DE19505694C1 - Einrichtung zur Dickenregelung von Walzgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Dickenregelung von Walzgut in einem Walzgerüst be­ steht die Schwierigkeit, daß die Dicke des Walzgutes als in­ teressierende Regelgröße nicht unmittelbar am Ort ihrer Ent­ stehung, nämlich dem Walzspalt, gemessen werden kann, weil sich die entsprechende Dickenmeßeinrichtung aus konstruktiven Gründen immer in einem gewissen Abstand in Durchlaufrichtung des Walzgutes hinter dem Walzgerüst befindet. Die demnach mit einer Meßverzögerung gegenüber dem Walzspalt gemessene Dicke kann daher nicht unmittelbar zur Dickenregelung herangezogen werden.

Bei einer aus der Hitachi Review 39 (1990) 4, Seiten 221 bis 230 bekannten und dort in Fig. 6 dargestellten Einrichtung zur Dickenregelung von Walzgut in einem Walzgerüst wird daher in einem Modell des Walzprozesses in dem Walzgerüst ein Schätz­ wert für die Dicke des aus dem Walzgerüst auslaufenden Walz­ gutes berechnet und als Regelgröße verwendet. Um Ungenauig­ keiten des Modells zu kompensieren, wird der berechnete Schätzwert um den Betrag der Meßverzögerung verzögert und an­ schließend mit dem von der Dickenmeßeinrichtung gelieferten Dickenmeßwert verglichen; in Abhängigkeit von der dabei er­ mittelten Abweichung des verzögerten Schätzwertes von dem Dickenmeßwert wird ein Korrekturwert ermittelt, mit dem der von dem Modell berechnete und als Regelgröße verwendete Schätzwert korrigiert wird.

Eine weitere Möglichkeit, die Dicke von Walzgut in einem Walzgerüst zu regeln, ist die aus der EP 0 575 636 A1 bekann­ te Prädiktorregelung, bei der das Stellsignal zur Einstellung der Walzenanstellung in einer Stellsignalverfolgungseinrich­ tung um den Betrag der Meßverzögerung verzögert wird, mit der die Dicke des aus dem Walzgerüst auslaufenden Walzgutes ge­ messen wird. In Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Dickenmeßsignal und dem verzögerten Stellsignal wird in einem Prädiktor ein Vorhersagewert für die Dicke des Walzgutes am Ort des Stelleingriffs, also dem Walzspalt, ermittelt. Der so erhaltene Vorhersagewert wird zur Erzeugung des Stellsignal s von einem Dickensollwert subtrahiert. Der Prädiktor wirkt im übrigen als Filter, das die Differenz zwischen dem Dickenmeß­ signal und dem verzögerten Stellsignal glättet, so daß Stabi­ litätsprobleme bei der Dickenregelung vermieden werden, die aufgrund von Ungenauigkeiten bei der Nachbildung des Walzpro­ zesses und der Meßverzögerung in der Stellsignalverfolgungs­ einrichtung auftreten können.

Von den Betreibern moderner Walzstraßen wird in zunehmendem Maße die Einhaltung enger Toleranzwerte für die Dicke des Walzgutes auch im Anfangsbereich, also im Bereich des soge­ nannten Bandkopfes, gefordert. Die bisher bekanntgewordenen Einrichtungen zur Dickenregelung sind aber hierzu nicht in der Lage, weil die Dicke des Walzgutes während derjenigen Zeitdauer nicht geregelt werden kann, die verstreicht, bis der Bandkopf von dem Walzgerüst zu der Dickenmeßeinrichtung gelangt und bis anschließend die Einrichtung zur Dickenrege­ lung eingeschwungen ist. So kann z. B. bei der Prädiktorrege­ lung der Vorhersagewert für die Dicke des Walzgutes erst dann gebildet werden, wenn eine bestimmte Anzahl von Dickenmeßwer­ ten vorliegt.

Darüber hinaus tritt insbesondere beim Walzen von dünnen Bän­ dern sehr oft der Effekt auf, daß der Bandkopf von dem Aus­ laufrollengang abhebt, was zu unbrauchbaren Dickenmeßwerten der Dickenmeßeinrichtung und somit zu unbrauchbaren Ergebnis­ sen der Dickenregelung führt. Dieser Effekt kann so lange an­ halten, bis das Band am Ende des Auslaufrollenganges von ei­ nem Haspel erfaßt und mit einem definierten Bandzug beauf­ schlagt wird. Ein Speichern von Dickenmeßwerten zur Überbrüc­ kung derartiger fehlerhafter Dickenmeßwerte ist aus der JP 56-160 819 A bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dicken­ regelung des Walzgutes der eingangs genannten Art auch bei fehlenden oder unbrauchbaren Dickenmeßwerten und insbesondere im Bereich des Bandkopfes zu ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die in dem Patent­ anspruch 1 angegebene Einrichtung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrich­ tung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Entsprechend der aus der bereits erwähnten Hitachi Review be­ kannten Einrichtung zur Dickenregelung erfolgt auch bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die Dickenregelung in Abhängig­ keit von einem in einem Modell berechneten Schätzwert für die Dicke des Walzguts, wobei der Schätzwert mit einem Korrektur­ wert korrigiert wird, der in Abhängigkeit von dem Dickenmeß­ wert gebildet wird. Dabei wird erfindungsgemäß jedesmal dann, wenn die Dickenmeßeinrichtung keine oder unbrauchbare Dicken­ meßwerte liefert, die Bildung des Korrekturwertes abgeschal­ tet und der von dem Modell berechnete Schätzwert mit dem zu­ letzt erzeugten und von einer Halteeinrichtung bereitgestell­ ten Korrekturwert korrigiert. Dadurch wird auch bei fehlenden oder unbrauchbaren Dickenmeßwerten eine genaue Dickenregelung auf der Grundlage des von dem Modell berechneten korrigierten Schätzwertes ermöglicht.

Für eine Dickenregelung von Bändern im Bereich des Bandkopfes wird die Korrekturwertbildung zumindest so lange abgeschaltet und der beim Walzen des jeweils vorangegangenen Bandes zu­ letzt erzeugte Korrekturwert so lange bereitgestellt, bis das aus dem Walzgerüst aus laufende Band die Dickenmeßeinrichtung erreicht. Insbesondere bei dünnen Bändern wird die Korrektur­ wertbildung in Abhängigkeit von dem Dickenmeßwert erst dann wieder eingeschaltet, wenn das Band von einem Haspel oder ei­ nem weiteren Walzgerüst erfaßt und mit einem definierten Zug beaufschlagt worden ist.

Um die Genauigkeit der Dickenregelung in den Zeitabschnitten zu erhöhen, in denen keine neue Korrekturwertbildung aufgrund fehlender oder unbrauchbarer Dickenmeßwerte erfolgt, wird in vorteilhafter Weise das Modell des Walzprozesses in dem Walz­ gerüst bzw. der von dem Modell gelieferte Schätzwert laufend in Abhängigkeit von sich langsam ändernden walztechnischen Parametern, insbesondere Walzenerwärmung und -abkühlung, Wal­ zenabrieb und Lageraufschwemmung, nachgeführt. Dadurch wird insbesondere berücksichtigt, daß sich die Walzen bei jedem Walzgutdurchlauf aufwärmen und zwischen aufeinanderfolgenden Walzgutdurchläufen abkühlen und so die Dickenregelung im Walzspalt beeinflussen. Vorzugsweise werden die sich langsam ändernden walztechnischen Parameter mittels weiterer Modelle berechnet.

Die Genauigkeit der Dickenregelung läßt sich weiterhin da­ durch verbessern, daß das Modell des Walzprozesses veränder­ bare Modellparameter aufweist, die über eine Optimierungsein­ richtung in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen dem Dickenmeßwert und dem verzögerten Schätzwert im Sinne einer Verringerung dieser Abweichung einstellbar sind. Je besser nämlich das Modell den Walzprozeß im Walzgerüst nachbildet, um so geringer ist der Korrekturwert und um so geringer ist der Fehler, wenn in den Zeitabschnitten fehlender oder un­ brauchbarer Dickenmeßwerte der jeweils zuletzt erzeugte Kor­ rekturwert zur Korrektur des Schätzwertes für die Dicke des Walzgutes herangezogen wird. Für die Adaption des Modells an den tatsächlichen Walzprozeß kann das Modell in vorteilhafter Weise ein neuronales Netzwerk mit einstellbaren Netzwerkpara­ metern enthalten.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Ein­ richtung wird in der Verzögerungseinrichtung der von dem Mo­ dell gelieferte und mit dem Korrekturwert korrigierte Schätz­ wert verzögert, so daß die zur Bildung des Korrekturwertes herangezogene Abweichung zwischen dem Dickenmeßwert und dem verzögerten korrigierten Schätzwert im zeitlichen Mittel ge­ gen Null tendiert. Die Korrektureinrichtung läßt sich dadurch besonders einfach realisieren, indem sie eine Integrierein­ richtung aufweist, der eingangsseitig über die Abschaltein­ richtung die Abweichung zwischen dem Dickenmeßwert und dem verzögerten korrigierten Schätzwert zugeführt wird und die zugleich die Halteeinrichtung bildet.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wirkt sich besonders vorteilhaft auf das Verhalten der Dickenregelung aus, daß der von dem Modell berechnete, korrigierte und zusammen mit dem Dickensollwert der Steuereinrichtung zur Steuerung der Wal­ zenanstellung zugeführte Schätzwert Änderungen des Walzspal­ tes praktisch verzögerungsfrei folgt. In vereinzelten Fällen können dabei jedoch Stabilitätsprobleme bei der Dickenrege­ lung auftreten. Um solche Stabilitätsprobleme zu vermeiden, ist zusätzlich eine Prädiktorregelung vorgesehen, bei der ein Stellsignal zur Einstellung der Walzenanstellung in einer Stellsignalverfolgungseinrichtung um den Betrag der Meßverzö­ gerung zwischen dem Walzgerüst und der Dickenmeßeinrichtung verzögert wird und mittels eines Prädiktors aus der Differenz zwischen dem Dickenmeßsignal und dem verzögerten Stellsignal ein Vorhersagewert für die Dicke des aus dem Walzgerüst aus­ laufenden Walzgutes ermittelt und zur Erzeugung des Stellsi­ gnals von dem Dickensollwert subtrahiert wird; dabei werden der Vorhersagewert und der von dem Modell gelieferte und an­ schließend korrigierte Schätzwert vor ihrer Subtraktion von dem Dickensollwert in einer Mischeinrichtung zu einem Misch­ signal verknüpft. Beim Walzen des Bandkopfes, wenn noch keine oder nicht brauchbare Dickenmeßwerte vorliegen, wird das Mi­ schungsverhältnis von korrigiertem Schätzwert zu Vorhersage­ wert auf zumindest annähernd Eins und nach dem Vorliegen von brauchbaren Dickenmeßwerten auf einen Wert zwischen Eins und Null eingestellt.

Dem Prädiktor wird vorzugsweise die Differenz aus einem aus dem Dickenmeßwert und dem verzögerten korrigierten Schätzwert gebildeten weiteren Mischsignal und dem verzögerten Stellsi­ gnal zugeführt, wobei das Mischungsverhältnis in Abhängigkeit von der Zuverlässigkeit der Dickenmeßwerte einstellbar ist.

Die Einstellung der erwähnten Mischungsverhältnisse kann in Abhängigkeit von verschiedenen Größen, wie z. B. dem Dicken­ sollwert, der Standardabweichung des Dickenmeßwertes oder der Fertigbandlänge verändert werden. Darüber hinaus kann die Einstellung der Mischungsverhältnisse auf der Grundlage von Fuzzy-Folgerungen und/oder von mit Hilfe von neuronalen Netz­ werken gelernten Erfahrungen erfolgen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Walzgerüst von dem Walzgut durch eine Dickenmeßeinrichtung und über ei­ nen Auslaufrollengang zu einem Haspel gelangt,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Dickenregelung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Variante des in Fig. 2 ge­ zeigten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 ein Beispiel für das in der erfindungsgemäßen Ein­ richtung verwendete Modell des Walzprozesses in dem Walzgerüst und

Fig. 5 ein Beispiel für die Kombination der erfindungsgemä­ ßen Dickenregelung mit einer Prädiktorregelung.

Fig 1 zeigt ein Walzgerüst 1, hier das Endgerüst einer Warm­ walzstraße, zur Dickenregelung von Walzgut 2, hier Metall­ band, über die Walzenanstellung, die durch ein Stellsignal s eingestellt wird. Die Dicke des gewalzten Bandes 2 wird mit­ tels einer Dickenmeßeinrichtung 3 gemessen, die ein entspre­ chendes Dickenmeßsignal h_L erzeugt. Aus konstruktiven Gründen ist die Dickenmeßeinrichtung 3 in einem gewissen Abstand in Durchlaufrichtung des Bandes 2 hinter dem Walzgerüst 1 ange­ ordnet, so daß die Dicke des Bandes 2 mit einer Meßverzöge­ rung T_L gegenüber dem Ort des Stelleingriffs, nämlich dem Walzspalt, gemessen wird. Der Dickenmeßwert h_L kann daher nicht unmittelbar zur Dickenregelung herangezogen werden. Darüber hinaus ist eine Dickenregelung unter Heranziehung der Dickenmeßwerte h_L erst dann möglich, wenn der Anfang des Me­ tallbandes 2, der sogenannte Bandkopf, die Strecke von dem Walzgerüst 1 zu der Dickenmeßeinrichtung 3 durchlaufen hat. Nachdem das gewalzte Band 2 die Dickenmeßeinrichtung 3 pas­ siert hat, wird es über einen Auslaufrollengang 5 zu einem Haspel 6 transportiert und dort unter Einstellung eines de­ finierten Bandzuges aufwickelt. Bevor der Bandkopf den Haspel 6 erreicht, kann insbesondere bei dünnen Bändern 2 ein Abhe­ ben des Bandkopfes von dem Auslaufrollengang 5 beobachtet werden, was zu unbrauchbaren Dickenmeßwerten h_L führt. Durch die im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen beschrie­ bene erfindungsgemäße Einrichtung wird eine Dickenregelung auch dann ermöglicht, wenn, wie oben erläutert, keine oder unbrauchbare Dickenmeßwerte h_L vorliegen.

In Fig. 2 ist die von dem in Fig. 1 gezeigten Walzgerüst 1 und dem nicht gezeigten unterlagerten Regelkreis zur Steuerung der Walzenanstellung gebildete Regelstrecke vereinfacht in Form eines Schaltungsblocks 7 dargestellt. Die Regelstrecke 7 erhält als Eingangssignal das Stellsignal s und wird im übri­ gen durch Störungen z beeinflußt. Am Ausgang der Regelstrecke 7 ergibt sich die Dicke h des aus dem Walzgerüst 1 aus laufen­ den Bandes 2. Dem Schaltungsblock 7 ist ein weiterer Schal­ tungsblock 8 für die Dickenmeßeinrichtung 3 und die Meßverzö­ gerung T_L nachgeordnet, mit der das Dickenmeßsignal h_L er­ zeugt wird.

Das Stellsignal s wird von einer Steuereinrichtung 9, hier einem Regler, in Abhängigkeit von der in einem Subtrahier­ glied 10 gebildeten Differenz zwischen einem Dickensollwert h* und einem als Istwert dienenden korrigierten Schätzwert h′_korr für die Dicke des aus dem Walzgerüst 1 austretenden Bandes 2 erzeugt. Zur Bildung des korrigierten Schätzwertes h′_korr wird in einem den Walzprozeß in dem Walzgerüst l, also die Regelstrecke 7, nachbildenden Modell 11 in Abhängigkeit von dem Stellsignal s und weiteren walztechnischen Parametern und Meßwerten wie der gemessenen Walzkraft F und der Band­ breite b ein Schätzwert h′ für die Dicke des aus dem Walzge­ rüst 1 austretenden Bandes 2 berechnet.

Um Ungenauigkeiten des Modells 11 zumindest bei stationären Verhältnissen zu eliminieren, wird dem Schätzwert h′ in einem Addierglied 12 ein Korrekturwert k hinzuaddiert. Zur Bildung des Korrekturwertes k wird der von dem Modell 11 gelieferte Schätzwert h′ zunächst in einer Verzögerungseinrichtung 13 um einen der Meßverzögerung T_L zumindest annähernd entsprechen­ den Betrag T′_L verzögert und dann in einem Subtrahierglied 14 von dem Dickenmeßwert h_L subtrahiert. Die dabei erhaltene Ab­ weichung Δh_L zwischen dem verzögerten Schätzwert h′_L und dem Dickenmeßwert h_L wird über eine steuerbare Schalteinrichtung 15 einer Korrektureinrichtung 16 zugeführt, die ausgangssei­ tig in Abhängigkeit von der Abweichung Δh_L den Korrekturwert k erzeugt. Der Korrekturwert k wird über eine steuerbare Hal­ teeinrichtung 17 dem Addierglied 12 zugeführt.

Solange von der Dickenmeßeinrichtung 3 brauchbare Dickenmeß­ werte h_L geliefert werden, ist die steuerbare Schalteinrich­ tung 15 geschlossen und die Halteeinrichtung 17 deaktiviert, so daß die Korrektureinrichtung 16 laufend Korrekturwerte k in Abhängigkeit von der Abweichung Δh_L erzeugt und mit diesen Korrekturwerten k in dem Addierglied 12 der Schätzwert h′ laufend korrigiert wird. Wenn dagegen keine oder unbrauchbare Dickenmeßwerte h_L vorliegen, wird mittels eines Steuersignals a die steuerbare Schalteinrichtung 15 geöffnet und gleichzei­ tig die Halteeinrichtung 17 aktiviert, so daß in der Korrek­ tureinrichtung 16 keine neuen Korrekturwerte k mehr erzeugt werden und der zuletzt erzeugte Korrekturwert k in der Halte­ einrichtung 17 gespeichert und von dieser für die Korrektur des von dem Modell gelieferten Schätzwertes h′ bereitgestellt wird. Auf diese Weise wird eine genaue Dickenregelung auch dann ermöglicht, wenn keine oder nur unbrauchbare Dickenmeß­ werte h_L vorliegen. Beim Walzen von Metallbändern 2 wird nach jedem Banddurchlauf das Steuersignal a erzeugt und so lange beibehalten, bis von dem Haspel 6 eine Rückmeldung erfolgt, die anzeigt, daß der Haspel 6 den Bandkopf des Folgebandes 2 erfaßt hat. Während der Zeit, die der Bandkopf des Folgeban­ des 2 auf dem Weg von dem Walzgerüst 1 zu dem Haspel 6 benö­ tigt, erfolgt somit die Dickenregelung aufgrund des in dem Modell 11 laufend berechneten und mit dem zuletzt für das Vorgängerband ermittelten Korrekturwert k korrigierten Schätzwert h′_korr.

Je besser das Modell 11 die Regelstrecke 7 nachbildet, um so geringer ist der Korrekturwert k und um so geringer ist der Fehler, wenn in den Zeitabschnitten fehlender oder unbrauch­ barer Dickenmeßwerte h_L der Schätzwert h′ mit dem zuletzt er­ zeugten und in der Halteeinrichtung 17 gespeicherten Korrek­ turwert k korrigiert wird. Aus diesem Grunde wird das Modell 11 laufend an den tatsächlichen Walzprozeß angepaßt, indem veränderbare Modellparameter des Modells 11 mittels einer Op­ timierungseinrichtung 18 in Abhängigkeit von der Abweichung Δh_L zwischen dem Dickenmeßwert h_L und dem verzögerten Schätz­ wert h′_L im Sinne einer Verringerung dieser Abweichung Δh_L eingestellt werden. Dazu kann der Optimierungseinrichtung 18 entweder unmittelbar die Abweichung Δh_L oder, wie durch den gestrichelten Signalweg angedeutet ist, der Korrekturwert k zugeführt werden.

Fig. 3 zeigt ausschnittsweise eine Variante der in Fig. 1 ge­ zeigten Einrichtung zur Dickenregelung mit dem wesentlichen Unterschied, daß der Summierpunkt 12 in den Signalweg zwi­ schen dem Modell 11 und der Verzögerungseinrichtung 13 ver­ legt worden ist. Dadurch wird in der Verzögerungseinrichtung 13 anstelle des Schätzwertes h′ der korrigierte Schätzwert h′_korr verzögert, so daß die Bildung des Korrekturwertes k in Abhängigkeit von der Differenz Δh_Lkorr zwischen dem Dicken­ meßwert h_L und dem verzögerten korrigierten Schätzwert h′_Lkorr erfolgt. Dadurch wird erreicht, daß die Abweichung Δh_Lkorr im zeitlichen Mittel gegen Null tendiert, so daß die Korrektureinrichtung in besonders einfacher Weise aus einer Integriereinrichtung 19 bestehen kann, die zugleich die Hal­ teeinrichtung bildet. Die steuerbare Schalteinrichtung ist dabei in Form eines Umschalters 20 ausgebildet, der bei feh­ lendem Steuersignal a die Abweichung Δh_Lkorr an die Inte­ griereinrichtung 19 durchschaltet und bei Vorliegen des Steuersignals a den Eingang der Integriereinrichtung 19 mit dem Wert Null verbindet.

Fig. 4 zeigt ein sehr einfaches Blockschaltbild des Modells 11, das auf der sogenannten Gaugemeter-Gleichung F=c_G*(h-s) für die Walzkraft F beruht, wobei c_G die Auffederung des Walzgerüsts 1, h die Dicke des aus dem Walzgerüst 1 auslau­ fenden Bandes 2 und s die Walzenanstellung bezeichnen. Der aufgrund dieser Gleichung unter zusätzlicher Berücksichtigung der Bandbreite b berechnete Dickenwert h′_O wird in einem Sum­ mierpunkt 21 mit Zusatzwerten dh′₁, dh′₂ und dh′₃ korrigiert, die in weiteren Modellen 22, 23 und 24 berechnet werden und sich langsam ändernde walztechnische Parameter, wie die Wal­ zenerwärmung und -abkühlung beim Durchlauf von Bändern bzw. bei Bandlücken, den Walzenabrieb und die Lageraufschwemmung berücksichtigen.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für die Ergänzung der bisher be­ schriebenen Einrichtung zur Dickenregelung mit einer Prädik­ torregelung. Mit den Schaltungsblöcken 7 und 8 sind wiederum die von dem Walzgerüst 1 gebildete Regelstrecke und die Meß­ verzögerung T_L der Dickenmeßeinrichtung 3 bezeichnet, die aus dem Stellsignal s den Dickenmeßwert h_L bilden. Entsprechend der Darstellung in Fig. 3 wird in dem Modell 11 der Regel­ strecke 7 in Abhängigkeit von dem Stellsignal s, der Walz­ kraft F und der Bandbreite b der Schätzwert h′ gebildet, der in dem Addierglied 12 mit dem Korrekturwert k zu dem korri­ gierten Schätzwert h′_korr korrigiert wird. Zur Bildung des Korrekturwertes k wird der um den Betrag T′_L verzögerte kor­ rigierte Schätzwert h′_Lkorr in dem Subtrahierglied 14 von dem Dickenmeßwert h_L subtrahiert, wobei die so erhaltene Abwei­ chung Δh_Lkorr über die steuerbare Schalteinrichtung 20 der Integriereinrichtung 19 zur Bildung des Korrekturwert es k zu­ geführt wird.

Die zusätzliche Prädiktorregelung enthält eine Stellsignal­ verfolgungseinrichtung, die aus einem Übertragungsglied 25 besteht, das die Dynamik des nicht gezeigten unterlagerten Regelkreises zur Steuerung der Walzenanstellung nachbildet, und ein Verzögerungsglied 26 mit einer der Meßverzögerung T_L entsprechenden Verzögerung T′_L aufweist. Die Stellsignalver­ folgungseinrichtung 25, 26 erzeugt aus dem Stellsignal s ein verzögertes Signals_L, das in einem Subtrahierglied 27 mit einem Mischsignal aus dem Dickenmeßwert h_L und dem verzöger­ ten korrigierten Schätzwert h′_Lkorr verglichen wird. Das so erhaltene Vergleichsergebnis wird einem Prädiktor 28 zuge­ führt. Das Mischungsverhältnis der Werte h_L und h′_Lkorr ist über einen Faktor α einstellbar.

In jenen Zeiten, in denen der Dickenmeßwert h_L noch nicht zuverlässig vorliegt, wird α = 0 eingestellt und somit dem Prädiktor 28 ausschließlich der verzögerte korrigierte Schätzwert h′_Lkorr zugeführt. Bei zuverlässigem Dickenmeßwert h_L kann der Faktor α vergrößert (0 α 1) und somit dem Dickenmeßwert h_L mehr Gewicht gegeben werden. Dabei wird der Faktor αx vorzugsweise nicht schlagartig, sondern gemäß einem stetigen, beispielsweise linearen, zeitlichen Verlauf vergrö­ ßert. Im Normalfall wird der Faktor α bis auf den Wert α = 1 vergrößert und somit ausschließlich der Dickenmeßwert h_L an den Prädiktor 28 weitergegeben. Es ist jedoch auch möglich, dem Prädiktor 28 selbst dann, wenn der Dickenmeßwert h_L zu­ verlässig vorliegt, ein Gemisch aus dem verzögerten korri­ gierten Schätzwert h′_Lkorr und dem Dickenmeßwert h_L oder aus­ schließlich den Schätzwert h′_Lkorr zuzuführen.

In Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis am Ausgang des Subrahiergliedes 27 wird in dem Prädiktor 28 ein Vorhersage­ wert h′′ für die Dicke des aus dem Walzgerüst 1 auslaufenden Bandes 2 ermittelt und zusammen mit dem von dem Modell 11 ge­ lieferten und mit dem Korrekturwert k korrigierten Schätzwert h′_korr zu einem Mischsignal verknüpft, das in einem Subtra­ hierglied 29 von dem Dickensollwert h* subtrahiert wird. Das Mischungsverhältnis ist dabei über einen Faktor β einstell­ bar.

Im Fall β=1 ist ausschließlich die Prädiktorregelung wirksam, wobei das Stellsignal s direkt aus der Differenz zwischen dem Dickensollwert h* und dem von dem Prädiktor 28 gelieferten Vorhersagewert h′′ gebildet wird. Im Fall β=0 ist aus­ schließlich die in den Fig. 2 bis 4 beschriebene Dickenrege­ lung wirksam, wobei entsprechend der Darstellung in Fig. 2 das Stellsignal s von einer Steuereinrichtung 9 in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Dickensollwert h* und dem korrigierten Schätzwert h′_korr gebildet wird. Bei dem Aus­ führungsbeispiel in Fig. 5 wird die erwähnte Steuereinrichtung von dem Übertragungsglied 25 gebildet, dessen Ausgangssignal mit dem Faktor 1-β gewichtet und in einem Addierglied 30 dem Ausgangssignal des Subtrahiergliedes 29 hinzuaddiert wird. Aufgrund dieser Rückkopplung bildet das Übertragungsglied 25 zwischen dem Subtrahierglied 29 und dem Eingang der Regel­ strecke 7 einen PI-Regler.

Insbesondere dann, wenn der Bandkopf die Dickenmeßeinrichtung 3 bzw. den Haspel 6 noch nicht erreicht hat und dementspre­ chend keine oder nur unbrauchbare Dickenmeßwerte h_L vorlie­ gen, wird der Faktor β=0 eingestellt. Damit erfolgt die Dic­ kenregelung ausschließlich in Abhängigkeit von dem korrigier­ ten Schätzwert h′_korr.

Claims (11)

1. Einrichtung zur Dickenregelung von Walzgut (2) in einem Walzgerüst (1) mit einer Steuereinrichtung (9; 25, 30), die die Walzenanstellung des Walzgerüsts (1) in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen einem Dickensollwert (h*) und einem Schätzwert (h) für die Dicke des aus dem Walzgerüst (1) auslaufenden Walzgutes (2) steuert, mit einem Modell (11) des Walzprozesses in dem Walzgerüst (1), das aufgrund von walztechnischen Parametern und Meßwerten (s, b, F) den Schätzwert (h) berechnet, mit einer Dickenmeßinrichtung (3), die die Dicke des Walzgutes (2) nach seinem Austritt aus dem Walzgerüst (1) mit einer Meßverzögerung (T_L) gegen­ über der in dem Walzgerüst (1) erfolgenden Dickenreduktion mißt und einen Dickenmeßwert (h_L) liefert, mit einer Verzö­ gerungseinrichtung (13), die den von dem Modell (11) gelie­ ferten Schätzwert (h) zumindest annähernd um den Betrag der Meßverzögerung (T_L) verzögert, und mit einer Korrekturein­ richtung (16; 19), die in Abhängigkeit von der Abweichung (Δh_L) zwischen dem Dickenmeßwert (h_L) und dem verzögerten Schätzwert (h_L) einen Korrekturwert (k) bildet, mit dem der von dem Modell (11) gelieferte Schätzwert (h) korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des Korrekturwertes (k) über eine steuerbare Schalteinrichtung (15; 20) in Zeitabschnitten, in denen die Dickenmeßeinrichtung (3) keine oder unbrauchbare Dickenmeß­ werte (h_L) liefert, abschaltbar ist und daß während dieser Zeitabschnitte eine Halteeinrichtung (17; 19) den vor dem Abschalten zuletzt erzeugten Korrekturwert (k) für die Kor­ rektur des von dem Modell (11) gelieferten Schätzwertes (h) bereitstellt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des Korrekturwertes (k) so lange abgeschal­ tet ist, bis das aus dem Walzgerüst (1) austretende Walzgut (2) die Dickenmeßeinrichtung (3) erreicht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des Korrekturwertes (k) so lange abgeschal­ tet ist, bis das aus dem Walzgerüst (1) austretende Walzgut von einem Haspel (6) oder einem weiteren Walzgerüst erfaßt wird.

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell (11) des Walzprozesses in dem Walzgerüst (1) bzw. der von dem Modell (11) gelieferte Schätzwert (h′) lau­ fend in Abhängigkeit von sich langsam ändernden walztechni­ schen Parametern, insbesondere Walzenerwärmung und -abküh­ lung, Walzenabrieb und Lageraufschwemmung, nachgeführt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich langsam ändernden walztechnischen Parameter mittels weiterer Modelle (22, 23, 24) berechnet werden.

6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell (11) des Walzprozesses veränderbare Modell­ parameter aufweist, die über eine Optimierungseinrichtung (18) in Abhängigkeit von der Abweichung (Δh_L) zwischen dem Dickenmeßwert (h_L) und dem verzögerten Schätzwert (h′_L) im Sinne einer Verringerung dieser Abweichung (Δh_L) einstellbar sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell (11) ein neuronales Netzwerk enthält.

8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verzögerungseinrichtung (13) der von dem Modell (11) gelieferte und mit dem Korrekturwert (k) korrigierte Schätzwert (h′_korr) verzögert wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung eine Integriereinrichtung (19) aufweist, der eingangsseitig über die Abschalteinrichtung (20) die Abweichung (Δh_Lkorr) zwischen dem Dickenmeßwert (h_L) und dem verzögerten korrigierten Schätzwert (h′_Lkorr) zugeführt wird und die zugleich die Halteeinrichtung bildet.

10. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Prädiktorregelung vorgesehen ist, bei der ein Stellsignal (s) zur Einstellung der Walzenanstellung in einer Stellsignalverfolgungseinrichtung (25, 26) um den Betrag der Meßverzögerung (T_L) zwischen dem Walzgerüst (11) und der Dickenmeßeinrichtung (3) verzögert wird und bei der mittels eines Prädiktors (28) aus der Differenz zwischen dem Dickenmeßsignal (h_L) und dem verzögerten Stellsignal (s_L) ein Vorhersagewert (h′′) für die Dicke des aus dem Walzge­ rüst (1) auslaufenden Walzgutes (2) ermittelt und zur Erzeu­ gung des Stellsignal s (s) von dem Dickensollwert (h*) sub­ trahiert wird, und daß der Vorhersagewert (h′′) und der von dem Modell (11) gelieferte und anschließend korrigierte Schätzwert (h′_korr) vor ihrer Subtraktion von dem Dicken­ sollwert (h*) in einer Mischeinrichtung zu einem Mischsignal verknüpft werden.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dickenmeßwert (h_L) vor Bildung der Differenz zwi­ schen dem Dickenmeßwert (h_L) und dem verzögerten Stellsignal (s_L) in einer weiteren Mischeinrichtung mit dem verzögerten korrigierten Schätzwert (h′_Lkorr) für die Dicke des Walzgu­ tes (2) zu einem weiteren Mischsignal verknüpft wird.