CN1174246A - 控制电镀镀层重量的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种金属镀层控制器,具有当操作开始和技术规格被改变时间来根据控制模型计算参数的控制计算机,计算的参数如目标镀层重量W^*、气体压力P^*、喷嘴位置等;监测装置,用来在控制操作期间获得控制目标的气体压力、喷嘴位置、喷嘴高度等,并用来根据控制模型估算金属镀层重量;和监测控制装置,用来根据目标镀层重量W^*和估算值之间的偏差以及修正函数K_s修正气体压力P^*,并产生一个校正值P^**。

Description

控制电镀镀层 重量的方法和装置

本发明涉及在电镀作业线上连续移动的带状物电镀的步骤和用来控制金属的镀层重量的方法和装置。

在用来控制金属的镀层重量的普通装置中，如1994年6月的“钢铁工程师(Iron and Steel Engineer)”中所描述，控制参数，诸如从喷嘴喷出的气体的压力、喷嘴的高度、从喷嘴到带状物的距离(间隙)，在镀层重量的具体条件改变后通过使用控制模型方程或似方式被确定，并根据控制参数执行前馈控制。具体条件的变化点被提供到镀层重量传感器并获得对应于新的具体条件的检测值后，对应于新的具体条件的检测值和目标镀层重量之间的偏差被检测并执行反馈控制以减小偏差。

然而，现有技术具有下述缺陷。

首先，关于前馈控制，问题是若在计算控制参数时控制目标的设定值和实际测量值之间存在一个偏差，则该偏差降低了镀层重量的精确度。

还有一个问题是，由于通过固定地使用预先构造的控制模型计算控制参数，控制目标的状态的寿命变化、控制环境、以及类似情况无法得到补偿，镀层重量的精确度降低。

而且，不能保证预先构造的控制模型是充分考虑提高精确度的控制模型。这里的情况是控制模型包括一个随目标镀层重量而不同的大的误差。

同时，在反馈控制中也一样，主要由于从喷嘴位置到镀层重量传感器的固定位置的距离造成的停滞时间的补偿没有被考虑。因此，一旦通过执行反馈控制改变参数后，在带状物的改变部分到达镀层重量检测传感器后需要再次执行反馈控制。镀层重量精确度的提高也受到限制。

而且，在通过由镀层重量传感器在带状物宽度方向上扫描而产生一个镀层重量的平均值的情况下，由于获得镀层重量的平均值需要几十秒的扫描时间，检测的延迟时间过长。另一方面，在不断扫描带状物的代表位置(如中央)的情况下，虽然检测延迟时间变短，但依据带状物的分布的不同，检测值的误差仍然太大。

因此，本发明的目的是克服现有技术的缺陷并提供实现金属镀层重量的高精确度和均匀性的控制方法和装置。

通过本发明的下述结构，上述问题被解决。

在计算控制参数时假定的控制目标的值与实际值不相等的问题通过提供的装置能够被根本解决，提供的装置包括：用来接收控制时控制目标的状态变量并估算对应于控制状态的金属镀层重量的监测装置；和用来根据监测装置的一个输出值和目标镀层重量之间的偏差修正控制参数的监测控制装置。

当参数被作为实现目标镀层重量的喷嘴位置和气体压力的组合给定时，监测控制装置修正喷嘴位置和气体压力以减小偏差。

这里还提供了修正函数计算装置，用来为镀层重量计算一个气体压力或喷嘴位置的预定的相关值，也就是说，通过使用将该预定的相关值乘以偏差获得的值，参数的变化程度、喷嘴位置和气体压力被修正。

这里提供了用来存储通过控制模型估算的镀层重量和通过镀层重量传感器实际侧量的值之间的差值的模型误差累加装置。通过修正使用控制模型的控制参数计算装置和使用差值的监测控制装置的计算结果，固定地使用控制模型的问题能够被解决。

通过提供多个控制模型并根据目标镀层重量选择地使用它们，能够解决控制模型具有误差的问题。

通过使用镀层重量传感器的一个输出和在监测装置之前的一个输出停滞时间补偿监测装置的输出，由此能够解决在反馈控制中产生长的停滞时间的问题。

由于镀层重量传感器的操作模式造成的检测延迟时间增加或精确度降低的问题能够通过提供以下装置解决：用来存储镀层重量在带状物的宽度方向上的分布的分布存储装置；和用来通过查阅所述分布存储装置的内容校正镀层重量传感器测量的值的镀层重量校正装置。

下面将描述具有上述结构的本发明的操作。

监测装置估算在目前的控制状态下的金属的镀层重量，目前的控制状态是基于状态变量，诸如带状物的移动速度、喷嘴位置、气体压力、和从控制目标检测的类似变量。监测控制装置检查估算的镀层重量和目标镀层重量并改变控制的参数，从而使它们匹配。即使当镀层重量不能被直接检测时，假定的在目前控制状态下被镀的金属的镀层重量被估算并接近于实时目标值。镀层重量控制的精确度因此被提高。

通过使用控制模型估算的镀层重量和在过去的控制中通过镀层重量传感器实际测量的值之间的差值在模型误差累积装置中与各种镀层重量相对应地被累积。在计算控制参数的情况下，通过目标镀层重量加上或减去所述差值而获得一个值，通过置换此值作为控制模型的一个新的目标镀层重量，从而校正每次由控制目标的寿命变化或控制环境造成的模型误差。在监测装置的计算中，通过将使用控制模型估算的镀层重量加上或减去所述差值，模型误差能够被类似地校正。这样，控制参数和监测装置的输出能够具有较高的精确度。

具有几乎相同特征的每个镀层重量被提供有多个控制模型。根据目标镀层重量选择使用的模型并通过使用选择的模型计算控制参数。当多个模型被选择时，它们的计算结果被适当地加权，所得的数据被用作最终的参数。因此，参数能够通过每次最精确的模型被计算，参数的精确度也能够被提高。

不导致停滞时间的镀层重量从监测装置产生。通过从监测装置前的一个输出停滞时间减去目前由镀层重量传感器检测一个值，监测装置的监测误差被计算。因而，通过从监测装置的当前输出减去监测误差，能够高度精确地获得不导致停滞时间的反馈量。通过使用该反馈量执行反馈控制，从而使停滞时间被补偿的控制被执行。

在镀层重量传感器在宽度方向上扫描带状物的模式中，分布存储装置存储带状物在宽度方向上的镀层重量的分布和分布的平均镀层重量。镀层重量校正装置首先检查被镀层重量传感器搜索的是带状物的哪一部分并从分布存储装置中提取对应于该部分的镀层重量的值。通过从提取的镀层重量减去平均值，该部分与平均值的偏差被计算。最后，该偏差被用作一个校正值并被从镀层重量传感器检测的值中减去。通过上述过程，当先前的和当前的分布相关联时，通过相关值能够消除分布的影响。由于从扫描周期获得的序列值能够计算与平均值相当的一个值，所以能够快速地计算高度精确的镀层重量。

根据本发明，通过提供监测装置，即使当镀层重量不能被直接检测时，镀层重量控制的精确度也能够被提高。特别是，由于根据用作目标镀层重量校正的目标的控制数量的变化，控制增益系数被优化，因此能够实现稳定的且非常精确的镀层重量控制。

模型误差累积装置被提供，并通过使用该装置的误差信息，控制模型被校正，从而使设备的寿命变化或类似情况造成的模型误差被减小。这样，能够高精确度地获得控制参数和监测装置的输出。

根据本发明，通过监测装置的输出、在监测装置之前的输出停滞时间、和镀层重量传感器当前检测的值计算反馈量，并通过使用该反馈量执行反馈控制，从而使补偿停滞时间的非常精确的控制被执行。

而且，提供有分布存储装置，并通过使用分布存储装置的内容，镀层重量的连续值被镀层重量校正装置校正，从而快速地计算非常精确的镀层重量。

根据本发明，多个控制模型被提供，并每次选择最精确的模型来计算参数，从而提高了参数的精确度。

图1所示为根据本发明的一个实施例的电镀镀层重量控制系统的结构简图；

图2所示为用于控制根据图1的实施例的计算机的操作流程图；

图3所示为用于控制的计算机中的技术规格表的结构图；

图4所示为在用于控制的计算机中的工作方案表的结构图；

图5所示为在本发明的实施例中监测控制装置的操作流程图；

图6所示为根据本发明的第二实施例的电镀镀层重量控制系统的结构图；

图7所示为第二实施例中控制装置的操作流程图；

图8所示为根据本发明的第三实施例的电镀镀层重量控制系统的结构图；

图9所示为第三实施例中的模型误差累加装置的结构图；

图10所示为根据第四实施例的电镀镀层重量控制系统的结构图；

图11所示为第四实施例中的分布存储装置的结构图；

图12所示为第四实施例中的包括镀层重量校正装置的控制器的结构图；

图13所示为根据第五实施例的电镀镀层重量控制系统的结构图；

图14所示为第五实施例的监测结果存储装置的结构图；

图15所示为在根据第六实施例的电镀镀层重量控制系统中用于控制的计算机的结构图；

图16所示为第六实施例中模型存储装置的结构图；

图17所示为在第六实施例中的参数计算装置的操作流程图。

下面将参考附图详细描述本发明的一个实施例。

图1所示为根据实施例的电镀镀层控制系统的结构图。电镀镀层重量控制系统包括一个控制器100，一个用来控制的计算机140，它经过网络130向控制器100发送信号或从控制器100接收信号，和通过上述组件被控制的目标150。

控制目标150的辊152按箭头的方向移动带状物151。熔化的金属被存储在电镀槽153中，当被进料时带状物151被连续地浸入电镀槽153。然后，喷嘴154向镀层的带状物151喷射高压气体，一部分金属脱落，从而把所镀的金属调整到恒定的重量。在下面的实施例将描述一个例子，在例子中使用了喷嘴154的参数，如喷嘴154和熔化的金属的表面之间的距离(高度)H，喷嘴154和带状物之间的距离(间隙)D，和喷嘴154喷射的气体的压力(气压)P。

用于控制的计算机140具有一个技术规格表141和技术方案表143，在技术规格表141中存储有目标电镀镀层重量W^*，在技术方案表143中存储有控制的一部分参数。参数计算装置142根据模型方程通过使用从表中提取的值执行算术运算，从而获得参数P、D和H的最后参数P^*、D^*和H^*。这些参数和目标镀层重量W^*一起经过网络130由通信接口144传送到控制器100。

控制器100根据需要校正从通信接口101发送的参数并产生最终值以控制目标150。本实施例示出了气体压力P是一个被校正目标的情况。

控制器100产生从计算机140获得的间隙参数D^*和高度参数H^*，并通过输出装置105输至控制目标150。

而且，监测装置103根据从控制目标150经输入装置102获得的辊152的转数V(带状物的进料速度)、气体压力P、喷嘴154的高度H和间隙D估算带状物151上的金属镀层重量W，并把估算的镀层重量W’提供给监测控制装置104。

监测控制装置104计算估算的镀层重量W’和从用于控制的计算机140获得的目标镀层重量W^*之间的差值ΔW，并通过使用ΔW和修正函数K_s106修正从用于控制的计算机140获得的气体压力参数P^*。经修正得到的值被用作气体压力的最终参数P^**，并且参数P^**经输出装置105被提供给控制目标150。修正函数计算装置107优化修正函数106K_s的值。

虽然在本实施例中喷嘴154的气体压力参数P^*是通过控制计算机140的计算获得的参数中被校正的目标，间隙参数D^*或高度参数H^*也能够以类似的结构被校正。

图2是示出了参数计算装置142的处理过程的流程图。在目标镀层重量W^*改变之前计算参数，忽略通过喷嘴位置的带状物的焊接点，等等。在步骤S2-1，目标镀层重量W^*被从技术规格表141中提取出来。

图3示出了技术规格表141结构的一个例子。通过把带状物分成几部分，目标镀层重量W^*被排列在表中，每一部分具有一个线圈号。如图中例子所示，具有线圈号1的前500m带状物的W^*为80g/m²，接下来300m的W^*为180g/m²，等等。

参数计算装置142识别经过喷嘴位置的带状物151的线圈号和与线圈前端的距离，并在步骤S2-1中提取相应的W^*。此外，从控制器100得出控制目标150的状态变量。在实施例中，带状物151的移动速度V(辊152的转数)被当作状态变量。除移动速度V外，熔化金属的温度或带状物151的温度也能够被引入作为状态变量。

在步骤S2-2，通过使用技术方案表143确定气体压力参数P^*和高度参数H^*。

图4示出技术方案表143的结构的一个例子。在图中，从镀层重量W^*和带状物151的移动速度V可以得出合适的气体压力参数P^*和喷嘴的高度参数H^*。使用者预先按照带状物的产品目录构造技术规格表141并根据迄今为止的经验构造技术方案表143，等等。

在步骤S2-3，D^*通过表达式1计算，在式1中将W^*、P^*和H^*代入反函数f^-1，函数f是气体压力P、带状物151的移动速度V、间隙D、高度H和镀层重量W在此时的关系式。

[表达式1]

D^*＝f^-1(W^*，P^*，V，H^*)

关系式2是作为函数f的一个例子。

[表达式2]

W＝f[P，V，D，H]

 ＝0.45P^0.68D^0.88V^0.50exp(8.3/V)H^0.01

此时的反函数f^-1如表达式3所示。[表达式3] $D=f^{-1}(W,P,V,H)$ ${=}^{0.88\sqrt{\mathrm{}}(W/\left({0.45P}^{0.68}{V}^{0.50}\exp (8.3/V)H^{0.01}\right))}$

除了上面的形式外可以考虑函数f的各种形式。熔化的锌的温度和带状物的温度也可以用作模型方程的变量。

在步骤S2-4，获得的变量P^*、D^*、H^*和W^*经通信接口144传送到控制器100。

在该实施例中，D^*由模型表达式3确定，模型表达式3使用从技术方案表143中提取的P^*、H^*。另一方面，P^*也能够通过从技术方案表143中提取的D^*和H^*由模型方程确定，等等。

通过省略一部分从上述模型方式中的参数而获得的模型方程也可以使用。例如，D^*可以从表达式4所示的模型方程计算出来，在表达式4中H^*不是控制目标。

[表达式4]

D=f^-1(W，P，V)

在监测装置103的处理过程中，根据该实施例，电镀到带状物151的金属镀层重量W’可以从P、D、H和V的值估算。

首先，经输入装置102从控制目标150获得P、V、D和H的值。接下来，通过替换这些值的结果，由表达式2计算镀层重量的监测值(估算值)W’。最后获得的监测值W’被送到监测控制装置104。

图5中一个流程图，示出了监测控制装置104的处理过程。监测控制装置104检测W^*和W’之间的偏差并修正控制计算机140计算的气体压力参数P^*。

在步骤S6-l，从控制计算机140经通信接口101获得的W^*减去W’，从而计算镀层重量的偏差ΔW。偏差ΔW是由于控制计算机140计算控制参数时假定的P、V、D和H的值和控制目标150的当前值之间的差值而产生的。在该实施例中，通过修正气体压力P减小偏差，因而提高了控制精确度。

在步骤S6-2，通过ΔW和修正函数K_s计算出气体压力的修正量ΔP。作为例子，示出了修正函数K_s106为常数的情况。修正量ΔP通过表达式5计算。

[表达式5]

ΔP＝K_s×ΔW

在步骤S6-3，使用经通信接口101从控制计算机140获得的P^*、在步骤S6-2中获得的ΔP、和气体压力的先前修正量(ΔP)_prev，通过表达式6计算最终的气体压力参数P^**。

[表达式6]

P^**＝P^*+ΔP+(ΔP)_prev

当先前的气体压力修正量(ΔP)_prev没有被存储时，通过表达式7计算参数P^**。

[表达式7]

P^**＝P^*+ΔP

最后，在步骤S6-4，P^**经输出装置105被提供给控制目标150，用来改变喷嘴154的气体压力。

在修正函数计算装置107的处理过程中，首先经通信接口101获得W^*。接着，在W＝W^*的情况下，改变镀层重量的气体压力变化率(p/W)被计算出来。

当模型方程如表达式2所示时，(P/W)可通过将W^*和P代入表达式8而算得。

〔表达式8〕

(P/W)＝(P/0.68W^*)

修正函数计算装置107计算每次W^*和P被改变时(p/W)的值，并把得出的值作为监测控制装置104的修正函数106K_s。

对于修正函数K_s106，除了该实施例中所示的恒定值外，还可以用(P/W^*)的二次表达式等。当可以假定其随P的变化很小时，修正函数K_s仅在W^*改变时才被计算，从而减少了控制器100的算术运算量。而且，也可以为计算机140提供修正函数计算装置107并经过网络130传送修正函数，并在一表中为W^*设置K_s，在传送控制参数到控制器100时控制参数在监测控制装置104中被设置。

W^*可以经通信接口101的每个操作被接收。另一方面，在技术规格改变时获得的值被累积在控制器100中，并参考该值直到下次改变技术规格，从而使网络130上的计算量和负载减少。

虽然在上例中在控制参数之中被校正的目标是气体压力P，显然，通过类似的方法也能够校正喷嘴位置，如喷嘴的间隙D和高度H。

根据本实施例，即使当镀层重量不能被直接检测时，在当前控制状态下提供的金属镀层重量被实时地估算，并调整气体压力和喷嘴位置，从而接近目标镀层重量。因此，镀层重量控制的精确度能够被提高。当根据目标镀层重量和使用模型方程估算的值之间的偏差来计算气体压力或喷嘴位置时，由于模型方程中的修正函数被气体压力或喷嘴位置对于目标镀层重量的微分值所修正，所以能够实现可靠的且非常精确的镀层重量控制。

下面将描述本发明的其他实施例。

[第二实施例]

图6示出根据本发明的第二实施例的电镀镀层重量控制系统。在本实施例中，用电镀镀层重量检测装置1101代替了图1的结构中的监测装置103。通过装置1101精确地测量带状物151上的金属镀层重量执行反馈控制。在本实施例中，当相应于参数的镀层重量被检测时执行反馈控制，在除了上述时间以外的时间执行前馈控制，在前馈控制中用来计算的计算机140计算的参数被使用。

电镀镀层重量检测装置1101在宽度方向上扫描带状物151，并在扫描期间的预定时间和在宽度方向上的扫描完成时产生镀层重量。在上述预定时间产生的是带状物被扫描部分的镀层重量(以下称为部分镀层重量)。在上述扫描完成时产生的是宽度方向上镀层重量的平均值(以下称为平均镀层重量)。由于带状物151实际上以速度V移动，因此电镀镀层重量检测装置1101倾斜地扫描带状物151。生成的镀层重量经输入装置102发送到控制器100的控制装置1102。

从控制计算机140接收到控制参数后，控制装置1102通过使用部分镀层重量立刻执行反馈控制，然后，通过使用检测的平均镀层重量继续反馈控制。

图7是控制装置1102执行处理的流程图。在步骤S10-1，识别相应于参数的部分镀层重量是否被从电镀镀层重量检测装置1101检测。由于电镀镀层重量检测装置1101和喷嘴154通常彼此分离，对带状物来说从喷嘴位置移动到电镀镀层重量检测装置1101需要几十秒的时间。

在步骤S10-2，镀层重量偏差ΔW根据检测的部分镀层重量W和目标镀层重量W^*算出。接着，在步骤S10-3，通过使用表达式5，从ΔW和修正函数K_s计算气体压力的修正量ΔP。进一步在步骤S10-4中，通过表达式7计算P^**。在步骤S10-5中，P^**被用作最终的气体压力参数并经过输出装置105被送到控制目标150的喷嘴154。

在步骤S10-6，识别相应于P^**的平均镀层重量是否被检测。相应于P^**的平均镀层重量表示关于整个宽度方向上检测相应于P^**的部分镀层重量后获得的平均镀层重量。在步骤S10-4中计算出的值被保持，直到获得平均镀层重量。获得平均镀层重量后，处理程序前进到步骤S10-7。

在步骤S10-7，平均镀层重量被重新设置到W。通过从目标镀层重量W^*减去W，计算出镀层重量的偏差ΔW。进一步在步骤S10-8中，通过使用表达式5从ΔW和修正函数K_s计算出气体压力的修正量ΔP。在步骤S10-9，通过表达式6计算新的P^**。在步骤S10-10中，P^**被用作气体压力的最终参数并经过输出装置105被到控制目标150的喷嘴154。每次获得新的平均镀层重量时重复步骤S10-7到S10-10的处理过程。

当目标镀层重量W^*的参数被改变或类似情况发生时，上述反馈控制被结束。改变参数后，步骤S10-1的处理过程再次开始。在步骤S10-11，判断是否结束反馈控制。如果反馈控制没有结束，处理程序返回到步骤S10-6，等待新的平均镀层重量的检测。

虽然，在本实施例中，在镀层重量不能被检测的前馈控制期间控制计算机140计算的参数被用作参数，在图1的实施中的监测装置也能够被使用。

根据本实施例，当用来估算镀层重量的前馈控制被切换到能够检测镀层重量的反馈控制时，在获得带状物宽度方向上的平均镀层重量之前，通过使用部分镀层重量能够迅速地开始反馈控制。

[第三实施例]

图8示出了根据本发明的第三实施例的电镀镀层重量控制系统。在本实施例中，除了图6的结构外，控制计算机140还包括一个用来累积模型误差的装置801，参数计算装置142还具有一个校正模型误差的功能。提供给控制器100的误差发送装置802的输出被传送给模型误差累积装置801。

图9示出了模型误差累积装置801的结构。存储的模型误差对应于目标电镀镀层重量W^*。在图中的例子中，当W^*为80-82g/m²时，由表达式2获得的W具有5g/m²的误差。

根据误差发送装置802的处理，装置802获得在控制装置1102中检测的电镀镀层重量的偏差(模型误差)ΔW的值，并经过通信接口101、网络130和通信接口144把ΔW发送到模型误差累积装置801。

当使用模型方程计算出控制参数时，参数计算装置142从模型误差累积装置801提取对应于参数的ΔW并通过使用表达式9计算喷嘴位置的目标值D^*，表达式9是通过修改表达式3得到的。

[表达式9] $D^{*}=f^{-1}(W,P,V,H)$ ${=}^{0.88}\sqrt{\mathrm{}}((W^{*}-\mathrm{\ΔW})/({0.45P}^{0.68}{V}^{0.50}\exp (8.3/V)H^{0.01}-\mathrm{\ΔW})))$

作为第三实施例的改型，图1所示的监测装置103也可以用来估算镀层重量W，在此期间通过电镀镀层重量检测装置1101进行检测是困难的，在控制计算机140把参数传送到控制器100的同时用来计算参数的模型误差ΔW也被传送到监测装置103。在此情况下，通过表达式10监测装置103计算镀层重量的估算值W’，表达式10是从表达式2修改得来的。

[表达式10]

W＝f(P，V，D，H)-ΔW

 ＝0.45P^0.68D^0.88V^0.50exp(8.3/V)H^0.01-ΔW

根据本实施例，在先前控制中电镀镀层重量的目标值和实际测量值之间的差值被累积。通过从目标镀层重量减去或加上差值而获得一个值，通过将该值用作目标值计算控制参数，从而由控制目标的寿命变化或控制环境导致的模型误差能够被校正。

[第四实施例〕

图10示出了根据本发明的第四实施例的电镀镀层重量控制系统的结构。在本实施例中，除了图6的结构，这里还提供了一个分布存储装置1401和一个镀层重量校正装置1402，从而校正从电镀镀层重量检测装置1101接收的部分镀层重量。

在电镀镀层重量检测装置1101在宽度方向上扫描带状物151时获得的部分镀层重量相对应于从带状物151末端的距离被存储在分布存储装置1401中。

图11示出了分布存储装置的结构。图中的例子示出了检测的电镀镀层重量的顺序值，在距带状物末端0.1m处为100g/m²，在0.2m处为110g/m²，等等。它还示出了检测的存储的分布镀层重量的平均值为103g/m²。当电镀镀层重量检测装置1101在宽度方向上进行扫描期间控制目标的控制参数和状态变量没有增减时获得分布存储装置1401的存储内容，且该存储内容通过冲掉改写已经存储的原有分布被更新。

电镀镀层重量校正装置1402从由输入装置102获得的带状物151的部分镀层重量和存储在分布存储装置1401的分布信息获得部分镀层重量的校正值，当电镀镀层重量检测装置1101在先前时间扫描带状物151的宽度方向时分布存储装置1401存储在每一部分检测的部分镀层重量。

图12示出了镀层重量校正装置1402的结构。当前产生的电镀的部分镀层重量W_temp和部分镀层重量被检测时从带状物末端的距离被经过输入装置102从电镀镀层重量检测装置1101接收。之后，镀层重量的平均W_ave-prov和对应于从带状物末端相同距离的部分的先前的部分镀层重量W_temp-prev被从分布存储装置1401提取出来。通过从W_temp-prev减去W_ave-prev获得的值ΔW_mod被用作一个校正值，通过从W_temp减去ΔW_mod获得的值W_filtered形成作为到控制装置1102的镀层重量反馈量。

根据本实施例，由于基于检测部分的部分镀层重量中的偏差能够通过使用先前扫描得的分布被校正，一个相当于平均镀层重量的值可以被用作反馈信号。平均值获得之前部分镀层重量的反馈控制的精确度能够被提高。

〔第五实施例〕

图13示出了根据本发明的第五实施例的电镀镀层重量控制系统的结构。控制目标中的喷嘴位置(气体喷射位置)和电镀镀层重量检测装置1101的固定位置通常被远远地分开。而且，镀层重量检测装置1101本身的检测延迟通常被加上。对于补偿这种停滞时间的结构，根据本实施例，控制器100被提供有一个监测结果存储装置1701和一个监测结果提取装置1702。

通过使用经输入装置102获得的电镀镀层重量检测装置1101的输出W和作为反馈量的监测结果提取装置1702的输出W’_com，控制装置1102执行反馈控制。监测装置103的输出W’从最新的一个开始按时间顺序存储到监测结果存储装置1701。

图14示出了监测结果存储装置1701的结构。监测装置103的输出W’对应于时间被存储。时间表示从当前作为起点(0)追溯到过去的时间的值。图中示出了0.5秒之前的输出为106g/m²，1.0秒之前的输出为109g/m²，等等。

监测结果提取装置1702计算当气体被喷射到作为电镀镀层重量检测装置1101检测的当前目标的部分带状物151时的时间。通过使用从计算时间到当前时间的时间段作为延迟时间，相应于从当前时间回溯经过所述延迟时间时的监测装置103的输出W_com被从监测结果存储装置1701中提取并输出。

根据控制目标的状态变量和电镀镀层重量检测装置1101的操作状态计算出延迟时间。控制目标的主要状态变量是带状物的移动速度V。当喷嘴的高度H改变时，这里的情况是改变造成的影响也被考虑。与带状物151的移动有关的延迟时间τL通过表达式11计算。

〔表达式11〕

τL＝(L-ΔH)/V

这里，L是从气体喷射位置到电镀镀层检测装置1101的固定位置的参考距离，ΔH是用于校正喷嘴的竖直移动造成的L的变化。因此，带状物151的气体喷射的部分到达镀层重量检测位置所需要的时间能够被计算。

而且，根据电镀镀层重量检测装置1101的操作状态，检测延迟τD被加上。τD可以由电镀镀层重量检测装置1101从带状物一端移动到另一端的时间近似得出。因而，检测延迟时间τD通过表达式12计算。

〔表达式12〕

τL＝τL+τD

因此，与τ相一致的时间被从监测结果存储装置1701中搜索出来，此时监测装置103的输出被提取并被设置到W_com。值W_com被提供给控制装置1102。

在控制装置1102中，从上面的值和目标电镀镀层重量W^*计算出镀层重量的偏差ΔW，并根据偏差ΔW修正P^**。具体地说，偏差ΔW由表达式13计算。

〔表达式13〕

ΔW＝W^*-W-(W’-W_com)

延迟时间造成的监测误差(W’-W_com)由监测装置103的输出W’补偿。

根据本实施例，控制目标的延迟时间造成的监测误差被补偿，并且使用非常精确的监测量作为反馈值的反馈控制能够被执行。

〔第六实施例〕

在下面将要描述的实施例中，控制计算机具有多个预置模型，并根据需要合成该预置模型，从而计算参数。

图15示出了根据本发明的第六实施例的控制计算机的结构。控制计算机140被重新提供有一个模型存储装置2001。控制器100和控制目标150可以根据上述任何实施例构成。

图16示出了模型存储装置2001的结构。模型方程被存储在表中，同时安排有每个镀层重量范围的上下限。在图中，范围从60到100g/m²的镀层重量对应于范围号1，并使用模型方程W₁。模型方程W₁由表达式14表示。

〔表达式14〕

W₁＝f₁(P，V，D，H)

   ＝0.45P^0.68D^0.88V^0.50exp(8.3/V)H^0.01

从80到160g/m²的镀层重量对应于范围号2，并使用由表达式15表示的模型方程W₂。

〔表达式15〕

W₂＝f₂(P，V，D，H)

   ＝0.85P^0.50D^0.71V^0.53H^0.01

参数计算装置142检查处于存储在模型存储装置2001中的镀层重量上下限内的目标镀层重量W^*，并确定要使用的模型方程。例如，当W^*为70g/m²时，1号范围的模型方程W₁被使用。当W^*为130g/m²时，2号范围的模型方程W₂被使用。当W^*为90g/m²时，1号范围的模型方程和2号范围的模型方程被合成并使用。

图17示出了参数计算装置142执行处理的流程图。在步骤S23-1和S23-2，类似于图2中的步骤S2-1和S2-2的处理过程被执行。在步骤S23-3，识别目标镀层重量W^*是否对应于多个范围。例如，当80＜W^*＜100时，镀层重量对应于1号和2号范围。类似地，当150＜W^*＜160时，镀层重量对应于2号和3号范围。

当在步骤S23-3中判断W^*对应于两个范围时，在步骤S23-4中通过表达式16计算间隙的参数D^*。

〔表达式16〕

D^*＝αf_i ^-1(W，P，V，H)+(l-α)·f_i+1 ^-1(W，P，V，H)

这里，α表示用来平衡两个范围的影响的系数，它是通过例如表达式17获得的一个值，范围从0到1。

〔表达式17〕

α＝((WU)_i-W^*)/(WU)_i- WL)_i+1

这里，(WU)_i：范围(i)的镀层重量上限，(WL)_i+1：范围(i+1)的镀层重量下限。如果W^*更接近于范围(i)，根据接近程度，该值变得接近于1，反过来，如果更接近于范围(i+1)，该值变为0.5或更小。

同时，当在步骤S23-3中判断W^*对应单一范围时，间隙的参数D^*在步骤S23-5中由单个模型方程确定，类似于图2的步骤S2-3的方式。在步骤S23-6中，确定的值P^*、D^*、H^*和W^*经通信接口144传送到控制器100。

对于参数计算装置142的多个模型方程，也可以通过类似的结构和方法使监测装置103也具有多个模型方程，根据目标镀层重量的范围，模型方程被合成，并计算监测结果W。

根据本实施例，多个模型方程被准备，对应于特征基本相同的每个镀层重量范围，并根据目标镀层重量选择使用模型方程。而且，当这里有多个选择的模型时，通过加权它们的计算结果确定最终的参数。这样，通过使用最精确的模型，镀层重量控制的精确度能够被提高。

Claims (10)

1.一种电镀镀层重量控制器，通过把连续移动的带状物浸入熔化金属槽然后从喷嘴向带状物喷射高压气体，从而把镀在带状物上的金属镀层控制到一个目标值，包括：

具有控制模型的参数计算装置，每个模型用于从控制的目标的状态变量预示镀层重量，参数计算装置计算通过使用模型实现目标镀层重量的气体压力和喷嘴位置的组合，并产生作为参数的气体压力和喷嘴位置；

监测装置，通过使用控制模型由获得的控制目标的状态变量预示镀层重量；

监测控制装置，用来检测监测装置的输出和目标镀层重量，当目标镀层重量和监测装置的输出之间有一个偏差时用来修正气体压力参数和喷嘴位置参数，从而减小偏差；和

修正函数计算装置，用来计算镀层重量和气体压力或喷嘴位置之间的预定相关值，

其中监测控制装置根据所述偏差和预定相关值修正气体压力参数和喷嘴位置参数。

2.根据权利要求1的控制器，其中预定相关值是使镀层重量改变一个微观单元量所需要的气体压力变化量，并且监测控制装置通过使用由所述偏差乘以该气体压力变化量获得的值修正气体压力参数。

3.根据权利要求1的控制器，其中预定相关值是使镀层重量改变一个微观单元量所需要的喷嘴位置变化量，并且监测控制装置通过使用由所述偏差乘以该喷嘴位置变化量获得的值修正喷嘴位置参数。

4.一种电镀镀层重量控制器，包括：参数计算装置，具有控制模型，每个控制模型根据控制目标的状态变量预示镀层重量，用来计算通过控制模型实现目标镀层重量的喷嘴位置和气体压力的组合；和电镀镀层重量检测装置，用来测量覆盖在带状物上的金属镀层重量，在镀层金属的技术规格改变或控制目标的状态变量如带状物移动速度等改变后，通过使用参数计算装置的输出作为参数，控制器执行预置的控制，并在镀层重量能够被检测后，通过使用对应于参数的检测的镀层重量，执行反馈控制，

其中，这里提供有模型误差累积装置，用来累积控制模型的输出和实际检测的覆盖在带状物上的金属镀层重量之间的偏差，作为对应于目标镀层重量的模型误差，和

参数计算装置，根据目标镀层重量和对应于目标镀层重量的模型误差重新计算目标镀层重量，并重新计算实现目标镀层重量的喷嘴位置和气体压力的组合。

5.根据权利要求4的控制器，进一步包括监测装置，用来根据使用控制模型由控制目标的状态变量计算金属镀层重量，并用来通过相应于目标镀层重量的模型误差校正镀层重量从而预示镀层重量，

其中，当参数计算装置的目标镀层重量和监测装置预示的镀层重量之间存在偏差时，在预示控制期间气体压力参数和喷嘴位置参数被修正，从而减小偏差。

6.一种电镀镀层重量控制器，包括：参数计算装置，具有控制模型，每个控制模型根据控制目标的状态变量预示镀层重量，用来计算通过控制模型实现目标镀层重量的喷嘴位置和气体压力的组合；和电镀镀层重量检测装置，用来测量覆盖在带状物上的金属镀层重量，在镀层金属的技术规格改变或控制目标的状态变量如带状物移动速度改变后，通过使用参数计算装置的输出作为参数，控制器执行预置的控制，并在镀层重量能够被检测后，通过使用对应于参数的检测的镀层重量，执行反馈控制，

其中当对应于带状物宽度方向上一部分的部分镀层重量被检测时，通过使用部分镀层重量和目标镀层重量之间的差值，气体压力参数或喷嘴位置参数被修正，而当通过平均带状物宽度方向上的部分镀层重量获得平均镀层重量时，通过使用平均镀层重量和目标镀层重量之间的差值，气体压力参数和喷嘴位置参数被再次修正。

7.一种电镀镀层重量控制器，包括：参数计算装置，用来计算通过使用控制模型实现目标镀层重量的喷嘴位置和气体压力的结合，以根据控制目标的状态变量预示镀层重量；测量覆盖在带状物上的金属镀层重量的电镀镀层重量检测装置，在技术规格改变或控制目标的状态如带状物的移动速度改变后通过使用参数计算装置的输出作为参数，控制器执行预置的控制，同时在镀层重量能够被检测后也通过使用相应于所述参数的镀层重量执行反馈控制，

其中这里还提供有：

分布存储装置，用来存储当电镀镀层重量检测装置从带状物的一端移动到另一端时连续产生的顺序值和通过平均带状物宽度方向上的顺序值获得的平均值；和

镀层重量校正装置，通过使用存储在分布存储装置中的相应部分的在前连续值和平均值，用于校正相对应于参数的镀层重量能够被检测后检测的镀层重量，和

通过使用校正的镀层重量和目标镀层重量修正喷嘴位置参数和气体压力参数。

8.根据权利要求7的控制器，其中当通过平均在带状物宽度方向上检测的顺序值获得的平均镀层重量被得出时，通过使用平均镀层重量和目标镀层重量之间的差值再次修正气体压力参数和喷嘴位置参数。

9.一种电镀镀层重量控制器，具有电镀镀层重量检测装置，用来测量覆盖在带状物上的实际金属镀层重量，并通过把连续移动的带状物浸入熔化的金属槽中并从喷嘴向带状物喷射高压气体，把覆盖在带状物上的金属镀层重量控制到目标重量，包括：

参数计算装置，具有用来根据控制目标的状态变量预示镀层重量的控制模型，通过控制模型计算实现目标镀层重量的喷嘴位置和气体压力的组合；

监测装置，使用控制模型由获得的控制目标的状态变量计算预示的镀层重量；

监测结果存储装置，用于累积监测装置的输出；

监测结果提取装置，用来计算由电镀镀层重量检测装置检测的一部分带状物经过喷嘴位置后经历的时间，并从监测结果存储装置中提取从当前时间回溯所计算的时间时监测装置产生的预示值；和

监测控制装置，通过使用目标镀层重量、电镀镀层重量检测装置实际测量的值、监测装置的当前预示值、和从监测结果提取装置提取的所述回溯所计算的时间时的预示值，修正喷嘴位置参数或气体压力参数。

10.根据权利要求1到9的任一权利要求的控制器，其中控制模型包括多个部分模型，参数计算装置根据目标镀层重量选择一个部分模型用于计算，当单一部分模型被选择时部分模型的输出被用作控制模型的输出，当多个部分模型被选择时控制模型的输出根据部分模型的选择度由部分模型的加权输出确定。

Images