JP2014029617A - Plant control device, plant control method and plant control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラント制御装置、プラント制御方法及びプラント制御プログラムに関し、特に、状態量偏差が大きい状態における制御ゲインの調整に関する。 The present invention relates to a plant control device, a plant control method, and a plant control program, and more particularly to adjustment of a control gain in a state where a state quantity deviation is large.
プラント制御は、図17に示すように、制御対象プラント300の状態量実績を何らかの手段で検知または予測し、それが状態量指令と一致するように制御装置301により制御する事で実施される。制御装置301としては、PID(Proportional Integral Derivative:比例積分微分)制御を行うのが一般的である。PID制御は、比例制御、積分制御、微分制御を含んでいるが、実際上は制御対象プラント300の特性や必要とされる制御の特性に応じて必要な機能を組み合わせて使用する。
As shown in FIG. 17, the plant control is performed by detecting or predicting the actual state quantity of the plant to be controlled 300 by some means and controlling it by the
プラント制御が対象とする制御対象プラントには種々存在するが、例えば熱間タンデム圧延機がある。熱間タンデム圧延機においては、被圧延材にかかる張力および圧延荷重を、上下作業ロール間の間隔であるロールギャップと、当該圧延機前後設備のロール速度を用いて制御することで圧延操業が行われる。 There are various types of plants to be controlled by plant control. For example, there is a hot tandem rolling mill. In a hot tandem rolling mill, the rolling operation is performed by controlling the tension and rolling load applied to the material to be rolled using the roll gap, which is the interval between the upper and lower work rolls, and the roll speed of the equipment before and after the rolling mill. Is called.
圧延機スタンド間には、被圧延材をスタンド間で支持するルーパが設置される。このルーパが被圧延材をスタンド間で押し上げる事で、非圧延材の張力が変化する。このルーパに対してかかっている被圧延材の圧力を測定する事で被圧延材の張力を検知する事が可能となる。ルーパが被圧延材を支持する高さは、油圧シリンダによる圧力によって所望の高さに制御される。この制御に際して、比例積分制御が用いられれる。圧延機スタンド間で被圧延材がたるんだり、過張力のための板幅減少を防止するためには張力制御が必要であり、そのために比例積分制御を用いて張力制御が実施される。 A looper that supports the material to be rolled between the stands is installed between the rolling mill stands. This looper pushes the material to be rolled between the stands, whereby the tension of the non-rolled material changes. The tension of the material to be rolled can be detected by measuring the pressure of the material to be rolled applied to the looper. The height at which the looper supports the material to be rolled is controlled to a desired height by the pressure from the hydraulic cylinder. In this control, proportional-integral control is used. In order to prevent the material to be rolled from sagging between the rolling mill stands and to prevent a reduction in sheet width due to over tension, tension control is necessary. For this reason, tension control is performed using proportional integral control.
このような制御系の技術としてオープンループによる先行制御と、比例積分帰還制御とを切り替えて用いる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された技術によれば、オープンループによる先行制御を用いることによって帰還制御における負荷追従性に関するゲイン設定の困難性を回避すると共に、偏差が所定範囲内であればオープンループから帰還制御に切り替えることによって負荷追従性の劣化を防止しているが、偏差が大きい場合に帰還制御を用いないことが前提となっているため、帰還制御を前提とする本件とはその趣旨が異なる。
As a technique of such a control system, there has been proposed a method of switching between prior control by open loop and proportional integral feedback control (for example, see Patent Document 1). According to the technique disclosed in
プラント制御における工場における生産設備等の制御対象プラントは、制御が異常となると動作を停止しなければならない場合がある。そのような事態が発生すると、制御対象プラントでの生産活動が休止するため、顧客に対して商品を提供できない場合や、後の工程の生産に影響が出る等、発生する影響が大きくなる。そのため、プラント制御における制御の異常は避けなければならない。 A plant to be controlled such as a production facility in a factory in plant control may have to stop operation when the control becomes abnormal. When such a situation occurs, the production activity at the control target plant is suspended, so that the effect to be generated becomes large, for example, when the product cannot be provided to the customer or the production in the subsequent process is affected. Therefore, control abnormalities in plant control must be avoided.
例えば、熱間タンデム圧延機においては、種々の製品仕様の被圧延材を圧延するため、制御対象プラント300の特性が多様となり、制御装置301の制御ゲインも多様となる。そのため、製品仕様に応じた制御ゲインの設定が必要となるが、制御対象プラント300である圧延現象のモデルおよびモデルに使用する変形抵抗、摩擦係数、板温度といったパラメータが不正確なため制御装置301への制御ゲイン設定の誤差が大きい問題がある。
For example, in a hot tandem rolling mill, since the material to be rolled having various product specifications is rolled, the characteristics of the
図18に制御ゲインによる応答差を状態量指令をステップ状に変更した場合について示す。図18に示すように、プラント制御装置301への制御ゲイン設定が適切でないと、状態量実績が状態量指令に一致するのに時間を要したり(制御ゲイン過小の場合)、状態量が発振または発散する(制御ゲイン過大の場合)事となる。これらいずれの場合も、制御対象プラントにおける製品品質にも影響が出る。
FIG. 18 shows the difference in response due to the control gain when the state quantity command is changed stepwise. As shown in FIG. 18, if the control gain setting to the
そのため、制御対象プラント300を新たに立ち上げる場合や、新しい製品の生産を開始する場合等のように、制御対象の状態が変化し、その結果状態量偏差が大きくなる際には、制御装置301の調整に多大な時間を要し、制御ゲインの過大、過小に起因する制御不良に起因した制御対象プラントの生産停止や、製品不良を発生させる可能性もある。
Therefore, when the state of the controlled object changes and the state quantity deviation becomes large as a result, for example, when the controlled
本発明が解決すべき課題は、制御対象プラントを新規に立ち上げたり、新たな製品を生産開始したりする場合において、制御装置301の制御ゲイン過大、過小に起因する製品不良や生産停止といった操業異常を発生させないようにし、同時に制御装置301の制御ゲインを自動的に調整していく事を可能とするプラント制御方法およびプラント制御装置を提供することである。
The problem to be solved by the present invention is that when a control target plant is newly started up or production of a new product is started, operation such as product failure or production stoppage due to excessive or insufficient control gain of the
本発明は上記課題に対応したものであり、帰還制御系において制御対象の状態が大きく変化する際のゲイン設定を好適におこなうことを目的とする。 The present invention addresses the above-described problem, and an object of the present invention is to suitably perform gain setting when the state of a controlled object changes greatly in a feedback control system.
本発明の一態様は、制御対象のプラントの状態量偏差に基づいて帰還制御を行うプラント制御装置であって、前記状態量偏差に基づく比例制御、積分制御及び微分制御の少なくともいずれか1つの帰還制御を行う第1の制御部と、前記状態量偏差に基づき、前記第1の制御部による制御ゲインより低い制御ゲインの積分制御を行う第2の制御部と、前記状態量偏差の絶対値が所定値以下である場合に、前記第1の制御部による帰還制御を制限し、前記第2の制御部に積分制御を実行させる制御切替部と、前記第2の制御部による積分制御に対する前記制御対象のプラントの制御応答に基づいて前記第1の制御部の制御ゲインを調整するゲイン調整部とを含むことを特徴とする。 One aspect of the present invention is a plant control device that performs feedback control based on a state quantity deviation of a plant to be controlled, and includes at least one of proportional control, integral control, and differential control based on the state quantity deviation. A first control unit that performs control, a second control unit that performs integral control of a control gain lower than the control gain of the first control unit based on the state quantity deviation, and an absolute value of the state quantity deviation is A control switching unit that restricts feedback control by the first control unit and causes the second control unit to perform integral control when the value is equal to or less than a predetermined value; and the control for integral control by the second control unit. A gain adjusting unit that adjusts a control gain of the first control unit based on a control response of a target plant.
また、本発明の他の態様は、制御対象のプラントの状態量偏差に基づく比例制御、積分制御及び微分制御の少なくともいずれか1つの帰還制御を行う第1の制御部と、前記状態量偏差に基づき、前記第1の制御部による制御ゲインより低い制御ゲインの積分制御を行う第2の制御部とを切り替えて前記制御対象のプラントを制御するプラント制御方法であって、前記状態量偏差の絶対値が所定値以下である場合に、前記第1の制御部による帰還制御を制限し、前記第2の制御部に積分制御を実行させ、前記第2の制御部による積分制御に対する前記制御対象のプラントの制御応答に基づいて前記第1の制御部の制御ゲインを調整することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a first control unit that performs feedback control of at least one of proportional control, integral control, and differential control based on a state quantity deviation of a plant to be controlled; A plant control method for controlling the plant to be controlled by switching to a second control unit that performs integral control with a control gain lower than the control gain by the first control unit, the absolute value of the state quantity deviation being When the value is equal to or less than a predetermined value, the feedback control by the first control unit is limited, the second control unit is caused to perform integration control, and the control target of the control target for the integration control by the second control unit is controlled. The control gain of the first control unit is adjusted based on a control response of the plant.
また、本発明の他の態様は、制御対象のプラントの状態量偏差に基づく比例制御、積分制御及び微分制御の少なくともいずれか1つの帰還制御を行う第1の制御部と、前記状態量偏差に基づき、前記第1の制御部による制御ゲインより低い制御ゲインの積分制御を行う第2の制御部とを切り替えて前記制御対象のプラントを制御するプラント制御プログラムであって、前記状態量偏差の絶対値が所定値以下である場合に、前記第1の制御部による帰還制御を制限し、前記第2の制御部に積分制御を実行させるステップと、前記第2の制御部による積分制御に対する前記制御対象のプラントの制御応答に基づいて前記第1の制御部の制御ゲインを調整するステップとを情報処理装置に実行させることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a first control unit that performs feedback control of at least one of proportional control, integral control, and differential control based on a state quantity deviation of a plant to be controlled; A plant control program for controlling the plant to be controlled by switching to a second control unit that performs integral control with a control gain lower than the control gain by the first control unit, the absolute value of the state quantity deviation being When the value is equal to or less than a predetermined value, the step of limiting the feedback control by the first control unit and causing the second control unit to perform integral control; and the control for the integral control by the second control unit And causing the information processing apparatus to execute a step of adjusting a control gain of the first control unit based on a control response of a target plant.
本発明を用いることで、帰還制御系において制御対象の状態が大きく変化する際のゲイン設定を好適におこなうことができる。 By using the present invention, it is possible to suitably perform gain setting when the state of the controlled object greatly changes in the feedback control system.
実施の形態1.
以下、本発明の実施例を、熱間圧延機における圧延機スタンド間張力制御を例に説明する。図1は、本実施形態に係る張力制御系を示す図である。図1に示すように、スタンド間張力制御部10は、熱間タンデム圧延機のi−1スタンド圧延機1とiスタンド圧延機2の間にある被圧延材8にかかる張力を、ルーパ7に設置された張力計9により検知し、i−1スタンド速度制御装置11に対する速度指令を変更することでi−1スタンド圧延機1のロール速度を制御する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described taking tension control between rolling mill stands in a hot rolling mill as an example. FIG. 1 is a diagram showing a tension control system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the inter-stand
ルーパ7は、機械的に固定された位置にあるルーパ支点14の周りで回す事が可能なルーパアーム15、およびルーパアーム15をルーパ支店14の周りで回す事でルーパロール16の位置を変更するための油圧シリンダ13およびシリンダ位置を検知するためのシリンダ位置検知器17より構成される。ルーパロール16は、被圧延材8を押し上げる事で、被圧延材8にかかる張力を受ける。このルーパロール16にかかる力を張力計9にて測定することにより、スタンド間張力制御部10が被圧延材8にかかる張力を取得する。
The
図2(a)、(b)にルーパ7の動作について示す。被圧延材先端部30が、i−1スタンド圧延機1とiスタンド圧延機2の間にある場合は、ルーパロール16が被圧延材先端部30と衝突すると機械が破損するため、ルーパロール16は、図3(a)に示すように、被圧延材8の通過位置より下がった位置にて待機する。被圧延材先端部30がiスタンド圧延機2に到達したら、図3(b)に示すように、ルーパロール16が被圧延材8を持ち上げるような位置に移動する事で、被圧延材8にかかる張力を張力計9にて測定可能となる。
2A and 2B show the operation of the
被圧延材8の張力は、ルーパロール16からルーパアーム15を経て油圧シリンダ13に伝わるため、被圧延材8の張力が変動すると、油圧シリンダ13の圧力との間で差異が発生し、シリンダー位置が変化する。その結果ルーパロール16の位置が変化する。ルーパロール15の位置変動は、張力変動となるほか圧延操業の安定性にも影響するため、位置を一定とするルーパ位置制御が実施されている。ルーパ位置制御装置20は、ルーパロール16の位置が一定となるように、シリンダ位置検知器17にて測定したシリンダ位置を用いて油圧シリンダ13の圧力を操作して制御する。
Since the tension of the
図3は、従来の熱間タンデム圧延機におけるスタンド間張力制御の構成を示すブロック図である。スタンド間張力制御部10は、比例積分制御を用いて、張力指令と張力実績との偏差を除去するようi−1スタンド速度制御装置11に対して制御指令を出力し、i−1スタンドロール速度を変更する。即ち、本実施形態においては、スタンド間張力制御部10が、第1の制御部として機能する。尚、第1の制御部による制御としては、比例制御、積分制御及び微分制御による帰還制御を用いることが可能である。i−1スタンドロール速度が変化すると、速度−張力応答31により張力実績が変化する。この変動を張力計9にて検知して張力実績とする。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of tension control between stands in a conventional hot tandem rolling mill. The inter-stand
張力実績の変動は、機械系である板張力−シリンダー圧力32により、油圧シリンダ13の圧力変動となるが、油圧シリンダ13の圧力が変動すると、シリンダ位置が変化し、ルーパ機械系35によりルーパ位置変動、しいてはルーパ位置−スタンド間板道長34によりスタンド間板道長が変動する。
The fluctuation of the actual tension results in the fluctuation of the
スタンド間板道長変動は、板道長変化−張力応答33により張力変動となり、張力実績が変動する事となる。ここで、速度−張力応答31は以下の式(1)で示され、板道長変化−張力応答33は、以下の式(2)で示される。
The plate length variation between the stands becomes a tension variation due to the plate length change-
上記速度−張力応答31及び板道長変化−張力応答33は、圧延現象によるもので、被圧延材8の材質や板厚、圧延速度等(以下圧延スケジュールと呼ぶ)により変化する。逆にこれらの値が判れば、i−1スタンド速度制御装置11の応答は測定可能であり、圧延スケジュールには依存しないので、スタンド間張力制御部10の制御ゲインの設定が、図4に一例を示すように可能である。
The speed-
一般的に、Tσのオーダーは数ms程度であると考えられるため、1/Tσは速度制御系の応答ωnより大きくなる。従って、一巡伝達関数のボード線図は図4に示すようになるため、ω≦1/TIで交差周波数を設定する。ここで、ωc=α/TI(但し、α≦1.0)と考えると、以下の式(3)が成り立つ。
In general, it is considered that the order of T sigma is the order of a few ms, 1 / T sigma is greater than the response omega n of the speed control system. Thus, Bode diagram of the loop transfer function to become as shown in FIG. 4, to set the crossover frequency at ω ≦ 1 / T I. Here, assuming that ω c = α / T I (where α ≦ 1.0), the following equation (3) holds.
従って、スタンド間張力制御部10のゲインKPは、以下の式(4)で表される。
Therefore, the gain K P of the inter-stand
図4で求めた、圧延スケジュールに応じたスタンド間張力制御部10の制御ゲインKPが過大である場合の制御応答シミュレーション結果を図5(a)〜(c)に示す。図5(a)〜(c)においては、張力偏差の外乱(張力外乱)をステップ状に与えた場合の制御応答を示しており、図5(a)は、制御ゲイン5倍、図5(b)は張力実績が発振(振幅が一定のまま振動)した制御ゲイン10.35倍、図5(c)は張力実績が振動して発散した制御ゲイン20倍の場合を示している。
Obtained in FIG. 4 shows a control response simulation result when the control gain K P of the
以上より、熱間タンデム圧延機のスタンド間張力制御部10においては、制御ゲインが10倍を超えると、張力変動が発振または発散する事がわかる。圧延スケジュールによって、速度−張力応答31におけるKσVが異なり、10倍より大の差となる場合もあることが予想できるため、制御ゲインの設定が誤差を持った場合においても安定に制御できるような制御方法が必要となる。
From the above, in the inter-stand
図6は、図17に示す従来のプラント制御の構成に対して本実施形態に係るプラント制御の構成を示すブロック図である。図6に示すように、本実施形態に係るプラント制御においては、図17に示す従来のプラント制御に含まれる構成に加えて、制御動作制限装置200、定常偏差補償装置201、定常偏差補償実施可否選択装置202、制御ゲイン修正装置203、制御ゲイン学習装置204、制御ゲインデータベース205及び上位計算機250が設けられている。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the plant control according to the present embodiment with respect to the configuration of the conventional plant control shown in FIG. As shown in FIG. 6, in the plant control according to the present embodiment, in addition to the configuration included in the conventional plant control shown in FIG. 17, the control
また、図7は、図3に示す従来のスタンド間張力制御の構成に対して本実施形態に係るスタンド間張力制御の構成を示すブロック図である。図6において説明した新規な構成における制御動作制限装置200、定常偏差補償装置201、定常偏差補償実施可否選択装置202、制御ゲイン修正装置203、制御ゲイン学習装置204、制御ゲインデータベース205は、図3において説明した従来のスタンド間張力制御の構成に対して、図7に示すように接続されている。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of tension control between stands according to the present embodiment with respect to the configuration of tension control between stands shown in FIG. The control
制御動作制限装置200は、図8に一例を示すような制御偏差ゲインを設定する。ある入力に対して、偏差ゲインを掛けた場合の出力を図8下図に示す。図8に示すように、制御動作制限装置200は、張力偏差がΔTM2からΔTM1である間、制御ゲインが1.0から0に直線的に変化し、ΔTM1からΔTP1である間、制御ゲインは0.0であり、ΔTP1からΔTP2である間、制御ゲインが0から1.0まで直線的に変化するように設定している。
The control
即ち、本実施形態においては、状態量偏差の絶対値が所定値以下である場合に、第1の制御部であるスタンド間量力制御部10による帰還制御を制限し、後述する第2の制御部である定常偏差補償装置201に積分制御を実行させる。また、制御を切り替える際には、図8に示すように、第1の制御部側の制御ゲインを、状態量偏差の値に応じて徐々に変化させる。このような制御ゲインの調整により、制御が急に切り換わることによって制御が不安定になることを回避することができる。
That is, in this embodiment, when the absolute value of the state quantity deviation is equal to or smaller than a predetermined value, the feedback control by the inter-stand quantity
尚、図8において、ΔTM2及びΔTP2が、スタンド間張力制御部10に入力する状態量偏差を調整し始め、状態量偏差が夫々ΔTM1、ΔTP1に近づくにつれて状態量偏差がゼロに近づくように調整する制限開始閾値であり、ΔTM1及びΔTP1が、スタンド間張力制御部10に入力する状態量偏差を完全にゼロにする制限完了閾値である。
Note that in FIG. 8, [Delta] T M2 and [Delta] T P2 is started to adjust the state variable deviation to be input to the
図8においては、ΔTP1=0.3、ΔTP2=0.6、ΔTM1=−0.3、ΔTM2=−0.6の場合を例としている。ΔTM1からΔTP1にかけては、制御ゲイン=0であるため、実質的にはデッドバンドである。従って、以下の説明においては、ΔTM1からΔTP1の間をデッドバンドと称する。 In FIG. 8, the case where ΔT P1 = 0.3, ΔT P2 = 0.6, ΔT M1 = −0.3, and ΔT M2 = −0.6 is taken as an example. From ΔT M1 to ΔT P1 , since the control gain = 0, it is substantially a dead band. Therefore, in the following description, it referred to as the dead band between [Delta] T M1 of [Delta] T P1.
制御動作制限装置200として制御偏差ゲインを追加した場合の制御応答の変化を図9(a)〜(b)に示す。図9(a)は従来の制御系の場合であり、この場合図に示すように発振する。これに対して、図9(b)は制御動作制限装置200を用いた場合を示す図であり、この場合図に示すように発振は抑制されている。他方、図9(b)の場合、制御ゲインが0となる制御偏差±0.3以内でデッドバンドとなり張力制御が実施されないため、+0.3の定常偏差が残っている。定常偏差補償装置201は、この定常偏差を除去するために設けられるものである。定常偏差補償装置201は、後述するようにゲイン調整のやりやすさを考慮して積分制御のみとする。
9A to 9B show changes in control response when a control deviation gain is added as the control
定常偏差補償装置201の一巡伝達関数は以下の式(5)によって表されるため、そのボード線図は、図10のようになる。
Since the one-round transfer function of the
そして、積分制御のゲインK´Iは、圧延スケジュールに依存する速度−張力応答31ゲインKσV 、および予め設定する積分時定数T´Iより求める事ができる。ここで、ωc=α・ωn=1/TI(但し、α≦1.0)と考えると、以下の式(6)が成り立つ。
The integral control gain K ′ I can be obtained from the speed-
従って、定常偏差補償装置201のゲインK´Iは、以下の式(7)で表される。
Therefore, the gain K ′ I of the
ここで、定常偏差補正の積分時定数T´Iを、速度−張力応答31ゲインKσVが10倍程度異なった場合でも制御が発振しないように、スタンド間張力制御部10における積分時定数TIの10倍で設定する。換言すると、定常偏差補正における積分制御の制御ゲインは、スタンド間張力制御部10における制御ゲインの10分の1程度に設定される。この10倍という値は一例であり、制御対象のプラントの特性に応じて数倍〜数十倍の値を用いることが可能である。
Here, the integration time constant T'I of steady-state error correction, rate - so that the control even when the
図9(b)のシミュレーションは、速度−張力応答31ゲインKσVが実際より小さいため、制御ゲインが10.35倍となった場合を想定してるが、この場合でも定常偏差補償装置の積分ゲインは最適ゲインの1.035倍となるため安定に制御可能である。図9(c)は、定常偏差補償装置201を追加した場合のステップ応答である。制御偏差0.3までスタンド間張力制御部10と定常偏差補償装置201で制御した後、定常偏差補償装置201が定常偏差を除去しているのがわかる。
The simulation of FIG. 9B assumes that the control gain is 10.35 times because the speed-
図11(a)、(b)は、夫々図5(a)、(c)の場合について、定常偏差補償装置201を追加した場合のステップ応答を示す図である。図11(a)に示すように、スタンド間張力制御部10の制御ゲインが適正範囲である図5(a)に対応する図11(a)の応答が時間を要するようになっている。制御動作制限装置200および定常偏差補償装置201は、スタンド間張力制御部10の制御ゲインが過大の場合に制御が発振または発散しないようにするために追加したものであるため、制御ゲインが過大の場合には有効に動作するが、適当または過小の場合は制御応答が悪くなる問題点がある。そこで、定常偏差補償装置201での制御時の応答を用いて、速度−張力応答31ゲインKσVを修正する制御ゲイン修正装置202を適用する。
FIGS. 11A and 11B are diagrams showing step responses when the
図12に制御ゲイン修正の考え方を示す。スタンド間張力変動は、種々の要因により発生するが、図2(a)に示すスタンド間に被圧延材先端部30が存在する状態から、被圧延材先端部がiスタンドに噛み込むタイミングt1においてスタンド間張力が発生する。この時、大きな張力偏差が発生するが、これが除去されたタイミングt2の後は、圧延機の加減速等が無ければスタンド間張力は安定する。
FIG. 12 shows the concept of control gain correction. Although the tension variation between the stands occurs due to various factors, the timing t 1 at which the to-be-rolled material tip portion bites into the i-stand from the state in which the to-be-rolled
図12に示すタイミングt2以降の張力変動が余り存在しない状態の時に、定常偏差補償装置201を動作させる。定常偏差補償装置201は、積分制御のみで構成されているため、その制御ゲインは上記式(7)によって表され、応答の違いはKσVの誤差によるものと推定できる。従って、制御開始時の張力偏差が37%まで減衰する時間を測定する事で積分時定数T´Iの実際の値T´Iactが求まる。これを用いる事で、以下の式(8)により速度−張力応答31ゲインKσVの実際の値KσVactを求める事が可能である。このように、本実施形態においては、第2の制御部である定常偏差補償装置201による制御の制御応答に基づいて、速度−張力影響係数KσVを補正することが可能である。
When the timing t 2 after the tension variation as shown in Figure 12 is in the absence of much, to operate the steady
図13は、図12に示すタイミングt2以降の定常偏差補償制御の詳細を示す図である。定常偏差補償実施可否選択装置202は、図13に示すように、張力計9にて測定した張力実績と、張力指令との差である張力偏差を監視し、定常偏差補償装置201の動作可否を判定する。定常偏差補償実施可否選択装置202は、定常偏差補償装置201の定常偏差補償指令値210を操作する。
Figure 13 is a diagram showing the details of the timing t 2 subsequent steady-state error compensation control shown in FIG. 12. As shown in FIG. 13, the steady deviation compensation execution
図13に示すように、定常偏差補償実施可否選択装置202は、定常偏差補償指令値=ΔTP1として定常偏差補償制御を実施し、張力偏差がΔTP1の前後ΔTP1+とΔTP1−との間の値である期間が、予め設定された張力安定判定期間に達すると、定常偏差補償指令値210をゼロとする。これにより、張力偏差ΔTがΔTP1からゼロに近づき始める。このタイミングが、図12に示すタイミングt3である。このタイミングt3において、応答測定実施信号212をイネーブルにし、制御ゲイン修正装置203による速度−張力影響係数KσVの補正動作を開始させる。尚、ここでは、張力偏差が正側(プラス側)である場合について説明したが、負側(マイナス側)についても同様に実施する。
As shown in FIG. 13, the steady-state error compensation performed whether
このような処理により、張力偏差ΔTをゼロに近付ける際には、張力偏差ΔTがΔTP1の周辺である程度安定した後であるため、積分制御において考慮される張力偏差が安定しており、ΔTP1からゼロに近づく波形を安定されることができ、速度−張力影響係数KσVを補正するための実際の時定数T´Iactを好適に測定することができる。尚、図13の例においては、定常偏差補償指令値を直接制御する場合を例としているが、定常偏差補償指令値はゼロのままとし、定常偏差補償指令値のゲイン211を制御することによって図15と同様の機能を実現することも可能である。
By such a process, when the tension deviation ΔT is brought close to zero, since the tension deviation ΔT is stabilized to some extent around ΔT P1 , the tension deviation considered in the integral control is stable, and ΔT P1 The waveform approaching zero can be stabilized, and the actual time constant T ′ Iact for correcting the velocity-tension influence coefficient K σV can be suitably measured. In the example of FIG. 13, the steady deviation compensation command value is directly controlled. However, the steady deviation compensation command value remains zero and the
次に、制御ゲイン修正装置203の動作概要を図14に示す。定常偏差補償実施可否選択装置202において、応答測定が開始されたら、その時点の張力実績をΔTSTARTとし、測定終了とするべき張力偏差ΔTEND=0.37×ΔTSTARTを求める。張力偏差を監視して、張力偏差がΔTEND以下となったら、応答測定を終了する。応答測定が実施されていた時間を計測する事により、実際の積分制御応答T´Iactを求める事ができる。
Next, an outline of the operation of the control
このようにして求めたT´Iact及び上記式(8)を用いる事により、速度−張力応答31のゲインKσVの実際の値KσVactを求める事ができる。ここで、KσV、T´Iは、スタンド間張力制御部10および定常偏差補償制御装置201の制御ゲインを求めるのに使用した速度−張力応答31ゲインおよび積分時定数である。
By using the thus determined was T'Iact and the equation (8), speed - it can determine the actual value K ShigumaVact gain K [sigma] v tension responses 31. Here, K σV and T ′ I are the speed-
図15に、制御ゲイン学習装置204の動作概要を示す。熱間タンデム圧延機にて、どのような製品仕様の被圧延材を圧延するかを管理する上位計算機250が、被圧延材1本毎に製品仕様と操業情報である圧延スケジュールを設定する。制御ゲイン学習装置204は、その設定値に基づき、該当する圧延スケジュールにおける速度−張力応答31ゲインおよび制御動作制限装置200で使用するパラメータの情報KσV、ΔTP1、ΔTP2、ΔTM1、ΔTM2を制御ゲインデータベース205から読み出して、スタンド間張力制御部10および制御動作制限装置200、定常偏差補償装置201に対して制御ゲインおよび制御偏差ゲインのパラメータΔTP1、ΔTP2、ΔTM1、ΔTM2を設定する。
FIG. 15 shows an outline of the operation of the control
新たに熱間タンデム圧延機設備を立ち上げる場合や、新規の圧延スケジュールで圧延する場合等には、KσV、ΔTP1、ΔTP2、ΔTM1、ΔTM2の初期値を設定する必要がある。この場合、圧延モデル式を用いて計算した値でKσVを設定し、ΔTP1、ΔTP2、ΔTM1、ΔTM2については、過去の経験から適当な値を設定すればよい。本発明においては、制御動作制限装置200にてスタンド間張力制御部10の制御ゲインが過大の場合でも安定に制御できるような構成となっているため、スタンド間張力制御部10の制御ゲインを高め(5〜10倍程度)に設定して、制御ゲインを学習していくのが望ましい。
When newly setting up a hot tandem rolling mill facility or rolling with a new rolling schedule, it is necessary to set initial values of K σV , ΔT P1 , ΔT P2 , ΔT M1 , and ΔT M2 . In this case, K σV is set with a value calculated using a rolling model formula, and appropriate values may be set for ΔT P1 , ΔT P2 , ΔT M1 , and ΔT M2 from past experience. In the present invention, since the control
また、制御ゲイン修正装置203にて応答測定が完了して速度−張力応答31ゲイン実績Kσactが算出されたら、応答測定完了時実施の内容を実施する。制御ゲインデータベースから該当する圧延スケジュールのKσVを取り出してKσV(k−1)とし、学習ゲインCADに従って、実績KσVactを学習してKσV(k)とし、該当する圧延スケジュールの位置のKσVをKσV(k)に変更する。同時に、KσV(k)とKσV(k−1)の比率を計算して、変化が微小と判断されるADLLIMとADULIM(それぞれ予め定めた値)の間にあれば、学習が完了したとみなして、制御動作制限装置200が動作しなくなるように制御パラメータを変更する。
Further, when the response measurement is completed by the control
具体的には、制御偏差ゲインのパラメータΔTP1、ΔTP2、ΔTM1、ΔTM2をすべて0とする。これにより、制御ゲイン補正装置203にて求めた実績KσVactが実際のスタンド間張力制御部10に反映されると共に、学習が完了した場合は制御動作制限装置200の動作を停止する事で、最適な制御ゲインを用いたスタンド間張力制御部10が可能となる。即ち、制御ゲイン補正装置203が、ゲイン調整部として機能する。また、制御偏差ゲインについては、デッドバンドを最初は広く設定しておき、制御ゲインの学習進度に応じて徐々に狭くしていく方法もある。
Specifically, the control deviation gain parameters ΔT P1 , ΔT P2 , ΔT M1 and ΔT M2 are all set to zero. As a result, the actual result KσVact obtained by the control
以上により、熱間タンデム圧延機設備の立上げ時や、新規の圧延スケジュールの材料を圧延する場合においても、スタンド間張力制御部10の制御ゲインの過大により発生する張力変動に起因する品質異常や操業異常を防止しつつ、制御ゲインを最適なものに学習していく事が可能となる。
As described above, even when a hot tandem rolling mill equipment is started up or when a material of a new rolling schedule is rolled, quality anomalies caused by tension fluctuations caused by excessive control gain of the inter-stand
尚、図7に示すようなスタンド間張力制御の制御構成は、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって実現される。ここで、図7に示すような本実施形態に係るスタンド間張力制御の各機能を実現するためのハードウェアについて、図16を参照して説明する。図16は、本実施形態に係るスタンド間張力制御のハードウェア構成を示すブロック図である。図16に示すように、本実施形態に係る情報処理装置は、一般的なサーバやPC(Personal Computer)等の情報処理端末と同様の構成を有する。 Note that the control configuration of tension control between stands as shown in FIG. 7 is realized by a combination of software and hardware. Here, hardware for realizing each function of tension control between stands according to the present embodiment as shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a block diagram illustrating a hardware configuration of tension control between stands according to the present embodiment. As shown in FIG. 16, the information processing apparatus according to the present embodiment has the same configuration as an information processing terminal such as a general server or a PC (Personal Computer).
即ち、本実施形態に係る情報処理装置は、CPU(Central Processing Unit)101、RAM(Random Access Memory)102、ROM(Read Only Memory)103、HDD(Hard Disk Drive)104およびI/F105がバス108を介して接続されている。また、I/F105にはLCD(Liquid Crystal Display)106および操作部107が接続されている。
That is, the information processing apparatus according to the present embodiment includes a CPU (Central Processing Unit) 101, a RAM (Random Access Memory) 102, a ROM (Read Only Memory) 103, an HDD (Hard Disk Drive) 104, and an I /
CPU101は演算手段であり、情報処理装置全体の動作を制御する。RAM102は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、CPU101が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ROM103は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。
The
HDD104は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、OS(Operating System)や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム等が格納されている。I/F105は、バス108と各種のハードウェアやネットワーク等を接続し制御する。また、I/F105は、夫々の装置が情報をやり取りし、若しくは圧延機に対して情報を入力するためのインタフェースとしても用いられる。
The
LCD106は、オペレータが情報処理装置の状態を確認するための視覚的ユーザインタフェースである。操作部107は、キーボードやマウス等、オペレータが情報処理装置に情報を入力するためのユーザインタフェースである。このようなハードウェア構成において、ROM103やHDD104若しくは図示しない光学ディスク等の記録媒体に格納されたプログラムがRAM102に読み出され、CPU101がそのプログラムに従って演算を行うことにより、ソフトウェア制御部が構成される。このようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、本実施形態に係るスタンド間張力制御の制御構成の機能が実現される。
The
その他の実施形態.
実施の形態1においては、制御動作制限装置200として制御偏差ゲインを用いたが、単純なデッドバンドのように他の制御動作制限手段を用いても良い。また、実施の形態1においては、熱間タンデム圧延機のスタンド間張力制御につき説明したが、同様な方法は冷間タンデム圧延機をはじめとする種々の制御対象プラントに適用可能である。
Other embodiments.
In the first embodiment, the control deviation gain is used as the control
1 i−1スタント圧延機
2 iスタンド圧延機
7 ルーパ
8 被圧延材
9 張力系
10 スタンド間張力制御
11 i−1スタンド速度制御装置
12 iスタンド速度制御装置
13 油圧シリンダ
14 ルーパ支点
15 ルーパアーム
16 ルーパロール
17 シリンダ位置検知器
20 ルーパ位置制御装置
30 被圧延材先端部
31 速度−張力応答
32 板張力−シリンダー圧力
33 板道長変化ー−張力
34 ルーパ位置−スタンド間張力
35 ルーパ機械系
101 CPU
102 RAM
103 ROM
104 HDD
105 I/F
106 LCD
107 操作部
108 バス
200 制御動作制限装置
201 定常偏差補償装置
202 定常偏差補償実施可否選択装置
203 制御ゲイン修正装置
204 制御ゲイン学習装置
205 制御ゲインデータベース
250 上位計算機
300 制御対象プラント
301 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 i-1 stunt rolling mill 2 i stand rolling
102 RAM
103 ROM
104 HDD
105 I / F
106 LCD
Claims (7)
前記状態量偏差に基づく比例制御、積分制御及び微分制御の少なくともいずれか1つの帰還制御を行う第1の制御部と、
前記状態量偏差に基づき、前記第1の制御部による制御ゲインより低い制御ゲインの積分制御を行う第2の制御部と、
前記状態量偏差の絶対値が所定値以下である場合に、前記第1の制御部による帰還制御を制限し、前記第2の制御部に積分制御を実行させる制御切替部と、
前記第2の制御部による積分制御に対する前記制御対象のプラントの制御応答に基づいて前記第1の制御部の制御ゲインを調整するゲイン調整部とを含むことを特徴とするプラント制御装置。 A plant control device that performs feedback control based on a state quantity deviation of a plant to be controlled,
A first control unit that performs feedback control of at least one of proportional control, integral control, and differential control based on the state quantity deviation;
A second control unit that performs integral control of a control gain lower than the control gain of the first control unit based on the state quantity deviation;
A control switching unit that limits feedback control by the first control unit and causes the second control unit to perform integral control when the absolute value of the state quantity deviation is a predetermined value or less;
A plant control apparatus comprising: a gain adjustment unit that adjusts a control gain of the first control unit based on a control response of the plant to be controlled with respect to integral control by the second control unit.
前記状態量偏差の絶対値が所定値以下である場合に、前記第1の制御部による帰還制御を制限し、前記第2の制御部に積分制御を実行させ、
前記第2の制御部による積分制御に対する前記制御対象のプラントの制御応答に基づいて前記第1の制御部の制御ゲインを調整することを特徴とするプラント制御方法。 A first control unit that performs feedback control of at least one of proportional control, integral control, and differential control based on the state quantity deviation of the plant to be controlled, and control by the first control unit based on the state quantity deviation A plant control method for controlling the plant to be controlled by switching to a second control unit that performs integral control with a control gain lower than the gain,
When the absolute value of the state quantity deviation is equal to or less than a predetermined value, the feedback control by the first control unit is limited, and the second control unit executes the integral control,
A plant control method, wherein a control gain of the first control unit is adjusted based on a control response of the plant to be controlled with respect to integral control by the second control unit.
前記状態量偏差の絶対値が所定値以下である場合に、前記第1の制御部による帰還制御を制限し、前記第2の制御部に積分制御を実行させるステップと、
前記第2の制御部による積分制御に対する前記制御対象のプラントの制御応答に基づいて前記第1の制御部の制御ゲインを調整するステップとを情報処理装置に実行させることを特徴とするプラント制御プログラム。 A first control unit that performs feedback control of at least one of proportional control, integral control, and differential control based on the state quantity deviation of the plant to be controlled, and control by the first control unit based on the state quantity deviation A plant control program for controlling the plant to be controlled by switching to a second control unit that performs integral control with a control gain lower than the gain,
Limiting the feedback control by the first control unit when the absolute value of the state quantity deviation is equal to or less than a predetermined value, and causing the second control unit to perform integral control; and
Adjusting the control gain of the first control unit based on the control response of the plant to be controlled with respect to the integral control by the second control unit, causing the information processing apparatus to execute the plant control program .
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