正变量，并且根据以下关系而确定平整度值的总和
Figure 465508DEST_PATH_IMAGE001
或
Figure 725588DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，
--f是平整度值的总和，
--s是当前校正变量的总和，
--f0是初始平整度值，
--W是有效性矩阵，以及
--s’是在先前工作周期中确定的校正变量的总和，
并且而后通过改变当前校正变量而最小化以下关系
Figure 339757DEST_PATH_IMAGE003
，(1)
其中，
--f*是平整度目标值的总和，
--s0是对于校正变量的目标值的总和，以及
--α和β是加权系数，
-当确定当前校正变量时，第一优化器考虑线性（优选仅线性）辅助条件，
-线性辅助条件具有以下形式：
Figure 103314DEST_PATH_IMAGE004
或以下形式：
Figure 140540DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 356758DEST_PATH_IMAGE006
，
其中，C是矩阵，B是具有将由当前校正值支持的辅助条件的矢量，并且c是具有将由（多个）当前校正值和先前工作周期的校正值之间的差异支持的辅助条件的矢量，以及
-控制装置考虑变化的当前校正变量而确定用于平整度构件的操纵变量。
平整度构件可根据要求确定。例如，在正常辊机架（特别是四辊机架或六辊机架）的情况下，平整度构件可为辊位移、辊反向弯曲和分段式温度影响。如果适用，则也可能的是，实现倾斜辊位置，特别是在工作辊的情况下。在集群辊机架（例如，12辊辊机架或20辊辊机架）的情况下，也可能的是，实现其它平整度构件和更大数量的平整度构件。
在关系1中，第一项表示实际-目标误差，即，计算平整度从目标平整度的偏差。第二项确保平整度构件的控制从目标值的最小可能偏差。例如，目标值可被确定，使得相关联的平整度构件尽可能小地受应力。第三项确保平整度构件的控制中的最小可能变化。加权系数是非负的。总体上，加权系数中的至少一个大于0。通常，两个加权系数大于0。在单独情况下，例如，当仅一个单个平整度构件可用时，对于两个加权系数的0值可为可取的。在此情况下，例如，对于第一项（即，对于实际-目标误差）的范数可由简单绝对值生成获得。
可对于每项单独地确定所使用的范数。总体上，在每种情况下，这是“正常”欧几里德范数，即，单独项的平方的总和的根。
初始平整度值的总和对应于初始平整度的矢量。类似地，平整度目标值的总和对应于目标平整度的矢量。带的宽度中的空间分辨率可为根据要求的。其典型地多于10个支撑点，通常多于50个支撑点。在一些情况下，存在有高达100个支撑点，在罕见情况下甚至更多。
因此，由于优化问题的处理方式，因此第一优化器利用线性辅助条件而解决非线性优化问题。特别地，由于此情况，因此第一优化器具有线上能力。此外，在优化期间同时考虑辅助条件使得能够以简单的方式确定最佳解决方案。
本发明的第一基本实施例提供的是：
-测量装置用于以空间分辨的方式在金属带的宽度上探测测量平整度值，
-测量平整度值和相关联的平整度目标值被供应到控制装置，以及
-测量平整度值作为初始平整度值被供应到控制装置。
类似于上文，测量平整度值的总和对应于实际平整度的矢量。
在第一基本实施例中，控制装置总体上不仅实施第一优化器，而且还实施平整度控制器，所述平整度控制器被布置在第一优化器的下游，由第一优化器确定的当前校正变量被供应到所述平整度控制器，并且所述平整度控制器从当前校正变量确定用于平整度构件的对于操纵变量的变化值。在本发明的优选实施例中，平整度控制器被实施为根据观察者原则操作的控制器。因此，平整度控制器被实施，使得其：
-形成利用增益系数加权的当前校正变量和来自辊机架的工厂模型的输出信号的总和，
-基于以此方式形成的总和而确定临时信号，
-通过微分临时信号而确定用于平整度构件的对于操纵变量的变化值，以及
-将临时信号作为输入信号供应到辊机架的工厂模型。
在本文，辊机架的工厂模型可包括不同子模型，用于不同平整度构件。不同子模型可特别地单独考虑相应平整度构件的相应动态。
在最简单情况下，临时信号等同于所形成的总和。然而，平整度控制器优选地通过在滤波器中过滤所形成的总和而确定临时信号。在利用此过程的实施例中，进一步更可能的是，控制装置动态参数化滤波器。
在一些情况下，可取的是，控制装置实施第二优化器（附加地对于第一优化器），所述第二优化器以与第一优化器相同的方式构造，并且因此以与第一优化器相同的方式确定当前校正变量。然而，在此情况下，所提供的是：
-基于对于第二优化器的标称平整度值和有效当前校正变量的总和而确定对于第二优化器的平整度值的总和，
-标称平整度值对应于轧制力中的标称变化，
-对于第二优化器的加权系数具有0值，以及
-控制装置确定用于平整度构件的操纵变量，同时附加地考虑轧制力中的实际变化、轧制力中的标称变化和借助于第二优化器而确定的当前校正变量。
因此，第二优化器独立于第一优化器而确定其当前校正变量。借助于第二优化器而确定的结果（特别是相应当前校正变量的商和轧制力中的标称变化）对应于相应平整度构件的有效性。因此，与轧制力中的变化相乘，这使得能够直接确定相关联的操纵变量。此过程具有的优点是，其工作非常快速，因为不必须等待直到轧制货料的相应轧制部段到达测量装置。
在单独情况下，还可能的是，即使仅存在有第一优化器，第一优化器也以如上文对于第二优化器解释的方式工作。虽然此过程代表了单纯控制，但其具有的优点是，其反应快速，并且可与任何辊机架使用，而独立于用于探测测量平整度值的测量装置是否被布置在相应辊机架的下游。
优选地，第一优化器在多个迭代中改变当前校正变量。这使得能够特别有效地确定当前校正变量的最佳情况。
优选地，一旦发生以下情况，则第一优化器停止改变当前校正变量：
-其已执行预定数量的迭代，和/或
-其已对于预定时间改变了当前校正变量，和/或
-当前校正变量在迭代之间仅略微变化，和/或
-以下关系
Figure 504842DEST_PATH_IMAGE007
现在仅略微变化，和/或
-满足另一终止标准。
这使得能够保留线上能力以及因此实时能力，特别是即使当当前校正变量的变化仅导致缓慢收敛时。
可能的是，第一优化器不在每次迭代中考虑辅助条件，而仅在最终结果中考虑其。然而，优选地，第一优化器在每次迭代中考虑辅助条件。
优选地，第一优化器根据内部点方法而确定当前校正变量。此类方法是稳定的，收敛非常快速，并且最重要的是，只要求相对少的存储空间。这使得能够在平整度控制的上下文中线上执行优化。
在优选实施例中，基于辊机架的模型，控制装置自动确定有效性矩阵。这使得能够快速并且可靠地确定平整度构件的有效性。特别地，不需要其中轧制金属带的测试。辊机架的适当模型的示例是轧制力模型、弯曲模型、压平模型、辊距模型、用于建模辊的热力和磨损引起的拱度的模型以及其它模型。
有效性矩阵的确定至少在辊机架调试时进行。然而，优选地，控制装置在每种情况下立即在相应金属带的轧制开始之前动态重新确定有效性矩阵。因此，优选地，在轧制相应金属带之前，对于待轧制的每个金属带再次检索和评估模型，并且基于评估，确定有效性矩阵。
甚至更好的是，控制装置在相应金属带的轧制期间也动态追踪有效性矩阵。例如，在轧制相应金属带期间，控制装置也可再次检索和评估模型。也可能的是，基于预期平整度值和测量平整度值的基于模型的确定的评估，追踪有效性矩阵。例如，此类评估可使用神经网络而执行。
所述目的进一步通过具有权利要求15的特征的计算机程序而实现。根据本发明，计算机程序的执行导致控制装置根据如本发明的操作方法而操作辊机架。
所述目的进一步通过具有权利要求16的特征的控制装置而实现，所述控制装置用于辊机架，用于轧制金属带。根据本发明，控制装置利用根据本发明的计算机程序编程，使得其根据如本发明的操作方法而操作辊机架。
所述目的进一步通过具有权利要求17的特征的用于轧制金属带的辊机架而实现。根据本发明，辊机架包括根据本发明的控制装置，由所述控制装置根据如本发明的操作方法而致动辊机架的平整度构件。
附图说明
与附图结合，在与更详细解释的示例性实施例的以下描述结合的情况下，本发明的上文描述的特性、特征和优点以及其中实现其的方式将变得更清楚并且更容易理解。附图以示意性形式显示：
图1 来自侧面的用于轧制金属带的辊机架，
图2 来自上方的图1中的辊机架，
图3 在金属带的运输方向上观察的图1中的辊机架，
图4 来自下方的测量装置，
图5 控制装置的内部结构，
图6 流程图，
图7 图5中的内部结构的修改，以及
图8 图5中的内部结构的可选实施例。
具体实施方式
根据图1至图3，用于轧制金属带1的辊机架包括数个辊2、3。总体上，附加地对于工作辊2，辊2、3包括支撑辊3。通常，不存在有进一步的辊。在此情况下，辊机架是四辊机架。在一些情况下，还存在有进一步的辊，例如，在六辊机架的情况下，在两个工作辊2和两个支撑辊3之间在每种情况下存在有中间辊。还已知其它实施例，例如，12辊辊机架或20辊辊机架。
辊机架由控制装置4控制。控制装置4总体上被实施为软件可编程的控制装置。这在图1中由控制装置4内的标记“μP”（对于“微处理器”）指示。控制装置4利用计算机程序5编程。计算机程序5包括可由控制装置4执行的机器代码6。由控制装置4执行机器代码6导致控制装置4根据如本发明的操作方法而操作辊机架。
以下最初更详细地解释了第一基本实施例，其中，附加地参考图4和图5。
在第一基本实施例的上下文中，测量装置7被布置在根据图1的辊机架的下游，借助于所述测量装置7，在辊机架的操作期间，探测测量平整度值fM。在金属带1的宽度b上以空间分辨的方式进行测量平整度值fM的探测。例如，测量装置7可根据图4中的描绘被实施为被布置在辊机架的出口侧面上的分段式测量滚轴。此类分段式测量滚轴对于本领域技术人员是总体上已知的。由于在金属带1的宽度b上以空间分辨的方式进行测量平整度值fM的探测，因此测量平整度值fM不代表标量而是矢量。因此，fM表示测量平整度值fM的总和，并且不仅是在金属带1的宽度上观察的具体位置处探测的一个单个值。空间分辨率可为根据要求的。支撑点的数量经常在上两位数范围内波动，在每种情况下，对于所述支撑点探测单独的测量平整度值fM。
根据图5，测量平整度值fM作为初始平整度值f0被供应到控制装置4。此外，相关联的平整度目标值f*被供应到控制装置4。因此，平整度目标值f*也不需要一个单个目标值而是平整度目标值f*的总和，即，对应矢量。
控制装置4在每种情况下借助于工作周期T而确定数个操纵变量S，用于对应数量的平整度构件8，并且根据所确定的操纵变量S而致动其。因此，操纵变量S利用每个工作周期T重新确定。其而后保持有效，直到操纵变量S的下次确定。工作周期T总体上在小于1秒的范围内，例如，在0.2秒和0.5秒之间。
平整度构件8用于影响从辊机架出现的金属带1的平整度。例如，对应反向弯曲装置可在工作辊2上施加反向弯曲力FR。可选地或附加地，如果适用，则工作辊2（或中间辊，如果存在）可根据轴向位移A而轴向位移。可选地或附加地，对应装置可施加分段式温度影响。例如，冷却装置可用于工作辊2的相应局部冷却K。其它平整度构件8也是可能的。
图5显示了控制装置4的内部结构，用于本发明的第一基本实施例。然而，图5中描绘的框总体上不作为硬件被提供，而是作为程序模块。因此，其通过执行计算机程序5的机器代码6而被获得。
根据图5，控制装置4实施优化器9。在以下中，优化器9被称为第一优化器。在图5中显示的实施例的上下文中，第一优化器9是单一优化器。
总体上而言，为了本发明的目的，优化器是算术框，某些输入变量被供应到所述算数框。算术框而后确定目标函数，由算术框供应的输入变量和输出变量被输入到所述目标函数中。在旨在优化目标函数的情况下，算术框而后改变输出变量。为此，算术框总体上执行多个迭代，其中，在每种情况下，其在每次迭代中在每种情况下在所供应的输入变量和最后输出变量的基础上确定目标函数，并且在旨在优化目标函数的情况下，在所确定的目标函数的基础上改变输出变量。此类优化器对于本领域技术人员是总体上已知的。仅通过示例的方式，对于优化器进行参考，所述优化器根据下述方法工作：
-连续优化方法，诸如，例如，单纯形法、内部点方法、信赖域法、立方超正则化法、SLP法和高斯/牛顿型方法，例如，SQP法。这些方法可根据要求而被实施为线性的或非线性的；
-离散优化方法，诸如，例如，切割平面法、分枝定界型方法、网络优化法等；
-混合整数优化方法，例如，作为连续和离散方法的组合；
-启发式和元启发式优化方法，例如，遗传方法、进化方法、反群体优化方法、群方法、模拟退火和禁忌搜索；
-遗传优化方法。
如果必要，则上文提到的优化方法可与神经网络中的处理组合。
初始平整度值f0和平整度目标值f*被供应到第一优化器9。第一优化器9确定校正值s，具体是在每种情况下用于每个平整度构件8的独立值。校正变量s对于当前工作周期T是有效的，并且因此在下文被称为当前校正变量s。类似于初始平整度值f0和平整度目标值f*，参考字符s因此也代表当前校正变量的总和。因此，此处再一次说明（至少总体上），这不是标量而是矢量。然而，在单独情况下可能的是，将仅存在有一个单个平整度构件8。在此情况下，矢量s退化成标量。当前校正变量s的含义将从稍后解释变得显而易见。
当前校正变量s被再次供应到第一优化器9。然而，其首先在时间延迟元件10中延迟一个（1）工作周期T。因此，在具体工作周期T中被供应到第一优化器9的校正变量s’对应于对于先前周期T的校正变量。因此，在以下中，其被称为延迟校正变量，并且被给定参考字符s’。
第一优化器9通过最小化以下关系而确定当前校正变量s：
Figure 122905DEST_PATH_IMAGE008
(5)
因此，第一优化器9改变当前校正变量s，直到其已最小化了此关系。换言之：第一优化器9最初将当前校正变量s作为临时值应用。对于校正变量s使用临时应用的值，第一优化器9而后通过改变当前校正变量s而最小化上文关系。对于相应工作周期T的有效校正变量s是而后最近确定的或最后改变的当前校正变量s。
在所述关系中，f是平整度值的总和，即，再一次是矢量。由第一优化器9在初始平整度值f0和当前校正变量s的基础上确定平整度值f。例如，第一优化器9可根据以下关系而确定平整度值f：
Figure 331033DEST_PATH_IMAGE009
(6)
W是有效性矩阵。其单独指定了具体单独校正变量s对于哪个平整度值f具有什么影响。
s0是对于校正变量s的目标值的总和。例如，目标值s0可被确定，使得相关联的平整度构件8尽可能小地受应力，例如，尽可能小地被致动。目标值s0可作为固定值被指定到控制装置5。可选地，其作为变量或作为参数被指定到控制装置5。
α和β是加权系数。在每种情况下，其具有非负值。其总体上大于0。其可作为固定值被指定到第一优化器9，或可为可参数化的。
当确定当前校正变量s时，第一优化器9考虑辅助条件。辅助条件包括线性辅助条件。优选地，辅助条件甚至包括仅线性辅助条件。
特别地，第一优化器9在每种情况下利用以下形式而考虑线性辅助条件，
Figure 34547DEST_PATH_IMAGE010
(7)
在本文，C是矩阵。B是具有将由当前校正值s支持的辅助条件的矢量。此外，第一优化器9可利用以下形式而考虑进一步线性辅助条件：
Figure 471475DEST_PATH_IMAGE011
。(8)
在本文，c是具有将由当前校正值s和延迟校正值s’之间的差异支持的辅助条件的矢量。
适当优化器本身对于本领域技术人员是已知的。因此，第一优化器9可根据要求而实施。优选地，第一优化器9根据内部点方法而确定校正变量。
借助于第一优化器9而确定的当前校正变量s（即，在校正变量s变化之后的当前校正变量s）代表控制装置4确定用于平整度构件8的操纵变量S的基础。
总体上，第一优化器9在多个迭代中改变当前校正变量s。因此，其试图逐渐地确定越来越好的当前校正变量s。在此情况下，一旦满足以下终止标准中的至少一个，则第一优化器9停止改变当前校正变量：
-第一优化器9已执行预定数量的迭代；
-第一优化器9已对于预定时间改变了当前校正变量s；
-与先前迭代相比较，当前校正变量s现在已仅略微变化。为此，以下项
Figure 209624DEST_PATH_IMAGE012
可与预定阈值相比较。如果所述项落入在此阈值以下，则第一优化器9现在仅探测略微变化；
-与先前迭代相比较，以下关系
Figure 493713DEST_PATH_IMAGE013
作为整体现在已仅略微变化。为此，所述关系可与预定阈值相比较。如果所述项落入在此阈值以下，则第一优化器9现在仅探测略微变化。
可选地或附加地，还可能的是，第一优化器9检测是否满足另一终止标准。决定性因素是，最终终止标准确保仅执行有限数量的迭代。
最近确定的当前校正变量s必须根据不等式（7）或根据不等式（7）和（8）而遵守辅助条件。在校正变量s的情况下，这不是强制的，所述校正变量s同时被确定，并且稍后将进一步变化。然而，优选地，第一优化器9在每次迭代中考虑辅助条件。当第一优化器9根据连续优化方法特别是根据内部点方法而工作时，这特别是如此。
对于操纵变量S的最终确定，在根据图5的实施例中，控制装置优选地实施平整度控制器11。平整度控制器11被布置在第一优化器9的下游。由第一优化器9确定的当前校正变量s被供应到平整度控制器11。由此，其确定用于平整度构件8的操纵变量S。
原则上，平整度控制器11可以各种方式实施，例如，作为常规PI控制器。然而，根据图5中的描绘，平整度控制器11被实施为根据观察者原则的控制器。
因此，平整度控制器11最初借助于乘法器12而将当前校正变量s与增益系数KP相乘。增益系数KP总是正的。其总体上小于1。如果可能，则增益系数KP应被选择为尽可能高。辊机架的工厂模型14的输出信号s”在节点13中被添加到以此方式确定的加权当前校正变量。
平整度控制器11在以此方式形成的总和的基础上确定临时信号S’。类似于操纵变量S和校正变量s、s’，临时信号S’是矢量。在最简单的情况下，临时信号S’等同于所形成的总和。然而，总体上，所形成的总和在滤波器15中被过滤，用于确定临时信号S’。滤波器15可特别地被实施为低通滤波器。可能的是，滤波器15仅在辊机架调试的上下文中被设定。然而，优选地，控制装置4也可在稍后的时间点将参数P重新指定到滤波器15，并且因此动态参数化滤波器15。平整度控制器11而后在微分器16中参数化临时信号S’。
而后微分信号在积分器17中被积分。来自积分器17的输出信号对应于操纵变量S或（如果操纵变量S被获得作为多个被加项的总和）被加项中的一个。操纵变量S被输出到平整度构件8。可能的是，积分器17是平整度控制器11的一部分。可选地，其可被布置在平整度控制器11外部。
平整度控制器11将临时信号S’作为输入信号供应到辊机架的工厂模型14。工厂模型14从控制装置4的视点建模平整度构件8的作用。特别地，工厂模型14建模时间转变行为，利用所述时间转变行为，测量装置7探测已在辊机架辊距中发生的平整度误差。对于其所要求的模型参数总体上可从系统几何形状容易地确定。这对于本领域技术人员是已知的。
因此，如果在时间点x时进行具体平整度构件8的致动y，则工厂模型14反映在探测测量值时在哪个时间点t时显示致动y的哪个作用。工厂模型14考虑相应平整度构件8的动态行为。工厂模型14进一步考虑任何停机时间，例如，运输时间，其（在金属带1的运输方向上）在相应平整度构件8在金属带1的具体点上的动作和通过测量装置7对于此点的测量平整度值fM的探测之间流逝。工厂模型14在探测测量值时也考虑任何延迟时间。
控制装置4通常能够访问辊机架的模型18。例如，模型18可被集成在控制装置4中。模型18建模操作中的辊机架的行为。例如，模型18可包括轧制力模型、弯曲模型、压平模型、辊距模型、用于建模辊机架的辊2、3的热力和磨损引起的拱度的模型以及其它模型。根据图6中的描绘，至少在辊机架调试的上下文中，控制装置4优选地在步骤S1中检索模型18，并且在确定装置19中在模型18的基础上自动确定有效性矩阵W。只有如此，才在步骤S2中进行金属带1或（如果适用）多个金属带1的轧制。
优选地，步骤S3和S4附加地是可用的。在此情况下，控制装置4在步骤S3中检查是否将轧制新的金属带1。如果情况如此，则控制装置4前进到步骤S4。在步骤S4中（如在步骤S1中），控制装置检索模型18，并且在模型18的基础上自动确定有效性矩阵W。因此，步骤S3和S4也在每种情况下立即在开始轧制相应金属带1之前实施通过控制装置4的有效性矩阵W的动态重新确定。
甚至还可能的是，控制装置4在轧制相应金属带1期间也动态追踪有效性矩阵W。在稍后根据图7和图8解释的实施例的情况下也是如此。如果将进行追踪，则在图5和图7中的实施例的情况下，例如，这可由步骤S5至S7实现。在此情况下，控制装置在步骤S5中确定预期平整度值f1。例如，预期平整度值f1可借助于辊机架的工厂模型14和/或模型18而确定。在步骤S6中，控制装置4评估预期平整度值f1和测量平整度值fM。在步骤S6的评估的基础上，在步骤S7中，控制装置4可而后追踪有效性矩阵W。在根据图8的实施例的情况下，可以另一方式实施动态追踪。
以下与图7结合解释了图5实施例的修改。在图7中显示的实施例的上下文中，存在有进一步的优化器9’。因此，在以下中，优化器9’被称为第二优化器，用于从第一优化器9区分。第二优化器9’以与第一优化器9相同的方式构造。以下与图7结合解释了第二优化器9’的操作模式。对于以下事实进行参考，其中，虽然在以下解释的上下文中使用了相同变量，但变量独立于用于第一优化器9的变量。因此，即使使用相同的参考字符，但值可为不同的。
第二优化器9’也通过最小化以下关系而确定当前校正变量s：
Figure 684523DEST_PATH_IMAGE014
(9)
因此，第二优化器9’改变当前校正变量s，所述当前校正变量s对于其是有效的，直到其已最小化此关系。第二优化器9’优选地考虑与第一优化器9相同的辅助条件。此外，第二优化器9优选地也根据内部点方法而确定校正变量s。然而，加权系数α、β对于第二优化器9’具有0值。因此，作为结果，第二优化器9’优化以下关系
Figure 174410DEST_PATH_IMAGE015
。(10)
为了此原因，先前工作周期T的校正变量s’的值对于第二优化器9’无关。
类似于第一优化器9的情况，f是平整度值的总和，即，再一次是矢量。由优化器9在对于第二优化器9’的初始平整度值f0和有效当前校正变量s的基础上确定平整度值f。类似于第一优化器9的情况，第二优化器9’根据以下关系而确定平整度值f：
Figure 501486DEST_PATH_IMAGE016
(11)
然而，利用第二优化器9’，初始平整度值f0不对应于测量平整度值fM，而是对应于标称平整度值fW的总和。其转而对应于轧制力FW中的标称变化FWN。如先前的，W是有效性矩阵。其单独指定了具体单独校正变量s对于平整度值f中的哪个具有什么影响。根据图7中的描绘，这可特别是涉及与用于第一优化器9的相同的有效性矩阵W。
在根据图7的实施例的情况下，控制装置4确定用于平整度构件8的操纵变量S，同时附加地考虑轧制力FW中的实际变化δFW、轧制力FW中的标称变化FWN以及借助于第二优化器9’确定的当前校正变量s。特别地，控制装置4利用系数F缩放借助于第二优化器9’而确定的当前校正变量s，其中，系数F从轧制力FW中的实际变化δFW和轧制力FW中的标称变化FWN的商获得：
Figure 802148DEST_PATH_IMAGE017
(12)
此外，如果适用，则可在利用系数F缩放之前或之后在滤波器中执行平滑处理。
如已提到的，在基于软件的实施方式的情况下，控制装置4的内部结构的单独框是程序模块。因此，在根据图7的实施例的情况下，可能的是，使用一个相同的程序模块，即，优化器的实施方式，用于第一和第二优化器9、9’两者。特别地为了此原因，图7中也存在有时间延迟元件10’。两个程序模块仅必须被单独参数化，用于相应旨在应用。例如，加权系数α、β可对于第一优化器9被设定成不同于0的值，并且对于第二优化器9、9’被设定成0。
在图7中显示的实施例的上下文中，第一和第二优化器9、9’，即，其当前校正变量s被供应到平整度控制器11的优化器9以及其当前校正变量s仅与系数F相乘的优化器9’两者。然而，根据图8中的描绘（其描绘了本发明的第二基本实施例），也可能的是，仅存在有一个单一优化器9’，所述优化器9’操作如上文与图7结合对于第二优化器9’描述的。因此，在此情况下，其当前校正变量s仅与系数F相乘的优化器9’是唯一的优化器，并且因此是在本发明的意义内的第一优化器9’。
此处单独独立解释图8中的第一优化器9’的操作模式是不必要的，因为图8中的第一优化器9’以与图7中的第二优化器9’完全相同的方式操作。
本发明具有数个优点。线上优化使得能够在每个工作周期T中确定最佳操纵变量S。由于根据观察者原则的平整度控制器11的实施例，因此其能够对于干扰影响或其它变化而尽可能快速地反应。在控制装置4中通常已存在有对于本发明的实施方式所要求的模型14、18。因此，在创建此类模型14、18时不存在有附加支出。对于响应于具体对于相应系统的干扰，滤波器15使得平整度控制器11能够有效地适应。此外，分开成第一优化器9（在一方面）和平整度控制器11（在另一方面）导致平整度误差分析（其在第一优化器9中进行）从控制器的动态行为（其在平整度控制器11中进行）解联接。这对于几乎任何类型的机架导致控制装置4的简单模块化配置。这简化了控制装置4在工程阶段中的参数化，并且减少了调试时间。此外，可以目标性和简单的方式进行具体对于系统的适应。此外，解联接简化了实施方式，并且因此在工程阶段和调试阶段两者中避免误差。最佳控制延长了辊机架的机械部件的寿命。由于对于故障的非常快速的反应，因此由预控制补偿由于轧制力FW中的变化导致的平整度误差进一步增加了生产率。由于存在有更少废品，因此增加了操作的经济效率。此外，在确定操纵变量S的上下文中，优化考虑了平整度构件8的设定极限。
虽然已由优选示例性实施例更详细地示出和描述了本发明，但本发明不由所公开示例限制，并且可由本领域技术人员由此得出其它变型，而不从本发明的保护范围脱离。
附图标记列表
1 金属带
2 工作辊
3 支撑辊
4 控制装置
5 计算机程序
6 机器代码
7 测量装置
8 平整度构件
9、9’ 优化器
10、10’ 时间延迟元件
11 平整度控制器
12 乘法器
13 节点
14 工厂模型
15 滤波器
16 微分器
17 积分器
18 辊机架的模型
19 确定装置
A 轴向位移
B、c 矢量
C 矩阵
B 宽度
F 系数
F 平整度值
F0 初始平整度值
fM 测量平整度值
fW 标称平整度值
f* 平整度目标值
FR 反向弯曲力
FW 轧制力
FWN 轧制力中的标称变化
K 局部冷却
KP 增益系数
P 参数
S 操纵变量
S’ 临时信号
S1至S7 步骤
s 对于当前工作周期的校正变量
s’ 对于先前工作周期的校正变量
s” 从辊机架的模型的输出信号
T 工作周期
W 有效性矩阵
α、β 加权系数
δFW 轧制力中的实际变化。

Claims (17)

1.用于辊机架的操作方法，在所述辊机架中轧制金属带（1）
-其中，用于所述辊机架的控制装置（4）在每种情况下借助于工作周期（T）而确定数个操纵变量（S），用于所述辊机架的对应数量的平整度构件（8），并且根据所确定的所述操纵变量（S）而致动所述平整度构件（8），
其特征在于，
-所述控制装置（4）实施第一优化器（9、9’），所述第一优化器（9、9’）最初临时设定当前校正变量（s），并且根据以下关系而确定平整度值（f）的总和
Figure 855084DEST_PATH_IMAGE002
或
Figure 303383DEST_PATH_IMAGE004
，
其中，
--f是平整度值（f）的总和，
--s是所述当前校正变量（s）的总和，
--f0是初始平整度值（f0），
--W是有效性矩阵（W），以及
--s’是在先前工作周期（T）中的所述校正变量（s’）的总和，
并且而后通过改变所述当前校正变量（s）而最小化以下关系
Figure 526464DEST_PATH_IMAGE006
，
其中，
--f*是平整度目标值（f*）的总和，
--s0是对于所述校正变量（s）的目标值（s0）的总和，以及
--α和β是加权系数（α、β），
-当确定所述当前校正变量（s）时，所述第一优化器（9）考虑线性辅助条件，
-所述线性辅助条件具有以下形式：
Figure 656094DEST_PATH_IMAGE008
或以下形式：
Figure 1625DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 496191DEST_PATH_IMAGE010
，
其中，C是矩阵，B是具有将由所述当前校正值（s）支持的所述辅助条件的矢量，并且c是具有将由所述当前校正值（s）和所述先前工作周期（T）的所述校正值（s’）之间的差异支持的所述辅助条件的矢量，以及
-所述控制装置（4）考虑变化的当前校正变量（s）而确定用于所述平整度构件（8）的所述操纵变量（S）。
2.根据权利要求1所述的操作方法，
其特征在于，
-所述测量装置（7）用于以空间分辨的方式在所述金属带（1）的宽度（b）上探测测量平整度值（f0），
-所述测量平整度值（f0）和相关联的平整度目标值（f*）作为初始平整度值（f0）被供应到所述控制装置（4）。
3.根据权利要求2所述的操作方法，
其特征在于，
-所述控制装置（4）实施平整度控制器（11），所述平整度控制器被布置在所述第一优化器（9）的下游，由所述第一优化器（9）确定的所述当前校正变量（s）被供应到所述平整度控制器（11），并且所述平整度控制器（11）从所述当前校正变量（s）确定用于所述平整度构件（8）的对于所述操纵变量（S）的变化值，
-所述平整度控制器（11）形成利用增益系数（KP）加权的所述当前校正变量（s）和来自所述辊机架的工厂模型（14）的输出信号（s"）的总和，
-所述平整度控制器（11）在以此方式形成的所述总和的基础上确定临时信号（S’），
-所述平整度控制器（11）通过微分所述临时信号（S’）而确定用于所述平整度构件（8）的对于所述操纵变量（S）的所述变化值，以及
-所述平整度控制器（11）将所述临时信号（S’）作为输入信号供应到所述辊机架的所述工厂模型（14）。
4.根据权利要求3所述的操作方法，
其特征在于，
所述平整度控制器（11）通过在滤波器（15）中过滤所形成的所述总和而确定所述临时信号（S’）。
5.根据权利要求4所述的操作方法，
其特征在于，
所述控制装置（4）动态参数化所述滤波器（15）。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的操作方法，
其特征在于，
-所述控制装置（4）实施第二优化器（9’），所述第二优化器（9’）以与所述第一优化器（9）相同的方式构造，
-在对于所述第二优化器（9’）的标称平整度值（fW）和所述有效当前校正变量（s）的总和的基础上确定对于所述第二优化器（9’）的平整度值（f）的总和，
-所述标称平整度值（fW）对应于所述轧制力（FW）中的标称变化（FWN），
-对于所述第二优化器（9’）的所述加权系数（α、β）具有0值，以及
-所述控制装置（4）确定用于所述平整度构件（8）的所述操纵变量（S），同时附加地考虑所述轧制力（FW）中的实际变化（δFW）、所述轧制力（FW）中的所述标称变化（FWN）和借助于所述第二优化器（9’）而确定的当前校正变量（s）。
7.根据权利要求1所述的操作方法，
其特征在于，
-所述初始平整度值（f0）对应于标称平整度值（fW）的总和，
-所述标称平整度值（fW）对应于所述轧制力（FW）中的标称变化（FWN），
-所述加权系数（α、β）具有0值，以及
-所述控制装置（4）考虑所述轧制力（FW）中的实际变化（δFW）、所述轧制力（FW）中的所述标称变化（FWN）和所确定的所述当前校正变量（s）而确定用于所述平整度构件（8）的所述操纵变量（S）。
8.根据前述权利要求中任一项所述的操作方法，
其特征在于，
所述第一优化器（9、9’）在多个迭代中改变所述当前校正变量（s）。
9.根据权利要求8所述的操作方法，
其特征在于，
一旦发生以下情况，则所述第一优化器（9、9’）停止改变所述当前校正变量（s）：
-其已执行预定数量的迭代，和/或
-其已对于预定时间改变了所述当前校正变量（s），和/或
-所述当前校正变量（s）现在在迭代之间仅略微变化，和/或
-以下关系
Figure 497645DEST_PATH_IMAGE012
现在仅略微变化，和/或
-满足另一终止标准。
10.根据权利要求8或9所述的操作方法，
其特征在于，
所述第一优化器（9、9’）在每次迭代中考虑所述辅助条件。
11.根据前述权利要求中任一项所述的操作方法，
其特征在于，
所述第一优化器（9）根据内部点方法而确定所述校正变量（s）。
12.根据权利要求11所述的操作方法，
其特征在于，
所述控制装置（4）在所述辊机架的模型（18）的基础上自动确定所述有效性矩阵（W）。
13.根据权利要求12所述的操作方法，
其特征在于，
所述控制装置（4）在每种情况下立即在相应金属带（1）的轧制开始之前动态重新确定所述有效性矩阵（W）。
14.根据权利要求13所述的操作方法，
其特征在于，
所述控制装置（4）在所述相应金属带（1）的所述轧制期间也动态追踪所述有效性矩阵（W）。
15.计算机程序，包括机器代码（6），所述机器代码（6）能够由用于辊机架的控制装置（4）执行，用于轧制金属带（1），其中，由所述控制装置（4）执行所述机器代码（6）导致所述控制装置（4）根据如前述权利要求中任一项所述的操作方法而操作所述辊机架。
16.用于辊机架的控制装置，用于轧制金属带（1），其中，所述控制装置被实施为软件可编程控制装置，并且利用如权利要求15所述的计算机程序（5）编程，使得其根据如权利要求1至14中任一项所述的操作方法而操作所述辊机架。
17.用于轧制金属带（1）的辊机架，
-其中，所述辊机架包括能够影响从所述辊机架出现的所述金属带（1）的平整度的数个平整度构件（8），
-其中，所述辊机架包括如权利要求17所述的控制装置（4），由所述控制装置（4）根据如权利要求1至14中任一项所述的操作方法而致动所述辊机架的所述平整度构件（8）。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4151325A1 (de) 2021-09-16 2023-03-22 Primetals Technologies Germany GmbH Planheitserkennung bei einem flachem walzgut
CN115591947B (zh) * 2022-12-15 2023-03-17 太原科技大学 一种连轧过程板带质量分布式调控方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61125603A (ja) * 1984-11-22 1986-06-13 Nippon Steel Corp 複数個の操作量と複数個の制御量を有する相互干渉系の制御装置
WO1995019591A1 (de) * 1994-01-13 1995-07-20 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur führung eines prozesses
JPH08190401A (ja) * 1995-01-09 1996-07-23 Nippon Steel Corp 複数制御要素の制御方法
CN1107247C (zh) * 1995-03-16 2003-04-30 西门子公司 过程控制方法和设备
US20060282177A1 (en) * 2005-06-10 2006-12-14 United Technologies Corporation System and method of applying interior point method for online model predictive control of gas turbine engines
CN1902464A (zh) * 2003-12-31 2007-01-24 Abb股份有限公司 用于测量、确定和控制金属带材平直度的方法和设备
JP2007061864A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Kobe Steel Ltd 圧延機の制御方法
CN100556571C (zh) * 2005-06-08 2009-11-04 Abb公司 优化带材轧制中的平整度控制的方法及装置
CN102553941A (zh) * 2012-01-16 2012-07-11 中冶南方工程技术有限公司 冷轧机板形调控功效系数离线自学习方法
CN104785535A (zh) * 2015-01-30 2015-07-22 北京科技大学 一种基于模糊算法的冷轧平坦度质量判定方法
CN105517720A (zh) * 2013-03-25 2016-04-20 Abb技术有限公司 用于调节轧机中的平度控制的方法及控制系统
CN106457325A (zh) * 2014-09-25 2017-02-22 东芝三菱电机产业系统株式会社 平坦度控制装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02169119A (ja) * 1988-12-22 1990-06-29 Toshiba Corp 板平坦度制御方法
US5638134A (en) * 1994-06-29 1997-06-10 Sony Corporation Digital filter for picture data and digital filter system
US6098060A (en) * 1995-03-16 2000-08-01 Siemens Aktiengesellschaft Process controlling method and device
DE19713004C2 (de) * 1997-03-27 2002-10-24 Siemens Ag Verfahren und Einrichtung zur Voreinstellung der Planheit eines Walzbandes
JP2000061520A (ja) * 1998-08-25 2000-02-29 Toshiba Corp 熱間圧延機の平坦度制御装置
RU2189875C2 (ru) 2000-08-11 2002-09-27 Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" Устройство автоматического регулирования плоскостности полос
DE10041181A1 (de) * 2000-08-18 2002-05-16 Betr Forsch Inst Angew Forsch Mehrgrößen-Planheitsregelungssystem
RU2211102C1 (ru) 2002-03-11 2003-08-27 Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" Устройство для измерения и регулирования плоскостности полос в процессе прокатки
DE102004032634A1 (de) * 2004-07-06 2006-02-16 Sms Demag Ag Verfahren und Einrichtung zum Messen und Regeln der Planheit und/oder der Bandspannungen eines Edelstahlbandes oder einer Edelstahlfolie beim Kaltwalzen in einem Vielwalzengerüst, insbesondere in einem 20-Walzen-Sendizimir-Walzwerk
FR2879486B1 (fr) * 2004-12-22 2007-04-13 Vai Clecim Sa Regulation de la planeite d'une bande metallique a la sortie d'une cage de laminoir
DE102007050891A1 (de) * 2007-10-24 2009-04-30 Siemens Ag Auf der Streuung einer Istgröße eines Walzguts basierende Adaptierung eines Reglers in einem Walzwerk
IT1394608B1 (it) * 2009-06-17 2012-07-05 Thyssenkrupp Acciai Speciali Metodo per il controllo dinamico della planarità nella laminazione di un nastro di acciaio.
ES2437469T3 (es) * 2011-03-28 2014-01-10 Abb Research Ltd. Método de control de la planeidad en el laminado de una banda y sistema de control correspondiente
RU2578328C2 (ru) 2014-06-27 2016-03-27 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Способ горячей прокатки тонких полос на широкополосном стане
CN104698842B (zh) 2015-02-06 2017-11-24 浙江大学 一种基于内点法的lpv模型非线性预测控制方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61125603A (ja) * 1984-11-22 1986-06-13 Nippon Steel Corp 複数個の操作量と複数個の制御量を有する相互干渉系の制御装置
WO1995019591A1 (de) * 1994-01-13 1995-07-20 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur führung eines prozesses
JPH08190401A (ja) * 1995-01-09 1996-07-23 Nippon Steel Corp 複数制御要素の制御方法
CN1107247C (zh) * 1995-03-16 2003-04-30 西门子公司 过程控制方法和设备
CN1902464A (zh) * 2003-12-31 2007-01-24 Abb股份有限公司 用于测量、确定和控制金属带材平直度的方法和设备
CN100556571C (zh) * 2005-06-08 2009-11-04 Abb公司 优化带材轧制中的平整度控制的方法及装置
US20060282177A1 (en) * 2005-06-10 2006-12-14 United Technologies Corporation System and method of applying interior point method for online model predictive control of gas turbine engines
JP2007061864A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Kobe Steel Ltd 圧延機の制御方法
CN102553941A (zh) * 2012-01-16 2012-07-11 中冶南方工程技术有限公司 冷轧机板形调控功效系数离线自学习方法
CN105517720A (zh) * 2013-03-25 2016-04-20 Abb技术有限公司 用于调节轧机中的平度控制的方法及控制系统
CN106457325A (zh) * 2014-09-25 2017-02-22 东芝三菱电机产业系统株式会社 平坦度控制装置
CN104785535A (zh) * 2015-01-30 2015-07-22 北京科技大学 一种基于模糊算法的冷轧平坦度质量判定方法

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