JP2014029617A - Plant control device, plant control method and plant control program - Google Patents

Plant control device, plant control method and plant control program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suitably perform gain setting when a state quantity command largely changes in a feedback control system.SOLUTION: A plant control device for performing feedback control on the basis of the state quantity deviation of a plant to be controlled includes: an inter-stand tension control section 10 for performing feedback control of at least one of proportional control, integral control and differential control based on a state quantity deviation; a steady-state deviation compensation device 201 for performing the integral control of a control gain which is lower than a control gain by the inter-stand tension control section 10 on the basis of the state quantity deviation; a control operation restriction device 200 for, when the absolute value of the state quantity deviation is equal to or less than a predetermined value, restricting the feedback control by the inter-stand tension control section 10, and makes the steady-state deviation compensation device 201 execute the integral control; and a control gain correction device 203 for adjusting the control gain of the inter-stand tension control section 10 on the basis of the control response of the plant to be controlled to the integral control by the steady-state deviation compensation device 201.

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 control device 301 so that it matches the state quantity command. The control device 301 generally performs PID (Proportional Integral Derivative) control. PID control includes proportional control, integral control, and differential control, but in practice, necessary functions are used in combination according to the characteristics of the plant 300 to be controlled and the required control characteristics.

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 Patent Document 1, it is possible to avoid the difficulty of gain setting related to load followability in feedback control by using advance control by open loop, and feedback from the open loop if the deviation is within a predetermined range. Although the load followability is prevented from being deteriorated by switching to the control, it is premised that the feedback control is not used when the deviation is large.

特開平9−209712号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-209712

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 control target plant 300 are varied, and the control gain of the control device 301 is varied. Therefore, it is necessary to set the control gain according to the product specifications. However, the control device 301 is not accurate because the model of the rolling phenomenon that is the plant 300 to be controlled and the parameters such as deformation resistance, friction coefficient, and plate temperature used in the model are inaccurate. There is a problem that the error in setting the control gain is large.

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 plant control device 301 is not appropriate, it takes time for the state quantity result to match the state quantity command (when the control gain is too small), or the state quantity oscillates. Or it diverges (in the case of excessive control gain). In any of these cases, the product quality in the controlled plant is affected.

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 object plant 300 is newly started up or when production of a new product is started, the control device 301 is increased. It takes a lot of time to adjust, and there is a possibility that production of the control target plant is stopped due to control failure caused by excessive or excessive control gain, or product failure occurs.

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 control device 301 An object is to provide a plant control method and a plant control apparatus that can prevent the occurrence of an abnormality and simultaneously adjust the control gain of the control apparatus 301 automatically.

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.

本発明の実施形態に係る圧延装置全体構成を示す図である。It is a figure showing the whole rolling device composition concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る圧延装置におけるルーパの動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the looper in the rolling apparatus which concerns on embodiment of this invention. 一般的な圧延装置における帰還制御の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the feedback control in a general rolling apparatus. 一般的な圧延装置における制御ゲインの周波数応答を示す図である。It is a figure which shows the frequency response of the control gain in a general rolling apparatus. 制御ゲインの違いによる状態量の収束、発振、発散を示す図である。It is a figure which shows the convergence, oscillation, and divergence of the state quantity by the difference in control gain. 本発明の実施形態に係るプラント制御の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the plant control which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る圧延装置における帰還制御の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the feedback control in the rolling apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る制御ゲインの設定態様を示す図である。It is a figure which shows the setting aspect of the control gain which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る制御ゲインの違いによる状態量の応答を示す図である。It is a figure which shows the response of the state quantity by the difference in the control gain which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る圧延装置における制御ゲインの周波数応答を示す図である。It is a figure which shows the frequency response of the control gain in the rolling apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る定常偏差補償を行った場合の状態量の応答を示す図である。It is a figure which shows the response of the state quantity at the time of performing the steady deviation compensation which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る張力制御の態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect of tension control which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る張力制御の態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect of tension control which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る張力制御の態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect of tension control which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る制御ゲインの学習に係る構成を示す図である。It is a figure which shows the structure concerning learning of the control gain which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るプラント制御装置を構成する情報処理装置のハードウェア構成を示す図である。It is a figure which shows the hardware constitutions of the information processing apparatus which comprises the plant control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 従来技術に係るプラント制御の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the plant control which concerns on a prior art. 従来技術に係る制御ゲインの違いによる状態量偏差の応答を示す図である。It is a figure which shows the response of the state quantity deviation by the difference in the control gain which concerns on a prior art.

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。
Embodiment 1 FIG.
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 tension control unit 10 applies a tension applied to the material to be rolled 8 between the i-1 stand rolling mill 1 and the i stand rolling mill 2 of the hot tandem rolling mill to the looper 7. The roll speed of the i-1 stand rolling mill 1 is controlled by detecting the tension meter 9 installed and changing the speed command for the i-1 stand speed controller 11.

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 looper 7 has a looper arm 15 that can be rotated around a looper fulcrum 14 in a mechanically fixed position, and a hydraulic pressure for changing the position of the looper roll 16 by rotating the looper arm 15 around the looper branch 14. It comprises a cylinder 13 and a cylinder position detector 17 for detecting the cylinder position. The looper roll 16 receives tension applied to the material to be rolled 8 by pushing up the material 8 to be rolled. By measuring the force applied to the looper roll 16 with the tension meter 9, the inter-stand tension control unit 10 acquires the tension applied to the material 8 to be rolled.

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 looper 7. When the material to be rolled tip 30 is between the i-1 stand rolling mill 1 and the i stand mill 2, the looper roll 16 collides with the material to be rolled 30 and the machine is damaged. As shown to Fig.3 (a), it waits in the position lower than the passage position of the to-be-rolled material 8. FIG. When the workpiece 30 reaches the i-stand rolling mill 2, the looper roll 16 moves to a position where the workpiece 8 is lifted as shown in FIG. The tension can be measured with the tension meter 9.

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 material 8 to be rolled is transmitted from the looper roll 16 to the hydraulic cylinder 13 via the looper arm 15, when the tension of the material 8 to be rolled fluctuates, a difference occurs between the pressure of the hydraulic cylinder 13 and the cylinder position changes. To do. As a result, the position of the looper roll 16 changes. Since the position fluctuation of the looper roll 15 becomes a tension fluctuation and affects the stability of the rolling operation, looper position control is performed to keep the position constant. The looper position control device 20 controls and controls the pressure of the hydraulic cylinder 13 using the cylinder position measured by the cylinder position detector 17 so that the position of the looper roll 16 is constant.

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 tension control unit 10 outputs a control command to the i-1 stand speed control device 11 so as to remove the deviation between the tension command and the actual tension using proportional integral control, and the i-1 stand roll speed. To change. That is, in the present embodiment, the inter-stand tension control unit 10 functions as a first control unit. Note that feedback control by proportional control, integral control, and differential control can be used as the control by the first control unit. When the i-1 stand roll speed is changed, the actual tension is changed by the speed-tension response 31. This change is detected by the tension meter 9 and used as the actual tension.

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 hydraulic cylinder 13 due to the plate tension-cylinder pressure 32 which is a mechanical system. When the pressure of the hydraulic cylinder 13 fluctuates, the cylinder position changes, and the looper mechanical system 35 causes the looper position to change. The inter-stand plate path length varies depending on the fluctuation, that is, the looper position-the inter-stand plate path length 34.

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。

Figure 2014029617
Figure 2014029617
The plate length variation between the stands becomes a tension variation due to the plate length change-tension response 33, and the actual tension changes. Here, the speed-tension response 31 is expressed by the following formula (1), and the plate path length change-tension response 33 is expressed by the following formula (2).
Figure 2014029617
Figure 2014029617

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-tension response 31 and the plate path length change-tension response 33 are due to a rolling phenomenon, and change depending on the material, sheet thickness, rolling speed, and the like (hereinafter referred to as a rolling schedule) of the material 8 to be rolled. Conversely, if these values are known, the response of the i-1 stand speed control device 11 can be measured and does not depend on the rolling schedule. Therefore, the setting of the control gain of the inter-stand tension control unit 10 is an example in FIG. Is possible as shown.

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ω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/Tで交差周波数を設定する。ここで、ω=α/T(但し、α≦1.0)と考えると、以下の式(3)が成り立つ。

Figure 2014029617
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.
Figure 2014029617

従って、スタンド間張力制御部10のゲインKは、以下の式(4)で表される。

Figure 2014029617
Therefore, the gain K P of the inter-stand tension control unit 10 is expressed by the following formula (4).
Figure 2014029617

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K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 interstand tension controller 10 in accordance with the rolling schedule is excessive in FIG 5 (a) ~ (c) . 5A to 5C show control responses when a tension deviation disturbance (tension disturbance) is applied stepwise. FIG. 5A shows a control gain of 5 times and FIG. FIG. 5B shows a case where the actual tension is oscillated (vibrates while the amplitude is constant) 10.35 times, and FIG. 5C shows a case where the actual tension is 20 times the control gain diverges due to vibration.

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 tension control unit 10 of the hot tandem rolling mill, it can be seen that the tension fluctuation oscillates or diverges when the control gain exceeds 10 times. The KσV in the speed-tension response 31 differs depending on the rolling schedule, and it can be predicted that the difference may be larger than 10 times. Therefore, even when the control gain setting has an error, it can be stably controlled. A control method is required.

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 operation restriction device 200, the steady deviation compensation device 201, and the steady deviation compensation execution propriety A selection device 202, a control gain correction device 203, a control gain learning device 204, a control gain database 205, and a host computer 250 are provided.

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 operation limiting device 200, the steady deviation compensation device 201, the steady deviation compensation execution availability selection device 202, the control gain correction device 203, the control gain learning device 204, and the control gain database 205 in the novel configuration described with reference to FIG. 7 is connected to the configuration of the conventional tension control between stands described in FIG.

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 action restriction device 200 sets a control deviation gain as shown in FIG. An output when a deviation gain is applied to a certain input is shown in the lower diagram of FIG. As shown in FIG. 8, while the tension deviation is ΔT M2 to ΔT M1 , the control operation limiting device 200 linearly changes from 1.0 to 0 while the tension deviation is ΔT M1 and ΔT M1 to ΔT P1 . control gain is 0.0, between [Delta] T P1 is [Delta] T P2, are set to vary linearly from the control gain is 0 to 1.0.

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 force control unit 10 that is the first control unit is limited, and a second control unit to be described later The steady-state deviation compensator 201, which is Further, when the control is switched, as shown in FIG. 8, the control gain on the first control unit side is gradually changed according to the value of the state quantity deviation. By adjusting the control gain in this way, it is possible to prevent the control from becoming unstable due to abrupt control switching.

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 interstand tension controller 10, the state amount error as state quantity deviation respectively [Delta] T M1, approaches [Delta] T P1 approaches zero In this way, ΔT M1 and ΔT P1 are restriction completion thresholds that completely eliminate the state quantity deviation input to the inter-stand tension control unit 10.

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 action limiting device 200. FIG. FIG. 9A shows a case of a conventional control system, in which case oscillation occurs as shown in the figure. On the other hand, FIG. 9B is a diagram showing a case where the control operation limiting device 200 is used, and in this case, oscillation is suppressed as shown in the figure. On the other hand, in the case of FIG. 9B, a steady deviation of +0.3 remains because a dead band occurs and tension control is not performed within a control deviation of ± 0.3 where the control gain becomes zero. The steady deviation compensator 201 is provided to remove this steady deviation. As will be described later, the steady deviation compensator 201 performs only integral control in consideration of the ease of gain adjustment.

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。

Figure 2014029617
Since the one-round transfer function of the steady deviation compensator 201 is expressed by the following equation (5), the Bode diagram is as shown in FIG.
Figure 2014029617

そして、積分制御のゲインK´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´より求める事ができる。ここで、ω=α・ω=1/T(但し、α≦1.0)と考えると、以下の式(6)が成り立つ。

Figure 2014029617
The integral control gain K ′ I can be obtained from the speed-tension response 31 gain K σV depending on the rolling schedule and the preset integration time constant T ′ I. Here, assuming that ω c = α · ω n = 1 / T I (where α ≦ 1.0), the following equation (6) holds.
Figure 2014029617

従って、定常偏差補償装置201のゲインK´は、以下の式(7)で表される。

Figure 2014029617
Therefore, the gain K ′ I of the steady deviation compensator 201 is expressed by the following equation (7).
Figure 2014029617

ここで、定常偏差補正の積分時定数T´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T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 tension response 31 gain K [sigma] v is different about 10 times does not oscillate, the integration time constant in interstand tension controller 10 T I Is set to 10 times. In other words, the control gain of the integral control in the steady deviation correction is set to about 1/10 of the control gain in the inter-stand tension control unit 10. The value of 10 times is an example, and a value of several times to several tens of times can be used according to the characteristics of the plant to be controlled.

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-tension response 31 gain KσV is smaller than the actual value, but even in this case, the integral gain of the steady deviation compensator is assumed. Is 1.035 times the optimum gain, and can be controlled stably. FIG. 9C shows a step response when the steady deviation compensator 201 is added. It can be seen that the steady-state deviation compensator 201 removes the steady-state deviation after being controlled by the inter-stand tension controller 10 and the steady-state deviation compensator 201 to a control deviation of 0.3.

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 steady deviation compensator 201 is added in the cases of FIGS. 5A and 5C, respectively. As shown in FIG. 11 (a), the response of FIG. 11 (a) corresponding to FIG. 5 (a) in which the control gain of the inter-stand tension control unit 10 is within an appropriate range takes time. Since the control operation limiting device 200 and the steady deviation compensating device 201 are added to prevent the control from oscillating or diverging when the control gain of the inter-stand tension control unit 10 is excessive, the control gain is excessive. In some cases, it operates effectively, but when it is appropriate or too small, there is a problem that the control response becomes worse. Therefore, the control gain correcting device 202 that corrects the speed-tension response 31 gain KσV is applied using the response at the time of control in the steady deviation compensating device 201.

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t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t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 material tip portion 30 exists between the stands shown in FIG. In this case, tension between the stands is generated. In this, a large tension difference is generated, after the timing t 2 when this is removed, interstand tension Without acceleration and deceleration or the like of the rolling mill is stabilized.

図12に示すタイミングt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´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。

Figure 2014029617
When the timing t 2 after the tension variation as shown in Figure 12 is in the absence of much, to operate the steady state error compensator 201. Since the steady deviation compensator 201 is configured only by integral control, the control gain is expressed by the above equation (7), and it can be estimated that the difference in response is due to the error of KσV . Accordingly, the actual value T'Iact of integration time constant T'I is obtained in that the tension deviation at the start of control is to measure the time to decay to 37%. By using this, the speed by the following equation (8) - it is possible to determine the actual value K ShigumaVact tension response 31 gain K [sigma] v. Thus, in this embodiment, it is possible to correct the velocity-tension influence coefficient KσV based on the control response of the control by the steady deviation compensator 201 as the second control unit.
Figure 2014029617

図13は、図12に示すタイミングt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 availability selection device 202 monitors the tension deviation, which is the difference between the actual tension measured by the tension meter 9 and the tension command, and determines whether or not the steady deviation compensation device 201 can be operated. judge. The steady deviation compensation execution availability selection device 202 operates the steady deviation compensation command value 210 of the steady deviation compensation device 201.

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tである。このタイミングt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 selection device 202, steady-state error compensation control was implemented as a steady-state deviation compensation command value = [Delta] T P1, while the tension deviation between before and after the [Delta] T P1 + and [Delta] T of the [Delta] T P1 P1- When the period of time reaches a preset tension stability determination period, the steady deviation compensation command value 210 is set to zero. Thus, the tension deviation [Delta] T begins to approach the [Delta] T P1 to zero. This timing is a timing t 3 when shown in FIG. At this timing t 3 , the response measurement execution signal 212 is enabled, and the speed-tension influence coefficient K σV correction operation by the control gain correction device 203 is started. Although the case where the tension deviation is on the positive side (plus side) has been described here, the same applies to the negative side (minus side).

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 TIact 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 gain 211 of the steady deviation compensation command value is controlled. It is also possible to realize the same function as 15.

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 gain correction device 203 is shown in FIG. When response measurement is started in the steady deviation compensation implementation selection device 202, the actual tension at that time is set to ΔT START , and a tension deviation ΔT END = 0.37 × ΔT START to be measured is obtained. To monitor the tension deviation, tension deviation When equal to or less than the ΔT END, to end the response measurement. The actual integral control response T ′ Iact can be obtained by measuring the time during which the response measurement has been performed.

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´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-tension response 31 gain and the integration time constant used to obtain the control gains of the inter-stand tension controller 10 and the steady deviation compensation controller 201.

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 gain learning device 204. A host computer 250 that manages what kind of rolled material to be rolled in the hot tandem rolling mill sets a rolling schedule that is product specifications and operation information for each rolled material. Based on the set value, the control gain learning device 204 uses the speed-tension response 31 gain in the relevant rolling schedule and parameter information K σV , ΔT P1 , ΔT P2 , ΔT M1 , ΔT M2 used in the control operation limiting device 200. Are read from the control gain database 205, and parameters ΔT P1 , ΔT P2 , ΔT M1 , ΔT M2 of the control gain and the control deviation gain are sent to the inter-stand tension control unit 10, the control operation limiting device 200, and the steady deviation compensation device 201. Set.

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 operation limiting device 200 is configured to be able to stably control even when the control gain of the inter-stand tension control unit 10 is excessive, the control gain of the inter-stand tension control unit 10 is increased. It is desirable to set the control gain to (about 5 to 10 times) and learn the control gain.

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 gain correction device 203 and the speed-tension response 31 gain result Kσact is calculated, the contents of the execution when the response measurement is completed are executed. And K σV (k-1) is taken out K [sigma] v of the corresponding rolling schedule from the control gain database, in accordance with the learning gains C AD, and K [sigma] v (k) to learn actual K ShigumaVact, the position of the corresponding rolling schedule Change KσV to KσV (k). At the same time, the ratio between K σV (k) and K σV (k-1) is calculated, and if the change is between AD LLIM and AD ULIM (respectively predetermined values) at which the change is judged to be small, learning is completed. As a result, the control parameter is changed so that the control operation restriction device 200 does not operate.

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 gain correction device 203 is reflected in the actual inter-stand tension control unit 10 and, when learning is completed, the operation of the control operation restriction device 200 is stopped, so that the optimum Thus, the inter-stand tension control unit 10 using a simple control gain becomes possible. That is, the control gain correction device 203 functions as a gain adjustment unit. As for the control deviation gain, there is a method in which the dead band is initially set wide and gradually narrowed according to the learning progress of the control gain.

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 tension control unit 10 It is possible to learn the optimal control gain while preventing abnormal operation.

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 / F 105. Connected through. Further, an LCD (Liquid Crystal Display) 106 and an operation unit 107 are connected to the I / F 105.

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 CPU 101 is a calculation unit and controls the operation of the entire information processing apparatus. The RAM 102 is a volatile storage medium capable of reading and writing information at high speed, and is used as a work area when the CPU 101 processes information. The ROM 103 is a read-only nonvolatile storage medium and stores a program such as firmware.

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 HDD 104 is a nonvolatile storage medium that can read and write information, and stores an OS (Operating System), various control programs, application programs, and the like. The I / F 105 connects and controls the bus 108 and various hardware and networks. The I / F 105 is also used as an interface for each device to exchange information or input information to the rolling mill.

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 LCD 106 is a visual user interface for an operator to check the state of the information processing apparatus. The operation unit 107 is a user interface such as a keyboard and a mouse for an operator to input information to the information processing apparatus. In such a hardware configuration, a program stored in a recording medium such as the ROM 103, the HDD 104, or an optical disk (not shown) is read into the RAM 102, and the CPU 101 performs calculations according to the program, thereby configuring a software control unit. . The function of the control configuration of the tension control between the stands according to the present embodiment is realized by a combination of the software control unit configured as described above and hardware.

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 operation limiting device 200, but other control operation limiting means may be used as in a simple dead band. In the first embodiment, the tension control between the stands of the hot tandem rolling mill has been described. However, the same method can be applied to various control target plants including the cold tandem rolling mill.

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 mill 7 Looper 8 Rolled material 9 Tension system 10 Tension control between stands 11 i-1 Stand speed control device 12 i Stand speed control device 13 Hydraulic cylinder 14 Looper fulcrum 15 Looper arm 16 Looper roll 17 Cylinder position detector 20 Looper position control device 30 Rolled material tip 31 Speed-Tension response 32 Plate tension-Cylinder pressure 33 Plate path length change-Tension 34 Looper position-Stand tension 35 Looper machine system 101 CPU
102 RAM
103 ROM
104 HDD
105 I / F
106 LCD
Reference Signs List 107 Operation Unit 108 Bus 200 Control Operation Limiting Device 201 Steady Deviation Compensation Device 202 Steady Deviation Compensation Execution Selection Device 203 Control Gain Correction Device 204 Control Gain Learning Device 205 Control Gain Database 250 Host Computer 300 Controlled Plant 301 Control Device

Claims (7)

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.
前記制御切替部は、前記プラントの状態量偏差の絶対値が所定の制限開始閾値以下である場合に前記第1の制御部に入力される前記状態量偏差を調整することにより前記第1の制御部による帰還制御を制限することを特徴とする請求項1に記載のプラント制御装置。   The control switching unit adjusts the state quantity deviation input to the first control unit when the absolute value of the state quantity deviation of the plant is equal to or less than a predetermined limit start threshold value, thereby adjusting the first control. The plant control device according to claim 1, wherein feedback control by the unit is limited. 前記制御切替部は、前記プラントの状態量偏差の絶対値が前記制限開始閾値以下である場合に、前記プラントの状態量偏差の絶対値が前記制限開始閾値よりも小さい制限完了閾値に近付くについて前記第1の制御部に入力される前記状態量偏差がゼロに近づくように調整し、前記プラントの状態量偏差が前記制限完了閾値以下である場合に前記第1の制御部に入力される状態量偏差をゼロとすることを特徴とする請求項2に記載のプラント制御部。   When the absolute value of the state quantity deviation of the plant is equal to or less than the restriction start threshold, the control switching unit is configured so that the absolute value of the state quantity deviation of the plant approaches a restriction completion threshold smaller than the restriction start threshold. The state quantity input to the first control unit is adjusted such that the state quantity deviation input to the first control unit approaches zero, and the state quantity deviation of the plant is equal to or less than the limit completion threshold. The plant control unit according to claim 2, wherein the deviation is zero. 前記第2の制御部は、入力された状態量偏差に基づいて積分制御を開始した後、前記状態量偏差を所定範囲内で所定期間安定させた後に前記状態量偏差がゼロになるように前記積分制御を開始することを特徴とする請求項1に記載のプラント制御部。   The second control unit starts integration control based on the input state quantity deviation, and then stabilizes the state quantity deviation within a predetermined range for a predetermined period, so that the state quantity deviation becomes zero. The plant control unit according to claim 1, wherein integration control is started. 前記ゲイン調整部は、前記第2の制御部による積分制御によって前記状態量偏差が所定の割合まで減少するまでの期間に基づいて前記第1の制御部の制御ゲインを調整することを特徴とする請求項1に記載のプラント制御部。   The gain adjusting unit adjusts a control gain of the first control unit based on a period until the state quantity deviation is reduced to a predetermined ratio by integral control by the second control unit. The plant control unit according to claim 1. 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.
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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