JP2011143447A - Method of determining control gain in rolling mill and rolling mill - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To determine the optimum control gain to a rolling mill after taking the dispersion of property of a rolled material into consideration. <P>SOLUTION: In this method of determining the control gain in the rolling mill, when performing gauge control to the rolling mill 1 for rolling the rolled material W by using British Iron and Steel Research Association AGC and monitor AGC, the variation of the plastic coefficient Q of the rolled material W is given in the form of probability density function f(Q) and the control gain K<SB>B</SB>of the British Iron and Steel Research Association AGC and the control gain K<SB>M</SB>of the monitor AGC are determined by using the optimum design method. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧延材の特性のばらつきを考慮した上で、圧延機における最適な制御ゲインを決定する技術に関する。   The present invention relates to a technique for determining an optimum control gain in a rolling mill in consideration of variations in characteristics of rolled material.

従来から、熱間圧延により厚鋼板などを製造する際には、圧延機の出側における板厚目標値が定められており、この板厚目標値からの偏差が許容範囲である公差を越えた部分(オフゲージ)に関しては、製品とすることはできず廃棄する等の処置が行われていた。
そのため、製造コスト削減の観点から圧延材のオフゲージの長さを可能な限り短縮する必要があり、板厚を高精度に制御する技術が圧延機に採用されている。
Conventionally, when manufacturing thick steel sheets by hot rolling, a target thickness value has been established on the exit side of the rolling mill, and the deviation from this target thickness value has exceeded the allowable tolerance. Regarding the part (off gauge), it was not possible to make it into a product, and measures such as discarding were performed.
For this reason, it is necessary to reduce the length of the off-gauge of the rolled material as much as possible from the viewpoint of reducing the manufacturing cost, and a technique for controlling the plate thickness with high accuracy is employed in the rolling mill.

圧延機における板厚制御技術としては、AGC(Automatic Gauge Control)と呼ばれる自動制御技術が広く用いられており、例えば、特許文献1〜特許文献3に開示されたものがある。
特許文献1は、被圧延材が所定の前工程から所定の後工程に移動する期間に、制御ゲインをパラメータとして与えられる前記後工程を模擬したモデルにより、前記前工程以後の被圧延材データを元にシミュレーションし、その結果が最適となる制御ゲインを決定して前記後工程を制御する圧延制御方法を開示する。
As a sheet thickness control technique in a rolling mill, an automatic control technique called AGC (Automatic Gauge Control) is widely used. For example, there are those disclosed in Patent Documents 1 to 3.
In Patent Document 1, the material to be rolled after the previous process is obtained from a model simulating the latter process, which is given with a control gain as a parameter, during a period in which the rolled material moves from a predetermined previous process to a predetermined subsequent process. Disclosed is a rolling control method for controlling the post-process by determining a control gain that achieves an optimum result by simulation.

特許文献2は、AGC機能を備えた可逆圧延機を用いて鋼帯を圧延する際の板厚を制御する方法において、前パスでの鋼帯の長手方向での圧下位置および圧延荷重、入出側板厚の測定値を用いて当パスでの圧下位置を制御することを特徴とする可逆圧延機における板厚制御方法を開示する。
特許文献3は、仕上圧延機内での材料長手方向の温度を予測し、圧延材のAr3変態点の温度を予測演算し、Ar3変態点を境にしてAr3変態点より高い部分と低い部分で板厚制御ゲインを変更することを特徴とする熱間圧延における板厚制御方法を開示する。
Patent Document 2 discloses a method for controlling a sheet thickness when rolling a steel strip using a reversible rolling mill having an AGC function, and a rolling position and rolling load in the longitudinal direction of the steel strip in the previous pass, and an entry / exit plate Disclosed is a sheet thickness control method in a reversible rolling mill, wherein a reduction position in this pass is controlled using a measured value of thickness.
Patent Document 3, finishing materials longitudinal temperature in rolling mill to predict the temperature of the Ar 3 transformation point of the rolled material and prediction calculation, low and high portions than Ar 3 transformation point to the boundary of Ar 3 transformation point Disclosed is a sheet thickness control method in hot rolling, characterized in that the sheet thickness control gain is changed in a portion.

特開平7−75811号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-75811 特開平9−19707号公報JP-A-9-19707 特開平9−38708号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-38708

しかしながら、広く用いられているAGC制御技術においても、現実には、板温度や塑性係数など「圧延材の特性」が操業状態によって変化するため、圧延機に対する制御ゲインの最適設計(最もふさわしい制御ゲインと決定すること)が困難であるという問題が指摘されている。
例えば、特許文献1の技術では、前工程後の板厚などを計測し、その結果を制御部に入力し、最適な制御ゲインを算出して実機適用する。しかし、この制御ゲイン設計手法では、板温度や結晶粒径など計測困難な要因やそれに伴う塑性係数のばらつき等を考慮していないため、適切な制御ゲインの決定ができないのが実情である。
However, even in the widely used AGC control technology, the “rolling material characteristics” such as the plate temperature and plasticity coefficient change depending on the operating conditions, so the optimum design of the control gain for the rolling mill (the most appropriate control gain) It has been pointed out that it is difficult to determine.
For example, in the technique of Patent Document 1, the plate thickness after the previous process is measured, the result is input to the control unit, and an optimal control gain is calculated and applied to the actual machine. However, this control gain design method does not take into account factors such as plate temperature and crystal grain size that are difficult to measure and variations in plastic coefficient associated therewith.

特に、特許文献1の技術を連続圧延機の最終圧延スタンドに採用した場合、最終圧延スタンドにおける板温度の実測は現場では困難であることが多く、板温度の推定値を得ることすら難しいのが実情であって、係る状況下では正確な塑性係数を得ることも困難を極める。
特許文献2の技術は、特許文献1の技術に類似し、前パスから長手方向の塑性係数の分布を算出し、次パスの制御に使うものとなっている。
In particular, when the technique of Patent Document 1 is adopted in the final rolling stand of a continuous rolling mill, it is often difficult to actually measure the plate temperature at the final rolling stand, and it is difficult to obtain an estimated value of the plate temperature. In fact, it is extremely difficult to obtain an accurate plasticity coefficient under such circumstances.
The technique of Patent Document 2 is similar to the technique of Patent Document 1, and calculates the distribution of the plastic coefficient in the longitudinal direction from the previous pass and uses it for control of the next pass.

この技術では、塑性係数が前パスと次パスとで不変なものとしているが、現実には、前パスの圧延材の板厚と次パスの圧延材の板厚とが異なれば、塑性係数も異なる。特に、圧下率が大きい熱延工程では、粗圧延(前工程)と仕上げ工程(次工程)の板厚が大きく異なるので塑性係数も大きく異なっており、また板温度も変わっているので、正確に塑性係数が求まらず、結果的に最適な制御ができないといった困難性を有している。ゆえに、特許文献2の技術を熱間圧延に採用することはできないのが実情である。   In this technology, the plasticity coefficient is assumed to be invariant between the previous pass and the next pass, but in reality, if the plate thickness of the rolled material in the previous pass and the thickness of the rolled material in the next pass are different, the plasticity coefficient is also changed. Different. In particular, in the hot rolling process where the rolling reduction is large, since the plate thickness of the rough rolling (previous process) and the finishing process (next process) are greatly different, the plastic coefficient is also greatly different, and the plate temperature is also changed. The plasticity coefficient cannot be obtained, and as a result, there is a difficulty that optimal control cannot be performed. Therefore, the actual situation is that the technique of Patent Document 2 cannot be adopted for hot rolling.

特許文献3の技術は、板温度を推測し、得られた推測温度に基づいて塑性係数を計算し、それに基づき制御ゲインを変更するものとなっている。しかしながら、この技術を採用した場合、実際の現場では板温度の実測や推測は困難であることが多く、それ故、塑性係数の計算も外れることが多い。加えて、塑性係数は板温度や結晶粒径の値で大きく変動するため、それらを考慮しないと最適な制御はできないといった難点が存在する。   In the technique of Patent Document 3, a plate temperature is estimated, a plasticity coefficient is calculated based on the obtained estimated temperature, and a control gain is changed based on the calculated plastic coefficient. However, when this technique is adopted, it is often difficult to actually measure and estimate the plate temperature at the actual site, and therefore, the calculation of the plastic coefficient is often out of place. In addition, since the plastic coefficient greatly varies depending on the plate temperature and the crystal grain size, there is a problem that optimal control cannot be performed without considering them.

以上まとめるならば、ある圧延材を圧延することを考えるに、今まさに圧延を行おうとしている圧延材の特性値(塑性係数など)をリアルタイムに知ることは困難である。なぜならば、対象圧延材の特性値を得るために必要な板温度や結晶粒径などを実測することは容易ではないからである。加えて、同じ鋼種の圧延材であっても、その特性値は、板温度などが異なっているため圧延材毎に異なっていてばらつきを有している可能性が大である。   In summary, considering that a certain rolled material is rolled, it is difficult to know in real time the characteristic values (such as plasticity coefficient) of the rolled material that is about to be rolled. This is because it is not easy to actually measure the plate temperature, crystal grain size and the like necessary for obtaining the characteristic value of the target rolled material. In addition, even for rolled materials of the same steel type, the characteristic values are likely to vary from one rolled material to another due to differences in sheet temperature and the like.

このように、圧延材の特性値がばらつく(単一な値でなく、ある分布を呈する)状況下で、圧延機に対する制御ゲインの最適設計を行うことは非常に難しいのが実情である。上記した特許文献1〜特許文献3は、係る状況を回避可能とする技術を開示するものとはなっていない。
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、圧延材の特性値がばらつく(圧延材の特性値がある分布を呈する)といった事象を反映した上で、圧延機に対する最適な制御ゲインを決定する技術を提案することを目的とする。
As described above, it is very difficult to optimally design the control gain for the rolling mill under the situation that the characteristic value of the rolled material varies (not a single value but exhibits a certain distribution). Patent Documents 1 to 3 described above do not disclose a technique that can avoid such a situation.
Therefore, in view of the above problems, the present invention is a technique for determining an optimum control gain for a rolling mill after reflecting the phenomenon that the characteristic value of the rolled material varies (presents a distribution with the characteristic value of the rolled material). The purpose is to propose.

上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係る圧延機における制御ゲインの決定方法は、圧延材を圧延する圧延機に対する板厚制御をビスラAGC及びモニタAGCを用いて行うに際して、前記圧延材の塑性係数Qのばらつきを確率密度関数f(Q)の形で与え、最適設計手法を用いて前記ビスラAGCの制御ゲインKB及び前記モニタAGCの制御ゲインKMを決定することを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the present invention takes the following technical means.
That is, the method for determining the control gain in the rolling mill according to the present invention uses the screw AGC and the monitor AGC to control the thickness of the rolling mill for rolling the rolled material. It is given in the form of a density function f (Q), and the control gain K B of the screw AGC and the control gain K M of the monitor AGC are determined using an optimum design method.

好ましくは、前記圧延材の鋼種又は板温度に応じて、前記確率密度関数f(Q)を異なるものとするとよい。
また、前記評価関数が、圧延材のオフゲージ長と塑性係数Qの確率密度関数f(Q)とを変数として有しているとよい。
さらに、前記制御ゲインKBと制御ゲインKMとを決定するに際しては、PSO(Particle Swarm Optimization)手法を用いることは非常に好ましい。
Preferably, the probability density function f (Q) is different depending on the steel type or plate temperature of the rolled material.
In addition, the evaluation function may include the off-gauge length of the rolled material and the probability density function f (Q) of the plasticity coefficient Q as variables.
Furthermore, in determining the said control gain K B control gain K M, it is highly preferred to use a PSO (Particle Swarm Optimization) method.

一方、本発明に係る圧延機は、圧延材を圧延する圧延機に対する板厚制御をビスラAGC及びモニタAGCを用いて行う制御部を備えた圧延機であって、前記制御部は、前述した制御ゲインの決定方法を行うことで、ビスラAGC制御の制御ゲインKBとモニタAGC制御の制御ゲインKMとを決定するように構成されていることを特徴とする。 On the other hand, the rolling mill according to the present invention is a rolling mill provided with a control unit that uses a screw AGC and a monitor AGC to perform sheet thickness control on a rolling mill that rolls a rolled material, and the control unit includes the control described above. by performing the gain determination method, characterized in that it is configured to determine a control gain K M of the control gain K B and the monitor AGC control of Vistula AGC control.

本発明に係る制御ゲインの決定方法によれば、圧延材の特性値がばらつくといった事象を反映しつつ、圧延機に対する最適な制御ゲインを決定することができる。   According to the control gain determination method of the present invention, it is possible to determine the optimum control gain for the rolling mill while reflecting the phenomenon that the characteristic value of the rolled material varies.

本発明が適用される圧延機を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the rolling mill with which this invention is applied. 本発明に係る圧延機の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the rolling mill which concerns on this invention. オフゲージの長さを示した図である(従来例)。It is the figure which showed the length of the off gauge (conventional example). 圧延材の塑性係数の分布を示した図である。It is the figure which showed distribution of the plasticity coefficient of a rolling material. ビスラAGCでの制御ゲインとモニタAGCでの制御ゲインとの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the control gain in Bisla AGC and the control gain in monitor AGC. 本発明の制御方法により、板厚を制御した場合のオフゲージ長さを示した図である(解法A)。It is the figure which showed the off gauge length at the time of controlling plate | board thickness with the control method of this invention (solution A). 本発明の制御方法により、板厚を制御した場合のオフゲージ長さを示した図である(解法B)。It is the figure which showed the off gauge length at the time of controlling plate | board thickness with the control method of this invention (solution B).

以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。
図1は、本実施形態の圧延機1を示す模式図である。
圧延機1は、圧延材Wを圧延する上下一対のワークロール2,2と、このワークロール2を背後より支えるバックアップロール3を備えている。さらに、圧延機1には一対のワークロール2,2間のギャップを可変とする圧下装置4が備えられている。圧下装置4が上側のバックアップロール3を上下動させてワークロール2,2間の隙間(ロールギャップ)を操作することで、圧延機1の出側の板厚を変更している。さらに、圧延機1には圧延荷重を測定する荷重計5が備えられると共に、圧延機1の出側には圧延材Wの板厚を計測する板厚計6が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Drawing 1 is a mimetic diagram showing rolling mill 1 of this embodiment.
The rolling mill 1 includes a pair of upper and lower work rolls 2 and 2 that roll the rolled material W, and a backup roll 3 that supports the work roll 2 from behind. Further, the rolling mill 1 is provided with a reduction device 4 that makes the gap between the pair of work rolls 2 and 2 variable. The reduction device 4 moves the upper backup roll 3 up and down to manipulate the gap (roll gap) between the work rolls 2 and 2, thereby changing the sheet thickness on the outlet side of the rolling mill 1. Further, the rolling mill 1 is provided with a load meter 5 for measuring the rolling load, and a thickness gauge 6 for measuring the thickness of the rolled material W is provided on the exit side of the rolling mill 1.

上流側から移送されてきた圧延材Wは、一対のワークロール2,2に挟み込まれて圧下されることで、所定板厚を有する圧延材Wとなり下流側へ排出される。一度の圧延により、所定の板厚へとならない場合は、予め定められたパススケジュールに則り、複数回のリバース圧延が施される。
本実施形態の圧延機1には、圧延材Wの板厚を高精度にコントロールするためにロールギャップを制御する制御部7が設けられている。この制御部7には、荷重計5が計測した圧延荷重の実績値を基に圧下装置4に指令を出すビスラAGCを実施する機能が備えられている。加えて、板厚計6が計測した圧延材Wの板厚実績値を基に圧下装置4に指令を出すモニタAGCを実施する機能を備えている。ビスラAGCの出力値とモニタAGCの出力値との両方が圧下装置4へと入力される。
The rolled material W transferred from the upstream side is sandwiched between the pair of work rolls 2 and 2 and is pressed down to become a rolled material W having a predetermined plate thickness and discharged downstream. If the predetermined thickness is not achieved by one rolling, a plurality of reverse rollings are performed according to a predetermined pass schedule.
The rolling mill 1 of the present embodiment is provided with a control unit 7 that controls the roll gap in order to control the thickness of the rolled material W with high accuracy. The control unit 7 has a function of executing screw machine AGC that issues a command to the reduction device 4 based on the actual value of the rolling load measured by the load meter 5. In addition, it has a function of executing a monitor AGC that issues a command to the reduction device 4 based on the actual thickness value of the rolled material W measured by the thickness gauge 6. Both the output value of the screw AGC and the output value of the monitor AGC are input to the reduction device 4.

図2には、制御対象である圧延機1のモデルと、ビスラAGC及びモニタAGCからなる制御系が制御ブロックで示されている。
図2において、Tは圧下装置4の時定数、Qは圧延材Wの変形し難さを表す塑性係数、Lは板厚計6による板厚測定でのむだ時間、KMはモニタAGCの制御ゲイン、KBはビスラAGCの制御ゲイン、MNはミル定数の公称値である。
In FIG. 2, a control system including a model of the rolling mill 1 to be controlled, a screw AGC, and a monitor AGC is shown as control blocks.
In FIG. 2, T is a time constant of pressure unit 4, Q is plastic coefficient representing the deformed difficulty of the rolled material W, L is the dead time of a plate thickness measurement by the thickness gauge 6, K M is the control of the monitor AGC gain, K B is the nominal value of the control gain, M N is mill modulus of Vistula AGC.

ビスラAGCは、以下のゲージメータ式に基づき、荷重計5が計測した結果を基に、荷重変化分の板厚変動を抑制する制御コントローラである。   The screwdriver AGC is a control controller that suppresses fluctuations in the plate thickness corresponding to the load change based on the result measured by the load meter 5 based on the following gauge meter type.

なお、ゲージメータ式は圧延現象を表す一般的なモデル式で、hは板厚、Sはロールギャップ、Pは荷重、Mは圧延機1の剛性を示すミル定数である。
一方、モニタAGCは、板厚計6が計測した圧延材Wの板厚実績値を基に、圧下装置4に指令を出す制御コントローラである。機器の制約上、板厚計6はロールから離れた場所にしか設置できないため、板厚計6測には必ずむだ時間Lが存在する。そのためモニタAGCは荷重外乱による板厚の変動に対し瞬時に対応することができない。
The gauge meter equation is a general model equation representing a rolling phenomenon, where h is a sheet thickness, S is a roll gap, P is a load, and M is a mill constant indicating the rigidity of the rolling mill 1.
On the other hand, the monitor AGC is a control controller that issues a command to the reduction device 4 based on the actual thickness value of the rolled material W measured by the thickness gauge 6. Due to equipment limitations, the thickness gauge 6 can be installed only at a location away from the roll, and therefore there is always a dead time L in the thickness gauge 6 measurement. For this reason, the monitor AGC cannot respond instantaneously to variations in plate thickness due to load disturbance.

なお、ビスラAGC単独では板厚を目標値に制御することはできないが、荷重計5がロール直下に設置されているため、外乱による板厚の変動を瞬時に抑制することができる。
図3には、上述した圧延機1の制御系を用いて圧延材Wの板厚を制御した場合のシミュレーション結果(圧延材Wの先端部における板厚変化の一例)が示されている。
図3から明らかなように、圧延材Wの最先端部における板厚は公差から外れており、しばらく後に公差内に入る。この板厚が公差内におさまるまでの部分をオフゲージと呼び、この部分を短縮することが制御の課題の1つである。また、板厚が公差内で安定している定常部において、荷重外乱による板厚の変動を抑制することが2つ目の課題として挙げられる。さらに、塑性係数Qの値が圧延材W毎に異なることにより板厚挙動がばらつくため、このばらつきを考慮に入れて制御ゲインを設計することが3つ目の課題である。
The screw thickness AGC alone cannot control the plate thickness to the target value, but since the load meter 5 is installed immediately below the roll, the plate thickness variation due to disturbance can be suppressed instantaneously.
FIG. 3 shows a simulation result (an example of a plate thickness change at the tip of the rolled material W) when the thickness of the rolled material W is controlled using the control system of the rolling mill 1 described above.
As apparent from FIG. 3, the plate thickness at the foremost portion of the rolled material W is out of the tolerance, and enters the tolerance after a while. The part until the plate thickness falls within the tolerance is called an off gauge, and shortening this part is one of the control issues. In addition, a second problem is to suppress fluctuations in the plate thickness due to load disturbances in a steady portion where the plate thickness is stable within a tolerance. Furthermore, since the plate thickness behavior varies depending on the value of the plastic coefficient Q for each rolled material W, the third problem is to design the control gain in consideration of this variation.

これらの課題を解決するに、本願発明者らは、2つのAGC(モニタAGC、ビスラAGC)をバランスよく機能させることが重要であると考え、そのための最適ゲイン決定方法(モニタAGCの制御ゲインKM、ビスラAGCの制御ゲインKBの決定方法)を考えた。
以下、圧延機1における制御ゲインの決定方法を説明する。
In order to solve these problems, the present inventors consider that it is important to make two AGCs (monitor AGC, screw AGC) function in a well-balanced manner, and an optimum gain determination method (control gain K of the monitor AGC) for that purpose. M, thought determination method) of the control gain K B of Vistula AGC.
Hereinafter, a method for determining the control gain in the rolling mill 1 will be described.

まず、本願発明者らは、最適化問題の手法を採用することで最適な制御ゲインの決定を行うこととし、最適化問題を解く手法として、PSO(Particle Swarm Optimization)を採用した。PSOは、多数の粒子を用いた探索によって最適解を得る手法である。本願出願人らは、粒子1つ1つを制御ゲイン対(モニタAGCの制御ゲインKMとビスラAGCの制御ゲインKBとの対)に対応させ、粒子の座標を制御ゲイン値で表すこととした。 First, the present inventors decided to determine the optimum control gain by adopting the optimization problem technique, and adopted PSO (Particle Swarm Optimization) as a technique for solving the optimization problem. PSO is a technique for obtaining an optimal solution by searching using a large number of particles. The applicants of the present application associate each particle with a control gain pair (a pair of the control gain K M of the monitor AGC and the control gain K B of the screw AGC), and express the coordinates of the particles as a control gain value. did.

探索空間におけるi番目の粒子の位置、速度は、式(2),式(3)のように定義する。   The position and velocity of the i-th particle in the search space are defined as shown in equations (2) and (3).

さらに、xiを以下の式によって、逐次更新するようにする。 Further, x i is sequentially updated by the following expression.

なお、本実施形態では、塑性係数Qの値が圧延材W毎に異なることにより板厚挙動がばらつくことを反映するために、塑性係数Qを確率密度関数f(Q)で表現する。すなわち、塑性係数Qを過去の圧延実績値の分布を基に確率密度関数f(Q)の形で表現する。
具体的には、塑性係数Qを正規分布と仮定した上で、過去の実績値から求めた塑性係数の平均μと標準偏差σを用いて式(6)のように定める。
In the present embodiment, the plastic coefficient Q is expressed by a probability density function f (Q) in order to reflect that the sheet thickness behavior varies due to the value of the plastic coefficient Q being different for each rolled material W. That is, the plasticity coefficient Q is expressed in the form of a probability density function f (Q) based on the distribution of past rolling record values.
Specifically, assuming that the plastic coefficient Q is a normal distribution, the average μ of the plastic coefficient obtained from the past actual values and the standard deviation σ are used to determine the equation (6).

i番目の粒子の評価関数値Aiを求めるために、まずQ=Q1,KB=KBi,KM=KMiとして計算を実行し、オフゲージ長さu1を求める。同様に、塑性係数Qが Q=Q2と変化した時のオフゲージ長さu2を求める作業を繰り返し、u1,u2,・・・,umを得る。
本実施形態では、ばらつきを考慮してオフゲージ長さを短縮するために、評価関数値Aiを式(7)のように、圧延材Wのオフゲージ長と確率密度関数f(Q)とを変数として備える形とする。
In order to obtain the evaluation function value A i of the i-th particle, calculation is first executed with Q = Q 1 , K B = K Bi , and K M = K Mi to obtain the off gauge length u 1 . Similarly, repeated work seeking off-gage length u 2 when the plastic factor Q is changed with Q = Q 2, to obtain u 1, u 2, · · ·, a u m.
In the present embodiment, in order to shorten the off-gauge length in consideration of variations, the evaluation function value A i is a variable of the off-gauge length of the rolled material W and the probability density function f (Q) as shown in Equation (7). As a form to prepare as.

以上述べたように塑性係数Q及び評価関数Aiを設定する共に、PSOを用いて最適化問題を解くことで、モニタAGCの制御ゲインKM、ビスラAGCの制御ゲインKBの最適値を決定することができる。
PSOを用いた最適化問題の具体的な解法手順は次の通りである。
(手順1): Qの値をm個選びQ1,Q2,・・・,Qmとする。
(手順2): KBi,KMi(i=1,2,・・・,n)の初期値を、ー1≦KBi≦2、ー1≦KMi≦3のランダムな値として、n個の粒子の座標を初期化する。また、k=1とする。
(手順3): 各粒子について評価関数値Aiを求め、xbest,k i ,xbest,k swarmを決定する。
(手順4): k=kmaxであれば、粒子全体でステップkまでの中で評価関数値が最小の点を解x* として終了する。k<kmaxであればk=k+1として手順3に戻る。なお、kmaxは繰り返し回数であり、予め値を設定しておく。
Determined both by solving an optimization problem using the PSO, the control gain K M of the monitor AGC, the optimum value of the control gain K B of Vistula AGC setting plastic factor Q and the evaluation function A i as described above can do.
The specific solution procedure for the optimization problem using PSO is as follows.
(Procedure 1): Select m values of Q and set them as Q 1 , Q 2 ,..., Q m .
(Procedure 2): Assuming that the initial values of K Bi , K Mi (i = 1, 2,..., N) are random values of −1 ≦ K Bi ≦ 2 and −1 ≦ K Mi ≦ 3, n Initialize the coordinates of individual particles. Further, k = 1.
(Procedure 3): An evaluation function value A i is obtained for each particle, and x best, k i , x best, k swarm are determined.
(Procedure 4): If k = k max , the point at which the evaluation function value is the smallest in the entire particles up to step k is set as the solution x * and the process is terminated. If k <k max , return to step 3 with k = k + 1. Note that k max is the number of repetitions, and a value is set in advance.

塑性係数Q=Qjとして計算(シミュレーション)を実行した結果、板厚が発散した場合や所定時間内にシミュレーション結果(板厚偏差)が公差内におさまらなかった場合はuj=∞とする。また、指定した時間以降を定常部とし、定常部における板厚変動が指定した範囲を越える場合もuj=∞とする。
以上のように評価関数Aiを設定し最小化することにより、発生確率の高い塑性係数Qにおけるオフゲージ長さuiを優先的に短縮することができ、塑性係数Qの値のばらつきによる板厚挙動のばらつき自体を小さく抑制することができ、定常部の板厚変動を指定した範囲内に抑制可能な制御ゲインKB,KMを求めることができる。
As a result of executing the calculation (simulation) with the plasticity coefficient Q = Q j , u j = ∞ if the plate thickness diverges or the simulation result (plate thickness deviation) does not fall within the tolerance within a predetermined time. Further, after the specified time, the steady portion is set, and u j = ∞ is also set when the thickness variation in the steady portion exceeds the specified range.
By setting and minimizing the evaluation function A i as described above, the off-gauge length u i in the plastic coefficient Q having a high probability of occurrence can be preferentially shortened, and the plate thickness due to variations in the value of the plastic coefficient Q It is possible to obtain the control gains K B and K M that can suppress the variation of the behavior itself and can suppress the fluctuation in the thickness of the steady portion within the specified range.

以上述べた圧延機における制御ゲインの決定方法を用い、圧延機1を制御した例(圧延機1のシミュレーションの結果)を、以下に説明する。
シミュレーション条件は、板厚偏差の初期値を1、板厚偏差の目標値を0、シミュレーション開始時刻を0[sec]、終了時刻を20[sec]とした。非定常部は0〜5[sec]の部分とし、非定常部の板厚偏差の公差を±0.05とした。定常部は15〜20[sec]の部分とし、定常部における板厚変動の許容範囲は±0.01とした。荷重の外乱dとして、振幅10,角周波数10[rad/sec]の正弦波を加えた。塑性係数Qのばらつきに関しては、平均μ=400、標準偏差σ=50とし、Qの個数をm=13とした。
An example (result of simulation of the rolling mill 1) in which the rolling mill 1 is controlled using the control gain determination method in the rolling mill described above will be described below.
The simulation conditions were that the initial value of the plate thickness deviation was 1, the target plate thickness deviation value was 0, the simulation start time was 0 [sec], and the end time was 20 [sec]. The unsteady part was a part of 0 to 5 [sec], and the tolerance of the thickness deviation of the unsteady part was ± 0.05. The steady part was a portion of 15 to 20 [sec], and the allowable range of fluctuations in plate thickness at the steady part was ± 0.01. As a load disturbance d, a sine wave having an amplitude of 10 and an angular frequency of 10 [rad / sec] was applied. Regarding the variation of the plastic coefficient Q, the average μ = 400, the standard deviation σ = 50, and the number of Qs m = 13.

図4には、13個の塑性係数Qの値と各々の確率密度関数値f(Q)が示されている。PSOのパラメータに関しては、粒子数n=30、繰り返し回数kmax=30,重みパラメータはそれぞれw=0.9,c1=0.8、c2=0.8とした。
なお、本実施例では、PSOによる最適化では得られた解が最適とは限らないため、複数の解を用いて最適性の検証を行っている。
FIG. 4 shows 13 plastic coefficient Q values and respective probability density function values f (Q). Regarding the parameters of PSO, the number of particles n = 30, the number of repetitions k max = 30, and the weight parameters were w = 0.9, c 1 = 0.8, and c 2 = 0.8, respectively.
In the present embodiment, since the solution obtained by the PSO optimization is not always optimal, verification of optimality is performed using a plurality of solutions.

具体的には1つの解x*を得るまでを1セットとし、100セットの実験により得られた100個の解x*を用いて検証を行った。
図5には、100個の解をプロットしたものが示されており、図5においてAは評価値(評価関数の値)が最小の解、B,C,Dは、評価値が順に1,2,3番目に大きな解である。
Specifically, one set was obtained until one solution x * was obtained, and verification was performed using 100 solutions x * obtained by 100 sets of experiments.
FIG. 5 shows a plot of 100 solutions. In FIG. 5, A is the solution with the smallest evaluation value (value of the evaluation function), B, C, and D are the evaluation values in order 1, respectively. It is the second and third largest solution.

評価値が大きく、他の解から大きく外れた位置にある解B,C,Dを除けば、解は、0.68≦KB≦0.92、0.90≦KM≦1.05の範囲でほぼ一直線上に分布していることが確認できる。
図6には、解AのビスラAGC制御ゲインKB、モニタAGC制御ゲインKMと、13個の塑性係数Qの値を用いた板厚変化を示す。
Except for the solutions B, C, and D, which have large evaluation values and are far from other solutions, the solution is 0.68 ≦ K B ≦ 0.92 and 0.90 ≦ K M ≦ 1.05. It can be confirmed that the distribution is almost in a straight line.
FIG. 6 shows the plate thickness change using the screw AGC control gain K B of the solution A, the monitor AGC control gain K M, and the values of the 13 plastic coefficients Q.

図7には、解BのビスラAGC制御ゲインKB、モニタAGC制御ゲインKMと、13個のQの値を用いた板厚変化を示す。図6,図7はそれぞれ13個のQの値に対する結果であるため13本の波形が描かれている。
図6、図7より、解A、解Bとも定常部における板厚変動については許容範囲±0.01以内に抑えられることを確認した。図6、図7を比較すると、解Aを用いたときの方がオフゲージが短く、ばらつきが小さいことが判る。従って、100個の解を用いた最適性の検証方法が有効であり、解Aは最適解に近いといえる。
FIG. 7 shows a plate thickness change using the screw B AGC control gain K B of the solution B, the monitor AGC control gain K M , and 13 Q values. Since FIGS. 6 and 7 are results for 13 Q values, 13 waveforms are drawn.
From FIG. 6 and FIG. 7, it was confirmed that both the solutions A and B can suppress the fluctuation of the plate thickness in the steady portion within an allowable range of ± 0.01. Comparing FIG. 6 and FIG. 7, it can be seen that the off-gauge is shorter and the variation is smaller when the solution A is used. Therefore, the optimality verification method using 100 solutions is effective, and it can be said that the solution A is close to the optimal solution.

以上よりオフゲージ短縮・板厚変動の抑制・板厚変動のばらつき低減を実現する最適制御ゲインが設計可能であることを確認した。
以上まとめるならば、塑性係数Qのばらつきを確率密度関数で表現した上で最適な制御ゲインを設計する本願方法を用いることにより、オフゲージ短縮・板厚変動の抑制・板厚変動のばらつき低減を実現することが可能となり、効率的な圧延が行うことが可能となる。
From the above, it was confirmed that the optimal control gain that can shorten off-gauge, suppress plate thickness variation, and reduce variation in plate thickness variation can be designed.
To summarize the above, by using the method of this application that designs the optimal control gain after expressing the variation in the plasticity coefficient Q with a probability density function, it is possible to reduce off-gauge, suppress plate thickness variation, and reduce variation in plate thickness variation. And efficient rolling can be performed.

ところで、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、実施形態の説明においては、圧延材を熱間圧延工程で圧延する単一の圧延機を例示して説明を行ったが、これに限定されない。本願発明の技術は、冷間圧延においても採用可能であるし、複数の圧延機からなる連続圧延装置にも採用可能である。
By the way, it should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
For example, in the description of the embodiment, the description has been given by exemplifying a single rolling mill that rolls a rolled material in a hot rolling process, but the present invention is not limited to this. The technology of the present invention can be employed in cold rolling, and can also be employed in a continuous rolling device composed of a plurality of rolling mills.

1 圧延機
2 ワークロール
3 バックアップロール
4 圧下装置
5 荷重計
6 板厚計
7 制御部
W 圧延材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolling machine 2 Work roll 3 Backup roll 4 Reduction device 5 Load meter 6 Sheet thickness meter 7 Control part W Rolled material

Claims (5)

圧延材を圧延する圧延機に対する板厚制御をビスラAGC及びモニタAGCを用いて行うに際して、
前記圧延材の塑性係数Qのばらつきを確率密度関数f(Q)の形で与え、最適設計手法を用いて前記ビスラAGCの制御ゲインKB及び前記モニタAGCの制御ゲインKMを決定することを特徴とする圧延機における制御ゲインの決定方法。
When performing thickness control for a rolling mill for rolling a rolled material using a screw AGC and a monitor AGC,
The given in the form of a rolled material of the plastic factor Q of the variation of the probability density function f (Q), determining a control gain K M of the control gain K B and the monitor AGC of the Vistula AGC using the optimum design method A method for determining a control gain in a rolling mill.
前記圧延材の鋼種又は板温度に応じて、前記確率密度関数f(Q)を異なるものとしていることを特徴とする請求項1に記載の圧延機における制御ゲインの決定方法。   The method for determining a control gain in a rolling mill according to claim 1, wherein the probability density function f (Q) is different depending on a steel type or a plate temperature of the rolled material. 前記評価関数が、圧延材のオフゲージ長と塑性係数Qの確率密度関数f(Q)とを変数として有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の圧延機における制御ゲインの決定方法。   3. The control gain determination in the rolling mill according to claim 1, wherein the evaluation function has an off-gauge length of the rolled material and a probability density function f (Q) of the plastic coefficient Q as variables. Method. 前記制御ゲインKB及び制御ゲインKMを決定するに際して、PSO(Particle Swarm Optimization)手法を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の圧延機における制御ゲインの決定方法。 The control gain K B and controlled in its gain K to determine M, PSO (Particle Swarm Optimization) method for determining the control gains in the rolling mill according to claim 1, characterized by using a technique. 圧延材を圧延する圧延機に対する板厚制御をビスラAGC及びモニタAGCを用いて行う制御部を備えた圧延機であって、
前記制御部は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載された制御ゲインの決定方法を行うことで、ビスラAGC制御の制御ゲインKBとモニタAGC制御の制御ゲインKMとを決定するように構成されていることを特徴とする圧延機。
A rolling mill provided with a control unit that uses a screw AGC and a monitor AGC to control the thickness of a rolling mill for rolling a rolled material,
Wherein, by performing been determined how control gain according to any one of claims 1 to 4, and a control gain K M of the control gain K B and the monitor AGC control of Vistula AGC control A rolling mill characterized in that it is configured to determine.
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