JP2008243081A - Process control method and system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば冷間圧延における板厚制御に好適なものとして用いることのできるプロセス制御技術に関する。 The present invention relates to a process control technique that can be used as suitable for sheet thickness control in cold rolling, for example.
圧延設備(冷間圧延設備)における従来の一般的な板厚制御システムの構成を模式化して示すと図7のようになる。圧延設備1は、圧延機2を備えており、入側テンションリール3から繰り出される被圧延材(鋼帯)4を圧延機2における上下の作業ロール5、5で押圧することで圧延して出側テンションリール6で巻き取るようになっている。こうした圧延プロセスでは、作業ロール5、5により被圧延材4に負荷される圧延荷重により圧下率が決まり、それにより被圧延材4の圧延後の板厚が与えられる。ここで、圧下率は、圧延による被圧延材4の板厚減少率である。圧延プロセスにおける板厚制御は、この圧下率に相関する圧延荷重の制御として行うことができる。ただ、圧延荷重の制御は応答性が劣る。そのため実際には、圧延荷重に相関することになる上下の作業ロール5、5の間隔(作業ロール間隔)の制御として板厚制御が行われている。
FIG. 7 schematically shows the configuration of a conventional general sheet thickness control system in a rolling facility (cold rolling facility). The rolling equipment 1 includes a rolling mill 2 and is rolled out by pressing a material to be rolled (steel strip) 4 fed from an entry
板厚制御における作業ロール間隔制御は、入側板厚計7で計測の入側板厚(入側板厚実績)に基づいて入側板厚制御装置8によりなされる入側板厚制御、出側板厚計9で計測の出側板厚(出側板厚実績)に基づいて出側板厚制御装置10によりなされる出側板厚制御、および圧延速度に基づいて圧下加減速補正装置11によりなされる圧下加減速補正を組み合わせてなさる。すなわち入側板厚制御、出側板厚制御、および圧下加減速補正それぞれの制御出力を油圧圧下制御装置12に入力させ、これを受けて油圧圧下制御装置12が上下の作業ロール5、5の間隔を調整する。
The work roll interval control in the plate thickness control is performed by the input side plate
圧延機2には、速度制御装置13が設置されており、停止状態から設備的に定まる最高速度まで圧延速度を変えて運転することできるようにされている。圧延速度の変更は、例えば1パスの圧延における圧延開始作業時と圧延終了作業時に必要となる。すなわち圧延では、1パスの圧延開始時に被圧延材4を作業ロール5に噛み込ませる圧延開始作業を必要とし、また1パスの圧延終了時に作業ロール5から被圧延材4を抜き取る圧延終了作業を必要とし、これら圧延開始作業時と圧延終了作業時では圧延速度を小さくする必要がある。こうした圧延の開始と終了に関する圧延速度の変化パターンは、一般に、図8の上段に示すようになり、この場合の圧延荷重の変化パターンは、図8の下段に示すようになる。
The rolling mill 2 is provided with a
また圧延速度の変更は、圧延途中で被圧延材4の板継ぎ溶接を行う場合にも必要となる。板継ぎ溶接は、入側テンションリール3で更新した被圧延材コイルから繰り出される後続の被圧延材を先行の被圧延材に溶接する作業である。こうした板継ぎ溶接作業中にも圧延を継続できるようにするために、ルーパと呼ばれる鋼帯溜め(図示を省略)が設けられており、この鋼帯溜めに溜めてある先行被圧延材で板継ぎ溶接作業中の圧延を行えるようにされている。ただ、鋼帯溜めに溜めることのできる被圧延材の長さには限度があることから、板継ぎ溶接作業中の圧延は低速で進める必要があり、その圧延速度を低速にできるほど鋼帯溜めの負担を軽減することができる。このような板継ぎ溶接に伴う圧延速度の変化パターンは、例えば図9の上段に示すようになる。
The change of the rolling speed is also required when performing the joint welding of the material 4 to be rolled during rolling. The plate joint welding is an operation of welding a subsequent rolled material fed from the rolled material coil updated by the entry
以上のような圧延速度は、作業ロール5と被圧延材4の間の摩擦係数に相関し、圧延速度が大きくなるほど摩擦係数が小さくなる。そして摩擦係数は圧延荷重に相関し、摩擦係数が大きいほど大きな圧延荷重を必要とする。したがって作業ロール間隔が同じであれば、圧延速度が小さくなるほど必要な圧延荷重が大きくなる(図10)。また、作業ロール間隔の影響係数(作業ロール間隔を1単位変化させた場合に出側板厚がどれくらい変化するかを表す係数)も圧延速度と相関し、圧延速度が大きくなるほど作業ロール間隔の影響係数が大きくなる(図11)。 The rolling speed as described above correlates with the friction coefficient between the work roll 5 and the material 4 to be rolled, and the friction coefficient decreases as the rolling speed increases. The friction coefficient correlates with the rolling load, and the larger the friction coefficient, the larger the rolling load is required. Therefore, if the work roll interval is the same, the required rolling load increases as the rolling speed decreases (FIG. 10). In addition, the influence coefficient of the work roll interval (the coefficient indicating how much the thickness of the exit side changes when the work roll interval is changed by one unit) correlates with the rolling speed, and the influence coefficient of the work roll interval increases as the rolling speed increases. Becomes larger (FIG. 11).
こうしたことから被圧延材4の出側板厚を目標の板厚とするための作業ロール間隔は、圧延速度に応じて定まる量となる。したがって圧延速度に応じて作業ロール間隔を調整する必要があり、そのために圧下加減速補正装置11による圧下加減速補正がなされる。図12に、圧下加減速補正装置11の概要を示す。圧下加減速補正装置11は、速度/圧下位置変換手段14を備えている。速度/圧下位置変換手段14は、ある圧延速度で出側板厚を目標板厚にするのに必要な作業ロール間隔をその圧延速度と関係付けた圧延速度/作業ロール間隔情報をグラフ形式や表形式で保持しており、速度制御装置13から提供される圧延速度(実績圧延速度または指令圧延速度)15を圧延速度/作業ロール間隔情報に基づいて作業ロール間隔に変換する。ここで、圧延速度/作業ロール間隔情報は、被圧延材の鋼種、入側板厚設定、出側板厚設定により分類し、過去の圧延実績データから作成される。速度/圧下位置変換手段14から出力される作業ロール間隔は、差分系にしてからゲイン設定器16で制御ゲインが設定され、さらに加算器17で加算された後、圧下加減速補正出力(作業ロール間隔変更指令)18として油圧圧下制御装置12に出力される。
For these reasons, the work roll interval for setting the exit side plate thickness of the material to be rolled 4 to the target plate thickness is an amount determined according to the rolling speed. Therefore, it is necessary to adjust the work roll interval according to the rolling speed, and for that purpose, the reduction acceleration / deceleration correction is performed by the reduction acceleration /
以上のような圧下加減速補正装置11によるフィードフォワード的な板厚制御には、ある程度の誤差を避けられない。そこでこの誤差を抑制するためにフィードバック制御である出側板厚制御が出側板厚制御装置10でなされる。図13に、出側板厚制御装置10の概要を示す。出側板厚制御装置10は、出側板厚計9からの出側板厚と出側板厚設定値から得られる出側板厚偏差にゲイン設定器19で制御ゲイン(積分ゲイン)を設定し、さらに積分器20で積分動作を行うことで制御出力21として作業ロール間隔操作量を出力する。
A certain amount of error is unavoidable in the feed-forward plate thickness control by the reduction acceleration /
図9の上段の圧延速度変化パターンは、例えば上述のように板継ぎ溶接に伴う圧延速度変化の場合であり、圧延速度V1を保って定速で圧延がなされている高速部、この高速部から圧延速度V2まで徐々に減速しつつ圧延がなされている減速部、圧延速度V2を保って定速で圧延がなされている低速部、この低速部から圧延速度V1まで徐々に加速しつつ圧延がなされている加速部、および圧延速度V1を保って定速で圧延がなされている高速部を含むパターンとなっている。 The upper-stage rolling speed change pattern in FIG. 9 is, for example, the case of the rolling speed change accompanying the plate welding as described above. From the high-speed portion where the rolling is performed at a constant speed while maintaining the rolling speed V1, A reduction part where rolling is performed while gradually decelerating to the rolling speed V2, a low speed part where rolling is performed at a constant speed while maintaining the rolling speed V2, and rolling is performed while gradually accelerating from this low speed part to the rolling speed V1. And a high-speed portion that is rolled at a constant speed while maintaining the rolling speed V1.
このようなパターンの圧延速度変化時に、上述のような圧下加減速補正と出側板厚制御がなされる場合、作業ロール間隔の操作量の変化は図9の中段に示すようになり、出側板厚偏差(出側板厚設定値に対する出側板厚の偏差)の変化は図9の下段に示すようになる。 When the reduction / acceleration / deceleration correction and the outlet side thickness control as described above are performed when the rolling speed changes in such a pattern, the change in the operation amount of the work roll interval is as shown in the middle of FIG. The change of the deviation (deviation of the delivery side plate thickness with respect to the delivery side plate thickness setting value) is as shown in the lower part of FIG.
減速部においては、圧延速度が遅くなるのに応じて必要な圧延荷重が大きくなるので、圧下加減速補正は作業ロール間隔を狭める方向に動作する。この間、出側板厚制御もなされるが、図の例では出側板厚偏差がほとんど発生しないため、出側板厚制御の制御出力量はわずかである。 In the decelerating portion, the necessary rolling load increases as the rolling speed decreases, so the reduction acceleration / deceleration correction operates in the direction of narrowing the work roll interval. During this time, the exit side plate thickness control is also performed. However, in the example shown in the figure, since the exit side plate thickness deviation hardly occurs, the control output amount of the exit side plate thickness control is small.
こうした減速部を経て低速部に移り、その低速部において板厚が厚めとなる方向への出側板厚偏差の変化を生じたとすると、出側板厚制御は作業ロール間隔を狭める方向に動作する。この場合、上述のように低速部では影響係数が小さい。このため、出側板厚制御の作業ロール間隔に対する制御出力は相対的に大きくなる。つまり低速部での厚め方向出側板厚偏差を解消するための作業ロール間隔閉方向制御出力は、高速部での同じ大きさの厚め方向出側板厚偏差を解消するための作業ロール間隔閉方向制御出力よりも大きくなる。この状態で圧下加減速補正による作業ロール間隔開方向動作がなされる加速部を経て減速前と同じ圧延速度の高速部での定速圧延に移る。この場合、他に外乱がなければ作業ロール間隔は減速開始前と同じとなる。しかし、図9の圧延速度変化パターンの場合、低速部から高速部への移行時間に比べて出側板厚制御での積分制御における積分時間が長くなることから、上述の低速部での出側板厚制御による相対的に大きな作業ロール間隔閉方向制御出力の影響が高速部への移行後に残る。そして低速部の影響が残った分だけ実際の作業ロール間隔が必要以上に狭い状態になってしまい、低速部から高速部への移行後しばらくの間、出側板厚偏差は薄目の方向に大きくなる、つまり被圧延材の板厚が薄目になってしまう。 If the shift is made to the low speed portion through such a deceleration portion, and the change in the thickness deviation of the outlet side in the direction in which the plate thickness becomes thicker in the low speed portion, the outlet side thickness control operates in the direction of narrowing the work roll interval. In this case, as described above, the influence coefficient is small in the low speed portion. For this reason, the control output with respect to the work roll interval of the outlet side plate thickness control becomes relatively large. In other words, the work roll interval closing direction control output for eliminating the thickness direction exit side plate thickness deviation at the low speed portion is the work roll interval closing direction control for eliminating the same direction of thick direction exit side plate thickness deviation at the high speed portion. It becomes larger than the output. In this state, the operation proceeds to the constant speed rolling at the high speed portion at the same rolling speed as before the deceleration through the acceleration portion where the work roll interval opening direction operation is performed by the reduction acceleration / deceleration correction. In this case, if there is no other disturbance, the work roll interval is the same as before the start of deceleration. However, in the case of the rolling speed change pattern of FIG. 9, the integration time in the integration control in the delivery side thickness control becomes longer than the transition time from the low speed part to the high speed part. The influence of the relatively large work roll interval closing direction control output by the control remains after the shift to the high speed section. And the actual work roll interval becomes narrower than necessary due to the influence of the low speed part remaining, and for a while after the transition from the low speed part to the high speed part, the exit side plate thickness deviation increases in the direction of thinness. That is, the plate thickness of the material to be rolled becomes thin.
以上のような圧延設備における板厚制御システムは、図14に示すようなプロセス制御システムとして一般化することができる。プロセス制御システムの制御対象プロセス31には、入力量A(第1の入力量)と入力量B(第2の入力量)がある。制御対象プロセス31では、入力量Bに応じた物理現象32を生じ、状態量33を出力する。入力量Bは入力量Aに相関しており、状態量偏差(状態量33と目標状態量の偏差)を一定以下にできるようにするには、入力量Aに応じて入力量Bを変化させる必要がある。また例えば入力量Bの単位変化当たりの状態量33の変化程度を表す影響係数などのような状態量33に関する影響係数は、入力量Aに相関しており、例えば入力量Aが大きくなるほど大きくなるというように、入力量Aに応じて変化する。
The plate thickness control system in the above rolling equipment can be generalized as a process control system as shown in FIG. The
こうした制御対象プロセス31に対してフィードバック制御(FB制御)装置34により、FB制御がなされる。FB制御装置34は、積分器35とゲイン設定器36を備えており、状態量33から制御量選択器37により選択する制御量38にゲイン設定器36で制御ゲインを設定し、さらに積分器35による積分動作で制御出力量39を生成し、この制御出力量39を入力量Bに加算することでFB制御を行う。なお、上述の板厚制御システムとの対応関係でいうと、物理現象32が圧延による被圧延材の板厚減少であり、入力量Aが圧延速度、入力量Bが作業ロール間隔となる。また、状態量33としては、出側板厚や入側張力、出側張力、圧延荷重などがあり、制御量選択器37で選択される制御量38は出側板厚偏差となる。
The feedback control (FB control)
入力量A、制御量38、制御出力量39の関係を図14の(b)に示す。上段は入力量Aの変化、中段は制御量38の変化、そして下段は制御出力量39の変化を示している。制御量38は、FB制御なしの場合には点線で示すような動きをし、FB制御を行った場合には制御出力量39に応じて実線で示すような動きをする。
The relationship between the input amount A, the
図14のプロセス制御システムに、上述の板厚制御システムにおける圧下加減速補正のようなフィードフォワード制御(FF制御)を付加した場合のプロセス制御システムを図15に示す。FF制御装置41は、入力量Aに応じて入力量Bを変化させるFF制御を行う。このようなFF制御が加わることにより、入力量A、制御量38、制御出力量(制御出力量39とFF制御の制御出力量)の関係は図15の(b)に示すようになる。
FIG. 15 shows a process control system in a case where feedforward control (FF control) such as reduction acceleration / deceleration correction in the above-described plate thickness control system is added to the process control system of FIG. The
図15のプロセス制御システムにおける制御対象プロセス31に外乱量42が加わるとする。ここで、上述の板厚制御システムであれば、入側板厚の変動や機械要因による圧延荷重の変動などが外乱量42となる。こうした外乱量42がある場合の制御動作を図16に示す。1段目は外乱量42の変化、2段目は入力量Aの変化、3段目は制御量38の変化、そして4段目は制御出力量39の変化を示している。入力量Aは、A1で一定に保たれるA1定常領域から増大してA2で一定に保たれるA2定常領域に移るように変化する。また外乱量42は、A1定常領域で発生し、その後同じ大きさで継続して加えられる。そして外乱量42の状態量33に対する影響係数は、A1定常領域とA2定常領域で異なり、例えばA1定常領域では大きく、A2定常領域では小さいとする。この場合、制御量38は、制御なしの場合には点線で示すように変化し、FF制御とFB制御がなされる場合には実線で示すように変化する。
Assume that a
外乱量42の影響を除くためのFB制御は、入力量AがA1定常領域にある状態で開始するが、A1定常領域でのFB制御の制御出力量39は、外乱量42の影響係数がA1定常領域で相対的に大きいことから、A2定常領域に比べて大きい。したがって入力量AがA2定常領域になったら外乱量42に対するFB制御の制御出力量39が減少することになるが、FB制御に積分制御による時間遅れがあるために、A1定常領域からA2定常領域への移行後しばらくの間、A1定常領域でのFB制御の影響が残ることで制御出力量39がA2定常領域で実際に必要な制御出力量よりも大きくなってしまい、そのために状態量偏差つまり制御量38が大きくなってしまう。
The FB control for removing the influence of the
なお、以上のような圧延設備における板厚制御やプロセス制御については、例えば特許文献1〜特許文献4に開示の例が知られている。 In addition, about the plate | board thickness control and process control in the above rolling equipment, the example disclosed by patent document 1-patent document 4, for example is known.
上述のように圧延設備における板厚制御では、圧延後の板厚である出側板厚を与える作業ロール間隔が圧延速度に相関し、また作業ロール間隔などの影響係数が圧延速度に相関することから、圧延速度の変化に際し、FB制御における積分制御に起因して、高速部(または低速部)から低速部(または高速部)への移行時に高速部(または低速部)での制御出力量の影響が残り、そのために出側板厚に大きな変動を招くという問題がある。 As described above, in the sheet thickness control in the rolling equipment, the work roll interval that gives the exit side sheet thickness after rolling is correlated with the rolling speed, and the influence coefficient such as the work roll distance is correlated with the rolling speed. When the rolling speed changes, due to the integral control in the FB control, the influence of the control output amount at the high speed part (or low speed part) when shifting from the high speed part (or low speed part) to the low speed part (or high speed part) Therefore, there is a problem that a large variation is caused in the outlet side plate thickness.
このことは、圧延設備における板厚制御を一般化したプロセス制御の場合であれば、以下のようになる。すなわち制御対象プロセスに入力量Aと入力量Bがあり、制御対象プロセスの状態量を与える入力量Bが入力量Aに相関し、また入力量Bや外乱などにおける影響係数が入力量Aに相関する場合、入力量Aの変化に際し、FB制御における積分制御に起因して、例えば影響係数の小さい領域から影響係数の大きい領域への入力量Aの移行時に影響係数の小さい領域での制御出力量の影響が影響係数の大きい領域に残るというように、影響係数の異なる領域にまたがって制御出力量が影響することで制御量に大きな変動を生じ、そのために制御の安定性が損なわれるという問題を招くということである。 This is as follows in the case of process control in which sheet thickness control in a rolling facility is generalized. That is, the control target process has an input amount A and an input amount B, the input amount B giving the state amount of the control target process correlates with the input amount A, and the influence coefficient in the input amount B or disturbance correlates with the input amount A When the input amount A changes, due to the integration control in the FB control, for example, the control output amount in the region where the influence coefficient is small when the input amount A is shifted from the region where the influence coefficient is small to the region where the influence coefficient is large The influence of the control output amount across regions with different influence coefficients causes large fluctuations in the control amount, and the stability of the control is impaired. It is to invite.
本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、例えば圧延設備における板厚制御のような特性を有するプロセスの制御について、より安定的な制御を可能とするプロセス制御方法の提供を課題とし、またそのようなプロセス制御方法を実行するためのプロセス制御システムの提供を課題としている。 The present invention has been made in the background as described above. For example, a process control method that enables more stable control of a process having characteristics such as sheet thickness control in a rolling facility is provided. And to provide a process control system for executing such a process control method.
上記課題を解決するために本発明では、第1の入力量と第2の入力量があり、影響係数が前記第1の入力量に相関しているプロセスを制御対象とし、当該制御対象プロセスの状態量からの制御量による積分制御を含むフィードバック制御を前記第2の入力量に対して行うようにされているプロセス制御方法において、第1の積分器と第2の積分器を前記第1の入力量の状態に応じて使分けることで得られる前記第1の積分器からの第1の積分出力と前記第2の積分器からの第2の積分出力により前記フィードバック制御の制御出力を得ることにより、前記第1の入力量が一定に保たれる定常領域について、先行の定常領域での前記制御出力が後続の定常領域に影響するのを抑制できるようにしたことを特徴としている。 In order to solve the above problems, in the present invention, a process having a first input quantity and a second input quantity and having an influence coefficient correlated with the first input quantity is set as a control target, and In the process control method in which feedback control including integration control based on a control amount from a state quantity is performed on the second input quantity, the first integrator and the second integrator are connected to the first integrator. The control output of the feedback control is obtained from the first integration output from the first integrator and the second integration output from the second integrator obtained by using them according to the state of the input quantity. Thus, with respect to the steady region where the first input amount is kept constant, the control output in the preceding steady region can be suppressed from affecting the subsequent steady region.
このように第1の積分器と第2の積分器の第1の入力量の状態に応じた使分けを行うことで、第1の入力量の状態が異なる領域にまたがってフィードバック制御の制御出力量が影響するのを抑制することにより、制御対象プロセスにおける制御の不安定化問題、つまり制御対象プロセスの状態量に対する影響係数が第1の入力量に相関することで、第1の入力量の状態が異なる領域にまたがってフィードバック制御の制御出力量が影響した場合に制御量に大きな変動を生じて制御の安定性が損なわれるという問題を効果的に解消することができ、制御の安定性を高めることができる。 In this way, by using the first integrator and the second integrator in accordance with the state of the first input quantity, the control output of the feedback control is performed across the regions where the state of the first input quantity is different. By suppressing the influence of the force quantity, the control instability problem in the control target process, that is, the influence coefficient for the state quantity of the control target process is correlated with the first input quantity. When the control output amount of feedback control affects regions with different states, it can effectively eliminate the problem that the control amount fluctuates and the control stability is lost. Can be increased.
また本発明では、上記のようなプロセス制御方法について、前記第1の積分器には、前記定常領域で積分動作を行わせる一方で、前記第1の入力量が変化する変化領域に入ると積分動作を停止させ、前記変化領域における積分動作停止中は積分動作停止時点での前記第1の積分出力を出力し続けさせるようにし、また積分動作停止中の前記第1の積分出力を前記第1の入力量の変化に伴う前記影響係数の変化に応じて変化させるようにするとともに、前記変化領域が終了した際に、その時点での前記第1の積分出力を前記第2の積分器の積分項に加算することで前記第1の積分器の積分項を0にするゼロクリアを行い、さらに前記第2の積分器には、前記変化領域において積分動作を行わせる一方で、前記定常領域に入ると積分動作を停止させ、前記定常領域における積分動作停止中は積分動作停止時点での前記第2の積分出力を出力し続けさせるようにしている。 According to the present invention, in the process control method as described above, the first integrator performs an integration operation in the steady region, while integrating when the first input amount changes. When the integration operation in the change region is stopped, the first integration output at the time of the integration operation stop is continuously output, and the first integration output when the integration operation is stopped is the first integration output. When the change region ends, the first integration output at that time is changed to the integration of the second integrator. Is added to a term to perform zero clearing to set the integral term of the first integrator to 0, and the second integrator performs an integration operation in the change region while entering the steady region. And the integration operation is stopped , During the integration operation is stopped in the constant region so that cause continues to output the second integrated output of the integrating operation stop time.
このようにすることにより、第1の積分器と第2の積分器の使分けによる上述のような制御の安定性向上効果をより有効的に発揮させることができる。 By doing in this way, the stability improvement effect of the above control by separate use of a 1st integrator and a 2nd integrator can be exhibited more effectively.
また本発明では、上記のようなプロセス制御方法について、前記第1の入力量の変化に伴う影響係数の変化に応じたデッドバンド幅でデッドバンドを前記制御量に設定するようにしている。 In the present invention, in the process control method as described above, the dead band is set to the control amount with a dead band width corresponding to the change in the influence coefficient accompanying the change in the first input amount.
このように、影響係数に応じたデッドバンド幅を制御量に設定することで制御量を影響係数に相関させることができ、これにより第1の入力量の状態が異なる領域にまたがって制御出力量が影響するのをさらに一層効果的に抑制することができる。 As described above, the control amount can be correlated with the influence coefficient by setting the dead bandwidth corresponding to the influence coefficient to the control quantity, and thereby, the control output quantity spans the regions where the states of the first input quantity are different. Can be suppressed even more effectively.
上記のようなデッドバンドの設定は、上述のような制御の安定化にとって、それだけでも有効性を発揮する。したがって本発明では上記課題を解決するために、第1の入力量と第2の入力量があり、影響係数が第1の入力量に相関しているプロセスを制御対象とし、当該制御対象プロセスの状態量からの制御量による積分制御を含むフィードバック制御を前記第2の入力量に対して行うようにされているプロセス制御方法において、前記第1の入力量の変化に伴う影響係数の変化に応じたデッドバンド幅でデッドバンドを前記制御量に設定することにより、前記第1の入力量の状態が異なる領域にまたがって前記フィードバック制御の制御出力量が影響するのを抑制するようにしたことを特徴としている。 The setting of the dead band as described above is effective only for stabilizing the control as described above. Therefore, in the present invention, in order to solve the above-described problem, a process having a first input quantity and a second input quantity and having an influence coefficient correlated with the first input quantity is set as a control target, and In a process control method in which feedback control including integral control based on a control amount from a state amount is performed on the second input amount, according to a change in an influence coefficient accompanying a change in the first input amount By setting the dead band to the control amount with the dead band width, it is possible to suppress the influence of the control output amount of the feedback control over the region where the state of the first input amount is different. It is a feature.
上記のようなプロセス制御方法は、圧延プロセスの制御に特に適している。したがって本発明では、上記のようなプロセス制御方法について、その制御対象プロセスを圧延プロセスとするものとしている。 The process control method as described above is particularly suitable for controlling the rolling process. Therefore, in the present invention, for the process control method as described above, the process to be controlled is a rolling process.
上記のようなプロセス制御方法の実行に用いるプロセス制御システムは、前記フィードバック制御のために、前記第1の積分器と前記第2の積分器が設けられた可変フィードバック制御装置を備えるとともに、前記第1の積分器と前記第2の積分器の前記使分けのための操作を前記第1の入力量についての判定結果に基づいて行う積分器操作手段を備えた構成とされ、また前記デッドバンドの設定を行うデッドバンド設定器を備えた構成とされる。 A process control system used for executing the process control method as described above includes a variable feedback control device provided with the first integrator and the second integrator for the feedback control, And an integrator operating means for performing an operation for separately using one integrator and the second integrator based on a determination result for the first input amount, and The configuration includes a dead band setting device for setting.
以上のような本発明によれば、例えば圧延設備における板厚制御のような特性を有するプロセスの制御について、より安定的な制御が可能となる。 According to the present invention as described above, more stable control is possible for control of a process having characteristics such as sheet thickness control in a rolling facility, for example.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図1に第1の実施形態によるプロセス制御システムの構成を示す。本実施形態のプロセス制御システムは、基本的には上述した図15のプロセス制御システムと同様で、図15におけるFB制御装置34に代えて可変FB制御装置51を設けるとともに、FB制御修正装置52を設けている点で異なる。したがって以下では、可変FB制御装置51とFB制御修正装置52について主に説明し、その他の構成については、図15におけるのと同じ符号を付し、上での説明を援用する。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. FIG. 1 shows a configuration of a process control system according to the first embodiment. The process control system of this embodiment is basically the same as the process control system of FIG. 15 described above, and a variable
可変FB制御装置51は、制御対象プロセス31の出力である状態量33に基づくFB制御をFB制御修正装置52により入力量Aに応じて修正できるようにされており、デッドバンド設定器53、ゲイン設定器54、第1の積分器55、第2の積分器56、および積分量変更器57を備えている。
The variable
デッドバンド設定器53は、制御量38を影響係数に相関させるために、後述のようにしてFB制御修正装置52が入力量Aの変化に伴う影響係数の変化に応じて生成するデッドバンド幅に基づいたデッドバンドを制御量38に設定する。ゲイン設定器54は、デッドバンドが設定された制御量38に制御ゲイン(積分ゲイン)を設定する。
In order to correlate the
第1の積分器55と第2の積分器56は、入力量Aの状態に応じて使分けられる。すなわち第1の積分器55は、入力量Aが一定に保たれている定常領域で積分動作を行って第1の積分出力58を出力し、第2の積分器56は、入力量Aが変化している変化領域(減少領域または増加領域)で積分動作を行って第2の積分出力59を出力する。そして第1の積分出力58と第2の積分出力59が加算されて可変FB制御装置51の制御出力量60となる。
The
積分量変更器57は、変化領域で動作し、入力量Aの変化に合わせて第1の積分出力58を増減させる。すなわち積分量変更器57は、入力量Aの変化に伴って変化する影響係数に応じた積分量変更ゲインを設定することで第1の積分出力58を増減させる。
The
図2に可変FB制御装置51の制御動作の概要を示す。1段目は、入力量Aの変化、2段目は、可変FB制御装置51の制御出力量60の変化、3段目は、第2の積分出力59の変化、そして4段目は、積分量変更器57で積分量変更ゲインが設定された第1の積分出力58の変化を示している。入力量Aは、A1に保たれて推移するA1定常領域から減少領域で直線的な減少を経た後、A2に保たれて推移するA2定常領域に移り、さらに増加領域で直線的な増加を経た後、再びA1定常領域に移るように変化している。
FIG. 2 shows an outline of the control operation of the variable
このような入力量Aの変化にあって、第1の積分器55は、定常領域(A1定常領域、A2定常領域)において積分動作を行い、入力量Aが変化領域(減少領域、増加領域)に入ると積分動作を停止し、変化領域における積分動作停止中は積分動作停止時点の第1の積分出力58を出力し続ける。そして変化領域で第1の積分器55が積分動作を停止している間は、積分量変更器57が入力量Aの変化に伴う影響係数の変化に応じた積分量変更ゲインを設定することで第1の積分出力58を減少または増大させ、さらに変化領域が終了した際に、その時点での第1の積分出力58を第2の積分器56の積分項に加算することで第1の積分器55の積分項を0にするゼロクリアを行う。ここで、図2の例では、影響係数が入力量Aに対して正の相関を有する場合としてある。したがって入力量Aの減少領域では第1の積分出力58も減少し、入力量Aの増大領域では第1の積分出力58も増大することになる。
In such a change in the input amount A, the
一方、第2の積分器56は、変化領域において積分動作を行い、入力量Aが定常領域に入ると積分動作を停止し、定常領域における積分動作停止中は積分動作停止時点での第2の積分出力59(これは上述のように変化領域終了時点での第1の積分出力58が加算された出力)を出力し続ける。
On the other hand, the
FB制御修正装置52は、可変FB制御装置51におけるFB制御を入力量Aに応じて修正するのに機能し、図3に示すように、積分器操作手段61、入力量変化判定手段62、デッドバンド量設定手段63、および積分量変更ゲイン演算手段64を備えている。
The FB
積分器操作手段61は、入力量変化判定手段62と協働して上述のような第1の積分器55と第2の積分器56の使分けについての操作を行う。すなわち入力量Aについてそれが定常状態にあるか変化状態にあるかを入力量変化判定手段62が判定し、その判定結果に基づいて積分器操作手段61が使分け操作を行う。こうした積分器操作手段61と入力量変化判定手段62の協働による使分け操作における処理の流れは、一例として図4に示すようになる。まずステップ101として入力量Aの状態を判定する処理がなされる。ステップ101の判定結果は、変化なし(定常領域)、変化開始(変化領域開始)、変化終了(変化領域終了)の3つに分かれる。変化なしの場合はステップ102に進む。ステップ102では、第1の積分器55に積分動作を許可する一方で、第2の積分器56の積分動作を停止する。変化開始の場合はステップ103に進む。ステップ103では、第1の積分器55の積分動作を停止する一方で、第2の積分器56に積分動作を許可する。変化終了の場合はステップ104に進む。ステップ104では、変化終了時点の第1の積分出力58を第2の積分器56に加算して第1の積分器55をゼロクリアする。
The integrator operation means 61 performs an operation for using the
デッドバンド量設定手段63は、入力量Aの変化に伴う影響係数の変化に応じたデッドバンド幅65を生成してデッドバンド設定器53に提供する。デッドバンド量設定手段63によるデッドバンド幅65の生成は、例えば予め用意してある入力量A・影響係数・デッドバンド幅対応関係データ(入力量Aと影響係数およびデッドバンド幅の対応関係に関するデータ)を用いて行うことができる。
The dead band amount setting means 63 generates a
積分量変更ゲイン演算手段64は、入力量Aの変化に伴う影響係数の変化に応じた積分量変更ゲイン66を生成して積分量変更器57に提供する。積分量変更ゲイン演算手段64による積分量変更ゲイン66の生成は、例えば予め用意してある入力量A・影響係数対応関係データ(入力量Aと影響係数の対応関係に関するデータ)を用いて行うことができる。
The integration amount change gain calculation means 64 generates an integration
以上のような可変FB制御装置51とFB制御修正装置52によるFB制御は、制御対象プロセス31に対する制御の安定性を向上させる。上述のように制御対象プロセス31は、入力量Aとこれに相関する入力量Bがあり、さらに状態量33に対する影響係数が入力量Aに相関するという特性を有し、そのために先行の定常領域(例えばA2定常領域)での制御出力が後続の定常領域(例えばA1定常領域)に影響するというように、影響係数の異なる領域にまたがって制御出力が影響することで制御量38が一時的に大きく変動するという問題を抱えている。可変FB制御装置51とFB制御修正装置52によるFB制御は、このような制御対象プロセス31における問題を効果的に解消し、制御の安定性を向上させる。
The FB control by the variable
こうした制御の安定化は、まずデッドバンド設定器53によるデッドバンドの設定でもたらされる。すなわち影響係数に応じたデッドバンド幅を制御量38に設定することで制御量38を影響係数に相関させることができ、これにより入力量Aの状態が異なる領域にまたがって制御出力量39が影響するのを効果的に抑制することができ、このことで制御の安定性を向上させることができる。より具体的にいうと、影響係数に応じたデッドバンド幅を制御量38に設定することで制御量38を影響係数に相関させることにより、入力量Aの状態が異なる領域にまたがって制御出力量39が影響することによる制御量が一時的に大きく変動するという事態を効果的に抑制することができ、このことで制御の安定性を向上させることができる。
Such stabilization of control is first brought about by setting a dead band by the dead
またこうしたデッドバンドによる制御の安定性向上に加えて、上述のような第1の積分器55と第2の積分器56の入力量Aの状態に応じた使分けを行うことにより、入力量Aの状態が異なる領域にまたがって制御出力量39が影響するのをさらに一層効果的に抑制することができ、これにより制御の安定性をさらに高めることができる。
Further, in addition to the improvement in control stability due to the dead band, the input amount A can be obtained by using the
図5に示すのは、第1の実施形態によるプロセス制御システムにおける制御対象プロセス31に外乱量42が加わるとした場合の制御動作の例で、図16に対応している。図5では楕円で囲った部分について制御量の変動が図16の場合に比べて改善されている。
FIG. 5 shows an example of the control operation in the case where the
図6に、第2の実施形態によるプロセス制御システムの構成を示す。本実施形態のプロセス制御システムは、第1の実施形態によるプロセス制御システムを圧延設備に適用した場合である。つまり本実施形態のプロセス制御システムは、圧延プロセスを制御対象プロセスとする板厚制御システムである。本実施形態の板厚制御システムが制御対象とする圧延設備1は、上述した図7の圧延設備1と同じである。また本実施形態の板厚制御システムは、基本的には図7の板厚制御システムと同様で、図7の出側板厚制御装置10に代えて可変出側板厚制御装置71を備え、可変出側板厚制御修正装置72が追加されている点で異なる。
FIG. 6 shows a configuration of a process control system according to the second embodiment. The process control system of this embodiment is a case where the process control system according to the first embodiment is applied to rolling equipment. That is, the process control system of the present embodiment is a plate thickness control system in which a rolling process is a process to be controlled. The rolling equipment 1 to be controlled by the plate thickness control system of the present embodiment is the same as the rolling equipment 1 of FIG. 7 described above. The plate thickness control system of this embodiment is basically the same as the plate thickness control system of FIG. 7, and includes a variable output side plate
可変出側板厚制御装置71は、図1の可変FB制御装置51と同様な構成とされ、出側板厚を図1の制御量38として上述したような可変FB制御を行う。また可変出側板厚制御修正装置72は、図1のFB制御修正装置52と同様な構成とされ、上述したのと同様にして可変出側板厚制御装置71における出側板厚基づいたFB制御を圧延速度に応じて修正する。
The variable delivery side plate
以上のように、可変出側板厚制御装置71と可変出側板厚制御修正装置72を用いることにより、圧延設備1における板厚制御の安定性をより向上させることができる。
As described above, by using the variable delivery side plate
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これらは代表的な例に過ぎず、本発明は、その趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。例えば、以上の実施形態では、制御量への影響係数に応じたデッドバンドの設定と積分器の入力量に応じた使分けを組み合わせるものとしていたが、これに限られるものでなく、デッドバンドの設定と積分器の使分けのいずれか一方を用いる形態とすることも可能である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, these are only typical examples, This invention can be implemented with various forms in the range which does not deviate from the meaning. For example, in the above embodiment, the setting of the dead band according to the influence coefficient on the control amount and the use according to the input amount of the integrator are combined, but the present invention is not limited to this. It is also possible to employ a configuration in which one of setting and use of an integrator is used.
31 制御対象プロセス
33 状態量
38 制御量
51 可変FB制御装置
53 デッドバンド設定器
55 第1の積分器
56 第2の積分器
57 積分量変更器
58 第1の積分出力
59 第2の積分出力
60 制御出力
61 積分器操作手段
31
Claims (8)
第1の積分器と第2の積分器を前記第1の入力量の状態に応じて使分けることで得られる前記第1の積分器からの第1の積分出力と前記第2の積分器からの第2の積分出力により前記フィードバック制御の制御出力を得ることにより、前記第1の入力量が一定に保たれる定常領域について、先行の定常領域での前記制御出力が後続の定常領域に影響するのを抑制できるようにしたことを特徴とするプロセス制御方法。 A process having a first input quantity and a second input quantity and having an influence coefficient correlated with the first input quantity is set as a control target, and includes integration control based on a control quantity from the state quantity of the control target process. In a process control method configured to perform feedback control on the second input amount,
From the first integration output from the first integrator and the second integrator obtained by using the first integrator and the second integrator according to the state of the first input quantity. By obtaining the control output of the feedback control by the second integral output, the control output in the preceding steady region affects the succeeding steady region for the steady region where the first input amount is kept constant. A process control method characterized in that it is possible to suppress this.
前記第1の入力量の変化に伴う影響係数の変化に応じたデッドバンド幅でデッドバンドを前記制御量に設定することにより、前記第1の入力量の状態が異なる領域にまたがって前記フィードバック制御の制御出力量が影響するのを抑制するようにしたことを特徴とするプロセス制御方法。 A process including a first input amount and a second input amount, the process having an influence coefficient correlated with the first input amount as a control target, and feedback including integration control based on the control amount from the state amount of the control target process. In a process control method configured to perform control on the second input amount,
By setting a dead band to the control amount with a dead band width corresponding to a change in an influence coefficient accompanying a change in the first input amount, the feedback control is performed across regions where the states of the first input amount are different. A process control method characterized by suppressing the influence of the control output amount.
前記フィードバック制御のために、前記第1の積分器と前記第2の積分器が設けられた可変フィードバック制御装置を備えるとともに、前記第1の積分器と前記第2の積分器の前記使分けのための操作を前記第1の入力量についての判定結果に基づいて行う積分器操作手段を備えていることを特徴とするプロセス制御システム。 A process control system used to execute the process control method according to any one of claims 1 to 4,
For the feedback control, there is provided a variable feedback control device provided with the first integrator and the second integrator, and the use of the first integrator and the second integrator. A process control system comprising an integrator operation means for performing an operation based on a determination result for the first input amount.
前記デッドバンドの設定を行うデッドバンド設定器を備えていることを特徴とするプロセス制御システム。 A process control system used for executing the process control method according to claim 5 or 6,
A process control system comprising a dead band setting device for setting the dead band.
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