DE4008510C2

DE4008510C2 - Regeleinrichtung mit Optimal-Entscheidungseinheit

Info

Publication number: DE4008510C2
Application number: DE4008510A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Hattori; Shigeru Ueki; Yutaka Saito; Tetsuo Manchu; Yasunori Katayama; Yasuo Morooka; Hiroshi Matsumoto; Masaaki Nakajima
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2010-03-17
Also published as: DE4008510A1; US5303385A; US5331565A; SE9000818L; SE9000818D0

Description

In einer Regeleinrichtung für die Regelung eines mit mehre ren Aktoren arbeitenden geregelten Systems bezieht sich die vor liegende Erfindung auf eine Regeleinrichtung und eine Optimal entscheidungseinheit gemäß dem Anspruch 1, welche optimal gesteuerte Variablen einzel ner Aktoren mittels künstlicher Beurteilung der Betriebsweise des oben angegebenen geregelten Systems und einer Anzahl von Ak toren definiert.

In bekannten Regeleinrichtungen wird die Regelung durch Ver wendung einer Vielzahl von Ausgangsssignalen bewirkt, die den Betriebszustand des geregelten Systems darstellen. Bei einer derartigen Anordnung beobachtet man, daß individuelle Ausgänge die Regelung bewirken, so daß die Regelung lokal wird und die Optimierung des Gesamtsystems nicht erreicht wird, was zu Nach teilen führt.

In den letzten Jahren ist die Forderung entstanden, eine Gesamtoptimierung durch die Verwendung einer Vielzahl von Signa len zu erhalten. Am Beispiel einer Walzanlage als geregeltes System, die derart kompliziert ist, daß eine einzelne Regelein richtung nicht zur Regelung in der Lage ist, wird nachfolgend die Arbeitsweise einer herkömmlichen Regeleinrichtung und eines herkömmlichen Regelverfahrens beschrieben.

Vom Gesichtspunkt der Qualitätsverbesserung und der Lei stungsfähigkeit von Produkten wird eine Erhöhung der Formgenau igkeit von Walzanlagen, in denen walzfähige Materialien gewalzt werden, lebhaft gefordert. In einer mehrstufigen Walzanlage wird die Form des Walzgutes mittels drei Reglern geregelt. Das sind eine Arbeitswalzen-Biegeeinrichtung, eine Zwischenwalzen-Biege einrichtung und eine Zwischenwalzen-Verschiebeeinrichtung. Selbst wenn das Walzgut aus harten Werkstoff wie beispielsweise aus rostfreiem Stahl besteht, kann ein Produkt mit einer zu einem gewissen Grad ausreichenden Form mittels der oben beschriebenen Formregelung, wie sie in "Hitachi Review", Band 70, Nr. 6 (Juni 1988) beschrieben ist, erzielt werden. Bei den oben beschrieben drei Arten der Formregelung kann jedoch ein lokaler Formfehler (Kontaktfehler) wie beispielsweise eine im Walzgut durch Verformung der Arbeitswalzen hervorgerufene örtli che Verlängerung nicht korrigiert werden. Die Verformung der Walzen wird durch Reibungswärme und plastische Verformungswärme verursacht und normalerweise als "thermal crown" bezeichnet. Zur Korrektur von lokalen Formfehlern wird eine Formregelung unter Verwendung einer Kühlungsregelung in Betracht gezogen, bei der Kühlmittel zwischen die Arbeitswalzen gespritzt wird. Die Form regelung mittels einer Kühlungsregelung wird bereits in der Praxis eingesetzt.

Jedoch variieren die physikalischen Kenndaten beim Walzen aufgrund einer Vielzahl von Faktoren stark. Selbst wenn die Re gelung durch die Erzeugung eines Regelmodells in der Umgebung eines bestimmten Arbeitspunktes bewirkt wird, weicht dieses Modell in vielen Fällen vom tatsächlichen Arbeitspunkt der Walz anlage ab. Dies hat zur Folge daß die Rückkopplungsregelung, die im Fall eines genauen Modells gute Resultate liefert, nicht ihre volle Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen kann, und geübtes Bedienungspersonal nicht übertreffen kann, welches die Walzan lage mittels Intuition und Erfahrung bedient.

Im oben beschriebenen Stand der Technik wird nicht auf die bestmögliche Nutzung der Erfahrung von geübtem Bedienungsperso nal geachtet, sodaß die Reglerleistungen zu wünschen übrig las sen.

Aus der DE-36 03 336 A1 ist ein Steuerungssystem bei spielsweise für Kraftfahrzeuge angegeben, das eine Abtastein richtung enthält, um eine vorliegende Steuerbedingung zu er mitteln. Diese ermittelte Steuerbedingung wird mit gespei cherten vorgegebene Steuerbedingungen verglichen. Stimmen er mittelte und vorgegebene Steuerbedingung überein, wird der Steuerbetrieb auf Basis der entsprechend vorgegebenen Steuer vorschrift durchgeführt. Stimmen die beiden Steuerbedingungen hingegen nicht überein, wird der Grad der Ähnlichkeit zwi schen gemessener und den vorgegebenen Steuerbedingungen be wertet und hieraus ein modifizierte Steuervorschrift mittels "Fuzzy-Logik" abgeleitet. Dieses bekannte System ist für die vorliegenden Aufgaben zu wenig flexibel und läßt sich nicht gut erweitern.

Die DE-34 30 971 A1 offenbart ein Simulationssystem für ein Walzwerk unter Verwendung eines imaginären Walzgutes, bei dem die Abweichung der Profile des imaginären Walzgutes unter verschiedenen Walzbedingungen mittels eines Rechners simu liert wird. Die Regelung eines tatsächlichen Walzvorganges ist hier nicht angesprochen.

Schließlich behandelt der Artikel "Making computers think like people" in "IEEE Spectrum", August 1984, Seiten 26 bis 32, Grundlagen und Begriffe der "Fuzzy-Logik".

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Regel einrichtung mit einer Optimalentscheidungseinheit anzugeben, die die Erfahrung (Know-how) von geübtem Bedienungspersonal enthält und sehr gut erweiterbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Regeleinrichtung gemäß An spruch 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung sind den Unteransprü chen zu entnehmen.

Im folgenden wird unter dem Begriff "Grad an Gewißheit" der Übereinstimmungsgrad, wie er im Anspruch 1 beschrieben ist, verstanden.

Geübtes Bedienungspersonal entnimmt dem Regelzustand ein charakteristisches Muster und vollzieht unklare, schwer nachvoll ziehbare ("fuzzy") Manipulationen. Auf gleiche Weise wird der Grad an Gewißheit (d. h. der Grad an Sicherheit oder der Grad an Ähnlichkeit) eines charakteristischen Musters erhalten durch Be rechnungen zur Ermittlung der Summe von Produkten der Regelzu stände und das erzielte Ergebnis einem nichtlinearen Schaltkreis beaufschlagt. Auf der Grundlage des Grades an Gewißheit der ent sprechenden charakteristischen Musters wird die Stellgröße der Aktoren durch unklare (fuzzy) Folgerungen bestimmt. Dies hat zur Folge, daß die Regelanordnung wie geübtes Bedienungspersonal funktioniert, was sich in guten Regeleigenschaften auswirkt.

Weiterhin, wenn das Wissen geübten Bedienungspersonals wie geschehen als Regelwissen gespeichert wird, und die Regelung unter Verwendung dieses Wissens durchgeführt wird, so können Regeleigenschaften erreicht werden, die den oben beschriebenen ähnlich sind.

Figurenbeschreibung

Fig. 1 zeigt ein Diagramm der Konfiguration einer Ausfüh rungsform der Erfindung;

Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Konfiguration einer Ausfüh rungsform eines Walzanlagen-Regelsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild der Konfiguration einer Mustererkennungseinheit;

Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild der Konfiguration einer Kommandoerzeugungseinheit;

Fig. 5 zeigt das Blockbild der Konfiguration einer Stell größenbestimmungseinheit;

Fig. 6 zeigt das Blockbild der Konfiguration einer Wissens basis;

Fig. 7 zeigt das Flußdiagramm der Funktion der Stellgrößen bestimmungseinheit;

Fig. 8 zeigt das Flußdiagramm der Funktion einer Produk tionseinheit;

Fig. 9 zeigt das Flußdiagramm der Funktion der Kommandowert berechnungseinheit;

Fig. 10 zeigt das Blockdiagramm der Konfiguration eines Ein gangumschalters;

Fig. 11 zeigt das Blockdiagramm der Konfiguration einer Lerneinheit;

Fig. 12 zeigt ein Diagramm mit der Beziehung zwischen der Lerneinheit und einer Gewichtungsfunktion eines Knotens;

Fig. 13 zeigt das Flußdiagramm der Funktion einer Lernregel einheit;

Fig. 14 zeigt das Blockschaltbild der Konfiguration einer Speichereinheit;

Fig. 15 zeigt das Blockschaltbild der Konfiguration einer Mustererkennungseinheit;

Fig. 16 zeigt das Blockschaltbild der Konfiguration einer Lerneinheit mit einem Simulator;

Fig. 17 zeigt das Blockschaltbild der Konfiguration einer Mustererkennungseinheit;

Fig. 18 zeigt ein Diagramm eines Beispiels für ein eingege benes Muster;

Fig. 19 zeigt ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Aus gang der Mustererkennungseinheit und der Kommandoerzeugungsein heit;

Fig. 20 und 21 zeigen Diagramme der Verformung des Walzgutes über der Zeit;

Fig. 22 zeigt ein Diagramm mit beispielhaften Darstellungen einer Fertigungsregel und einer "fuzzy"-Regel;

Fig. 23 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahren zur Umwandlung des Grades an Ähnlichkeit in die Stellgröße;

Fig. 24 zeigt ein Diagramm, das die Verarbeitung einer ein gegebenen Wellenform darstellt;

Fig. 25 zeigt das Blockschaltbild einer anderen Ausführungs form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 26 zeigt ein Diagramm einer Kühlsystemkonfiguration;

Fig. 27 zeigt ein Diagramm der Konfiguration einer Formposi tionsabweichungs-Steuereinheit;

Fig. 28 zeigt ein Diagramm der Konfiguration einer Steuereinheit für den Formabweichungsabsolutwert- und der Zeitabweichungs-Steuereinheit;

Fig. 29 zeigt ein Diagramm der Konfiguration einer Klassifi zierungsbaugruppe;

Fig. 30 zeigt das Blockschaltbild der Konfiguration einer Folgerungsbaugruppe;

Fig. 31 zeigt das Flußdiagramm der Funktion der Folgerungs einheit;

Fig. 32 zeigt ein das Auswerteverfahren erläuterndes Dia gramm;

Fig. 33 zeigt das Diagramm eines Beispiels für eine Folge rung;

Fig. 34A, 34B und 34C zeigen Diagramme, die die Beziehungen der Stellgröße und des Stellsignales in Bezug auf ein eingegebe nes Formmuster darstellen;

Fig. 35A und 35B zeigen Diagramme eines ausgegebene Form musters, das sich aus einer zu einem bestimmten eingegebenen Formmuster durchgeführten Regelung gemäß der vorliegenden Erfin dung ergibt, verglichen mit dem Stand der Technik.

Eine Ausführungsform der Regeleinrichtung gemäß der vorlie genden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrie ben.

Ein geregeltes System 1 umfaßt eine Anzahl von Aktoren. Die Aktoren werden von einer Aktorsteuereinheit G6 gesteuert, welche ein Steuerungsausführungskommando für jeden Aktor erzeugt. Der Betriebszustand des oben beschriebenen geregelten Systems 1 und der Aktoren wird mittels einer Erfassungseinheit G14 erfaßt, die eine Anzahl von im geregelten System und an den Aktoren ange brachten Detektoren umfaßt. Ausgangssignale einer Anzahl von Detektoren der Erfassungseinheit G14 beaufschlagen eine Optimal entscheidungseinheit G13. Die Optimalentscheidungseinheit 13 um faßt einen Eingabeabschnitt zur Erkennung der oben beschriebenen Anzahl von eingegebenen Detektorausgangssignalen als Muster. Ferner umfaßt sie eine Speichereinheit zur Speicherung der eingegebenen Muster, eine Verarbeitungseinheit für den Vergleich der eingegebenen Muster mit einer Vielzahl von vorher gespei cherten Mustern und zur Ausgabe von Graden der Ähnlichkeit zu den vorher gespeicherten Mustern, und sie umfaßt eine Kommandoerzeugungseinheit 12 zur Bestimmung der Stellgröße jedes Aktors auf der Grundlage des oben beschriebenen Grades der Ähn lichkeit, zur Erzeugung eines Kommandosignals und zum Übermit teln des Kommandosignals an die Aktorsteuereinheit G6. Eine wei tere Funktion kann hinzugefügt werden, so daß das Bedienungsper sonal durch die Speicherung von Mustern in der Musterspeicher einheit einen optimierten Ausgang in Bezug auf ein eingegebenes Muster auf der Basis seiner Erfahrung festlegen, den optimalen Ausgang einstellen und die oben beschriebene Optimalentschei dungseinheit aktivieren kann, so daß die Ausgabe der am besten eingestellten Stellgröße erkannt werden kann. Weiterhin ist die Optimalentscheidungseinheit G13 derart konfiguriert, daß eine Lehreinheit G16 zur vorherigen Änderung der oben beschriebenen Inhalte der Musterspeicher im Falle der Änderung des geregelten Systems oder der Aktoren hinzugefügt werden kann.

Auf der anderen Seite umfaßt das vorbekannte System keine Optimalentscheidungseinheit G13. Im allgemeinen wird das Aus gangssignal der Erfassungseinheit G14 an die Aktorsteuereinheit G6 übertragen, um eine optimale Steuerung der einzelnen Aktoren des vorbekannten Systemes zu erreichen. In dem bekannten System wird daher keine Optimierung des Gesamtsystemes erzielt. Durch die Hinzufügung der Optimalentscheidungseinheit G13 zur Beurtei lung des Optimums des Gesamtsystemes gemäß der vorliegenden Er findung kann jedoch das Optimum des Gesamtsystems beurteilt wer den. Außerdem wird selbst im Fall, daß ein Aktor ausfällt, die Funktion des defekten Aktors wegen der Optimalentscheidungsein heit von einem anderen Aktor mit übernommen. Weiterhin kann ein Wechsel des Aktors und ein Wechsel des geregelten Systems flexi bel wirkungsvoll gehandhabt werden:

Eine Regeleinheit gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme auf ein Beispiel be schreiben, bei dem die Regeleinrichtung in einer Walzanlagen regelung angewandt wird.

Eine Ausführungsform der Walzanlagen-Regeleinrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.

Bei dem zu regelnden Walzträger 1 wird das Walzgut 3 zwi schen ein Paar von sich gegenüberliegenden Arbeitswalzen 2 ge bracht, und wird auf diese Weise mittels der zwischen den Ar beitswalzen 2 wirkenden Walzkraft dünngewalzt, wobei auf das Walzgut 3 Spannung zur Erzielung einer gewünschten Plattendicke aufgebracht wird. Zwischenwalzen 4 sind so angeordnet, daß die Arbeitswalzen 2 zwischen sie gebracht werden können. Stützwalzen 5 sind so angeordnet, daß die Zwischenwalzen 4 zwischen sie ge bracht werden können. Die Walzkraft wird auf die oben beschrie benen Stützwalzen 5 über eine Druckkraft-Steuereinheit 6, beispielsweise mittels Öldruck aufgebracht. Dessen Walzkraft wird über Kontakt zwischen den Stützwalzen 5 und den Zwischen walzen 4 auf die Zwischenwalzen 4 übertragen. Die auf die Zwi schenwalzen 4 übertragene Walzkraft wird über Kontaktflächen zwischen den Zwischenwalzen 4 und den Arbeitswalzen 2 und Kon taktflächen zwischen den Arbeitswalzen 2 und dem Walzgut 3 auf das Walzgut 3 übertragen. Durch die Walzkraft wird eine plasti sche Verformung bewirkt, und es ergibt sich die gewünschte Plattendicke.

Nachdem die Walzenbreite der Walzen 2, 4, 5 größer sind als die Plattenbreite des Walzgutes 3, und Walzkraft aufgebracht wird, werden die Walzen verformt. Beispielsweise werden Ab schnitte der Arbeitswalzen 2, welche sich außerhalb der Platten breite des Walzgutes 3 befinden, durch die Walzkraft verbogen. Daher werden die Randbereiche des Walzgutes 3 dünner als der mittlere Bereich, woraus sich eine konvexe Querschnittsform er gibt.

Die Arbeitswalzen-Biegekraft F_w beaufschlagt die Achsen der Arbeitswalzen 2 in einer derartigen Richtung, daß der Spalt mit tels einer Arbeitswalzenbiegeeinrichtung 7 aufgeweitet wird, um zu verhindern, daß die Randbereiche des Walzmaterials 3 dünner werden. Auf gleiche Weise wird eine Zwischenwalzen-Biegekraft F₁ auf die Achsen der Zwischenwalzen 4 mittels einer Zwischenwal zenbiegeeinrichtung 8 aufgebracht.

Weiterhin bewegt eine Zwischenwalzenschiebeeinrichtung 9 die Zwischenwalzen 4 in Plattenquerrichtung. Dadurch, daß auf beiden Seiten der Walzen 2, 4 und 5 und auf das Walzgut 3 Kräfte bezüg lich der Mittelachse des Walzgutes in der Walzrichtung asyme trisch durch die oben beschriebene Bewegung aufgebracht werden, wird die Form der Dickenverteilung der Platte in Querrichtung des Walzgutes gesteuert.

Auf der anderen Seite wird die der Walzanlage zum Zwecke des Walzens zugeführte Energie zur plastischen Verformung des Walz gutes 3 verwendet, und in Schall, Vibrationen und Wärme umgewan delt. Die auf diese Weise in Wärme umgewandelte Energie wird über das Walzgut 3 abgestrahlt und erhöht außerdem die Tempera tur der Arbeitswalzen 2. Aufgrund dieser Temperaturerhöhung deh nen sich die Arbeitswalzen aus und verändern ihren Durchmesser. Üblicherweise verändern sich jedoch die Walzendurchmesser un gleichmäßig. Um einen gleichmäßigen Walzendurchmesser zu erhal ten, sind daher eine Anzahl von (nicht dargestellten) Düsen in der Plattenquerrichtung angeordnet und eine Kühlmittelregelein heit 10 ist für die Zuführung von Kühlmittel über Düsen zu den Arbeitswalzen 2 vorgesehen.

Eine Vorschubsteuereinheit 11 mit einem Motor zur Bewegung des Walzgutes 3 ist mit der Achse der oben beschriebenen Ar beitswalze 2 verbunden.

Eine Steuereinheit für die Walzanlage umfaßt eine Kommando erzeugungseinheit 12 zur Erzeugung von Durchführungskommandos und zur Übermittlung derselben an die Aktoren. Dies sind die oben beschriebene Druckkraftsteuereinheit 6, die Arbeitswalzen biegeeinrichtung 7, die Zwischenwalzenbiegeeinrichtung 8, der Zwischenwalzenschieber 9, die Kühlmittelregeleinheit 10 und die Vorschubsteuereinheit 11, die Mustererkennungseinheit 13 zur Beurteilung, bis zu welchem Grad die Form des Walzgutes jedem der vorher gespeicherten Muster entspricht, und zur Ausgabe des Grades an Gewißheit, d. h. des Grades an Ähnlichkeit oder des Grades an Sicherheit bezüglich jeden Musters der oben be schriebenen Kommandoerzeugungseinheit 12. Ferner sind dies eine Formerfassungseinheit 14 zur Erfassung der Form der Plattendicke des Walzgutes 3 und zur Ausgabe derselben an die Mustererken nungseinheit 13, eine Speichereinheit 15 für die Speicherung von Ausgängen der oben beschriebenen Formerfassungseinheit 14 und der Kommandoerzeugungseinheit 12, und eine Lerneinheit 16 zur Veränderung von Parametern der Mustererkennungseinheit 13 in Übereinstimmung mit dem Gelernten unter Verwendung von Informa tionen der Speichereinheit 15.

Fig. 3 zeigt die Schaltung, die erhalten wird, wenn die oben beschriebene Formmuster-Erkennungseinheit 13 mittels eines Neu ronencomputers aufgebaut wird. Diese Schaltung beurteilt, bis zu welchem Grad die Form der mittels der Formerfassungseinheit 14 festgestellten Plattendicke eines der verschiedenen vorbestimm ten Vergleichsmuster darstellt, und leitet ein Grad von Gewiß heit ab, das heißt, ein Grad von Übertragbarkeit bezüglich jedes Vergleichsmusters.

Zunächst werden als Vorbereitung eine Vielzahl an vorher in der Lerneinheit 16 gespeicherter Vergleichsmuster in eine Einga beebene 31 eingegeben, die verschiedene Vergleichsformen darzu stellen. Gewichtungsfunktionen W₁₁, W₂₁, ..., eine Anzahl von Zwischenebenen 19, 27, ..., 29 sind so definiert, daß die in die Eingabeebene 31 eingegebenen Vergleichsmuster in der Vielzahl der Zwischenebenen 19, 27, ..., 29 verarbeitet werden, und Daten mit vorbestimmten Werten aus einer Ausgabeebene 30 ausgegeben werden. Die Gewichtungsfunktionen werden später beschrieben. Im Fall, daß beispielsweise m Vergleichsmuster vorgesehen sind, ist der Ausgang der Ausgabeebene in der Form von m Bits mit y₁, y₂, ..., y_m gegeben. Jedes Bit stellt den Grad der Gewißheit des eingegebenen Musters bezüglich jedes Vergleichsmusters dar. Beispielsweise ist der Grad der Gewißheit bezüglich des ersten Musters durch y₁ dargestellt. Wenn das eingegebene Muster mit dem ersten Vergleichsmuster übereinstimmt, das heißt, wenn das erste Vergleichsmuster in die Eingabeebene eingegeben wird, werden Gewichtungsfunktionen entsprechender Zwischenebenen so definiert, daß die Ausgänge der Ausgabeebene der folgenden Relationen genügt:

y₁ = 1,

y₂ = y₃ = ... = y_m = 0

Ein Verfahren zur Bestimmung der Gewichtungsfunktionen wird später beschrieben. Wenn ein zweites Vergleichsmuster der Einga beebene eingegeben wird, werden die Gewichtungsfunktionen der entsprechenden Zwischenebenen so bestimmt, daß y₂ = 1 ist, und alle anderen Bits zu 0 werden. Zur Bestimmung der Gewichtungs funktionen der entsprechenden Zwischenebenen derart, daß Daten der entsprechenden vorherbestimmten Werte für alle Vergleichsmu ster ausgegeben werden können, sind eine relativ große Anzahl von sich wiederholenden Berechnungen notwendig, wenn ein her kömmlicher Computer verwendet wird. Durch die Verwendung eines Neuronencomputers und dadurch, daß so viele Zwischenebenen wie Anzahl der Vergleichsmuster vorgesehen sind, können jedoch - wie in Fig. 3 gezeigt - relativ einfach die gewünschten Gewichtungs funktionen bestimmt werden. Nachdem die Gewichtungsfunktionen somit bestimmt worden sind, werden Signale, welche die tatsäch liche Form der Plattendicke darstellen, in die Eingabeebene ein gegeben. Auf der Basis der Werte der Ausgangsbits y₁, y₂, ..., y_m der Ausgabeschicht zu dieser Zeit kann der Grad der Gewißheit des eingegebenen Musters bezüglich jedes Vergleichsmusters abge leitet werden.

Die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Schaltung wird nachfolgend beschrieben. Die Ausgänge der Formerfassungseinheit 14 und die den Ausgang der Formerfassungseinheit speichernde Speichereinheit 15, die außerdem Zeitreiheinformationen der Formmuster enthält, werden in Eingangszellen 17 und 18 der oben beschriebenen Mustererkennungseinheit 13 eingegeben. Das in die Eingangszellen eingegebene Signal wird mittels eines Funktions wertes derart umgeformt, daß es für die nachfolgende arithmeti sche Verarbeitung geeignet ist, und wird anschließend der Zwi schenebene 19 zugeführt. Der Ausgang der somit die Zwischenebene 19 beaufschlagenden Eingangszelle 17 wird somit auf die Zellen 20 und 21 der Zwischenebene 19 geschaltet. Das Ausgangssignal der Eingangszelle 17, welches die Zelle 20 beaufschlagt, wird mittels der Gewichtungsfunktion 33 um das W¹ ₁₁-fache vergrößert, und einem Addierer zugeführt. Im Addierer 24 werden die Ausgänge der oben beschriebenen Gewichtungsfunktionen 23 und 26 zusammen addiert, wobei sich die durch:

Z = ΣW^l _ij x_j = W^l ₁₁x₁ + W^l ₁₂x₂ + ..... W₁
dargestellte Summe ergibt.

Der Ausgang 21 des Addierers 24 wird einer Funktionseinheit 25 zugefügt, und wird in dieser einer linearen oder einer nicht- linearen Funktionsoperation, wie beispielsweise

unterzogen. Das Ergebnis wird an die nachfolgende Zwischenebene 27 ausgegeben. Die Zelle 20 umfaßt die oben beschriebenen Ge wichtungsfunktionen 23 und 26, den Addierer 24 und die Funk tionseinheit 25.

Auf gleiche Weise werden die Ausgänge der Eingangszellen 17 und 18 der Zelle 21 eingegeben. Der Ausgang der Eingangszelle 17 wird in einer Gewichtungsfunktion 28 um das W¹ ₁₂-fache ver größert und anschließende einer Zwischenebene 27 der nächsten Stufe mittels eines Addierers 24A und einer Funktionseinheit 25A zugeführt.

Die Zwischenebene 27 hat den gleichen Aufbau wie die Zwi schenebene 19 und die Ausgänge der Zwischenebene 19 werden anstelle der Ausgänge der Eingangszellen 17 und 18 verwendet.

Angenommen, daß die Gewichtung der Gewichtungsfunktionen 23, 26 und 28 W^k _ij sind, so stellt W^k _ij eine Gewichtung dar, bei der der j-te Ausgang der (k - 1)-ten Zwischenebene (Eingangszelle, wenn k = 1) mit der i-ten Zelle der k-ten Zwischenebene multipli ziert wird.

Wie bis hierher beschrieben, wird das der Mustererkennungs einheit 13 zugeführte Signal über die Eingangszellen 17 und 18 eine Anzahl von Zwischenebenen 19, 27 und 29 und eine Aus gangsebene ausgegeben und weist eine Form auf, die durch Ent fernen der Gewichtungsfunktion und des Addierers von der Zelle einer Zwischenebene erhalten wird.

Diese Mustererkennungseinheit 13 ist so aufgebaut, daß nur einfache Produktsummenberechnungen notwendig sind und sich wie derholende Berechnungen wie bei einer Rückkoppelung nicht not wendig sind. Wenn ferner jeder Produktsummenterm einer Zwischen ebene durch Verwendung von Hardware implementiert wird, ist paralelle Datenverarbeitung möglich. Im Ergebnis ist eine schnelle Berechnung möglich.

Durch die vorherige Speicherung von Kommandowerten für die entsprechenden Aktoren als Antwort auf jedes Ausgangsmuster in einer hinter der Ausgabeebene 30 dieser Mustererkennungseinheit liegenden Stufe, können diejenigen Kommandowerte, die den Aus gangsmustern am nächsten kommen, direkt an die Aktoren gegeben werden. Diese Anordnung hat gute Ansprechzeiten. Jedoch vergli chen mit einer weiter unten beschriebenen Anordnung ist die Genauigkeit der Regelung leicht verschlechtert.

Das Ergebnis der in der Mustererkennungseinheit 13 durchge führten Verarbeitung wird über eine in Fig. 4 gezeigte Verarbei tungseinheit der Walzanlage 1 zugeführt. Das heißt, der Ausgang der Mustererkennungseinheit 13 wird einer der Kommandoerzeu gungseinheit 12 zugeordneten Stellgrößen-Bestimmungseinheit 32 zugeführt. In der Stellgrößen-Bestimmungseinheit 32 wird eine Verarbeitungseinheit, die am wirkungsvollsten bei der Verarbei tung des Eingangssignals ist, aus einer Vielzahl von innerhalb dieser Stellgrößen-Bestimmungseinheiten 32 vorgesehener Verar beitungseinheiten ausgewählt. Die so ausgewählte Verarbei tungseinheit führt die Verarbeitung durch und gibt die Stell größe aus. Durch Verwendung des Ergebnisses der in der oben beschriebenen Stellgrößen-Bestimmungseinheit durchgeführten Ver arbeitung erzeugen die Kommandowertberechnungsmittel konkrete Kommandowerte der zugehörigen Aktoren wie ein Druckkraftkommando für die Druckkraftsteuereinheit 6 und ein Zwischenwalzen-Biege kommando für die Zwischenwalzen-Biegeeinrichtung 8.

Alternativ ist es ebenfalls möglich, den Ausgang der Former fassungeinheit 14 direkt der oben beschriebenen Optimalverarbei tungseinheit unter einer Vielzahl von im inneren angeordneter Verarbeitungseinheiten zur Verarbeitung zuzuführen, ohne diesen durch die Mustererkennungseinheit 13 zu leiten. In diesem Fall muß jedoch die Wissensbasis angereichert werden, um die Bedie nungsweise von erfahrenem Bedienungspersonal ausreichend zu si mulieren.

Fig. 5 zeigt die oben beschriebene Stellgrößen-Bestimmungs einheit 32. Die Stellgrößen-Bestimmungseinheit 32 erhält Signale aus der Formerfassungseinheit 14 und der Mustererkennungseinheit 13 und startet die Kontrolleinheit 141. Die Kontrolleinheit 141 bestimmt die zu verwendende Folgerung durch die Benutzung der Erfahrungsbasis auf der Grundlage der Art des Problems. Das heißt, die Kontrolleinheit 141 startet eine Produktionsfolge rungseinheit 142 in dem Fall, daß eine logische Schlußfolgerung gezogen werden muß. Im Falle des Vorhandenseins eines unbestimm ten Faktors startet die Kontrolleinheit 141 eine "fuzzy"-Folge rungseinheit 143. Im Falle eines in gewissem Umfang begrenzten Problemes wird eine Rahmenfolgerungseinheit 144 gestartet. Bei Problemen mit kausalen Beziehungen und Beziehungen wie z. B. Gerätekonfigurationen, welche Netzwerken ähnlich sind, wird eine Bedeutungsnetzwerk-Folgerungseinheit 145 gestartet. Im Falle eines Problems, bei dem der untersuchte Gegenstand in Zeitabfol gen arbeitet, wird eine Schriftfolgerungseinheit 146 gestartet. Im Falle eines Erfahrungswertproblems, das nicht mittels der oben beschriebenen verschiedenen Folgerungseinheiten gelöst wer den kann, startet die Steuereinheit 141 eine Optimierungsarith metikeinheit 111, um die optimale Lösung mit hoher Geschwindig keit zu erreichen. Ferner startet die Kontrolleinheit 141 eine Merkmalsextraktions-und-Antworteinheit 110 (die einen Neuronen computer des Typs Rumelhart umfaßt) zur Durchführung von Mu stern, wie Speichern, Herausfiltern einer Eigenschaft und Lösung eines eine Antwort erfordenden Problems. Das Ergebnis der in der Stellgrößen-Bestimmungsmittel durchgeführten Verfahrensabläufe wird an die Kommandowertberechnungseinheit über die Kontrollein heit 141 ausgegeben. Nachdem unterschiedliche Folgerungseinhei ten bekannt sind, wird deren Beschreibung mit der Ausnahme der direkt mit der vorliegenden Erfindung zusammenhängenden Einhei ten weggelassen.

Fig. 6 zeigt die Konfiguration der Wissensbasis 36. In die ser Wissensbasis wird Wissen, das auf Erfahrung o. ä. eines in der Steuerung Erfahrenen beruht, und von außen eingegeben wurde, klassifiziert in eine Produktionsregel 147, um logische Folge rungen zu treffen, in eine unklare ("fuzzy") Regel mit Wissen zur Durchführung von Folgerungen auf der Basis vager Informatio nen, in einen Rahmen 149, der Wissen enthält, das unter Verwen dung eines Rahmens beschrieben werden kann wie eine Teilekonfi guration eines Diagnosegegenstandes, in ein Bedeutungsnetzwerk, das gesammelte und in Netzwerkform sortierte Relationen zwischen Teilen und Relationen des Verstandes umfaßt, eine Schrift (script) 151, die im Fall, daß der Diagnosegegenstand voran schreitet, ordentlich arbeitet, diese Arbeiten ordnet und spei chert, und in andere Wissen 152, die nicht mittels der oben be schriebenen Wissen 147 bis 151 beschrieben werden können. Die so klassifizierten Wissensbereiche werden entsprechend gespeichert.

Fig. 7 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion der Stellgrößen-Bestimmungseinheit 32. Die von der Kontrolleinheit 141 durchgeführte Verarbeitung umfaßt einen Verarbeitungsschritt 200 zum Ordnen der von der Mustererkennungseinheit 13, von der Formerfassungseinheit 14 und von der Speichereinheit 15 gelie ferten Informationen, und zur Umwandlung dieser Informationen in für nachfolgende Verarbeitung nutzbare Daten. Sie umfaßt einen sich wiederholenden Verarbeitungsschritt 201 zur Entnahme von Daten, die in dem oben beschriebenen Schritt 200 vorbereitet worden sind, bis keine weiteren Daten mehr vorhanden sind, und zur Übertragung der entnommenen Daten in den Schritt 202. Sie umfaßt ferner einen Beurteilungsschritt 202 zur Bestimmung der Folgerungseinheit und des Beginns der Verarbeitung auf der Grundlage der im Schritt 201 gesammelten Information. Sie umfaßt weiterhin verschiedene Folgerungseinheiten 142 bis 146, die Merkmalextraktions- und -Antworteinheit 110, die Optimierungs einheit 111, eine allgemeine Steuereinheit 203 zur Durchführung von klassischen Regelalgorithmen wie beispielsweise eine PID-Re gelung, und moderne Regelungen wie eine Mehrgrößenregelung, und ein Beende-Verarbeitungs-Schritt 204 zum Setzen von Marken (flags), die zum Beendigen der obigen Schritte notwendig sind.

Die Rollen der verschiedenen Verarbeitungseinheiten werden nun beschrieben. Die Produktionseinheit 142 ist geeignet für eine Regelung, bei der ein geübter Fachmann logische Relationen durch die Verwendung grundlegender Erzeugungsregeln festlegt. Die "unklare" Folgerung 143 (fuzzy inference) ist geeignet zur Quantifizierung wertvollen Wissens des Bedieners, welches nicht quantifizierbar ist, wobei der Bediener einen Aktor geringfügig bewegt, wenn sich der markierte Zustand des Regelobjektes verän dert, zum Beispiel um die Verarbeitung in einen Computer zu er möglichen zur anschließenden Bestimmung der Stellgröße.

Im Falle, daß sich der markierte Zustand des Regelobjektes geändert hat und der ursprüngliche Zustand unter Verwendung von Rahmen (frame) genannten Wissens wieder hergestellt wird, ist die Rahmenfolgerungseinheit 144 zur Bestimmung der zu mani pulierenden verarbeiteten Variablen für jede betroffene Einheit auf der Basis der Beziehung zwischen diesen Einheiten geeignet. Die Bedeutungsnetzwerk-Folgerungseinheit 145 ordnet die oben beschriebenen Rahmen, welche fragmentäres Wissen darstellen, und systematisiert dieses zur Bildung eines Netzwerkes. Daher ist es möglich, Einfluß auf die Manipulation eines bestimmten Aktors zu nehmen. Die Bedeutungsnetzwerk-Folgerungseinheit 145 ist somit in der Lage, ein Ausgleichssystem zu bilden.

Die Schrift-Folgerungseinheit 146 folgert auf der Basis von Verfahrenswissen, das erhalten wurde, wenn ein bestimmter Zu stand stattgefunden hat. Daher ist die Schrift-Folgerungseinheit 146 geeignet, wie eine sequenzielle Regelung zu regeln, wie eine Regelung zu der Zeit der Erfassung, die Erledigung mit vorbe stimmten Verfahren erfordert.

Wenn die obige Merkmalsextraktions-und-Antworteinheit 110 die Beziehung zwischen den eingegebenen Mustern der oben be schriebenen Mustererkennungseinheit 13, der Formerfassungsein heit 14 und der Speichereinheit 15 und dem aus den oben be schriebenen Folgerungseinheiten 142 bis 146 bei Eingabe der oben beschriebenen Muster erhaltenen Ausgang erkennt, ist die Merk malsextraktions-und-Erkennungseinheit 110 in der Lage, iden tische Ergebnisse mit hoher Geschwindigkeit auszugeben, anders als in dem Fall, bei dem die Folgerungseinheiten 142 bis 146 die Folgerungen durchführen und die Ausgänge bestimmen. Nachdem das geregelte System 1 in hohem Maße nichtlinear ist, muß der Betriebszustand zurückgestellt werden, wenn sich der Betriebs punkt aus irgendeinem Grund geändert hat. In diesem Fall wird die in der Optimierungsarithmetikeinheit 111 durchgeführte Berechnung unter Verwendung von Algorithmen wie beispielsweise des "steepest descent"-Verfahrens, der dynamischen Programmie rung, linearer Programmierung, des "mountain climbing"-Verfah rens, des "conjugate slope"-Verfahrens, oder eines Neuronencom puter des Types Hopfield. Die Optimierungsarithmetikeinheit 111 liefert sogar im Falle eines nichtlinearen Regelobjektes eine optimale Rückantwort.

Fig. 8 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Produktionseinheit. Die von der Kontrolleinheit 141 gestar tete Produktions-Folgerungseinheit 142 führt Eingabeverarbeitun gen 34 durch, welche im internen Speicher gespeichert sind, wenn die Produktions-Folgerungseinheit 142 von der Kontrolleinheit 141 gestartet ist. Die Produktions-Folgerungseinheit 142 steuert die Abbruchsbeurteilungseinheit 35 an, wobei in den oben be schriebenen Eingabeverarbeitungen 34 gespeicherte Informationen einzeln entnommen werden, und die Arbeit der Produktions-Folge rungseinheit 142 beendet ist, wenn keine Musterinformationen im Speicher vorhanden sind. Durch Verwendung der Art von Mustern, die in der oben beschriebenen Abbruchsbeurteilungseinheit 35 ex trahiert worden sind, und deren Grad von Gewißheit, werden aus der Wissensbasis 37 Regeln nacheinander entnommen. Im Verarbei tungsschritt 37 wird die Art des eingegebenen Musters verglichen mit einem Voraussetzungsabschnitt der Regel. Wenn das Ver gleichsergebnis im Schritt 38 übereinstimmt, wird der nächste Verarbeitungsschritt 39 ausgeführt. Im Falle der Nichtüberein stimmung wird Schritt 37 ausgeführt. Im Falle der Übereinstim mung wird der oben beschriebene Eingang ersetzt durch den Folge rungsabschnitt der oben beschriebenen Regel. Zur Handhabung des Grades an Gewißheit, wird zu dieser Zeit diese durch den klein sten oder größten Wert ersetzt vor der Ersetzung in Übereinstim mung mit der "mini-max"-Theorie. Wenn der Folgerungsabschnitt der oben beschriebenen ersetzten Regel ein Manipulationskommando darstellt, so wird Schritt 41 ausgeführt. Wenn der Folgerungsab schnitt nicht übereinstimmt, wird Schritt 37 ausgeführt, um in der Folgerung voranzuschreiten.

Wenn der oben beschriebene Folgerungsabschnitt ein Manipula tionskommando darstellt, werden der Folgerungsabschnitt und der im oben beschriebenen Verarbeitungsschritt gewonnene Grad der Gewißheit an die oben beschriebene Kommandowertberechnungsein heit 33 im Bearbeitungsschritt 41 ausgegeben.

Fig. 9 zeigt die Kommandowertberechnungseinheit 33. Die Kom mandowertberechnungseinheit 33 umfaßt einen Speicher 42 zur Speicherung des Kommandos, der ein Ergebnis der von der oben be schriebenen Stellgrößen-Bestimmungseinheit 32 und dem Grad der Gewißheit hiervon ist. Schritt 43 dient der Beurteilung, ob alle im Speicher enthaltenen Kommandos verarbeitet worden sind oder nicht, und dient der Beendigung der Funktion der Kommandowertbe rechnungseinheit 33, wenn alle Kommandos bereits verarbeitet worden sind. Der Verarbeitungsschritt 44 dient dem Fall, daß noch nicht alle Kommandos verarbeitet worden sind, entnimmt Kommandos für die Druckkraftsteuereinheit 6 und die Aktoren 7, 8, 9, 10, und 11 und ermittelt den mittleren der Kommandos, wie nachfolgend beschrieben, auf der Grundlage des Grades der Aktor manipulation und dessen mittels verschiedener Arten von Folge rungen abgeleiteten Grades der Gewißheit. Er dient ferner zur Sammlung der mittleren der Stellgrößen eines identischen Aktors zur Bestimmung einer neuen Mitte und zur Verwendung in der Stellgröße des zugehörigen Aktors.

Vorausgesetzt, daß die Kommandowertberechnungseinheit 33 in dem Merkmal resultiert, daß Kommandos an einen Aktor gegeben werden, die einzeln mittels verschiedener Arten von Folgerungen 142 bis 146 gewonnen worden sind, können die Merkmalsextrak tions-und-Antworteinheit 110, die Optimierungsarithmetikeinheit 111 und die allgemeine Regeleinheit 203 einheitlich betrieben werden.

Fig. 10 zeigt die Konfiguration eines Eingangsumschalters 125, der für den oben beschriebenen Lernvorgang benötigt wird. Durch die Verwendung einer von der Lerneinheit gesteuerten Schalteinheit 156 gibt der Eingangsumschalter 125 entweder den Ausgang der Formerkennungseinheit 14 oder den Ausgang der Lerneinheit 16 an die Eingabesschicht 31. Der in Fig. 10 ge zeigte Schaltzustand der Schalteinheit 156 stellt den Zustand dar, bei dem ein Lernen erfolgt.

Fig. 11 zeigt die Konfiguration der Lerneinheit 16. Die Lerneinheit 16 umfaßt eine Eingangsmuster-Produktionseinheit 45 zur sukzessiven Ausgabe einer Vielzahl von vorher vorbereiteter Vergleichsmuster, eine Ausgangsmuster-Produktionseinheit 47 zur Ausgabe eines vorbestimmten Bitmusters an die Ausgabeebene 30 in Reaktion auf jedes Vergleichsmuster, eine Ausgangsvergleichsein heit 46 und eine Lernkontrolleinheit 48. Durch die Verwendung von Addierern 161, 162 und 163 ermittelt die oben beschriebene Ausgangsvergleichseinheit 46 Differenzwerte zwischen entspre chenden Ausgängen O₁, O_j und O_n eines Verteilers 139, um Aus gänge der Ausgabeebene 30 an die Kommandoerzeugungseinheit und die oben beschriebene Vergleichseinheit 46 auszugeben, und gibt Ausgänge O_T1, O_Tj und O_Tn der Ausgangsmustererzeugungseinheit 47 als Abweichung e₁, e_j und e_n aus. Die Ausgangsvergleichseinheit 46 gibt die so erhaltenen Abweichungen e_i, e₁ und e_n an die Lernkontrolleinheit 48. Eine weitere Funktion der Lernkon trolleinheit 48 besteht darin, die Gewichtungsfunktionen der Zwischenschichten, wie in Fig. 12 gezeigt, in Reaktion auf die Abweichungen zu bestimmen. Die Ausgänge O₁, O_j und O_n des Ver teilers 139 werden vom Ausgang der Eingangsmustererzeugungsein heit 45 erzeugt, die der Eingabeebene 31 der Mustererkennungs einheit 13, (das heißt einem Neuronencomputer des Typs Rumel hart) eingeben sind.

Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen der Gewichtungsfunktion w^k _ij 23 und der Lernkontrolleinheit 48 in dem oben beschriebenen Lernprozeß. Nach Empfang der Abweichung e_k, die der Ausgang des oben beschriebenen Addierers 161 darstellt, ändert die Lernkon trolleinheit 48 den Wert der Gewichtungsfunktion W_ij 23 der in der Mustererkennungseinheit 13 enthaltenen Zelle 20 in einer derartigen Richtung, daß die oben beschriebene Abweichung ab nimmt und somit minimiert wird.

Fig. 13 zeigt eine Zusammenfassung 170 der Funktion der oben beschriebenen Lernkontrolleinheit 48. Wenn die Lerneinheit 16 gestartet wird, wird die Verarbeitung 170 der Lernkontrollein heit 48 gestartet. Die Verarbeitung 170 umfaßt einen Vorbear beitungsschritt 171 zum Starten der oben beschriebenen Eingangs muster-Produktionseinheit 45 und der Ausgangsmuster-Erzeugungs einheit 47 zur Erzeugung von Eingängen, die Lehrsignale und ge wünschte Ausgänge darstellen. Sie umfaßt Schritt 172 zur Wieder holung der aufeinanderfolgenden Schritte 173, 174 und 175, bis die Quatratsumme der oben beschriebenen Abweichungen in den zu gelassenen Bereich kommen, Schritt 173 zur wiederholten Extra hierung markierter Zwischenebenen zur Richtungsanzeige aus einer Zwischenebene, die nahe der Ausgabeebene in Richtung der Einga beebene 31 angeordnet ist. Schritt 174 dient der wiederholten Gewinnung markierter Zellen in dieser Zwischenebene. Schritt 175 dient der Änderung der Gewichtungsfunktion W_ij 23 der entnomme nen Zellen in einer derartigen Richtung, um die Abweichung e_k zu verringern, und Schritt 176 dient der Beendigung des Lernprozes ses.

Wenn ein neues, bisher noch nicht berücksichtigtes Phänomen auftritt, und eine Gegenmaßnahme zu diesem Phänomen bestimmt wird, so kann diese Information mittels der oben beschriebenen Lerneinheit berücksichtigt werden, was eine Besonderheit dar stellt.

Fig. 14 zeigt die in Fig. 2 gezeigte Konfiguration der Spei chereinheit 15. Die Speichereinheit 15 umfaßt ein Speicherele ment 49, das mit Ausgängen der Kommandoerzeugungseinheit 12 be aufschlagt wird, und die Formerfassungseinheit 14, ein Speicher element 50 in das der Inhalt des Speicherelementes 49 übertragen wird, nachdem eine vorgegebene Zeit verstrichen ist, und ein Speicherelement 51, in dem nacheinander durch die Speicher einheiten übertragene Daten ankommen, nachdem eine bestimmte Zeit vergangen ist. Die Inhalte der jeweiligen Speichereinheiten 49, 50 und 51 werden der Mustererkennungseinheit 13 und der Lerneinheit 16 über eine Arithmetikeinheit 510 zur Durchführung von Differenzierung oder Integrierung bezüglich zeitlicher Ände rungen der Muster eingegeben.

Wegen dieser Speichereinheit 15 können Änderungen in der Formerfassungseinheit 14 und der Kommandoerzeugungseinheit 12 berücksichtigt werden. Zum Beispiel können Operationen wie Dif ferenzierung oder Integration ausgeführt werden.

Es gibt eine gewisse Zeitverzögerung durch den Einfluß der Düse auf die Kühlregelung, und nur eine feste Länge von der Düsenposition wird beeinflußt. Daher zeigt Fig. 15 eine Einheit zur Erkennung eines Musters durch Verwendung des in der Nähe der Düse erhaltenen Zeitfolgeneingangs. Der Ausgang der Formerfas sungseinheit 14 wird einem Speicher 52 der Mustererkennungsein heit 13 zugeführt. Das dem Speicher 52 eingegebene Signal wird in ein Speicherelement 54 eingegeben. Das dem Speicherelement 54 eingegebene Signal wird Speicherelementen 57 und 59 über Tor schaltungen 55 und 56 eingegeben. Wenn die Torschaltungen 53 und 56 abschalten, schaltet die Torschaltung 55 auf. Taktsynchron wird Information aus dem Speicherelement 54 an das Speicherele ment 57 übertragen. Wenn weiterhin eine gewisse Zeit vergangen ist, kommt das im Speicherelement 54 gespeicherte Signal im Speicherelement 58 an, und das im Speicherelement 57 gespei cherte Signal kommt im Speicherelement 54 an. Wenn die in den Speichereinheiten 54, 57 und 58 gespeicherten Signale im näch sten Takt einen Durchlauf machen, schalten die Tore 53 und 56 auf und das Tor 55 schaltet zu. Die Inhalte des Speicherele mentes 54 werden somit im Speicherelement 59 gespeichert, und die in den Speicherelementen 54, 57 und 59 gespeicherten Infor mationen werden der Eingabeebene 31 zugeführt.

Durch das Vorhandensein eines solchen Speichers 52 kann die Anzahl der Zellen einschließlich der Eingabeebene 31, der Zwi schenebenen 19, 27 und 29, und der Ausgabeebene 30 signifikant vermindert werden, was sich auswirkt.

Fig. 16 zeigt ein Beispiel, bei dem ein zu regelnder Simula tor in der Eingangsmuster-Produktionseinheit 45 und der Ausgangsmuster-Produktionseinheit 47 der Lerneinheit 16 verwen det wird.

Die mittels Manipulation durch den Benutzer in der Ausgangs muster-Produktionseinheit 47 erzeugten Formmuster oder Daten werden einer Kommandoerzeugungseinheit 12 eingegeben, welche die gleiche Funktion hat, wie die Kommandoerzeugungseinheit 12 der Fig. 2, und die in der Lerneinheit separat angeordnet ist. In der Kommandoerzeugungseinheit 12 werden Kommandos verschiedener Aktoren in Reaktion auf ein Muster erzeugt. Diese Kommandos wer den den geregelten Simulator 60 eingegeben, der in der Eingangs mustererzeugungseinheit 45 angeordnet ist. Die Wirkungsweise sowohl verschiedener Aktoren 6, 7, 8, 9, 10 und 11, als auch der zu regelnden Walzanlage 1 werden simuliert. Wenn das Ergebnis schlecht ist, wird der Ausgang des oben beschriebenen zu regeln den Simulators 60 so eingestellt, um eine gewünschte Form durch Verwendung einer Parameterverstelleinheit 61 zur Veränderung von Parametern der Kommandoerzeugungseinheit 12 und des geregelten Simulators 50 zu erhalten. Der Ausgang des geregelten Simulators wird der Mustererkennungseinheit eingebeben.

Die Wirkungsweise des Regelverfahrens der bis hierher be schriebenen Konfiguration wird nun unter Verwendung konkreter Beispiele beschrieben.

Der Anfangswert der Gewichtungsfunktion W_ij 23 der Zwischen schichten 19, 27 und 29 des in der Mustererkennungseinheit 13 eingeschlossenen Neuronencomputers wird anfänglich auf eine Zu fallszahl und einen geeigneten Wert wie die Hälfte (0,5) eines Wertes (der jetzt als zwischen 0 und 1,0 angenommen wird), den die Gewichtungsfunktionen annehmen kann, eingestellt. Selbst wenn beispielsweise zu dieser Zeit ein von der Eingangsmusterer zeugungseinheit 45 erzeugtes konvexes Vergleichsformmuster ein gegeben wird, wie in Fig. 17 gezeigt, so wird der zur Kennzeich nung eines konkaven Musters auf diese Weise von der Ausgabeebene 30 auszugebender Ausgang auf der Signalleitung 70 nicht "1". Weiterhin wird der Grad an Gewißheit der ausgegebenen konvexen Form einer Ausgangsleitung 71 der Ausgabeebene 30 nicht Null.

Eine in der Lerneinheit 16 enthaltene Ausgangsleitung 72 der Ausgangsmuster-Erzeugungseinheit 47, die der Ausgangsleitung 70 der Ausgabeschicht 30 entspricht, nimmt "1" an. Eine Aus gangsleitung 73 der Ausgangsmuster-Erzeugungseinheit 47, die der Ausgangsleitung 71 entspricht, nimmt "0" an. Bei Erhalt der Abweichung zwischen dem idealen Ausgang (von der Ausgangs erzeugungseinheit 47 stammend), und dem Ausgang der Musterer kennungseinheit 13 aus der Ausgangsvergleichseinheit 46 ändert die Lernkontrolleinheit 48 die Größe der Gewichtungsfunktion W_ij der Mustererkennungseinheit 16 proportional zur Größe der Abweichung in einer solchen Richtung, daß die Abweichung vermindert wird. Ein sehr repräsentatives Beispiel dieses Al gorithmus stellt das "steepest slope" Verfahren dar.

Die Gewichtung der Gewichtungsfunktion wird wiederholt übereinstimmend mit der Abarbeitung gemäß Fig. 13 geändert. Wenn die in Fig. 12 gezeigten Quadratsumme von e_k in einen zugelassenen Bereich gelangt, ist die Funktion der Lerneinheit 16 beendet.

Wenn nach Beendigung des Lernvorgangs die gleiche Wellen form von der in Fig. 2 gezeigten Formerfassungseinheit 14 wie die vom Ausgabemuster der in Fig. 17 gezeigten Eingangs muster-Erzeugungseinheit 45 eingegeben wird, gibt die Muster erkennungseinheit 13 "1" auf die Ausgabeleitung 70 der Aus gangsebene 30 und gibt "0" auf die Ausgabeleitung 71 der Aus gangsebene 30.

Anschließend wird die in Fig. 18 gezeigte, und als "kon vexe Wellenform" bezeichnete Wellenform eingegeben. Wenn der Lernvorgang noch nicht beendet ist, ist es möglich, daß ein derartiges Muster nicht erhalten wird, so daß der Ausgang der Ausgabeleitung 71 der Mustererkennungseinheit 13, die die kon vexe Form darstellt, "1" annimmt und ein weiterer Ausgang 70 "0" wird. Durch die Verwendung eines typischen konvexen Mu sters als Eingangssignal stellt, wie oben beschrieben, die Ausgangsmuster-Erzeugungseinheit 47 ihre Ausgänge entsprechend den oben beschriebenen Ausgabeleitungen 71 und 70 ein und nimmt "1" bzw. "0" an. Die Lerneinheit 16 ändert die Gewich tungsfunktion W_ij. Wenn nach Beendigung des Lernvorgangs die in Fig. 18 gezeigte konvexe Wellenform der oben beschriebenen Mustererkennungseinheit 13 eingegeben wird, nimmt die Aus gangsleitung 71 der oben beschriebenen Ausgabeebene "1", und die Ausgabeleitung 70 "0" an.

Wenn der Mustererkennungseinheit 13 die in Fig. 19a dar gestellte Wellenform eingegeben wird, wird daher der Grad von Ähnlichkeit zur vorher eingegeben konvexen Wellenform, wie oben beschrieben, als 50%iger Grad an Gewißheit von der Aus gangsebene 30 an die Ausgabeleitung 71 ausgegeben, wodurch konvexe Wellenform angezeigt wird. Gleichzeitig wird der Grad an Ähnlichkeit als 40%ige Gewißheit auf die Ausgabeleitung 70 ausgegeben, was konkave Wellenform anzeigt.

Fig. 20 zeigt die Form von Walzgut unter Berücksichti gung der zeitlichen Änderung des Walzgutes. Zum Zeitpunkt t₀ befindet sich das Walzgut gerade unterhalb der Arbeitswalze 2 der Walzanlage, und zu dieser Zeit beträgt der Wert x₀. An genommen, die Erfassungsdauer des Rechners beträgt T₀, die Höhe der Plattendicke zu dem um T₀ Sekunden zeitlich nach t₀ liegenden Zeitpunkt T₁ beträgt x₀, und die Höhe der Plattendicke den um 2 × T₀ Sekunden zeitlich nach t₀ liegenden Zeitpunkt T₂, beträgt x₂.

Das heißt, die Höhe x₂ wird zum Zeitpunkt t₂ der Speichereinheit 15 eingegeben, und in dem in Fig. 14 gezeig ten Speicherelement 49 gespeichert. Wenn die Höhe x₁ zum Zeitpunkt t₁, welches der nächste Meßzeitpunkt ist, der Speichereinheit 15 eingegeben wird, werden die im Speicher element 49 gespeicherten Daten an das Speicherelement 50 über tragen, so daß der Zeitwert und der Inhalt des Speicherele ments überschrieben und zu x₁ werden.

Andererseits führt die Arithmetikeinheit verschiedene Ar ten von Berechnungen unter Verwendung der Inhalte der oben be schriebenen Speicherelemente 49 und 50 aus. Wenn beispiels weise eine Differentiation notwendig ist, wird diese durch Ausführung der Berechnung erhalten, die durch (x₂ - x₁)/T₀ dargestellt ist. Wenn eine Integration notwendig ist, wird sie durch Ausführung der Berechnungen erhalten, die durch (x₁ + x₂) × T₀ darstellbar ist. Das heißt, nachdem der Differen zierer die Geschwindigkeit der Formänderung bestimmt, kann die Mustererkennungseinheit ihre Reaktionszeit auf eine Änderung verbessern.

Andererseits ist der Integrator in der Lage, Besonder heiten wie beispielsweise Störgeräuschbeseitigung zu erzielen. Es ist möglich, die Mustererkennungseinheit 13 sowohl mit Funktionen wie dem oben beschriebenen Differentiator und Inte grator, als auch mit einem proportionalen Element zu versehen, welches kein Zeitglied enthält.

Weiterhin können bei Bedarf die in der Speichereinheit 15 gespeicherten Daten ebenfalls in der Eingangsmuster-Erzeu gungseinheit 45 verwendet werden, wovon während der Zeit des Lernens Gebrauch gemacht wird.

Wie in Fig. 21 gezeigt wird, wird nun angenommen, daß die Plattendicke des Walzgutes in Richtung der Walzachsen dar Walzanlage zum Zeitpunkt t₀ dargestellt wird durch x₀ ⁰ x₁ ⁰ , ..., x⁰ _n-1, x_n ⁰, und der Zustand der Platten dicke in dem um T₀ späteren Zeitpunkt t₀ (Erfassungsperio de) in der gleichen Position dargestellt wird als x₀ ¹ x₁ ¹, ... x¹ _n-1, x_n ¹. Zum Zeitpunkt t₀ werden x_n ⁰, x⁰ _n-1, ..., x⁰ ₀ in den Speicherelementen 54, 57 und 58 gemäß Fig. 15 gespeichert. Nachdem die Arbeitsweise ähnlich der von der oben beschriebenen Speichereinheit 15 ist, werden die Daten x₀ ¹m x₁ ¹ zum Zeitpunkt t₁, der um T₀ nach dem Zeitpunkt t₀ liegt, in Speichereinheiten, be ginnend mit der Speichereinheit 59, gespeichert.

Fig. 22 zeigt ein Beispiel der Produktionregel oder "Fuzzy-Regel". (Dieses Beispiel entspricht der Produktionsre gel 147 und der "Fuzzy"-Regel 148, die in Fig. 6 gezeigt ( sind.)

Wenn der Ausgang des Grades an Gewißheit 40% bezüglich des konkaven Formmusters aus der Mustererkennungseinheit 13 erhalten wird, wird dieser mit dem Voraussetzungsabschnitt der Produktionsregel verglichen, und er stimmt mit der Konkavregel 80 überein. Als Ergebnis wird eine Regel 81 erhalten, welche die Biegeeinrichtung abschwächt (geringer Grad). Andererseits beträgt der Grad der Gewißheit bezüglich des konvexen Form musters 50%. Es stimmt mit dem Voraussetzungsabschnitt 82 überein. Als Ergebnis wird die Folgerung "Biegevorrichtung stärken" (Grad groß) erhalten.

Das Ergebnis des Vergleichs mit der oben beschriebenen Regel ergibt einen Grad an Gewißheit der konvexen Form von 50%. Daher wird die Stellgröße der Biegeeinrichtung in der Kommandoerzeugungseinheit 12 durch die Fläche der schraffier ten Region in B, wie in Fig. 23 dargestellt, repräsentiert. Andererseits beträgt der Grad der Gewißheit der konkaven Form 40% und wird durch S dargestellt, so daß die Stellgröße durch den in Fig. 23 gezeigten schraffierten Bereich von S reprä sentiert wird. Dadurch wird die Stellgröße der Biegeeinrich tung der oben beschriebenen Kommandoerzeugungseinheit 12 53%, welches der Wert des Schwerpunktes C ist, der durch Gewich tung der Schwerpunkte A und B der schraffierten Bereich erhal ten wird.

Mit anderen Worten stellt der Flächenschwerpunkt jedes in Fig. 23 dargestellten Dreieckes die Stärke der Manipulation der Biegevorrichtung dar, wenn die im Dreieck entsprechende Regel gewählt wird. Genauer gesagt, wenn das Dreieck S gewählt wird, wird das Kommando der Manipulationsstärke der Biegevor richtung so bestimmt, daß 20% des dem Punkt A im Dreieck S betragendem Maximalwertes aufgebracht wird, während wenn das Dreieck B gewählt wird, das Kommando der Manipulationsstärke der Biegevorrichtung so bestimmt wird, daß 80% des dem Punkt B im Dreieck B entsprechenden Maximalwertes aufge bracht wird. Diese Dreiecke werden durch Folgerungen entspre chend individuellen Regeln erhalten, so daß eine Anzahl ver schiedener Kommandos (entsprechend den diesbezüglichen Drei ecken) für unterschiedliche Manipulationsstärken eines gege benen Aktors erhalten werden können. Es ist notwendig, ein bestimmtes Kommando aus der Vielzahl verschiedener Kommandos in einem derartigen Fall zu bestimmen. Dies wird erreicht durch die Ermittlung des Flächenschwerpunktes der gesamten Fläche, die aus einer Vielzahl von Dreiecken aufgebaut ist, und der Wert des entsprechenden Flächenschwerpunktes wird für das tatsächliche Kommando verwendet. In Fig. 23 beträgt der Grad von Sicherheit für die durch das Dreieck 30 repräsentier te Regel 40% (entsprechend de schraffierten Bereiches im Drei eck S), und die Stärke der Manipulation der Biegevorrichtung unter dieser Regel beträgt 20% des Maximal- oder Nennwertes hiervon. Andererseits ist der Grad an Gewißheit für die durch das Dreieck G dargestellte Regel 50%, und die Manipulations stärke der Biegevorrichtung unter dieser Regel beträgt 80% des Maximal- oder Nennwertes hiervon. Durch die Zusammenfassung dieser beiden Dreiecke wird der gewünschte Wert für die Mani pulationsstärke der Biegeeinrichtung aus dem Flächenschwer punkt C der Gesamtfläche bestimmt, der aus den beiden Drei ecken besteht und mittels der folgenden Gleichung zu berechnen ist:

Im Falle, daß der Einfluß des Aktors begrenzt ist, wie beispielsweise bei der Kühlungsregelung im Gegensatz zur Bie geeinrichtung der Verschiebeeinrichtung, wird eine in Fig. 24a gezeigte Wellenform in den Speicherelementen 54, 57 und 58 gespeichert. Ein Teil der in den Speicherelementen gespeicher ten Wellenform (Teil a von Fig. 24a) wird in der Mustererken nungseinheit 13 und der Kommandoerzeugungseinheit 12 verarbei tet. Durch die Steuerung einer Düse A der Kühlmittelregelein richtung 10 wird die Menge des Kühlmittels geregelt und die Walze geglättet.

Wenn x⁰ _n-1 von Fig. 21, das der Düse A entspricht, größer ist als die benachbarten Werte x_n ⁰ und x⁰ _n-2, wird die Folgerung 85, daß "der mittlere Abschnitt größer ist", aus Fig. 22 erhalten. Andererseits, wenn x⁰ _n-1, und x¹ _n-1 positiv sind, neigt x_n-1 dazu, zuzunehmen. Daher wird der Differenzialkoeffizient positiv, und eine Überein stimmung mit dem Voraussetzungsabschnitt 46 liegt vor, wodurch das Kühlmittel angeschaltet wird. Dessen Grad ist groß (B). Als Ergebnis ändern sich x⁰ _n-1 und x¹ _n-1 wenig.

Wenn die Regelung der Düse A beendet ist, werden die In halte der in Fig. 15 gezeigten Speichereinheiten 54, 57, 58 und 59 um eins weitergeschoben. Ergebnis hiervon wird Wellen form eines Bereiches b, wie in Fig. 24 gezeigt, der Muster erkennungseinheit 13 zugeführt. Die Verarbeitungsschritte 13 und 12 werden ausgeführt und die Düse B der Kühlmittelregel einrichtung 10 wird angesteuert.

Mittels dieser Vorgehensweise beginnt das Muster A gemäß Fig. 24a und kommt bei B an. Für eine weitere Verschiebung der Speicherinhalte, taucht die Wellenform gemäß Fig. 24a wieder im Speicher 52 auf. Wenn eine vorgegebene Zeit verstri chen ist, seit das Muster gemäß Fig. 24a das letzte Mal im Speicher 52 gespeichert worden ist, werden die Inhalte der Speicher der in Fig. 15 gezeigten Speicherelemente 54 an das Speicherelement 59 übertragen, und die Wellenform der Muster erkennungseinheit 14 wird in das Speicherelement 54 gespei chert.

Wie aus Fig. 14 ersichtlich ist, wird es möglich, die Geschwindigkeit der Wellenformänderung o. ä. durch Anordnung der in Fig. 14 gezeigten Arithmetikeinheit 510 zwischen dem Speicher 52 und der Eingabeebene 31 zu steuern.

Das Lernverfahren des Musters, welches für die Musterer kennungseinheit 13 Vergleichsmuster wird, wird nachfolgend be schrieben.

Die in Fig. 19 gezeigten Wellenformen 62 und 63 werden mittels der Eingangsmustererzeugungseinheit 45 gemäß Fig. 11 erzeugt, und an die Eingabeebene 31 ausgegeben. Dieses Muster wird in einen Speicher der Eingangsmustererzeugungseinheit 45 geschrieben, oder ein in der Speichereinheit 15 gemäß Fig. 12 gespeichertes Muster wird verwendet. Das der Eingabeebene eingegebene Signal wird durch die Zwischenebenen 19, ..., 27 hindurchgeführt, um am Ausgang der Ausgabeebene 30 zu erschei nen. Zu diesem Zeitpunkt weist die Gewichtungsfunktion W^k _ij der Zwischenebene ihren Anfangswert auf. Ein vorgegebenes auszu gebenes Muster, welches von der Mustererkennungseinheit 13 ausgegeben werden sollte, wird aus der Ausgangsmustererzeu gungseinheit 47 an die Vergleichseinheit 46 gegeben, um dem Ausgang der Eingabemustererzeugungseinheit 45 zu entsprechen. (Das oben beschriebene, vorherbestimmte auszugebende Muster, welches von der Mustererkennungseinheit 13 ausgegeben werden sollte, ist ein derartiges Muster, so daß in dem Fall, daß die Eingabe Eingangsmustererzeugungseinheit 45 ein Standardmuster enthält, und ein Ausgabeterminal der Ausgabeebene diesem Stan dardmuster zugeordnet ist, das zugeordnete Ausgabeterminal "1" werden kann, während die anderen Terminals "0" werden können). Wenn der Lernvorgang nicht abgegeschlossen ist, können die auszugebenden Muster der Ausgabeebene 30 verschieden sein von den Wellenformen der Ausgangsmustererzeugungseinheit 47. Dies hat zur Folge, daß der Ausgang der Vergleichseinheit 46 ab hängt von dem Grad der Musterunterschiede. Durch Bestimmung des Mittels der Fehlerquadrate dieser Abweichungen, wird das Größenspektrum o. ä. der Abweichungen erhalten. Abhängig von dieser Abweichung wird die Gewichtungsfunktion W^k _ij wiederholt in den Zwischenebenen geändert, die von der nahe der Ausgangsschicht liegenden Zwischenebene 27 bis zu der nahe der Eingangsebene 31 liegenden Zwischenebene 19 reicht. Das Verfahren zur Änderung der Gewichtungsfunktion W^k _ij können verschiedene Methoden erwogen werden. Die Minimierung der oben beschriebenen Abweichung ist jedoch ein Optimierungsproblem. Beispielsweise kann die "Steepest Slope"-Methode o. ä. verwen det werden. In einem konkreten Verfahren wird die markierte Gewichtungsfunktion leicht in zunehmender Richtung variiert. Durch Überprüfung der Richtung, in welche der Abweichungswert sich ändert, wird der Wert W^k _ij der Gewichtungsfunktion in eine solche Richtung bewegt, daß der Abweichungswert vermin dert wird. Das Maß dieser Bewegung wird groß gewählt, wenn die Änderung des Abweichungswertes gering ist. Andererseits wird das Maß der Bewegung klein gewählt, wenn die Änderung des Abweichungswertes groß ist. Wenn die Veränderung der Gewich tungsfunktion W^k _ij der am nächsten zur Eingabeebene lie genden Zwischenebene 19 beendet worden ist, wird der Abwei chungswert der Vergleichseinheit 46 nochmals überprüft. Wenn der Abweichungswert innerhalb eines zulässigen Fehlerbereiches liegt, ist der Lernvorgang beendet.

Diese Regelung wird in der Lernkontrolleinheit 48 ausge führt. Der Grund dafür, warum die das Ergebnis dieses Lernvor gangs zur Mustererkennung benutzende Mustererkennungseinheit 13, die Muster unterscheiden kann, und der Grund warum der Lernvorgang zufriedenstellend arbeitet, sind nicht geklärt. Jedoch steht es fest, daß die Gewichtungsfunktionen in Anzahl größer sind als die Eingänge und Ausgänge und einige Frei heitsgrade in ihren Werten aufweisen, so daß ein gutes Erken nungsergebnis selbst dann erzielbar ist, wenn die Werte etwas voneinander abweichen, oder selbst wenn viele Muster gespei chert sind.

Auf der anderen Seite gibt es einen sehr schwierigen Pro blemkreis hinsichtlich Auswahl des Musters, das für die Einga bemustererzeugungseinheit 42 und die Ausgabemustererzeugungs einheit 47 verwendet werden soll. Glücklicherweise gibt es im Bereich der Regeltheorie ein Verfahren, mittels dessen ein Mo dell genau bestimmt werden kann, wenn das geregelte System 1 in der Nähe eines bestimmten Betriebspunktes betrieben wird, eine Theorie, die als Systemidentifikation (system identifi cation) bezeichnet wird. Im gesamten Betriebsbereich ist es jedoch schwierig, ein Modell für ein Objekt mit starker Nicht linearität zu erzeugen.

Daher wird ein Modell für einem bestimmten Betriebspunkt angelegt, und die Regelung wird ausgeführt. Die Beziehung zwi schen dem Eingang des geregelten Systems und dessen Reaktion wird mittels Simulation abgeleitet und als Daten für den Lern vorgang verwendet. Für den gesamten Betriebsbereich des ge regelten Systems wird der Betriebspunkt wiederholt verändert. Das optimale Modell und Steuerkommando wird für jeden Be triebspunkt abgeleitet, um den Lernvorgang zu bewirken. Das heißt, daß die Parameter des in Fig. 16 gezeigten zu regeln den Simulators 60 eingestellt werden, und der Simulator 60 in einem bestimmten Betriebspunkt exakt betrieben wird. An schließend werden die Eingangsmustererzeugungseinheit 47, die Parametereinstelleinheit 61, der geregelte Simulator 60 und die Kommandoerzeugungseinheit 12 so betrieben, daß das gere gelte System ein typisches Muster erzeugen kann. Ausgänge der Prozesse 47 und 60 werden als Ausgangsmuster bzw. als Ein gangsmuster der Lerneinheit 16 verwendet.

Unter Verwendung eines Regelschemas mit einer derartigen Konfiguration ist es möglich, die gegenständliche Wellenform in der Mustererkennungseinheit zu abstrahieren und selbst bei Unsicherheiten in der Regeleinrichtung die Regelung durchzu führen.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bis hierher unter Verwendung einer Walzanlage als konkretes Bei spiel beschrieben worden. Es ist jedoch nicht notwendig, das geregelte System 1 und die Anzahl der Aktoren 6, 7, 8, 9, 10 und 11 auf eine Walzanlage zu beschränken. Es ist offensicht lich, daß, die vorliegende Erfindung allgemein auf geregelte Systeme, Aktoren und Regler anwendbar ist. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf die Regelung eines Systems bei spielsweise ein Schienennetzüberwachungssystem angewandt wer den, bei dem ein Zugfahrplanmuster erfaßt wird, und ein ver späteter Zug unter Verwendung von einer Anzahl von Fahrplanum ordnungsregeln wieder planmäßig gemacht wird. Das heißt, die Zugfahrt wird durch einen Fahrplan repräsentiert, und ein Merkmal der Verzögerung wird von der Mustererkennungseinheit 13 gewonnen. Auf der Grundlage dieses Merkmals erzeugt die Folgerungseinheit einen Fahrplan unter Verwendung einer Anzahl von Regeln, beispielsweise der Regel, daß das Überholen eines Zuges in einem Bahnhof erfolgen sollte. Bei Erhalt des in der Folgerungseinheit erzeugten Ergebnisses bildet die Kommando wertberechnungseinheit 33 Kommandos für die einzelnen Züge. Die Züge sind dabei die Aktoren, die in entsprechend den oben beschriebenen Kommandos fahren.

In einem Schema zur Regelung eines Musters, wie bei der Formregelung einer Walzanlage, ermöglicht die vorliegende Aus führungsform die Realisierung eines Schemas zur Modellierung der Wellenform, resultierend aus Regelung, Beurteilung der Merkmale der Wellenform, und Durchführung der Regelung unter Berücksichtigung dieser Merkmale wie geübtes Bedienungsperso nal. Selbst wenn eine neue Situation vorliegen sollte, kann durch Lernen mit dieser fertig geworden werden. Daher ist eine flexible und qualitativ hochwertige Regelung erzielbar.

Eine Ausführung der Kühlmittelregelung einer Walzanlage gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.

Die Kühlungsregelung wird dadurch erreicht, daß Kühl mittel über eine große Anzahl von in der Querrichtung des Walzgutes angeordneter Düsen verspritzt wird. Das Verspritzen von Kühlmittel über die Düsen unterliegt einer An-Aus-Steue rung. Welche Düse unter der großen Anzahl von Düsen Kühlmittel ausspritzt, wird bestimmt durch die Größe der Abweichung zwi schen der tatsächlichen Form des Walzgutes im Kühlgebiet der Walzanlage und der gewünschten Form. Eine derartige Kühlmit telregelung wird mittels einer Proportionalregelung durchge führt, da das thermische Modell des Walzens extrem kompliziert ist. Nachdem die Regelung unter Berücksichtigung anderer Fak toren der Formänderung, die durch "thermal crown" hervorgeru fen wird, nicht berücksichtigt werden kann, kann die Formkon trolle nicht mit einer ausreichend hohen Präzision durchge führt werden, was von Nachteil ist. Insbesondere in den letz ten Jahren sind die geforderten Plattendicken des Walzgutes besonders dünn geworden. Nachdem die Anforderungen an die Formgenauigkeit des Walzgutes immer strenger werden, wird eine hohe Genauigkeit der Formkontrolle intensiv gefordert.

Die in Fig. 25 gezeigte Walzanlage 1 umfaßt ein Paar von einander gegenüberliegender Arbeitswalzen 2, ein Paar von Zwi schenwalzen 4, zwischen denen die Arbeitswalzen 2 angeordnet sind, und ein Paar von Stützwalzen 5, zwischen denen die Zwi schenwalzen 4 angeordnet sind. Walzgut wird zwischen die Ar beitswalzen 2 gebracht. Die in die Stützwalzen 5 eingeleitete Kraft wird dem Walzgut 3 über die Zwischenwalzen 3 und die Ar beitswalzen 2 übertragen. Diese Kraft wirkt als plastische Verformkraft und elastische Verformkraft des Walzgutes, um die gewünschte Plattendicke des Walzgutes zu erzeugen. Auf diese Weise wird der Walzvorgang durchgeführt. Nachdem die Stützwal zen 5 rotieren, kann jedoch die Walzkraft nicht gleichmäßig auf die Walzflächen wirken. Das heißt, die Walzkraft wird auf die Achsen der Stützwalzen mittels einer nicht gezeigten Druckkraftvorrichtung aufgebracht. Hierbei verformen sich die Stützwalzen 5. Aufgrund der Deformation der Stützwalzen 5 wird die auf die Zwischenwalzen 4 wirkende Walzkraft ungleichmäßig, und die Zwischenwalzen 4 werden ebenfalls verformt. Die Ver formung der Zwischenwalzen 4 erzeugt eine Verformung der Ar beitswalzen 2. Schließlich wird es unmöglich, eine gleichmä ßige Walzkraft auf das Walzgut 3 in der Achsrichtung des Walz vorganges zu erzeugen. Dies resultiert darin, daß das Walzgut 3 in Querrichtung nicht eben ist. Um dies zu verhindern, wird eine Arbeitswalzenbiegevorrichtung 7 zur Aufbringung einer Biegekraft F_w auf die Arbeitswalzen 2, eine Zwischenwalzen biegevorrichtung 8 zur Aufbringung einer Biegekraft F₁ auf die Zwischenwalzen 4 und eine Zwischenwalzenschiebevorrichtung 9 zur Bewegung der Zwischenwalzen in der Walzenachsrichtung, wie oben beschrieben, angeordnet. Durch die Verwendung dieser Arten von Biegekräften und Walzenbewegungen können Ungleich mäßigkeiten, welche duch die n-te Kurve (Oberwelle) aproxi miert werden können (wobei n = 2, 3, 4...), von dem Walzgut entfernt werden.

In einer Walzanlage 1 tritt jedoch thermische Ausdehnung auf, die in den Arbeitswalzen 2 der Walzanlage 1 durch Wärme verlust während des Walzvorganges erzeugt wird. Diese Wärme wird durch die Ungleichmäßigkeit des Werkstoffes des Walzgutes 3 und Ungleichmäßigkeit der Zusammensetzung der Arbeitswalzen 2 erzeugt. Die Menge der erzeugten Wärme und die Menge der in der Walze gespeicherten Wärme wird lokal, wenn sie für eine kurze Zeit in Regelperioden überwacht wird. Diese lokale ther mische Expansion kann nicht über die Biegekraft F_w und F_I oder die Walzenverschiebung UCδ beseitigt werden. Daher wird die Formkontrolle über die Kühlmittelregelung durchgeführt.

Eine Walzenkühleinheit 10a spritzt Kühlmittel auf die Oberfläche der Rollen 2 durch Steuerung einer Anzahl von Dü sen, die entlang der Querrichtung des Walzgutes 3 verteilt sind. Die Walzenkühleinheit 10a wird von der Kühlmittelregel einheit 10 gesteuert. Ein Formdetektor 14 ist auf der Aus gangsseite 13 der Walzanlage 1 angeordnet, um die Form des Walzgutes 3 in Querrichtung zu messen. Der Formdetektor 14 be steht typischerweise aus einer großen Anzahl von Dickenmeßauf nehmern, die nebeneinander in der Querrichtung beabstandet an geordnet sind. Das vom Formdetektor 14 gemessene Formsignal wird einem Konverter 14a für die Formerfassung eingegeben, um Störsignale zu beseitigen. Das vom Formerfassungswandler 14a ausgegebene Formsignal wird der Kühlmittelregeleinheit 10 zur Bestimmung der Stellgröße der Walzenkühleinheit 10a zugeführt. Die Kühlmittelregeleinheit 10 arbeitet zur Durchführung von "fuzzy"-Folgerungsberechnungen und zur Bestimmung der Stell größe der Walzkühleinheit 10a. Die Kühlmittelregeleinheit 10 umfaßt so viele Düsensteuereinheiten 311 wie Düsen vorhanden sind, zur Steuerung dieser Düsen der Walzenkühleinheit 10a. Die Düsensteuereinheit 311 umfaßt eine Formabweichungsabsolut trollabschnittes 314. Plattendickensignale i - 1, i und i + 1 von den (i - 1)ten, (i)ten und (i + 1)ten Meßgliedern 321 werden einer Vorbearbeitungseinheit 322 eingegeben. Die Vorbearbeitungsein heit 322 leitet Abweichungen ε_i-1 zwischen den Platten dickensignalen i und i - 1 in einem Addierer 326 ab, und leitet die Abweichung εi zwischen dem Plattendickensignal i und i + 1 in dem Addierer 327 ab. Die Abweichungen ε_i und ε_i-1 werden zu Formpositionabweichungen. Die von der Vorbearbei tungseinheit 322 ausgegebenen Abweichungen ε₁ und ε_i-1 werden zwei Klassifizierungseinheiten 323a und 323b eingege ben. Jede Klassifizierungseinheit klassifiziert die eingege benen Abweichungen in eine Vielzahl von Klassen, die hinsicht lich der Größe der Positionsabweichungen vorgegeben sind, und gibt die Grade der Gewißheit aus, daß die eingegebene Abweichung zu der betreffenden Klasse gehört. Die von den zwei Klassifizierungseinheiten bestimmten Grade der Gewißheit wer den Folgerungseinheiten 324a und 324b eingegeben. Die Folge rungseinheit 324 bezieht sich auf eine Folgerungsregelbasis 325, bestimmt ein Kontrollsignal auf der Grundlage der Abwei chungen ε_i und ε_i-1, und liefert das Kontrollsignal an den E-Elementkontrollabschnitt 315.

Fig. 28 zeigt detailliert den Aufbau des P-Elementkon trollabschnitts und des D-Elementkontrolabschnitts 313.

Das Plattendickensignal i wird einer Klassifizierungs einheit 323c des P-Elementkontrollabschnitts 312 zur Bestim mung dessen Grades an Gewißheit eingegeben. Die so ermittelten Grade von Gewißheit werden einer Folgerungseinheit 324c einge geben. Die Folgerungseinheit 324 leitet unter Bezugnahme auf eine Folgerungsregelbasis 325 ein Kontrollsignal ab und gibt dieses Kontrollsignal an den E-Elementabschnitt 315.

Weiterhin subtrahiert der D-Elementkontrollabschnitt 313 das im vorherigen Meßdurchgang gewonnene und durch eine Ver zögerungseinheit 328 geleitete Plattendickensignal i vom ge genwärtigen Plattendickensignal i unter Verwendung eines Ad dierers 329, und bildet hierdurch die Formzeitabweichung. Die se Formzeitabweichung wird an eine Differenzierungseinheit 330 gegeben, die einen Verstärkungsfaktor aufweist, der umgekehrt proportional zur Meßperiode T ist, um das differenzierte Sig nal des Plattendickensignals i zu erhalten. Dieses differen zierte Formsignal wird einer Klassifizierungseinheit 323D zu geführt. Auf der Grundlage der dort abgeleiteten Grade an Ge wißheit wird die Folgerungsverarbeitung in einer Folgerungs einheit 324D durchgeführt.

Die Differenzierung kann auch unter Verwendung eines In tegrationselementes unter digitaler Regelung, eines vielstufi gen Differenzierungselementes oder eines Integrierungsele mentes durchgeführt werden.

Fig. 29 zeigt ein detalliertes Diagramm eines Beispiels der Klassifizierungseinheit 323.

Die Anzahl in der Klassifizierungseinheit 323 enthaltenen Sortierelemente entspricht der Anzahl von Klassen, um entspre chende Grade von Gewißheit zu erlangen, daß das Eingangssignal (Formsignal) I einer Anzahl von vorgegebenen Klassen angehört. In der Ausführung sind drei Klassenvorhanden, die als "kleine Abweichung S", "mittlere Abweichung M" und "große Abweichung L" bezeichnet sind. Daher sind drei Sortierelemente 331, 332 und 333 vorgesehen, die diesen drei Klassen entsprechen. Das Sortierelement 331 hat die gezeigte Sortierfunktion. Die Abszissenachse repräsentiert die Größe des Eingangssignals I, und die Ordinatenachse repräsentiert die Größe des ausgegebe nen Grades an Gewißheit S. Die Sortierfunktion des Sortierele mentes ist durch durchgezogene Linien dargestellt, und die Sortierfunktionen von anderen Sortierelementen ist durch un terbrochene Linien dargestellt. Wenn der Wert des eingegebenen Signals I a beträgt, wird der Grad der Gewißheit, daß das ein gegebene Signal a zur Klasse S gehört, b. In gleicher Weise gibt das Sortierelement 332 die Tatsache an, daß der Grad an Gewißheit, daß der Wert a des Eingangssginals I zur Klasse M gehört, c beträgt. Weiterhin zeigt das Sortierelement 333 die Tatsache an, daß der Grad der Gewißheit, daß der Wert a des Eingangssignals I zur Klasse L gehört, Null beträgt.

In Fig. 29 zeigen die Ausgänge der Sortierelemente 331, 332 und 333 die Grade der Gewißheit an bezüglich der zugeord neten Klassen "klein (S)", "mittel (M)" und "groß (L)". Un ter veränderten Bedingungen können jedoch die Anzahl der Sor tierklassen erhöht oder vermindert werden.

Fig. 30 zeigt den detaillierten Aufbau der Folgerungs einheit 324. Die von der Klassifizierungseinheit ausgegebene Klasse und der Grad an Gewißheit werden in Speichereinheiten gespeichert, die in der Folgerungseinheit 324 enthalten sind. Die in der Speichereinheit 334 gespeicherten Grade an Gewiß heit werden einer nach der anderen in einen Folgerungsab schnitt 335 genommen. Der Folgerungsabschnitt nimmt Bezug auf eine Folgerungsregelbasis 325, bestimmt eine anzuwendende Steuerregel und gibt ein Kommandosignal aus, das als Kommando signal für den E-Elementabschnitt 315 verwendet wird, welcher die Bewertungseinheit darstellt.

Die Wirkungsweise der Folgerungseinheit 335 wird nun un ter Bezugnahme auf Fig. 31 beschrieben.

Im Schritt 336 wird die für die Folgerung verwendete Klasse zunächst aus der Speichereinheit 334 genommen, und in einem nicht gezeigten Register während der Folgerung gespei chert. Zusätzlich wird eine erste Regel aus der Folgerungs regelbasis 325 entnommen. Im Schritt 337 wird festgestellt, ob der Inhalt des Voraussetzungsabschnittes der Folgerungsregel mit dem Inhalt des Registers übereinstimmt oder nicht. Wenn das Ergebnis dieser Feststellung "Übereinstimmung" ist, wird im Schritt 338 beurteilt, ob der Folgerungsabschnitt der über einstimmenden Folgerungsregel eine Manipulationsanweisung für die Walzenkühleinheit 10a darstellt oder nicht. Wenn im Schritt 338 festgestellt wurde, daß der Folgerungsabschnitt eine Manipulationsanweisung darstellt, wird der Folgerungs abschnitt multipliziert mit dem Grad der Gewißheit, und das hieraus resultierende Produkt wird im Schritt 339 als Steue rungssignal an den E-Elementabschnitt 315 ausgegeben, der der Beurteilungsabschnitt ist. Im Schritt 340 wird festgestellt, ob in der Speichereinheit 334 Daten für die Folgerung vorhan den sind oder nicht. Wenn keine Daten vorhanden sind, so ist die Abarbeitung durch die Folgerungseinheit 335 beendet. Wenn Daten für die Folgerung vorhanden sind, wird der Schritt 336 ausgeführt. Wenn das Ergebnis der Feststellung im Schritt 337 "Nichtübereinstimmung" ist, so wird die nächste Folgerungs regel aus der Folgerungsregelbasis 325 genommen. Wenn im Schritt 338 festgestellt wurde, daß der Folgerungsabschnitt nicht eine Manipulationsanweisung darstellt, werden die Inhal te des Registers ersetzt durch den Folgerungsabschnitt der Folgerungsregel, und die allererste Regel wird aus der Folge rungsregelbasis 325 im Schritt 342 entnommen.

Mittels Folgerungsberechnung ermittelte Kontrollsignale (Stellgrößen) werden, wie nachfolgend beschrieben, im Bewer tungsabschnitt 315 bewertet.

Die Wirkungsweise des Bewertungsabschnitts (E-Bewer tungsabschnitt) 315 wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 32 be schrieben.

Die aus der Folgerungseinheit 324 ausgegebenen Regelsig nale A, B und C werden dem E-Elementabschnitt 315, der die Be wertungseinheit darstellt, eingegeben. Als eine Form der Re gelsignale A, B und C ist die Zusammenfassung des Signals C in Block 343 gezeigt. Die Regelsignal A, B und C werden erhalten durch die Ableitung von Stellgrößen, die entsprechenden Klas sen entsprechen, die, wie vorher beschrieben, klassifiziert worden sind. Dies geschieht in der oben beschriebenen Folge rungseinheit auf der Grundlage der Folgerungsregelbasis. Jedes Signal zeigt nicht zwingend eine gewisse Stellgröße an, son dern zeigt eine Stellgröße an, die zu einem gewissen Bereich gehört, der der entsprechenden Klasse zugeordnet ist. Die Grundlinie des im Kasten 343 gezeigten Dreieckes bezeichnet dem Bereich der Stellgröße der zugeordneten Düse, die durch das Regelsignal C hervorgerufen wird. Das Verhältnis der schraffierten Fläche zum Gesamtflächeninhalt des Dreieckes gibt den Grad der Gewißheit des Signales C an (welches der Grad der Gewißheit ist, der mittels der oben beschriebenen Klassifizierungseinheit ermittelt worden ist). Die Regel signale A, B und C, die alle die Form eines Dreieckes re präsentieren, das ähnlich dem im im Kasten 343 dargestellten ist, werden dem E-Elementabschnitt 315 eingegeben. Der E-Ele mentabschnitt 315 leitet die Fläche der schraffierten Bereiche der Regelsignale A, B und C ab und gibt die Position des Flä chenschwerpunktes der bewerteten Flächen an die Walzenkühl einheit 10a, als Kommandosignal für die Düse. Angenommen, daß die Werte der Stellgrößen der Kontrollsignale A, B und C p₁, p₂ und p₃ sind, und die Grade der Gewißheit der Signale A, B und CF₁, CF₂ und CF₃ sind, so ist die Stellgröße p_i der i-ten Düse mittels der folgenden Gleichung gegeben.

In die Folgerungsregelbasis 325 wird Wissen, beispiels weise wie in Fig. 33 gezeigt, gespeichert. Wissen liegt in der Form, "wenn X, Y" vor. "X" entspricht dem Voraussetzungs abschnitt, und "Y" entspricht dem Folgerungsabschnitt. Zum Beispiel lautet die Regel i: Wenn der Unterschied zwischen ei nem gewissen Punkt und dem nächstliegenden Punkt groß ist, so ist die Stellgröße für die Düse groß". Der Folgerungsabschnitt repräsentiert die Stellgröße der Düse oder des Formzustandes. Die Folgerungseinheit, die den Formzustand repräsentiert, wie zum Beispiel Regel j, wird für eine mehrstufige Folgerung, wie für einen Syllogismus verwendet.

Die konkrete Arbeitsweise der bis hierher beschriebenen Formkontrolleinheit wird anschließend unter Bezugnahme auf die Fig. 34A und 34B beschrieben.

Fig. 34A zeigt die Wellenform des Formsignals, welches vom Formdetektor 14 gemessen worden ist und der Kühlmittelre geleinheit 10 über den Formerfassungswandler 14 eingegeben ist. Die Abszissenachse repräsentiert Nummer und Position der Meßfühler 321, deren Numerierung am linken Ende beginnt. Die Ordinatenachse repräsentiert den Absolutwert der Abwei chung von der gewünschten Plattendicke. Eine fette Linie stellt ein Formuster dar, wie es die Verteilung der Platten dickenabweichung im gegenwärtigen Meßmoment (gegenwärtige Wer te) darstellt. Die dünne Linie repräsentiert ein Formmuster, das im vorhergehenden Meßzeitpunkt erhalten worden ist (letz ter Wert). Ein von der dünnen zur fetten Linie gerichteter Pfeil stellt die Richtung der Änderung der Formmusters dar. In Fig. 34A befindet sich die linke Seite bezüglich des zehnten Meßfühlers 321 (nachfolgend als Kanal 10 bezeichnet) in Rich tung einer Verbesserung, während die rechte Seite sich in Richtung einer Verschlechterung bewegt.

Bezugnehmend auf die Abweichung a von Kanal 3 wird nun angenommen, daß die Klassifizierugnseinheit 323 des P-Element abschnittes 312 zum Beispiel "große Abweichung mit dem Grad an Gewißheit von 0,9", und "mittlere Abweichung mit dem Grad von Gewißheit von 0,1" ausgibt. Die Folgerungseinheit 324 spei chert die Regelsignale "große Abweichung" mit dem Grad an Ge wißheit von 0,9" und "mittlere Abweichung mit dem Grad an Ge wißheit von 0,1" in der Speichereinheit 334. In Übereinstim mung mit der in Fig. 31 gezeigten Vorgehensweise, ermittelt die Folgerungseinheit 335 die Regel k "wenn der Absolutwert der A 08554 00070 552 001000280000000200012000285910844300040 0002004008510 00004 08435bweichung groß ist, so ist die Stellgröße groß", die in der Folgerungsregelbasis 325 gemäß Fig. 33 dargestellt ist. Diese stimmt mit "große Abweichung" überein, die im Regelsig nal "große Abweichung mit dem Grad von Gewißheit von 0,9", enthalten ist, das in der Speichereinheit 334 gespeichert ist. Die Folgerungseinheit 335 stellt den Wert der Gewißheit für große Stellgrößen entsprechend 0,9 ein, und gibt dies an die E-Elementabschnitt 315, der die Bewertungseinheit darstellt, aus. Nachdem in diesem Fall die Folgerung "mittlere Abweichung mit dem Grad der Gewißheit von 0,1" darstellt, wird "mittlere Stellgröße mit dem Grad von Gewißheit 0,1" gleichzeitig aus gegeben.

Ferner wird durch Verwendung des Regelsignals "große Stellgröße mit Grad an Gewißheit 0,9" und "mittlere Stellgrö ße mit Grad an Gewißheit 0,1" eine den Grad der Notwendigkeit zur Anwendung von Kühlmittel darstellende Stellgröße a im E- Elementabschnitt 315, der die Bewertungseinheit des in Fig. 34B gezeigten P-Elementabschnittes 312 darstellt, abgeleitet. Zur Kürzung der Beschreibung wird die Wirkungsweise des X- Elementabschnittes 314 und des D-Elementabschnittes 313 weg gelassen. Jedoch umfaßt die Stellgröße a den Einfluß der Ele mentabschnitte 313 und 314.

Hinsichtlich des Kanals 7 von Fig. 34A ist die Abwei chung b mittelgroß, und somit wird die Stellgröße b, die in Fig. 34B gezeigt ist, ebenfalls mittelgroß. Nachdem weiter die Abweichung c von Kanal 10 Null beträgt, wird die Stellgrö ße c ebenfalls Null. In dieser Weise ist es zu verstehen, daß die Stellgröße groß ist, wenn die Abweichung groß ist, und die Stellgröße ebenfalls klein ist, wenn der Absolutwert der Ab weichung klein ist.

Der P-Elementabschnitt 312, der X-Elementabschnitt 314 und der D-Elementabschnitt 313 haben identischen Aufbau, mit der Ausnahme des für die Folgerung benutzten Signals, das heißt der Regel der Folgerungsregelbasis 325, die im Folgerugnsab schnitt 335 benutzt wird. Mit Schwerpunkt auf die Bewegung der Regel und der Folgerung wird daher die Wirkungsweise des X- Elementabschnittes 314 und des D-Elementabschnittes 313 nach folgend beschrieben.

Auf der Grundlage der Formpositionsabweichung vom benach barten Punkt bestimmt die Folgerungseinheit 324 des X-Element abschnittes 314 die geregelte Variable. Beispielsweise hat Punkt d von Kanal 8, wie in Fig. 34 gezeigt, bezüglich Kanal 7 eine geringe Abweichung, aber hat eine große Abweichung be züglich zu Kanal 9. In diesem Fall wird Regel i von Fig. 33, das heißt "wenn die Abweichung zwischen diesem Punkt und dem benachbarten Punkt groß ist, so ist die Stellgröße groß" ge wählt. Andererseits weist der in Fig. 34a gezeigte Punkt b von Kanal 7 bezüglich seinem benachbarten Punkt eine geringe Abweichung auf, so daß "die Stellgröße ist klein" gewählt wird. Im Ergebnis werden die Stellgrößen der Kanäle 7 und 8b und d, wie in Fig. 34B gezeigt, und die Stellgröße d von Kanal 8, der bezüglich des benachbarten Kanales eine große Abweichung aufweist, wird größer als die Stellgröße b.

Eine vom D-Elementabschnitt 313 hervorgerufene Änderung der Stellgröße wird nun beschrieben. Hinsichtlich der Form der letzten Messung und des gegenwärtigen Formmusters, so befindet sich die linke Seite (Kanäle 1 bis 9) von Kanal 10 in Rich tung der Verbesserung, während die rechte Seite (Kanäle 11 bis 20) sich verschlechtern.

Hinsichtlich des Punktes a des in Fig. 34 gezeigten Ka nales 3 ist der letzte Meßwert groß, und der gegenwärtige Meß wert ist mittelgroß. Daher wird der Regel j der in Fig. 33 gezeigten Folgerungsregelbasis 325 genüge getan. Der Folge rungsabschnitt des D-Elementabschnittes 313 leitet somit die Folgerung ab, daß sich die Form in positiver Richtung ändert. Im Schritt 383 in Fig. 31 ist jedoch die Folgerung keine Stellgröße. Daher wird in der Folgerung fortgeschritten, und Übereinstimmung mit Regel j + 2 wird gefunden, daß die Formände rung in positiver Richtung erfolgt. Somit wird die Folgerung erhalten, daß die Stellgröße klein ist.

Andererseits weist der Punkt e des in Fig. 34A gezeigten Kanals 18 den gleichen Absolutwert der Abweichung auf wie a. Jedoch ändert sich die Form in Richtung einer Verschlechte rung. Dieser Fall fällt mit Regel j + 1 von Fig. 33 überein, daß die Stellgröße groß wird, wenn sich die Formänderung in Richtung einer Verschlechterung befindet. Als Ergebnis werden die Stellgrößen a und e erhalten, und die Stellgröße e wird groß.

Bei Erhalt der Stellgrößen der in Fig. 34b gezeigten diesbezüglichen Kanäle, bei denen die ausgegebenen Ergebnisse des E-Elementabschnittes 315 geordnet worden sind, erzeugt die Kühlmittelregeleinheit 10 das Stellsignal des Ventils 317 der Walzenkühleinheit 10a unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Ventils 317. Wenn das Ventil 317 binäre Schaltungszustände ausführt, das heißt zum Beispiel An/Aus-Betrieb, wird ein Schwellwert definiert und ein Muster wie in Fig. 34c so er zeugt, welches das Stellsignal des Ventiles repräsentiert, daß das Stellsignal AN wird, wenn der durch die unterbrochene Li nie in Fig. 34b angedeutete Wert überschritten wird, und das Stellsignal AUS wird, wenn der durch die unterbrochene Linie angedeutete Wert nicht überschritten wird. Auf diese Weise wird die Menge des Kühlmittels geregelt.

Die Fig. 35a und 35b zeigen charakteristische Diagram me mit den Ergebnissen von Simulationen, bei denen die vor liegende Erfindung mit dem Stand der Technik verglichen wird.

Fig. 35 zeigt die Anfangswerte der Formmuster, die als Ver formung geliefert werden. Eine dünne Linie in Fig. 35b stellt das Formmuster dar, daß durch Regelung gemäß dem Stand der Technik erhalten wird, und eine dicke Linie zeigt das durch die Regelung gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Form muster. Aus Fig. 35b läßt sich daher der Gesamtumfang der Verbesserung im Vergleich mit der bekannten Regelung ersehen.

In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die vor liegende Erfindung auf die Regelung der Form bei der Dicken verteilung in der Querrichtung von Walzgut angewendet. Jedoch kann die vorliegende Erfindung ebenfalls zur Regelung der Form in bezug auf Welligkeit des Walzgutes anwendet werden, die durch die Verteilung des Umfangs an Längendehnungen des Walz gutes in seiner Querrichtung dargestellt wird. Diese Form wird im allgemeinen durch einen Formdetektor gemessen, der anstelle des Formdetektors in Fig. 25 zur Messung der auf das Walzgut aufgebrachten Longitudinalspannung in Querrichtung angebracht ist.

Gemäß der bisher beschriebenen Ausführungsform wird die Regelung nicht nur auf der Basis der Absolutwerte der Formab weichung gebildet, sondern ebenfalls auf der Grundlage der Formpositionsabweichung und der Formzeitabweichung, die sich zeitabhängig ändern. Daher können die von jedem Faktor hervor gerufenen Verzerrungen beseitigt werden. Es wird eine Regelung der Form mit hoher Präzision möglich.

In der oben beschriebenen Ausführungsform werden Form positionsabweichungswerte mit Bezug auf benachbarte Formdetek toren ermittelt. Selbstverständlich können weitere Formposi tionsabweichungswerte von noch mehr Formdetektoren abhängig von den thermischen Eigenschaften der Walze bestimmt werden.

Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung sogar auf ein System angewendet werden, bei dem die Menge des Kühl mittels kontinuierlich eingestellt werden kann.

Claims

1. Regeleinrichtung für ein mittels mehrerer Stellglieder (6, 7, 8, 9, 10, 11; 317; G6) regelbares System (1, 3) mit
einer Erfassungseinrichtung (14, G14) zur Erfassung von Meßwerten, die verschiedene Zustände des zu regelnden Systems darstellen, und mit
einer Optimalentscheidungseinheit (12, 13, 15; G13), die eine Erkennungseinheit (13; 323) zur Erkennung von durch die erfaßten Meßwerte gebildeten Muster durch Vergleich mit durch eine Lerneinheit (16; G16) vorgegebenen, gespeicherten Be zugsmustern und zur Festlegung des jeweiligen Übereinstim mungsgrades umfaßt sowie Speichermittel (36; 325) zur Spei cherung von verschiedenen Steuerungsregeln (147, 148, 149, 150, 151, 152) aufweist, wobei die Steuerungsregeln eine Be ziehung zwischen Übereinstimmungsgraden und veränderbaren Stellgrößen der Stellglieder enthalten, und die eine Stell größen-Ermittlungseinheit (32, 33; 315, 324) aufweist, die aus den Steuerungsregeln und den festgelegten Übereinstim mungsgraden die Menge der zugehörigen Steuerungsvorschriften ermittelt und hieraus durch Mittelung die jeweilige zur An steuerung eines Stellgliedes dienende Stellgröße bestimmt.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Optimalentscheidungseinheit eine Kommandoerzeu gungseinheit (12) aufweist, die die Stellglieder mit den je weiligen Stellgrößen ansteuert, und die die Stellgrößen-Er mittlungseinheit (32, 33) umfaßt.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Erkennungseinheit (13) eine Mustererken nungseinheit ist, die die erfaßten Meßwerte (x₁, x₂, ...) nach Art eines Neuronencomputers zu Übereinstimmungsgraden (y₁, y₂, ...) mit den jeweiligen Bezugsmustern verarbeitet.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Mustererkennungseinheit (13) eine Vielzahl von Knoten (20, 21) umfaßt, an denen die Meßwerte (x₁, x₂, ...) mit verschiedenen Gewichtungskoeffizienten miteinander ver knüpft werden, wobei hieraus Übereinstimmungsgrade (y₁, y₂, ...) mit den jeweiligen Bezugsmustern berechnet werden, wobei die Lerneinheit (16) durch Einstellung der Gewichtungskoeffi zienten Bezugsmuster vorgibt.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Lerneinheit (16) folgendes umfaßt:
eine Eingangsmuster-Produktionseinheit (45), die vorge gebene Muster an die Mustererkennungseinheit (13) anlegt, eine Ausgangsmuster-Produktionseinheit (47) zur Speiche rung der zu den vorgegebenen Eingangsmustern gehörigen Über einstimmungsgraden,
eine Vergleichseinheit (46) für den Vergleich der von der Mustererkennungseinheit (13) aufgrund des angelegten Ein gangsmusters ausgegebenen Übereinstimmungsgraden mit den von der Ausgangsmuster-Produktionseinheit (47) vorgegebenen Über einstimmungsgraden und zur Bestimmung der resultierenden Ab weichungen und
einer Lernkontrolleinheit (48), die auf der Grundlage dieser Abweichungen die Gewichtungskoeffizienten der Muster erkennungseinheit (13) derart verändert, daß die Abweichungen minimiert werden.

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Optimalentscheidungseinheit eine Speichereinheit (15) zur Speicherung von Ausgangswerten der Erfassungsein richtung (14) und der Kommandoerzeugungseinheit (12) auf weist.

7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die Stellgrößen-Ermittlungseinheit (32, 33) eine Stellgrößen-Bestimmungseinheit (32) enthält, die ihrerseits eine Kontrolleinheit (141) umfaßt, die eine von verschiedenen Folgerungseinheiten (142, 143, 144, 145, 146) auswählt, die auf die entsprechenden Steuerungsregeln (147, 148, 149, 150, 151, 512) zugreift.

8. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß die Stellgrößen-Ermittlungseinheit (32, 33) weiterhin eine Kommandowert-Berechnungseinheit (33) aufweist, die aus den Steuerungsregeln und den Übereinstim mungsgraden die Menge der zugehörigen Steuerungsvorschriften (80, 81; 82, 83) ermittelt und daraus jeweils eine mittlere Stellgröße ableitet, die zur Ansteuerung eines Stellgliedes verwendet wird.

9. Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgerungseinheiten eine Fuzzy-Folge rungseinheit (148) umfassen, und daß die Kommandowert-Berech nungseinheit (33) durch Schwerpunktermittlung aus den Folge rungen (81, 83) der zugehörigen Steuerungsvorschriften je weils eine Stellgröße ermittelt.

10. Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das regelbare System (1, 3) eine Walzanlage (1) mit zu walzendem Walzgut (3) ist.

11. Regeleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß die Stellglieder Ventile (317) für Düsen (318) sind, die Kühlmittel entlang der Breite des Walzgutes (3) auf die ses sprühen.

12. Regeleinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung ein Formdetektor (14) ist, der die Form des Walzgutes (3) entlang seiner Brei te mißt.

13. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß als Erkennungseinheit Klassifizie rungseinheiten (323) vorgesehen sind, die gemessene Formab weichungen in eine Vielzahl von Klassen einteilen und zugehö rige Übereinstimmungsgrade ausgeben.

14. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß ein Kontrollabschnitt (314) für Formabweichungen in Breitenrichtung des Walzguts, ein Kon trollabschnitt (312) für absolute Formabweichungen und ein Kontrollabschnitt (313) für zeitliche Formabweichungen vorge sehen sind.

15. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, da durch gekennzeichnet, daß als Speichermittel zur Speicherung von Steuerungsregeln eine Folgerungsregelbasis (325) vorgese hen ist, die Steuerungsregeln an Folgerungseinheiten (324) liefert.

16. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, da durch gekennzeichnet, daß als Stellgrößen-Ermittlungseinheit ein Auswerteabschnitt (315) vorgesehen ist, der anhand der Übereinstimmungsgrade und den ausgewählten Steuerungsregeln die zugehörigen Steuerungsvorschriften ermittelt und hieraus durch Ermittlung des Flächenschwerpunkts der Ergebnisse der Steuerungsvorschriften die jeweilige Stellgröße für die An steuerung eines Düsenventils (317) bestimmt.