CN116974220A - 控制系统和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供控制系统和控制方法，提供提高控制精度的技术。控制系统具有：第一控制装置，其使用对变动因素的因素值乘以控制增益而得的第一控制输出来进行对控制对象的FF控制；第二控制装置，其对因素值乘以控制增益来计算第二控制输出，对状态量的实绩值与目标值之间的偏差进行积分来计算第三控制输出，对控制对象进行使用了第二控制输出的FF控制和使用了第三控制输出的积分控制；选择装置，其选择使哪一个控制装置执行针对控制对象的控制；不可观测变动因素预测装置，其根据状态量来计算推定因素值；以及控制装置切换判定装置，其根据推定因素值来对选择哪一个控制装置进行判定。

Description

控制系统和控制方法
技术领域
本公开涉及对设备等控制对象进行控制的技术。
背景技术
在以设备为控制对象进行控制的设备控制中，存在使与设备相关的状态量变动的因素。如果因该因素导致设备的状态量变动，则控制结果的精度降低。
例如，在作为用于通过被轧制材料的轧制来生产薄的金属材料的设备的轧机中，若被轧制材料存在硬度不均，则由于该硬度不均，有时产生被轧制材料的板厚根据位置而不同的板厚变动(板厚不良)。硬度不均是指被轧制材料的硬度不一样。由于被轧制材料的硬度成为被轧制时的变形阻力，因此若在轧制时在输送被轧制材料的轧制方向上存在硬度不均，则被轧制材料的挤压方式根据位置而不同，轧制后的板厚根据位置而变化，产生板厚变动。
另外，在利用轧制的金属材料的生产中，一般而言，为了将被轧制材料的板厚从原来的原板厚加工至期望的产品厚度，将被轧制材料多次投入到轧机。因此，若被轧制材料存在硬度不均，则每当投入到轧机时就会产生板厚变动。
在专利文献1～3中，公开了能够抑制由包含多个轧机的串列式轧机产生的板厚变动的技术。在专利文献1～3所记载的技术中，进行检测由前级的轧机产生的板厚变动并基于该板厚变动控制后级的轧机的前馈控制，由此抑制板厚变动。在这样的前馈控制中，根据前级的轧机的板厚变动来调整前馈控制的控制增益。另外，在专利文献3所记载的技术中，在板厚那样的状态量与目标值的偏差大的情况下，除了控制增益以外，还进行控制输出定时的调整。
通常，在对控制对象设备进行控制的设备控制装置中，与用于抑制板厚变动那样的变动周期短的状态量变动的前馈控制不同，有时进行用于抑制长期地在状态量中产生的偏移误差(状态量与指令值的差)的反馈控制。
反馈控制包括使用对状态量进行积分而得的控制输出的积分控制，但在积分控制中，在状态量变动与控制输出之间产生90度的相位偏移。因此，若进行前馈控制和反馈控制这两者，则有时由于反馈控制引起的相位偏移的影响，前馈控制的控制输出定时偏离适当的值，前馈控制的控制效果降低，控制的精度降低。对此，在专利文献1～3中没有公开通过反馈控制来抑制前馈控制的控制效果的降低。
另一方面，在专利文献4中提出了一边抑制前馈控制的控制效果的降低，一边降低偏移误差的技术。然而，根据该专利文献4所记载的技术，未必能够得到控制所需的充分的精度，期望进一步提高控制的精度。
专利文献1：日本专利3384330号公报
专利文献2：日本专利5581964号公报
专利文献3：日本专利6404195号公报
专利文献4：日本特开2021-081772号公报
发明内容
本公开的目的在于提供一种提高控制的精度的技术。
按照本公开的一个方式的控制系统对控制对象输出控制输出，该控制对象具有状态量，执行预定的控制并得到控制结果，所述控制系统具有：第一控制装置，其通过对与成为使所述控制结果变动的因素的变动因素相关的值即因素值乘以控制增益来计算第一控制输出，使用所述第一控制输出来进行针对所述控制对象的前馈控制；第二控制装置，其通过对所述因素值乘以控制增益来计算第二控制输出，通过对所述状态量的实绩值与目标值的偏差进行积分来计算第三控制输出，对所述控制对象进行使用了所述第二控制输出的前馈控制和使用了所述第三控制输出的积分控制；选择装置，其选择使所述第一控制装置和所述第二控制装置中的哪一个执行针对所述控制对象的控制；不可观测变动因素预测装置，其根据所述状态量来计算预测因素值而得的推定因素值；以及控制装置切换判定装置，其基于所述推定因素值来对选择所述第一控制装置和所述第二控制装置中的哪一个进行判定，并将判定结果指示给所述选择装置。
根据本公开的一个方式，控制的精度提高。
附图说明
图1是表示本实施方式的控制对象设备的一例的图。
图2是用于说明轧制现象的图。
图3是对表示图2中说明的轧制现象的模型进行表示的图。
图4是用于说明板厚控制的一例的图。
图5是用于说明张力控制的一例的图。
图6是用于说明积分控制的控制状态量与控制结果的相位偏移的图。
图7是用于说明积分控制的控制状态量与控制结果的相位偏移的图。
图8是用于说明积分控制的控制状态量与控制结果的相位偏移的图。
图9是用于说明前馈控制对控制状态量的影响的图。
图10是表示控制结果与控制增益及相移量的关系的图。
图11是本实施方式的设备控制系统的概略框图。
图12是控制装置2的框图。
图13是表示基于模拟的控制装置2的控制结果的一例的图。
图14是示出表示状态量实绩的偏差的变化的波形偏向正方向的状态的图。
图15是表示基于模拟的控制装置2的偏移去除结果的一例的图。
图16是控制装置1的框图。
图17是表示FF控制装置的一例的图。
图18是用于说明偏移校正的原理的图。
图19是表示偏移校正装置的一例的图。
图20是表示基于模拟的控制装置1的控制结果的一例的图。
图21是表示基于模拟的控制装置1的控制结果的一例的图。
图22是用于说明设备控制装置的图。
图23是表示对被轧制材料的硬度不均进行评价的结构的图。
图24是计算推定变形阻力的处理的流程图。
图25是切换控制装置的处理的流程图。
图26是用于说明从控制装置2向控制装置1的切换的图。
图27是表示控制装置1的输出量的图。
图28是示出表示状态量的偏差的波形的一例的图。
附图标记说明
1…作业辊、2…中间辊、3…支承辊、11～14…轧机、15…输出侧张紧辊、21…驱动装置、23…驱动装置、25…驱动装置、31～34…辊隙控制装置、40～44…板厚计、50～54…张力计、61～64…板厚控制装置、71～74…张力控制装置、80…载荷计、100…串列式轧机、200…被轧制材料、201…移送时间补偿部、202…前馈控制部、203…比例电路、204…积分电路、210…前馈控制输出、220…反馈控制输出、230…控制输出、301…比例积分部、310…控制输出、400…变形阻力、410…机座输入侧板厚偏差、420…机座输出侧板厚偏差、430…机座间张力、440…机座输出侧张力、450…机座载荷、511…PI控制装置、521…I控制装置、522…FF控制装置、600…控制对象设备、601…控制装置1、602…相移因素、603…控制干扰源、604…不可观测干扰预测装置、611…FF控制装置、612…偏移校正装置、701…差分电路、702…正滤波电路、703…负滤波电路、704～707…乘法器、708…积分电路、711…延迟电路、801…状态量偏移测定装置、802…校正增益运算装置、900…设备控制装置、901…控制装置2、902…选择装置、903…移送处理运算、904…移送处理运算、905…计算载荷计算装置、906…推定变形阻力计算装置、920…推定变形阻力表、921…控制指令最大变化率模拟装置、922…干扰波形控制开始点运算装置、923…控制增益抑制装置、924…控制投入定时指令装置、925…控制校正装置、926…控制装置切换判定装置。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。在此，例示通过设备控制系统对控制对象设备进行控制的结构。
《控制对象设备》
首先，对控制对象设备进行说明。
图1是表示本实施方式的控制对象设备的一例的图。
在图1中，作为控制对象设备，示出了具备对被轧制材料200进行轧制的多个轧机的串列式轧机100。图1所示的串列式轧机100是将4台轧机11～14串联排列的4机座串列式轧机，但轧机不限于4台。
各轧机11～14具备夹着被轧制材料200的多个辊，进行使用这些辊对被轧制材料200进行轧制的轧制处理。在图的例子中，各轧机11～14具有直接夹着被轧制材料200的1对作业辊1、配置于各作业辊1的外侧的1对中间辊2、以及配置于各中间辊2的外侧的1对支承辊3来作为辊。另外，被轧制材料200按照轧机11、轧机12、轧机13、轧机14的顺序被输送。以下，有时将轧机11称为#1机座轧机11，将轧机12称为#2机座轧机12，将轧机13称为#3机座轧机13，将轧机14称为#4机座轧机14。
图2是用于说明通过各轧机11～14在被轧制材料200中产生的轧制现象的图。如图2所示，通过夹着被轧制材料200的1对作业辊1将被轧制材料200压扁而实施被轧制材料200的轧制。此时，在被轧制材料200中，对于被轧制材料200的输送方向即轧制方向施加朝向比作业辊1靠前级侧的输入侧张力Tb以及朝向比作业辊1靠后级侧的输出侧张力Tf。另外，在被轧制材料200中，对于垂直方向施加根据作业辊1间的距离即辊隙S而决定的轧制载荷P。由此，被轧制材料200被轧制，被轧制材料200的板厚从输入侧板厚H变化到输出侧板厚h。若将基于该轧制现象的前滑率设为f，将后滑率设为b，则被轧制材料200的输入侧速度Ve以及输出侧速度Vo在作为作业辊1的旋转速度的作业辊速度为VR的情况下，成为Ve＝VR(1+b)、Vo＝VR(1+f)。
图3是对表示图2中说明的轧制现象的模型进行表示的图，其中，Kbo＝E·bw·h/L，Kbe＝E·bw·H/L(H：输入侧板厚，Vo：输出侧速度，h：输出侧板厚，VR：辊速度，P：轧制载荷，Ve：输入侧速度，M：碾磨常数，E：杨氏模量，Q：塑性常数，ν：泊松比，Tb：输入侧张力，bw：板宽，Tf：输出侧张力，k：变形阻力，μ：摩擦系数，f：前滑率，b：后滑率)。在轧机中，施加于被轧制材料200的输入侧张力Tb和输出侧张力Tf根据自身轧机及其前后的轧机的输入侧速度Ve和输出侧速度Vo而变化。另外，若张力变化，则轧制载荷P、输出侧板厚h、输入侧速度Ve以及输出侧速度Vo变化。因此，轧制现象是将输入侧板厚H、作业辊速度VR以及辊隙S作为输入，将输入侧张力Tb、输出侧张力Tf以及输出侧板厚h作为输出的复杂现象，而且，由于经由张力还与前后的轧机中的轧制现象相关，因此非常复杂。
返回图1的说明。在各轧机11～14上设置有用于驱动作业辊的驱动装置21～24和控制作业辊1的辊隙的辊隙控制装置31～34。驱动装置21～24例如包括驱动作业辊1的电动机(未图示)和操作电动机来控制作业辊速度的电动机速度控制装置(未图示)。
另外，在各轧机11～14的输入侧及输出侧设置有测定被轧制材料200的板厚的板厚计40～44和测定施加于被轧制材料200的张力的张力计50～54。此外，从通过被轧制材料200的轧制而生产的制品的品质的观点出发，被轧制材料200的板厚是重要的。另外，施加于被轧制材料200的张力对于轧制操作的稳定性是重要的，也涉及板厚的精度。
另外，在轧机14的输出侧设置有产生轧机14的输出侧张力的输出侧张紧辊15。在输出侧张紧辊15上设置有驱动装置25。驱动装置25例如包括驱动输出侧张紧辊15的电动机(未图示)和操作电动机来控制输出侧张紧辊15的旋转速度的电动机速度控制装置(未图示)。
另外，在各轧机11～14中，作为用于控制轧制处理的设备控制装置，设置有板厚控制装置61～64和张力控制装置71～74。
与轧机11对应的板厚控制装置61使用辊隙控制装置31来控制轧机11的辊隙，由此控制轧机11的出口侧板厚。与轧机12～14对应的板厚控制装置62～64使用前级的轧机11～13的驱动装置21～23，控制作为前级的轧机11～13的作业辊速度的前级机座速度，控制各轧机12～14的输出侧板厚。
板厚控制装置62～64执行使用了对应的轧机12～14的输入侧的板厚计(前级的轧机11～13的输出侧的板厚计)41～43的检测结果的前馈控制、以及使用了对应的轧机12～14的输出侧的板厚计42～44的检测结果的反馈控制。例如，在板厚控制装置62的情况下，实施使用了板厚计41的检测结果的前馈控制和使用了输出侧的板厚计42的检测结果的反馈控制。
另外，张力控制装置71～73基于对应的轧机11～13的输出侧的张力计51～53的检测结果，使用后级的轧机12～14的辊隙控制装置32～34来控制后级的轧机12～14的辊隙，控制对应的轧机11～13的输出侧张力。例如，在张力控制装置71的情况下，基于轧机11的输出侧的张力计51的检测结果，控制轧机12的辊隙。另外，张力控制装置74基于对应的轧机14的输出侧的张力计54的检测结果，使用驱动装置25控制输出侧张紧辊15的旋转速度，由此控制轧机14的输出侧张力。
接着，更详细地说明板厚控制装置61～64进行的板厚控制。此外，在板厚控制中，板厚变化的轧机和检测板厚的板厚计处于物理上分离的位置。因此，在检测到被轧制材料200的输入侧板厚的偏差开始，直至该部位到达实施实际的控制操作的轧机为止，存在无用时间。另外，在利用输出侧的板厚计检测在轧机中变化的板厚之前，也存在无用时间。
图4是用于说明板厚控制的一例的图，表示与#4机座轧机14对应的板厚控制装置64的结构例。在图4的例子中，板厚计43将#3机座轧机13的输出侧板厚与目标值的偏差作为输入侧板厚偏差ΔH进行测量并输出，板厚计44将轧机14的输出侧板厚与目标值的偏差作为输出侧板厚偏差Δh进行测量并输出。各目标值被预先确定。
板厚控制装置64具有校正从输入侧的板厚计到轧机的无用时间的移送时间补偿部201、前馈控制部202、比例电路203以及积分电路204。
移送时间补偿部201进行使从#3机座轧机13的输出侧的板厚计43输出的输入侧板厚偏差ΔH以相移量TFF进行相移的移送处理。相移量TFF使用移送时间TX3D-4和前馈控制用控制输出定时偏移量(以下，简称为定时偏移量)ΔTFF，由TFF＝TX3D-4-ΔTFF表示。移送时间TX3D-4是被轧制材料200中的具有输入侧板厚偏差ΔH的部位从板厚计43移动至轧机14的作业辊1的正下方所花费的时间。定时偏移量ΔTFF根据与输入侧板厚偏差ΔH对应的控制输出230到达驱动装置23为止的无用时间以及从控制输出230被输入到驱动装置23起到响应为止的响应时间等来决定。
前馈控制部202对由移送时间补偿部201进行了移送处理的输入侧板厚偏差ΔH乘以控制增益GFF而生成前馈控制输出210。
比例电路203以及积分电路204构成进行反馈控制的反馈控制部。比例电路203对由轧机14的输出侧的板厚计44测量出的输出侧板厚偏差Δh乘以控制增益GFB并输出。积分电路204对比例电路203的输出进行积分处理而生成反馈控制输出220。在此，考虑从轧机到输出侧的板厚计的无用时间来决定控制增益GFB。
前馈控制输出210和反馈控制输出220相加，作为板厚控制装置64的控制输出230输入到轧机13的驱动装置23。
接着，对张力控制装置71～74的张力控制进行更详细的说明。张力计直接检测施加于被轧制材料的张力，因此不需要考虑无用时间。因此，基本上仅实施反馈控制。图5是用于说明张力控制的一例的图，表示与#3机座轧机13对应的张力控制装置73的结构例。
在图5的例子中，张力控制装置73具有比例积分部301。比例积分部301使用由配置于轧机13的输出侧的张力计53测量出的张力即张力实绩值T34FB与从外部输入的张力指令值T34REF的偏差ΔT34，进行轧机14的比例积分控制。具体而言，比例积分部301对偏差ΔT34进行比例积分处理，生成张力控制装置73的控制输出310，并输入到轧机14的辊隙控制装置34。此外，比例积分控制是组合比例控制和积分控制的控制，在此，将比例控制的比例增益设为CP，将积分控制的积分增益设为C1。
如上所述，在串列式轧机100中进行的板厚控制是将作为比例控制的前馈控制和作为积分控制的反馈控制组合而得到的。另外，张力控制构成为使用了比例积分控制的反馈控制。
一般而言，在针对作为控制对象的状态量的控制状态量的积分控制中，控制输出的相位相对于控制状态量的相位偏离90度，其结果，存在通过积分控制得到的控制结果的相位偏离原来的控制状态量的相位的问题。例如，在串列式轧机100中，作为控制结果的轧机14的输出侧板厚(板厚偏差)的相位偏离原来的变形阻力(硬度)的相位。
图6～图8是用于说明积分控制的控制状态量与控制结果的相位偏移的图，表示串列式轧机100中的轧制现象的模拟结果。图6～图8表示将被轧制材料200中的变形阻力400的轧制方向的变动用正弦波表示时的#4机座输入侧板厚偏差410、#4机座输出侧板厚偏差420、#3机座～#4机座间张力430、#4机座输出侧张力440以及#4机座载荷450各自的变动作为模拟结果。
此外，#4机座输入侧板厚偏差410是#4机座轧机14的输入侧的板厚与目标值的偏差，#4机座输出侧板厚偏差420是#4机座轧机14的输出侧的板厚与目标值的偏差，#3机座～#4机座间张力430是#4机座轧机14的输入侧的张力，#4机座输出侧张力440是#4机座轧机14的输出侧的张力，#4机座载荷450是在#4机座轧机14中对被轧制材料200施加的载荷。
图6表示不实施板厚控制及张力控制这两者的情况下的模拟结果。在图6的例子中，示出了在作为原来的控制状态量的变形阻力400与#4机座输入侧板厚偏差410以及#4机座输出侧板厚偏差420中，表示它们的变动的波形的峰值位置相互一致，它们的相位没有偏移。
图7及图8表示实施了基于张力控制装置73及74的张力控制和基于板厚控制装置64的板厚控制这两者的情况下的模拟结果。但是，图7表示仅实施反馈控制作为板厚控制的情况(将前馈控制的控制增益GFF设为0的情况)的模拟结果，图8表示作为板厚控制而实施反馈控制以及前馈控制双方的情况下的模拟结果。
在作为板厚控制未实施前馈控制的图7的例子中，在变形阻力400与#4机座输入侧板厚偏差410之间未产生相位偏移，但在作为控制结果的#4机座输出侧板厚偏差420中产生相位比变形阻力400快的相位超前。这是因为，通过实施积分控制作为板厚控制，在板厚控制的控制输出中产生了90度的相位延迟。此外，如后述的图9～图10以及式(1)～(3)所示，若控制输出产生了相位延迟(即，基于控制输出的相移量(Δ)为负)，则作为控制结果的#4机座输出侧板厚偏差420的相位偏移量(δ)为正，产生相位超前。
因此，通过进行板厚控制等控制，控制对象的状态量(串列式轧机100的情况下，被轧制材料200的板厚、施加于被轧制材料200的张力及轧制载荷)之间的相位关系发生变化。
而且，在作为板厚控制而实施前馈控制的图8的例子中，在#4机座输入侧板厚偏差410中也产生相位比变形阻力400超前的相位超前。因此，在使用#4机座输入侧板厚偏差410实施#4机座输出侧板厚偏差420的前馈控制的情况下，由于变形阻力400与#4机座输入侧板厚偏差410的相位偏移的影响，无法进行与变形阻力400对应的适当的控制，控制效果降低。
因此，在实施前馈控制的情况下，如图4所示，调整前馈控制中的控制增益GFF和相移量TFF(具体而言，定时偏移量ΔTFF)，生成与控制状态量的相位和振幅相应的前馈控制输出，由此提高控制效果。
图9是用于说明前馈控制对控制状态量的影响的图。在图9中，假定将控制状态量与目标值的偏差即控制偏差作为输入，该控制偏差的变动用正弦波sin(ωt)表示。另外，将控制偏差和对控制偏差赋予了相移及控制增益的前馈控制输出的差分作为控制结果y输出。若将相移量设为Δ，将控制增益设为G，则控制结果y由以下的式(1)表示。
[数式1]
y＝sin(ωt)-G sin(ωt+Δ)＝X sin(ωt+δ) (1)
在此，控制结果y的振幅X由以下的式(2)表示，控制结果y的来自控制偏差的相位偏移量δ由以下的式(3)表示。
[数式2]
[数式3]
图10是表示控制结果y与控制增益G以及相移量Δ的关系的图。具体而言，图10的(a)是按每个控制增益G表示相移量Δ与控制结果y的相位偏移量δ的关系的图，图10的(b)是按每个控制增益G表示相移量Δ与控制结果y的振幅X的关系的图。
如图10所示，当相移量Δ变大时，振幅X也变大，控制效果降低。而且，根据控制增益G，当相移量Δ超过60度时，振幅X超过1。即，不仅得不到控制效果，而且成为相反的效果。另外，根据相移量Δ，控制结果y的相位从原来的正弦波sin(ωt)偏离。
因此，在前馈控制中，需要将控制增益G(控制增益GFF)和相移量Δ(定时偏移量ΔTFF)调整为适当的值。这些适当的值根据与控制对象相关的参数、以及对控制对象实施的其他控制等而变化。在串列式轧机100的情况下，作为与控制对象相关的参数，可举出对被轧制材料200进行轧制的轧制速度。此外，若轧制速度变化，则板厚偏差的变动频率改变，作为基于控制输出的控制操作端的驱动装置23的响应时间等发生变化。另外，作为其他控制，可以举出对其他轧机实施的板厚控制等。
然而，在如串列式轧机100那样实施前馈控制和反馈控制这两者的情况下，由于通过作为积分控制的反馈控制使控制状态量的相位变化，因此难以将前馈控制中的控制增益和相移量调整为适当的值。
《设备控制系统》
＜系统概要＞
图11是本实施方式的设备控制系统的概略框图。
参照图11，本实施方式的设备控制系统具有不可观测干扰预测装置604、控制装置切换判定装置926、控制校正装置925以及设备控制装置900。设备控制装置900具有控制装置1 601、选择装置902和控制装置2 901。图11中的控制对象设备600是图1所示的串列式轧机100。设备控制系统是对控制对象设备输出控制输出的控制系统。在利用轧机进行的被轧制材料200的轧制中，被轧制材料200的硬度不均成为干扰dACT，成为使作为控制结果的板厚变动的变动因素。硬度不均是指被轧制材料200的每个部位的硬度的偏差。
控制装置1 601是通过对成为使控制结果变动的因素的变动因素的值即因素值乘以控制增益来计算第一控制输出，并使用第一控制输出对控制对象设备600进行前馈控制的控制装置。
控制装置2 901是通过对变动因素的因素值乘以控制增益来计算第二控制输出，并且通过对预定的状态量的实绩值与目标值的偏差进行积分来计算第三控制输出，对控制对象设备600进行使用了第二控制输出的前馈控制和使用了第三控制输出的积分控制的控制装置。
选择装置902是选择使控制装置1 601和控制装置2 901中的哪一个执行对控制对象设备600的控制的装置。
不可观测干扰预测装置604根据状态量和控制结果中的至少1个来计算预测因素值而得的推定因素值，并将该推定因素值输入到控制装置1 601。
控制装置切换判定装置926根据推定因素值判定选择控制装置1 601和控制装置2901中的哪一个，并将判定结果指示给选择装置902。
本实施方式的控制对象设备是多个控制的工序(机座)从上游向下游连接多个的设备，不可观测干扰预测装置604将根据上游的工序中的状态量计算出的推定因素值输入到下游的工序中的控制装置。然后，控制装置切换判定装置926将上游的工序中的推定因素值用于判定在下游的工序中使用控制装置1601和控制装置2 901中的哪一个。
根据本实施方式的设备控制系统，能够使用适当的控制装置来控制控制对象设备600。
以上，对设备控制系统的概要进行了说明，但更详细内容后述。
＜控制装置2＞
上述的控制装置2 901是实施前馈控制以及反馈控制这两者的控制装置。
图12是表示控制装置2 901的2个例子的框图。
在图12的(a)中示出了控制对象设备600、控制控制对象设备600的控制装置2901、以及使从控制对象设备600输出的作为控制对象的状态量的状态量实绩xFB仅以检测无用时间进行相移的相移因素602。另外，控制装置2901具备PI控制装置511，其基于状态量实绩xFB与从外部输入的状态量的指令值即状态量指令值xREF的偏差，对控制对象设备600实施比例积分控制。
控制对象设备600例如是串列式轧机100，输出与控制对象有关的状态量实绩xFB。在状态量实绩xFB中，由于相移因素602产生相移。相移因素602例如是控制对象设备600对材料实施了加工的场所与检测作为该加工的结果的状态量实绩xFB的场所在物理上分离等。在图11中，相移因素602存在于控制对象设备600的外部，但也可以存在于控制对象设备600的内部。
另外，控制对象设备600受到由控制干扰源603产生的对控制对象设备600的干扰即控制干扰dACT的影响。因此，控制干扰dACT成为使状态量实绩xFB变动的变动因素。控制干扰dACT是已知的。此时，只要控制干扰dACT的平均值那样的统计值已知即可。
此外，状态量实绩xFB因控制对象设备600的模型化误差以及干扰等的影响而具有偏移误差。PI控制装置511的比例积分控制所包含的积分控制是用于校正状态量实绩xFB的偏移误差，并将状态量实绩xFB维持为状态量指令值xREF的控制。
图12的(b)的例子与图12的(a)的例子相比，不同点在于，控制装置2 901代替PI控制装置511而具备对控制对象设备600实施积分控制(反馈控制)的I控制装置521和对控制对象设备600实施前馈控制的FF控制装置522。
图12的(b)所示的设备控制系统与轧机中的板厚控制对应。与图4相比，干扰产生源603与轧机的输入侧板厚偏差对应，通过输入侧板厚计43对其进行检测而设为控制干扰dACT。FF控制装置522对应于移送时间补偿部201和前馈控制部202，I控制装置521对应于比例电路203和积分电路204。
在图12的(b)的例子中，由控制干扰源603产生的对于控制对象设备600的干扰即控制干扰dACT是已知的。这样，在控制干扰dACT已知的情况下，FF控制装置522基于控制干扰dACT与相对于控制干扰dACT的干扰指令值dREF的偏差，对控制对象设备600实施前馈控制。另外，I控制装置521基于状态量实绩xFB和状态量指令值xREF的偏差，对控制对象设备600实施积分控制。
此外，检测无用时间是由于控制对象设备600对材料实施了加工的场所与检测该加工的结果的场所在物理上分离而产生的。在串列式轧机100的情况下，如图2所示，通过轧制加工被轧制材料200的轧机11～14与检测被轧制材料200的板厚的板厚计41～44在物理上分离，被轧制材料200从轧机11～14移送至板厚计41～44，检测被轧制材料200的加工结果(板厚)。该被轧制材料200的移送所需要的时间成为检测无用时间。
这样，在控制装置2 901中，为了去除因干扰等引起的偏移误差而实施包含积分控制的反馈控制。该积分控制是产生控制输出相对于控制状态量的90度的相位延迟与检测无用时间的相位延迟之和的相位延迟的控制，若由于干扰大等而控制输出变大，则与前馈控制的控制输出干涉，前馈控制的相移量从设定值偏离。其结果，前馈控制的控制效果降低。
图13是表示基于模拟的控制装置2 901的控制结果的一例的图。在图13中，示出控制干扰dACT和作为控制结果的状态量实绩xFB(具体而言，状态量实绩xFB和状态量指令值xREF的偏差)的时间变化。
图13的(a)表示在图12的(b)的结构例中，不进行前馈控制而仅进行积分控制的情况下的模拟结果。将检测无用时间设为0.25秒，将积分控制的时间常数设为0.5秒。另外，控制干扰dACT呈阶梯状变动。在该情况下，状态量实绩xFB表示非常小的下冲，作为积分控制没有问题。
图13的(b)表示在图12的(b)的结构例中，不进行积分控制而仅进行前馈控制的情况下的模拟结果。控制干扰dACT以周期1.0Hz、振幅1.0的正弦波状变动。另外，前馈控制的控制增益为0.5。在该情况下，通过前馈控制来抑制控制干扰dACT，状态量实绩xFB的振幅成为0.5。
图13的(c)表示在图13的(b)的状况中进一步进行与图13的(a)同样的积分控制的情况下的模拟结果。在该情况下，状态量实绩xFB的振幅成为0.7，与未进行积分控制的情况相比变大。即，可以说通过积分控制，前馈控制的控制效果降低。
此外，在串列式轧机100的情况下，若将轧机和板厚计之间的距离设为2.5m，则0.25秒的检测无用时间使被轧制材料200的轧制速度为10m/s＝600mpm。另外，控制干扰dACT的周期1.0Hz如果以被轧制材料200的长度换算则为10m周期。这被视为来自具有1.6m左右的直径的旋转体的干扰。另外，1.6m左右的直径是轧机的支承辊的直径程度。因此，图13的(b)及图13的(c)中的模拟条件妥当。
另外，积分控制是去除偏移而将状态量实绩的偏差的平均值设为0的控制。因此，根据表示原来的控制状态量的偏差的变化的波形，在积分控制中，表示去除了偏移的状态量实绩的偏差的变化的波形有时偏向上侧或下侧。
图14是对表示状态量实绩的偏差的变化的波形偏向正方向(上侧)的状态、即正的峰值的绝对值小于负的峰值的绝对值的状态进行表示的图。在该情况下，如后所述，存在状态量实绩在正的峰值部分超过容许范围而产生产品不良的情况。此外，被轧制材料200的变化阻力的变动大多呈现为图14的(a)所示的波形。
图15是表示基于模拟的控制装置2 901的偏移去除结果的一例的图。在图15中，示出控制干扰dACT和作为控制结果的状态量实绩xFB(具体而言，状态量实绩xFB和状态量指令值xREF的偏差)的时间变化。控制干扰dACT的变动为方形波状的变动。
图15的(a)表示在图12的(b)所示的构成例中，控制干扰dACT为正的时间与负的时间的时间比率为正：负＝50：50时的仅进行积分控制的情况下的控制结果。在该例子中，积分控制的结果是状态量实绩xFB的正的峰值与负的峰值的大小相等。
图15的(b)表示上述的时间比率为正：负＝30：70时的仅进行积分控制的情况下的控制结果。在该例子中，状态量实绩xFB的正的峰值比负的峰值大，成为状态量实绩xFB偏向正方向的状态。
在由控制对象设备生产的产品的状态量中，通常根据产品的规格等决定容许范围，在容许范围内，可以认为从目标值向正方向的容许量和从目标值向负方向的容许量均等。在该情况下，如图14的(a)所示，在成为状态量的偏差偏向正方向的波形的情况下，有时状态量超过容许上限值而产生产品不良。
与此相对，即使是同样的振幅的波形，也能够以使状态量的最大值以及最小值收敛于容许范围的方式去除偏移而调整状态量，如图14的(b)所示，若使中央值与指令值一致，则能够避免产品不良。
如以上说明的那样，若由控制装置2 901进行前馈控制和反馈控制(积分控制)双方，则通过反馈控制(积分控制)，前馈控制的控制输出的相位偏移，前馈控制的控制效果降低。另外，在反馈控制(积分控制)中，表示状态量实绩的偏差的变化的波形偏向正方向或负方向，存在状态量实绩偏离容许范围的情况。
＜控制装置1＞
图16是控制装置1 601的框图。图16所示的控制装置1 601对控制对象设备600进行控制。
控制装置1 601具有FF控制装置611和偏移校正装置612。
FF控制装置611基于控制干扰dACT与干扰指令值dREF的偏差即干扰偏差，实施控制对象设备600进行的加工处理(例如，基于轧机11～14的轧制处理)的前馈控制。具体而言，FF控制装置611使用对干扰偏差乘以校正增益而得到的控制输出，实施控制对象设备600进行的加工处理的前馈控制。此外，干扰偏差是与作为使状态量实绩xFB变动的变动因素的控制干扰dACT相关的因素值。
偏移校正装置612通过FF控制装置611的前馈控制对在控制对象设备600的控制对象的状态量中产生的偏移进行校正。
图17是表示FF控制装置611的一例的图。在图17中，FF控制装置611包括差分电路701、正滤波电路702、负滤波电路703、乘法器704～707以及积分电路708。
差分电路701输出作为控制干扰dACT与干扰指令值dREF的偏差的干扰偏差的差分。具体而言，差分电路701具有使干扰偏差仅以单位时间(例如，在控制干扰dACT周期性变化的情况下为该周期)延迟的延迟电路711，将从原来的干扰偏差中减去由延迟电路711延迟后的信号而得到的值作为干扰偏差的差分输出。
在从差分电路701输出的差分具有正值的情况下，正滤波电路702输出该差分。在从差分电路701输出的差分具有负值的情况下，负滤波电路703输出该差分。
乘法器704将从正滤波电路702输出的差分乘以作为校正增益的正侧校正增益G+并输出。乘法器705将从负滤波电路703输出的差分乘以作为校正增益的负侧校正增益G-并输出。乘法器706将来自乘法器704的输出信号与来自乘法器705的输出信号之和乘以控制抑制增益Gpre而输出。乘法器707将来自乘法器706的输出信号乘以控制增益GFF并输出。
积分电路708对来自乘法器707的输出信号进行积分而作为前馈控制输出SFFNEW输出。
在以上的动作中，正侧校正增益G+和负侧校正增益G-由偏移校正装置612计算，并且被设定在乘法器704和705中。通过适当地设定正侧校正增益G+以及负侧校正增益G-，能够校正在状态量中产生的偏移。控制抑制增益Gpre由控制校正装置925计算，并被设定在乘法器706中。
图18是用于说明偏移校正的原理的图。图18是在图13的(b)所示的响应(控制结果)中，变更了状态量实绩xFB的时间变化为正的情况下的FF控制装置522的控制增益的图。如图18的下段所示，在第一区域A中，将控制增益(G)设为正，在第二区域B中，将控制增益设为负。
如图18的上段所示，在第一区域A中，状态量实绩xFB增大，之后，成为状态量实绩xFB在正侧偏移的状态，在第二区域B中，状态量实绩xFB减少，之后，成为状态量实绩xFB在负侧偏移的状态。
这样，在前馈控制中，如果在状态量实绩xFB的时间变化为正的情况和负的情况下变更控制增益，则能够不改变状态量实绩xFB的波形成为峰值的位置，即不改变状态量实绩xFB的相位地调整偏移位置。
利用上述原理，偏移校正装置612基于状态量实绩xFB来计算偏移量，并以抑制该偏移量的方式来计算正侧校正增益G+以及负侧校正增益G-，由此以使状态量实绩xFB的振幅的最大值与最小值的中间(中央值)成为零的方式来计算正侧校正增益G+以及负侧校正增益G-。
图19是表示偏移校正装置612的一例的图。图19所示的偏移校正装置612具有状态量偏移测定装置801和校正增益运算装置802。
状态量偏移测定装置801求出在恒定期间(例如，控制干扰dACT的一个周期)中的状态量实绩xFB与作为目标值的状态量指令值xREF的偏差的正的峰值即最大值x+以及负的峰值即最小值x－。状态量偏移测定装置801基于该最大值x+以及最小值x－，计算状态量实绩xFB的中央值(最大值x+以及最小值x－的中点)的偏差ΔxDIFF＝x+―|x－|。
校正增益运算装置802基于由状态量偏移测定装置801计算出的中央值的偏差ΔxDIFF和控制干扰dACT的振幅ΔdACT，计算正侧校正增益G+以及负侧校正增益G-。
具体而言，校正增益运算装置802首先在将控制干扰dACT的振幅ΔdACT变换为中央值的偏差ΔxDIFF的变换增益设为β的情况下，根据α＝|ΔxDIFF|/|β·ΔdACT|算出校正增益的变化量α。此外，前馈控制是针对已知的控制干扰的控制，因此能够预先算出控制干扰的振幅，也能够预测控制干扰dACT与状态量的关系。因此，可以预先计算变换增益β。
接着，校正增益运算装置802基于变化量α来计算正侧校正增益G+和负侧校正增益G-。
具体而言，在偏差ΔxDIFF为正的情况下，校正增益运算装置802以抑制向正方向的控制输出，使向负方向的控制输出增大的方式，使正侧校正增益G+比1大，使负侧校正增益G-比1小。具体而言，校正增益运算装置802将正侧校正增益G+设为G+＝1-α，将负侧校正增益G-设为G-＝1+α。
另一方面，在偏差ΔxDIFF为负的情况下，校正增益运算装置802以增大向正方向的控制输出，抑制向负方向的控制输出的方式，使正侧校正增益G+比1小，使负侧校正增益G-比1大。具体而言，校正增益运算装置802将正侧校正增益G+设为G+＝1+α，将负侧校正增益G-设为G-＝1-α。
由校正增益运算装置802计算出的正侧校正增益G+以及负侧校正增益G-被输出到FF控制装置611，并设定在乘法器704以及705中。
图20及图21是表示基于模拟的控制装置1 601的控制结果的一例的图。在图20以及图21中示出了控制干扰dACT和状态量实绩xFB(具体而言，状态量实绩xFB和状态量指令值xREF的偏差)。
图20的(a)表示不进行控制装置1 601的控制的情况下的控制干扰dACT和状态量实绩xFB。在此，在到2.5秒为止状态量实绩xFB相对于控制干扰dACT向负侧偏移，在2.5秒以后向正侧偏移。
图20的(b)表示仅实施了图12的(b)所示的控制装置2 901的前馈控制的情况下的控制干扰dACT和状态量实绩xFB。在该情况下，虽然状态量实绩xFB的振幅减少，但状态量实绩xFB的偏移残留。
图21的(a)表示实施了图12的(b)所示的控制装置2 901的前馈控制以及积分控制双方的情况下的控制干扰dACT和控制对象的状态量实绩xFB。在该情况下，虽然状态量实绩xFB的偏移被减轻，但状态量实绩xFB的振幅增大。
图21的(b)表示实施了图16所示的控制装置1 601的控制的情况下的控制干扰dACT和状态量实绩xFB。在该情况下，状态量实绩xFB的振幅以及偏移减少，并且状态量实绩xFB的正的峰值与负的峰值成为大致相同的值。
在将状态量实绩的上限容许值设为+0.5、将下限容许值设为-0.5的情况下，在控制装置2 901中，如图21的(a)的箭头所示，状态量实绩xFB多次超过容许值，但在控制装置1601中，如图21的(b)的箭头所示，状态量实绩xFB超过容许值的只是判明状态量实绩xFB的最大值x+以及最小值x－之前的1次。因此，在控制装置1 601中，与控制装置2 901相比，控制效果变高。
根据控制装置1 601，在FF控制装置611中，作为与干扰偏差相乘的校正增益，在干扰偏差向使状态量实绩xFB增加的正方向变化的情况下，对干扰偏差乘以正方向校正增益，在干扰偏差向使状态量实绩xFB减少的负方向变化的情况下，对干扰偏差乘以负方向校正增益。由此，能够在不进行包含积分控制的反馈控制的情况下对偏移误差进行校正，因此即使在干扰较大的情况下，也能够抑制前馈控制的控制效果的降低，并且能够减少偏移误差。
另外，根据控制装置1 601，偏移校正装置612基于状态量实绩xFB与作为目标值的状态量指令值xREF的偏差的中央值来调整校正增益。由此，能够减轻状态量实绩xFB的偏差。
另外，根据控制装置1 601，在中央值为正的情况下，使正方向校正增益小于1，且使负方向校正增益大于1，在中央值为负的情况下，使正方向校正增益大于1，且使负方向校正增益小于1。由此，能够适当地减轻状态量实绩xFB的偏差。
另外，根据本实施例，偏移校正装置612以使中央值成为零的方式调整校正增益。由此，能够更适当地减轻状态量实绩xFB的偏差。
＜设备控制装置＞
图22是用于说明设备控制装置的图。
设备控制装置900具有已经详细叙述的控制装置1 601及控制装置2 901和选择装置902。
具体而言，控制装置2 901使用对干扰偏差乘以控制增益而得到的控制输出来实施控制对象设备600进行的加工处理的前馈控制，并且使用对状态量实绩xFB和状态量指令值xREF的偏差进行积分而得到的控制输出来实施控制对象设备600进行的加工处理的积分控制。
选择装置902基于干扰偏差，使控制装置1 601和控制装置2 901中的某一个执行控制对象设备600进行的加工处理的控制。
例如，如轧制中的硬度不均那样，控制干扰相对于其他干扰频率成分非常大，在控制装置2 901中状态量实绩难以收敛于容许范围内的情况下，优选控制装置1 601的控制，在通过控制装置2 901将状态量实绩充分收敛于容许范围的情况下，也可以进行控制装置2901的控制。在本实施方式中，选择装置902基于控制干扰的频率以及振幅中的至少一方，选择控制装置1 601以及控制装置2 901中的某一个，执行对于控制对象设备600的控制。关于切换控制装置的处理的详细情况在后面叙述。
＜不可观测干扰预测＞
图23是表示对被轧制材料的硬度不均进行评价的结构的图。在本实施方式中，如图11所示，根据由上游工序的轧机11得到的数据计算被轧制材料200的各部位的硬度(变形阻力)。
在图2所示的被轧制材料200中产生的轧制现象中的轧制载荷P由以下的式(4)表示。
[数式4]
P＝P(H，h，Tb，Tf，k，μ) (4)
在轧机11的输入侧、输出侧设置有测定被轧制材料200的板厚的板厚计40、41和测定施加于被轧制材料的张力的张力计50、51。另外，设置有对通过轧机11施加于被轧制材料200的载荷进行测定的载荷计80。
由板厚计40、张力计50、51、载荷计80测定出的测定值在到板厚计41的位置为止进行移送处理运算903、904，输入到不可观测干扰预测装置604所具有的计算载荷计算装置905。在计算载荷计算装置905中对输入的轧制实绩使用式(4)，计算由以下的式(5)表示的计算载荷Pcal。
[数式5]
Pcal＝Pcal(H，h，Tb，Tf，k，μ) (5)
图24是计算推定变形阻力的处理的流程图。本流程图表示使用计算载荷Pcal在不可观测干扰预测装置604所具有的推定变形阻力计算装置906中执行推定变形阻力k’的计算的牛顿-拉夫逊法的程序的例子。以下，按照该流程图，对推定变形阻力k’的计算处理进行说明。
程序在开始执行时，首先，将计算试行次数i设为0(907)。
接着，将变形阻力k代入k0计算载荷Pcal(908)。根据式(4)，使用k0对计算载荷Pcal进行计算(909)。其结果，如果计算载荷Pcal和实绩载荷Pact的绝对值小于收敛判定值ε(910：是)，则将ki作为推定变形阻力k’而输出(913)，如果大于收敛判定值ε(910：否)，则计算ki+1(911)。将计算试行次数i+1设为i(912)，使用ki计算计算载荷Pcal(909)，反复进行计算直至计算载荷Pcal与实绩载荷Pact的绝对值小于收敛判定值ε，将ki作为推定变形阻力k’输出(913)。
推定变形阻力k’被输入到控制校正装置925。另外，也可以在控制装置1601中代替已知的控制干扰dACT而使用推定变形阻力k’。作为一个例子，通过代替平均值的控制干扰dACT而使用被轧制材料200的每个部位的推定变形阻力k’，能够在控制装置1 601中进行每个部位的周密的控制，控制的精度提高。
＜控制装置自动切换＞
图25是切换控制装置的处理的流程图。本流程图表示使用推定变形阻力k’对控制装置1 601和控制装置2 901进行自动切换的选择装置902中的控制装置切换判定装置926的自动切换方法。以下，按照该流程图，对选择装置902的处理进行说明。
每当被轧制材料200在轧制方向上前进1mm时，将由推定变形阻力计算装置906计算出的推定变形阻力k’记录在具有每1mm的距离中的存储区域的跟踪表中(914)。
接着，使用推定变形阻力k’将硬度不均的发生周期的3倍的长度定义为判定区域L，计算将判定区域L内记录的推定变形阻力k’的最大值k’max、最小值k’min的差值除以判定区域L的平均值k’ave而得到的变动量D(915)。在控制装置1 601、控制装置2 901中事先实施产生变形阻力的变动的模拟，在验证了适当的切换基准的基础上设定用于使用变动量D进行自动切换的阈值a(916)。在变动量D大于阈值a时(917：是)，将控制切换为控制装置2901(918)，在变动量D小于阈值a时(917：否)，将控制切换为控制装置1 601(919)。
图26是用于说明从控制装置2 901向控制装置1 601的切换的图。例示了基于从不可观测干扰预测装置604输出的推定变形阻力k’，在选择装置902的自动切换处理中切换到控制装置1 601的情况。
从不可观测干扰预测装置604输出的推定变形阻力k’在推定变形阻力表920中被记录一定期间，提取波形的周期成分，事先运算控制装置1 601的输出量，用于运算变化率的最大值的控制指令最大变化率模拟装置921和运算不产生偏移的控制装置1 601的控制的开始定时的干扰波形控制开始点运算装置922的运算。控制装置1控制增益抑制装置923将由控制指令最大变化率模拟装置921计算出的变化率的最大值与对控制对象设备进行控制的最大速度进行比较，抑制控制装置1 601的控制增益。控制投入定时指令装置924基于由干扰波形控制开始点运算装置922运算出的控制开始定时，向选择装置902输出控制装置1 601开始控制的定时的指令。
图27是表示使用推定变形阻力表920的推定变形阻力k’来计算式(5)所表示的计算载荷Pcal，并将计算载荷Pcal除以碾磨常数M而运算出的控制装置1 601的输出量s(t)的图。
控制指令最大变化率模拟装置921根据图27所示的运算结果，运算并输出对s(t)进行微分而计算出的s’(t)的绝对值|s’(t)|的判定区域L中的最大值Maxt(s’(t))。
干扰波形控制开始点运算装置922是运算不产生偏移的控制装置1 601的控制的开始定时的装置。
图28是表示使用推定变形阻力表920算出的状态量的偏差的波形的一例的图。
将判定区域L中的推定变形阻力k’的最大值设为Max(k’(t))，将最小值设为Min(k’(t))。状态量的偏差为0的点是由推定变形阻力k’＝(Max(k’(t))+Min(k’(t)))/2算出的点。如图28所示，在与状态量的指令值的偏差为0的点或者状态量取中央值的点，通过开始控制装置1 601的控制，能够进行不产生偏移的控制，输出第n个开始点的表识别编号Index(n)。
控制装置1控制增益抑制装置923使用从控制指令最大变化率模拟装置921输出的变化率的最大值Maxt(s’(t))，运算抑制控制增益的抑制率Gpre。在变化率的最大值Maxt(s’(t))为控制控制对象设备的最大速度ACTrate以下时，不进行控制增益的抑制，输出抑制率Gpre＝1。在变化率的最大值Maxt(s’(t))大于控制控制对象设备的最大速度ACTrate时，进行控制增益抑制，输出抑制率Gpre＝ACTrate/Maxt(s’(t))。
控制投入定时指令装置924在由干扰波形控制开始点运算装置922运算出的第n个开始点的表识别编号Index(n)到达相应机座的定时，向选择装置902输出控制装置1 601开始控制的定时的指令FLAGpre＝1。
以上说明的本实施方式是用于说明本公开的例示，并不是将本公开的范围仅限定于这些实施方式的意思。本领域技术人员能够在不脱离本公开的范围的情况下以其他各种方式实施本发明。
此外，在本实施方式中，将设备控制系统应用于串列式轧机100，但也能够应用于串列式轧机100以外的控制对象。例如，对于控制干扰大、需要前馈控制的设备，能够应用本公开的设备控制系统。例如，本公开的设备控制系统也能够应用于热轧机中的板厚控制、钢铁生产线中的张力控制等其他设备。
另外，在以上说明的本实施方式中包含以下所示的事项。但是，本实施方式所包含的事项并不限于以下所示的事项。
(事项1)
一种控制系统，其对控制对象输出控制输出，该控制对象具有状态量，执行预定的控制并得到控制结果，
所述控制系统具有：
第一控制装置，其通过对与成为使所述控制结果变动的因素的变动因素相关的值即因素值乘以控制增益来计算第一控制输出，使用所述第一控制输出来进行针对所述控制对象的前馈控制；
第二控制装置，其通过对所述因素值乘以控制增益来计算第二控制输出，通过对所述状态量的实绩值与目标值的偏差进行积分来计算第三控制输出，对所述控制对象进行使用了所述第二控制输出的前馈控制和使用了所述第三控制输出的积分控制；
选择装置，其选择使所述第一控制装置和所述第二控制装置中的哪一个执行针对所述控制对象的控制；
不可观测变动因素预测装置，其根据所述状态量来计算预测因素值而得的推定因素值；以及
控制装置切换判定装置，其基于所述推定因素值来对选择所述第一控制装置和所述第二控制装置中的哪一个进行判定，并将判定结果指示给所述选择装置。
根据本事项，根据状态量预测因素值，基于预测出的推定因素值选择是否使用包含积分控制的控制，因此能够提高控制的精度。
(事项2)
在事项1所记载的控制系统中，
所述控制对象从上游向下游连接有多个被赋予状态量并执行预定的控制而得到控制结果的工序，
所述不可观测变动因素预测装置根据上游工序中的所述状态量来计算所述推定因素值，
所述控制装置切换判定装置将所述上游工序中的所述推定因素值用于判定在比所述上游工序靠下游的下游工序中使用所述第一控制装置和所述第二控制装置中的哪一个。
(事项3)
在事项2所记载的控制系统中，
所述控制对象在所述上游工序和所述下游工序中对同一被加工物进行加工，
所述变动因素的因素值依赖于所述被加工物的部位而变化，
所述控制系统还具有：控制校正装置，其在所述上游工序中计算出所述推定因素值在预定的时间宽度中的中央值，确定所述被加工物中的所述推定因素值成为所述中央值的部位，计算所述部位到达所述下游工序中对所述被加工物进行加工的位置的定时，在从所述第二控制装置切换到所述第一控制装置时，向所述选择装置指示在所述定时进行切换。
根据本事项，在变动因素取中央值时，进行从第二控制装置向第一控制装置的切换，因此能够抑制切换时的偏移的产生。
(事项4)
在事项2所记载的控制系统中，
所述控制系统还具有：控制校正装置，其在所述上游工序中基于所述推定因素值来推定所述下游工序中的所述第一控制输出的时间变化，并以基于所述第一控制输出的时间变化和控制所述控制对象的最大速度而计算出的比例来校正所述第一控制装置的控制增益。
根据本事项，由于根据第一控制输出的时间变化来抑制第一控制装置的控制增益，因此能够通过与第一控制输出的变动的程度相应的适当控制来提高控制的精度。
(事项5)
在事项1所记载的控制系统中，
所述控制装置切换判定装置基于所述推定因素值的频率及振幅的至少一方来判定选择所述第一控制装置和所述第二控制装置中的哪一个。
(事项6)
在事项1所记载的控制系统中，
所述控制装置切换判定装置向所述选择装置指示在所述推定因素值与指令值一致的定时进行所述第一控制装置与所述第二控制装置的切换。
根据本事项，在变动因素与指令值一致时进行控制装置的切换，因此能够抑制切换时的偏移的产生。
(事项7)
在事项1所记载的控制系统中，
所述不可观测变动因素预测装置将计算出的所述推定因素值输入到所述第一控制装置，
所述第一控制装置通过对输入的所述推定因素值乘以所述控制增益来计算所述第一控制输出。
根据本事项，能够提高第一控制装置的控制的精度。
(事项8)
在事项1所记载的控制系统中，
所述第一控制装置在所述因素值向使所述状态量增加的正方向变化的情况下，对所述因素值乘以正方向校正增益，在所述因素值向使所述状态量减少的负方向变化的情况下，对所述因素值乘以负方向校正增益。
根据本事项，由于在第一控制装置中对前馈控制的偏移进行校正，因此在选择了第一控制装置时能够良好地抑制偏移。
(事项9)
在事项1至8中的任一项所记载的控制系统中，
所述控制对象是通过轧制对被轧制材料进行加工的轧机，
所述状态量是所述被轧制材料的板厚以及施加于所述被轧制材料的张力中的至少一方。

Claims (10)

1.一种控制系统，其对控制对象输出控制输出，该控制对象具有状态量，执行预定的控制并得到控制结果，其特征在于，
所述控制系统具有：
第一控制装置，其通过对与成为使所述控制结果变动的因素的变动因素相关的值即因素值乘以控制增益来计算第一控制输出，使用所述第一控制输出来进行针对所述控制对象的前馈控制；
第二控制装置，其通过对所述因素值乘以控制增益来计算第二控制输出，通过对所述状态量的实绩值与目标值的偏差进行积分来计算第三控制输出，对所述控制对象进行使用了所述第二控制输出的前馈控制和使用了所述第三控制输出的积分控制；
选择装置，其选择使所述第一控制装置和所述第二控制装置中的哪一个执行针对所述控制对象的控制；
不可观测变动因素预测装置，其根据所述状态量来计算预测因素值而得的推定因素值；以及
控制装置切换判定装置，其基于所述推定因素值来对选择所述第一控制装置和所述第二控制装置中的哪一个进行判定，并将判定结果指示给所述选择装置。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，
所述控制对象从上游向下游连接有多个被赋予状态量并执行预定的控制而得到控制结果的工序，
所述不可观测变动因素预测装置根据上游工序中的所述状态量来计算所述推定因素值，
所述控制装置切换判定装置将所述上游工序中的所述推定因素值用于判定在比所述上游工序靠下游的下游工序中使用所述第一控制装置和所述第二控制装置中的哪一个。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，
所述控制对象在所述上游工序和所述下游工序中对同一被加工物进行加工，
所述变动因素的因素值依赖于所述被加工物的部位而变化，
所述控制系统还具有：控制校正装置，其在所述上游工序中计算出所述推定因素值在预定的时间宽度中的中央值，确定所述被加工物中的所述推定因素值成为所述中央值的部位，计算所述部位到达所述下游工序中对所述被加工物进行加工的位置的定时，在从所述第二控制装置切换到所述第一控制装置时向所述选择装置指示在所述定时进行切换。
4.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，
所述控制系统还具有：控制校正装置，其在所述上游工序中基于所述推定因素值来推定所述下游工序中的所述第一控制输出的时间变化，并以基于所述第一控制输出的时间变化和控制所述控制对象的最大速度而计算出的比例来校正所述第一控制装置的控制增益。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，
所述控制装置切换判定装置基于所述推定因素值的频率及振幅的至少一方来判定选择所述第一控制装置和所述第二控制装置中的哪一个。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，
所述控制装置切换判定装置向所述选择装置指示在所述推定因素值与指令值一致的定时进行所述第一控制装置与所述第二控制装置的切换。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，
所述不可观测变动因素预测装置将计算出的所述推定因素值输入到所述第一控制装置，
所述第一控制装置通过对输入的所述推定因素值乘以所述控制增益来计算所述第一控制输出。
8.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，
所述第一控制装置在所述因素值向使所述状态量增加的正方向变化的情况下，对所述因素值乘以正方向校正增益，在所述因素值向使所述状态量减少的负方向变化的情况下，对所述因素值乘以负方向校正增益。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的控制系统，其特征在于，
所述控制对象是通过轧制对被轧制材料进行加工的轧机，
所述状态量是所述被轧制材料的板厚以及施加于所述被轧制材料的张力中的至少一方。
10.一种控制系统中的控制方法，所述控制系统对控制对象输出控制输出，该控制对象具有状态量，执行预定的控制并得到控制结果，所述控制系统具有：第一控制装置，其通过对与成为使所述控制结果变动的因素的变动因素相关的值即因素值乘以控制增益来计算第一控制输出，使用所述第一控制输出来进行针对所述控制对象的前馈控制；以及第二控制装置，其通过对所述因素值乘以控制增益来计算第二控制输出，通过对所述状态量的实绩值与目标值的偏差进行积分来计算第三控制输出，对所述控制对象进行使用了所述第二控制输出的前馈控制和使用了所述第三控制输出的积分控制，其特征在于，
所述控制方法进行如下处理：
根据所述状态量来计算预测因素值而得的推定因素值；以及
基于所述推定因素值来选择通过所述第一控制装置和所述第二控制装置中的哪一个执行针对所述控制对象的控制。
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