JP2022170100A - Rolling load prediction method, rolling control method and rolling load prediction device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧延荷重予測方法、圧延制御方法、及び圧延荷重予測装置に関する。 The present invention relates to a rolling load prediction method, a rolling control method, and a rolling load prediction device.
厚鋼板等の鉄鋼製品を製造する工程では、鋳造されたスラブを加熱炉で所定温度まで加熱した後、可逆式圧延機においてスラブを複数パス圧延することにより、スラブを製品厚まで圧延している。このとき、各パスにおける圧下量等の圧延スケジュールは計算機によって自動的に計算、設定されるが、圧延能率を最大化するため、すなわち最小のパスで圧延を完了させるためには、1パス当たりの圧下量を最大にする必要がある。 In the process of manufacturing steel products such as thick steel plates, after heating a cast slab to a predetermined temperature in a heating furnace, the slab is rolled to the product thickness by rolling the slab multiple passes in a reversible rolling mill. . At this time, the rolling schedule, such as the amount of reduction in each pass, is automatically calculated and set by a computer. It is necessary to maximize the reduction amount.
ここで、各パスの圧下量は圧延機の常用最大荷重や最大トルクによって制約されており、予測した圧延荷重によって圧下量が設定され、実績の圧延荷重が圧延機の常用最大荷重を上回らないようにパススケジュール内で圧下量に制約を設けている。従って、圧延荷重の予測精度が悪い場合、予測のバラツキを考慮してパススケジュール内での制約荷重をより小さなものにしなければならない。このため、圧延荷重の予測精度(=実績圧延荷重/予測圧延荷重)が向上すれば、制約荷重を大きくして圧延能率の最大化を達成できる。 Here, the reduction amount of each pass is restricted by the maximum normal load and maximum torque of the rolling mill. However, the reduction amount is restricted in the pass schedule. Therefore, if the prediction accuracy of the rolling load is poor, the constraint load within the pass schedule must be made smaller in consideration of the variation in prediction. Therefore, if the prediction accuracy of the rolling load (=actual rolling load/predicted rolling load) is improved, the constraint load can be increased to maximize the rolling efficiency.
このような背景から、前パスの圧延荷重の予測精度から当パスの圧延荷重の学習値を決定し、当パスの予測圧延荷重に学習値を掛けることにより、圧延荷重の予測誤差を小さくする方法が提案されている。しかしながら、一般に、鋼板温度や圧下率は各パスで異なり、鋼板温度が異なる場合、変態点付近では圧延荷重の説明変数の一つである変形抵抗が温度に対して変曲点を持ち非線形となる。このため、パス間で鋼板温度が変態点を跨ぐ場合、単純に前パスの圧延荷重の予測精度を当パスに反映させるだけでは、圧延荷重の予測精度は十分とならない。そこで、このような問題を解決するため、至近ではデータベースに蓄積されたビッグデータを活用する特許文献1に記載の方法が提案されている。 Against this background, a method for reducing the prediction error of the rolling load by determining the learning value of the rolling load for this pass from the prediction accuracy of the rolling load for the previous pass and multiplying the predicted rolling load for this pass by the learning value. is proposed. However, in general, the steel plate temperature and the reduction ratio are different for each pass, and when the steel plate temperature is different, the deformation resistance, which is one of the explanatory variables of the rolling load, has an inflection point and becomes nonlinear with respect to the temperature near the transformation point. . Therefore, when the steel plate temperature straddles the transformation point between passes, simply reflecting the prediction accuracy of the rolling load of the previous pass in the current pass does not provide sufficient prediction accuracy of the rolling load. Therefore, in order to solve such problems, a method described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2002-100001 has recently been proposed, which utilizes big data accumulated in a database.
しかしながら、特許文献1に記載の方法によれば、鋼板温度に対する変形抵抗の非線形性をある程度説明できるようになるが、ビッグデータを使用して、各データ点に対して重み付けをし、要求点近傍の学習係数を算出して学習に適用するため、データベース内での計算時間が膨大となってしまう。このため、特許文献1に記載の方法によれば、圧延荷重を短時間で精度よく予測することは困難である。
However, according to the method described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、圧延荷重を短時間で精度よく予測可能な圧延荷重予測方法及び圧延荷重予測装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、圧延材の圧延能率を向上可能な圧延制御方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a rolling load prediction method and a rolling load prediction apparatus capable of accurately predicting a rolling load in a short period of time. Another object of the present invention is to provide a rolling control method capable of improving the rolling efficiency of a rolled material.
本発明に係る圧延荷重予測方法は、複数パスにより対象圧延材を圧延する可逆式圧延機の各パスの圧延荷重を予測する圧延荷重予測方法であって、過去の操業で圧延対象とした圧延材に関する所定の操業因子の設定値又は実績値と圧延荷重の実績値とを含む操業毎の複数の過去データを操業データとして取得するステップと、前記対象圧延材に関する前記所定の操業因子の値を対象圧延材データとして取得するステップと、前記所定の操業因子を条件項目とし、前記条件項目毎の値を比較することにより、前記対象圧延材データと前記過去データとの類似度を算出するステップと、各過去データの前記圧延荷重の実績値に対して該当する過去データの類似度による重み付けを行い、該重み付けた値を用いて前記対象圧延材の圧延に際し各条件項目が前記圧延荷重に及ぼす学習係数を算出するステップと、前記対象圧延材に関する前パス圧延後の所定の操業因子の実績値を取得し、前記対象圧延材データに含まれる所定の操業因子の設定値を取得した実績値に置き換え、算出された学習係数に基づいて次パスの圧延荷重を予測するステップと、を含み、前記学習係数を算出するステップは、対象圧延材データに対応するデータ空間内の点から所定のユークリッド距離の範囲内にある過去データのみを処理対象とすることを特徴とする。 The rolling load prediction method according to the present invention is a rolling load prediction method for predicting the rolling load of each pass of a reversible rolling mill that rolls a target rolled material in multiple passes, and is a rolled material that is rolled in a past operation. a step of obtaining, as operation data, a plurality of past data for each operation including the set value or actual value of a predetermined operational factor and the actual value of the rolling load, and the value of the predetermined operational factor related to the target rolled material. a step of obtaining as rolled material data; a step of calculating the degree of similarity between the target rolled material data and the past data by using the predetermined operating factor as a condition item and comparing values for each of the condition items; The actual value of the rolling load of each past data is weighted by the similarity of the relevant past data, and the weighted value is used to apply the learning coefficient that each condition item exerts on the rolling load when rolling the target rolled material. obtaining the actual value of the predetermined operation factor after the previous pass rolling for the target rolled material, replacing the set value of the predetermined operation factor included in the target rolled material data with the obtained actual value, and predicting the rolling load of the next pass based on the calculated learning coefficient, wherein the step of calculating the learning coefficient is a range of a predetermined Euclidean distance from a point in the data space corresponding to the target rolled material data. It is characterized in that only the past data in the data is processed.
本発明に係る圧延荷重予測方法は、上記発明において、前記学習係数を算出するステップは、対象圧延材データに対応するデータ空間内の点からの距離が小さい順に所定数の過去データを選択し、選択した過去データのみを処理対象とすることを特徴とする。 In the rolling load prediction method according to the present invention, in the above invention, the step of calculating the learning coefficient includes selecting a predetermined number of past data in ascending order of distance from a point in the data space corresponding to the target rolling material data, It is characterized in that only selected past data is processed.
本発明に係る圧延荷重予測方法は、上記発明において、前記過去データは値域に応じて複数のデータベースに区分けされており、前記学習係数を算出するステップは、対象圧延材データの値域に対応するデータベースに含まれる過去データのみを処理対象とすることを特徴とする。 In the rolling force prediction method according to the present invention, in the above invention, the past data is divided into a plurality of databases according to the value range, and the step of calculating the learning coefficient includes a database corresponding to the value range of the target rolled material data Only the past data included in is to be processed.
本発明に係る圧延荷重予測方法は、上記発明において、前記学習係数を算出するステップは、処理対象の過去データの数が所定値未満である場合、前記所定のユークリッド距離を拡大する、又は、対象圧延材データの値域に対応するデータベースに隣接するデータベースに含まれる過去データを処理対象に含めることを特徴とする。 In the rolling force prediction method according to the present invention, in the above invention, the step of calculating the learning coefficient includes expanding the predetermined Euclidean distance if the number of past data to be processed is less than a predetermined value, or It is characterized in that the past data included in the database adjacent to the database corresponding to the value range of the rolling material data is included in the processing target.
本発明に係る圧延荷重予測方法は、上記発明において、前記学習係数を算出するステップは、学習係数の算出への寄与度を考慮して処理対象の過去データの数を変更するステップを含むことを特徴とする。 The rolling load prediction method according to the present invention is the above invention, wherein the step of calculating the learning coefficient includes a step of changing the number of past data to be processed in consideration of the degree of contribution to the calculation of the learning coefficient. Characterized by
本発明に係る圧延制御方法は、本発明に係る圧延荷重予測方法によって予測された圧延荷重に基づいて可逆式圧延機を制御することにより対象圧延材の板厚を目標板厚まで圧延するステップを含むことを特徴とする。 A rolling control method according to the present invention includes a step of rolling a target strip to a target thickness by controlling a reversible rolling mill based on the rolling load predicted by the rolling load prediction method according to the present invention. characterized by comprising
本発明に係る圧延荷重予測装置は、複数パスにより対象圧延材を圧延する可逆式圧延機の各パスの圧延荷重を予測する圧延荷重予測装置であって、過去の操業で圧延対象とした圧延材に関する所定の操業因子の設定値又は実績値と圧延荷重の実績値とを含む操業毎の複数の過去データを操業データとして取得する手段と、前記対象圧延材に関する前記所定の操業因子の値を対象圧延材データとして取得する手段と、前記所定の操業因子を条件項目とし、前記条件項目毎の値を比較することにより、前記対象圧延材データと前記過去データとの類似度を算出する手段と、各過去データの前記圧延荷重の実績値に対して該当する過去データの類似度による重み付けを行い、該重み付けた値を用いて前記対象圧延材の圧延に際し各条件項目が前記圧延荷重に及ぼす学習係数を算出する手段と、前記対象圧延材に関する前パス圧延後の所定の操業因子の実績値を取得し、前記対象圧延材データに含まれる所定の操業因子の設定値を取得した実績値に置き換え、算出された学習係数に基づいて次パスの圧延荷重を予測する手段と、を備え、前記学習係数を算出する手段は、対象圧延材データに対応するデータ空間内の点から所定のユークリッド距離の範囲内にある過去データのみを処理対象とすることを特徴とする。 A rolling load prediction device according to the present invention is a rolling load prediction device that predicts the rolling load of each pass of a reversible rolling mill that rolls a target rolling material in a plurality of passes, and is a rolling target rolled in past operations. Means for acquiring a plurality of past data for each operation including the set value or actual value of the predetermined operation factor and the actual value of the rolling load as operation data, and the value of the predetermined operation factor regarding the target rolled material means for obtaining rolling material data; means for calculating the degree of similarity between the target rolling material data and the past data by comparing the values for each of the condition items, with the predetermined operating factors as condition items; The actual value of the rolling load of each past data is weighted by the similarity of the relevant past data, and the weighted value is used to apply the learning coefficient that each condition item exerts on the rolling load when rolling the target rolled material. and acquiring actual values of predetermined operating factors after the previous pass rolling for the target rolled material, replacing the set values of the predetermined operating factors included in the target rolling material data with the acquired actual values, and means for predicting the rolling load of the next pass based on the calculated learning coefficient, wherein the means for calculating the learning coefficient is within a predetermined Euclidean distance range from a point in the data space corresponding to the target rolled material data. It is characterized in that only the past data in the data is processed.
本発明に係る圧延荷重予測方法及び圧延荷重予測装置によれば、圧延荷重の学習値を短時間で計算して精度良く圧延荷重を予測することができる。また、本発明に係る圧延制御方法によれば、圧延材の圧延能率を向上させることができる。 According to the rolling force prediction method and the rolling force prediction device according to the present invention, the learning value of the rolling force can be calculated in a short time and the rolling force can be predicted with high accuracy. Further, according to the rolling control method of the present invention, it is possible to improve the rolling efficiency of the rolled material.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である圧延制御装置について説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A rolling control apparatus, which is an embodiment of the present invention, will be described below with reference to the drawings.
〔構成〕
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態である圧延制御装置の構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態である圧延制御装置の構成を示す模式図である。図1に示すように、本発明の一実施形態である圧延制御装置1は、上下一対のワークロール11a,11b及び上下一対のサポートロール12a,12bを備える4段式の可逆式圧延機10を制御することによって圧延材Sの板厚を目標板厚まで圧延する圧延工程を制御する装置であり、操業データ管理装置2、圧延プロセスコンピュータ(圧延プロコン)3、荷重検出装置4、板厚制御装置(Automatic Gauge Control Programmable Logic Controller:AGC PLC)5、及び圧下装置6を備えている。
〔Constitution〕
First, referring to FIG. 1, the configuration of a rolling control device according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a rolling control device that is an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a
操業データ管理装置2は、コンピュータ等の情報処理装置によって構成されており、過去の操業で圧延した圧延材Sに関する操業毎の複数の過去データを操業データとして格納している。本実施形態では、操業データ管理装置2は、過去データとして、実績圧延荷重/予測圧延荷重の値と圧延荷重の説明変数(所定の操業因子)の実績値又は設定値との組のデータを格納している。圧延荷重の説明変数としては、圧下率、圧延材Sの板厚方向の平均温度、炭素当量、圧延前後の板厚等を例示することができる。なお、予測圧延荷重は、例えば以下に示す数式(1)を用いた周知の方法により算出できる。数式(1)において、Pは予測圧延荷重、ldは接触弧長、Qpは圧下力関数、kmは圧延材Sの変形抵抗、Wは圧延材Sの板幅を示す。右辺の各因子の算出方法は例えば非特許文献1を参照されたい。
The operation
圧延プロセスコンピュータ3は、操業データ管理装置2が格納している操業データを用いて、各パスの板厚変更量、先進率、予測圧延荷重、初期圧下位置等の制御対象の圧延工程のパススケジュールを算出する。
The
荷重検出装置4は、上下一対のワークロール11a,11bの圧延荷重を検出し、検出された圧延荷重を示す電気信号を板厚制御装置5に出力する。
The
板厚制御装置5は、圧延プロセスコンピュータ3によって算出されたパススケジュール及び荷重検出装置4によって検出された圧延荷重に基づいて圧下装置6を制御する。
The strip
圧下装置6は、板厚制御装置5からの制御信号に従って上下一対のワークロール11a,11bのギャップ(圧下位置)を制御することにより各パスにおける圧延材Sの圧下量を制御する。
The
このような構成を有する圧延制御装置1では、圧延プロセスコンピュータ3が、以下に示す圧延荷重予測処理を実行することにより、圧延荷重の学習値を短時間で計算して精度良く圧延荷重を予測することを可能にしている。以下、図2を参照して、本発明の一実施形態である圧延荷重予測処理の流れについて説明する。
In the
〔圧延荷重予測処理〕
図2は、本発明の一実施形態である圧延荷重予測処理の流れを示すフローチャートである。図2に示すフローチャートは、処理対象の圧延材Sに関する圧延荷重の説明変数の値(対象圧延材データ)が圧延プロセスコンピュータ3に入力されたタイミングで開始となり、圧延荷重予測処理はステップS1の処理に進む。
[Rolling load prediction processing]
FIG. 2 is a flow chart showing the flow of rolling force prediction processing, which is an embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 2 starts at the timing when the value of the explanatory variable of the rolling load (target rolling material data) for the rolled material S to be processed is input to the rolling
ステップS1の処理では、圧延プロセスコンピュータ3が、操業データ管理装置2が格納している各過去データについて、対象圧延材データに対応する操業データ空間内の点(データ要求点)からのユークリッド距離を算出する。具体的には、操業データ空間におけるデータ要求点及び処理対象の過去データの点をそれぞれ点P及び点Q、圧延荷重の説明変数の数をi(=1~n)個とした場合、圧延プロセスコンピュータ3は、以下に示す数式(2)を用いて、処理対象の過去データQについて、データ要求点Pからのユークリッド距離dを算出する。ここで、数式(2)において、Qiは処理対象の過去データQにおける説明変数iの値、Piはデータ要求点Pにおける説明変数iの値を示す。これにより、ステップS1の処理は完了し、圧延荷重予測処理はステップS2の処理に進む。
In the process of step S1, the rolling
ステップS2の処理では、圧延プロセスコンピュータ3が、ステップS1の処理の結果に基づいて、データ要求点からのユークリッド距離が所定のユークリッド距離の範囲内にある過去データにインデックスを付与する。例えば図3に示すように操業データ空間が説明変数1及び説明変数2からなる2次元空間である場合、圧延プロセスコンピュータ3は、操業データ空間に含まれる過去データBのうち、データ要求点Aを中心とした任意のユークリッド距離を半径とする円領域R1内に含まれる過去データB’にインデックスを付与する。これにより、ステップS2の処理は完了し、圧延荷重予測処理はステップS3の処理に進む。
In the process of step S2, the rolling
ステップS3の処理では、圧延プロセスコンピュータ3が、圧延荷重の説明変数を条件項目とし、条件項目の値を比較することにより、ステップS2の処理においてインデックスを付与された各過去データと対象圧延材データとの類似度を算出する。具体的には、圧延プロセスコンピュータ3は、ステップS2の処理においてインデックスを付与された各過去データについて、以下に示す数式(3)を用いて対象圧延材データとの類似度w(d|h)を算出する。ここで、数式(3)において、hは類似度w(d|h)の広がりを調整するためのパラメータであり、その値が小さいほど対象圧延材データに近い過去データを重視した類似度w(d|h)の算出が可能となる。また、dは数式(2)により算出された各過去データのユークリッド距離を示す。これにより、ステップS3の処理は完了し、圧延荷重予測処理はステップS4の処理に進む。
In the process of step S3, the rolling
ステップS4の処理では、圧延プロセスコンピュータ3が、ステップS2の処理においてインデックスを付与されたk個の過去データについて、ステップS3の処理によって算出された類似度w(d|h)を用いて以下に示す数式(4)により過去データを構成するi個の説明変数xiの回帰係数βi(i=1~n)を算出する。これにより、ステップS4の処理は完了し、圧延荷重予測処理はステップS5の処理に進む。
In the process of step S4, the rolling
ステップS5の処理では、圧延プロセスコンピュータ3が、対象圧延材データのi個の説明変数xiとステップS4の処理において算出されたi個の説明変数xiの回帰係数βiを以下に示す数式(5)に代入することにより圧延荷重の学習係数を算出する。そして、圧延荷重プロセスコンピュータ3は、上記数式(1)を用いて算出された予測圧延荷重に学習係数y’を乗算した値を学習補正後の予測圧延荷重として算出する。これにより、ステップS5の処理は完了し、一連の圧延荷重予測処理は終了する。
In the process of step S5, the rolling
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である圧延荷重予測処理では、圧延プロセスコンピュータ3は、対象圧延材データに対応する操業データ空間内の点から所定のユークリッド距離の範囲内にある過去データのみを用いて圧延荷重の学習係数を算出するので、圧延荷重を短時間で精度よく予測することができる。また、この結果、圧延材の圧延能率を向上させることができる。なお、上記圧延荷重予測処理では、類似度を算出する段階で過去データの数を制限したが、圧延荷重の学習係数を算出する段階で過去データの数を制限するようにしてもよい。すなわち、圧延荷重の学習係数を算出する前までの段階で過去データ数の数を制限することにより、圧延荷重を短時間で精度よく予測することができる。
As is clear from the above description, in the rolling load prediction process, which is one embodiment of the present invention, the rolling
なお、圧延プロセスコンピュータ3は、対象圧延材データに対応する操業データ空間内の点からのユークリッド距離が小さい順に所定数の過去データを選択し、選択した過去データのみを用いて圧延荷重の学習係数を算出してもよい。このような構成によれば、データ点群が疎であれ、密であれ、所定数のデータ点数を使用することになるため、圧延荷重の予測時間の短縮と予測精度との両立が可能となる。
The rolling
また、図4に示すように過去データBを値域に応じて複数のデータベースR2,R3,R4に区分けし、圧延プロセスコンピュータ3は、データ要求点Aを含むデータベースに含まれる過去データのみ(図4に示す例ではデータベースR2)を用いて圧延荷重の学習係数を算出してもよい。さらに、処理対象の過去データの数が所定値未満である場合、圧延プロセスコンピュータ3は、所定のユークリッド距離を拡大する、又は、対象圧延材データの値域に対応するデータベースに隣接するデータベースに含まれる過去データを処理対象に含めるようにしてもよい。具体的には、図5に示す例では、図3に示す領域R1を領域R6に拡大することによって処理対象の過去データを増やしている。また、図6に示す例では、図4に示すデータベースR2に隣接するデータベースR3を合わせたデータベースR7内の過去データを処理対象の過去データとしている。
Further, as shown in FIG. 4, the past data B is divided into a plurality of databases R2, R3, and R4 according to the range of values, and the rolling
また、ユークリッド距離の小さいものから順に過去データを選択し、圧延荷重の学習係数の算出に十分寄与する過去データのみを使用するようにしてもよい。具体的には、この場合、図7に示すように、データ要求点Aの最近傍点をXa、そのユークリッド距離(最近傍距離)をda、類似度をWaとしたとき、データ要求点Aを中心とした半径da+Δdの円内部における過去データの密度ρdaは以下に示す数式(6)により求められる。また、この円内における過去データの学習係数への寄与度Caは以下に示す数式(7)により求められる。 Also, the past data may be selected in order from the one with the smallest Euclidean distance, and only the past data that sufficiently contributes to the calculation of the learning coefficient of the rolling load may be used. Specifically, in this case, as shown in FIG. 7, when the nearest neighbor point of the data request point A is X a , its Euclidean distance (nearest neighbor distance) is da, and the similarity is Wa, the data request point A The density ρ da of past data inside a circle with a radius of d a +Δd centered on is obtained by the following formula (6). Also, the degree of contribution Ca of the past data to the learning coefficient within this circle is obtained by the following formula (7).
次に、図8に示すような、最近傍距離daをn倍した円R9内で最近傍距離daの円R8を除いたドーナツ状の領域内における過去データの学習係数への寄与度Cbは以下に示す数式(8)により求められる。但し、数式(8)中におけるパラメータkはドーナツ状の領域内にある過去データの数を示す。 Next, as shown in FIG. 8, the contribution C of the past data to the learning coefficient in a donut-shaped region excluding the circle R8 of the nearest neighbor distance da within the circle R9 obtained by multiplying the nearest neighbor distance da by n b is obtained by the following formula (8). However, the parameter k in Expression (8) indicates the number of past data in the doughnut-shaped area.
図7に示す円R8と比較して図8に示すドーナツ状の領域を加えることにより、その寄与度はCaからCa+Cbとなる(但し、過去データがない場合は寄与度は変化しないものとする)。従って、最初に加えるドーナツ状の領域の半径をrとしたとき、次に加えるドーナツ状の領域の半径をr2、その次に加えるドーナツ状の領域の半径をr3といった具合にr倍ずつ加えるドーナツ状の領域の半径を大きくしていき、以下の数式(9)に示す条件を満たしたとき、その領域の過去データを使って学習係数を算出しても結果の変化が微小であることを意味する。なお、数式(9)において、Caは円領域とそれまでに加えられたドーナツ状の領域内に含まれる過去データの学習係数への寄与度、Cbは次に加えるドーナツ状の領域内に含まれる過去データの学習係数への寄与度を示す。また、数式(9)において、εは計算終了パラメータを示す。また、数式(9)に示す条件を満たさずにデータ数が閾値以上となった場合は、そこまでの過去データを使って学習係数を算出する。 By adding the donut - shaped region shown in FIG . 8 compared with the circle R8 shown in FIG. assumed). Therefore, when the radius of the donut-shaped region to be added first is r, the radius of the next donut-shaped region to be added is r 2 , the radius of the next donut-shaped region to be added is r 3 , and so on. When the radius of the donut-shaped area is increased and the condition shown in the following formula (9) is satisfied, even if the learning coefficient is calculated using the past data of the area, the change in the result is small. means. In Equation (9), C a is the degree of contribution to the learning coefficient of the past data included in the circular region and the donut-shaped region added so far, and C b is the degree of contribution to the learning coefficient in the next donut-shaped region. Shows the contribution of the included past data to the learning coefficient. Also, in Expression (9), ε indicates a calculation end parameter. Further, when the number of data exceeds the threshold without satisfying the condition shown in formula (9), the learning coefficient is calculated using the past data up to that point.
この計算を実施せず、学習係数算出に用いる過去データを一定数とした場合と比較すると、どちらもトータルの計算量はO(n3)であり、追加となる計算量はO(n・logn)である。このため、一定数とした場合の過去データ数より、本手法による過去データ数が少ない場合は、精度への影響が微小でありつつも、計算量削減による高速化を期待することができる。なお、O(n3)やO(n・logn)はデータ量が十分に多いときの計算時間の見積もりを示す指標(オーダー記法)である。具体的には、O(n3)はデータ数の3乗に比例する計算時間を示し、O(n・logn)はデータ数の1乗×logに比例する計算時間を示す。一般に、データ数が多くなると、計算時間はデータ数の3乗に比例する部分が支配的になる。このため、O(n3)で計算するデータ数を減らすことで大きく計算時間を短縮できる。本実施形態では、追加の計算量O(n・logn)によってO(n3)の計算データ数を削減できる。そして、計算量はO(n3)>O(n・logn)であるので、全体の計算時間を短縮することができる。 In both cases, the total computational complexity is O(n 3 ), and the additional computational complexity is O(n logn ). For this reason, when the number of past data by this method is smaller than the number of past data in the case of a fixed number, even though the effect on accuracy is slight, speedup can be expected by reducing the amount of calculation. Note that O(n 3 ) and O(n·logn) are indices (order notation) that indicate calculation time estimates when the amount of data is sufficiently large. Specifically, O(n 3 ) indicates a calculation time proportional to the cube of the number of data, and O(n·logn) indicates a calculation time proportional to the first power×log of the number of data. In general, as the number of data increases, the part proportional to the cube of the number of data becomes dominant in the calculation time. Therefore, by reducing the number of data to be calculated in O(n 3 ), the calculation time can be greatly shortened. In this embodiment, the number of calculation data of O(n 3 ) can be reduced by the additional calculation amount O(n·logn). Since the amount of calculation is O(n 3 )>O(n·logn), the total calculation time can be shortened.
本発明の効果を評価するために厚板の圧延において圧延荷重の予測精度及び計算速度の比較試験を行った。本実施例では、平均ワークロール径1200mm、バックアップロール径2200mmの4段式の可逆式圧延機を用いた。学習係数による圧延荷重を行わない場合を比較例1、過去に蓄積されたデータを用いて学習係数を算出する先行文献1に記載の方法を比較例2、所定のユークリッド距離の範囲内にある過去データのみを用いた場合を実施例1、ユークリッド距離が小さい順に選択された所定数の過去データのみを用いた場合を実施例2、対象圧延材データの値域に対応するデータベースに含まれる過去データのみを用いた場合を実施例3として、圧延荷重予測精度(実績圧延荷重/予測圧延荷重)を10000点のデータで評価した。 In order to evaluate the effect of the present invention, a comparison test was conducted on the rolling load prediction accuracy and calculation speed in the rolling of thick plates. In this example, a four-high reversible rolling mill with an average work roll diameter of 1200 mm and a backup roll diameter of 2200 mm was used. Comparative Example 1 shows the case where the rolling load is not applied using the learning coefficient. Example 1 for the case of using only the data, Example 2 for the case of using only a predetermined number of past data selected in ascending order of the Euclidean distance, only the past data contained in the database corresponding to the value range of the target rolled material data was used as Example 3, and the rolling load prediction accuracy (actual rolling load/predicted rolling load) was evaluated with 10000 points of data.
実施例1~3と比較例1,2の結果を以下の表1に示す。まず、過去に蓄積されたデータを使用しない比較例1では、圧延荷重予測精度の標準偏差が6.3%であったのに対して、比較例2では、圧延荷重予測精度の標準偏差が4.0%と大きく向上することが確認された。しかしながら、比較例2では、学習係数の算出時間は6.0秒と実操業で用いるには時間が長く、工業生産上適用困難であることが確認された。これに対して、実施例1~3では、学習係数の計算に使用するデータを限定するため、学習係数の算出時間が0.3秒と大幅に減少し、実用上問題ないレベルであった。なお、圧延荷重予測精度の標準偏差は、全データを用いる比較例2に比べて若干悪くはなるものの、比較例2は工業生産上適用することが困難なため、実施例1~3の方が工業生産上有益な効果をもたらすと言える。 The results of Examples 1-3 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1 below. First, in Comparative Example 1 that does not use data accumulated in the past, the standard deviation of the rolling load prediction accuracy was 6.3%, whereas in Comparative Example 2, the standard deviation of the rolling load prediction accuracy was 4. It was confirmed that it greatly improved to .0%. However, in Comparative Example 2, the calculation time of the learning coefficient was 6.0 seconds, which was long enough to be used in actual operation, and it was confirmed to be difficult to apply in terms of industrial production. On the other hand, in Examples 1 to 3, since the data used for calculating the learning coefficient was limited, the calculation time for the learning coefficient was significantly reduced to 0.3 seconds, which was a practically acceptable level. Although the standard deviation of the rolling load prediction accuracy is slightly worse than that of Comparative Example 2 using all data, it is difficult to apply Comparative Example 2 for industrial production, so Examples 1 to 3 are better. It can be said that this has a beneficial effect on industrial production.
1 圧延制御装置
2 操業データ管理装置
3 圧延プロセスコンピュータ(圧延プロコン)
4 荷重検出装置
5 板厚制御装置(AGC PLC)
6 圧下装置
10 可逆式圧延機
1 rolling
4
6
Claims (7)
過去の操業で圧延対象とした圧延材に関する所定の操業因子の設定値又は実績値と圧延荷重の実績値とを含む操業毎の複数の過去データを操業データとして取得するステップと、
前記対象圧延材に関する前記所定の操業因子の値を対象圧延材データとして取得するステップと、
前記所定の操業因子を条件項目とし、前記条件項目毎の値を比較することにより、前記対象圧延材データと前記過去データとの類似度を算出するステップと、
各過去データの前記圧延荷重の実績値に対して該当する過去データの類似度による重み付けを行い、該重み付けた値を用いて前記対象圧延材の圧延に際し各条件項目が前記圧延荷重に及ぼす学習係数を算出するステップと、
前記対象圧延材に関する前パス圧延後の所定の操業因子の実績値を取得し、前記対象圧延材データに含まれる所定の操業因子の設定値を取得した実績値に置き換え、算出された学習係数に基づいて次パスの圧延荷重を予測するステップと、
を含み、
前記学習係数を算出するステップは、対象圧延材データに対応するデータ空間内の点から所定のユークリッド距離の範囲内にある過去データのみを処理対象とすることを特徴とする圧延荷重予測方法。 A rolling load prediction method for predicting the rolling load of each pass of a reversible rolling mill that rolls a target rolling material in multiple passes,
a step of acquiring, as operation data, a plurality of pieces of past data for each operation, including the set value or actual value of a predetermined operation factor and the actual value of the rolling load regarding the rolled material to be rolled in the past operation;
a step of acquiring the value of the predetermined operation factor related to the target rolled material as target rolled material data;
a step of calculating the degree of similarity between the target rolled material data and the past data by using the predetermined operating factors as condition items and comparing values for each of the condition items;
The actual value of the rolling load of each past data is weighted by the similarity of the relevant past data, and the weighted value is used to apply the learning coefficient that each condition item exerts on the rolling load when rolling the target rolled material. a step of calculating
Acquire the actual value of the predetermined operation factor after the previous pass rolling for the target rolled material, replace the set value of the predetermined operation factor included in the target rolled material data with the obtained actual value, and use the calculated learning coefficient predicting the rolling load for the next pass based on
including
The rolling load prediction method, wherein the step of calculating the learning coefficient processes only past data within a range of a predetermined Euclidean distance from a point in the data space corresponding to the target rolled material data.
過去の操業で圧延対象とした圧延材に関する所定の操業因子の設定値又は実績値と圧延荷重の実績値とを含む操業毎の複数の過去データを操業データとして取得する手段と、
前記対象圧延材に関する前記所定の操業因子の値を対象圧延材データとして取得する手段と、
前記所定の操業因子を条件項目とし、前記条件項目毎の値を比較することにより、前記対象圧延材データと前記過去データとの類似度を算出する手段と、
各過去データの前記圧延荷重の実績値に対して該当する過去データの類似度による重み付けを行い、該重み付けた値を用いて前記対象圧延材の圧延に際し各条件項目が前記圧延荷重に及ぼす学習係数を算出する手段と、
前記対象圧延材に関する前パス圧延後の所定の操業因子の実績値を取得し、前記対象圧延材データに含まれる所定の操業因子の設定値を取得した実績値に置き換え、算出された学習係数に基づいて次パスの圧延荷重を予測する手段と、
を備え、
前記学習係数を算出する手段は、対象圧延材データに対応するデータ空間内の点から所定のユークリッド距離の範囲内にある過去データのみを処理対象とすることを特徴とする圧延荷重予測装置。 A rolling load prediction device that predicts the rolling load of each pass of a reversible rolling mill that rolls a target rolling material in multiple passes,
Means for acquiring, as operation data, a plurality of pieces of past data for each operation, including set values or actual values of predetermined operation factors and actual values of the rolling load, regarding the rolled material to be rolled in past operations;
means for acquiring the value of the predetermined operation factor related to the target rolled material as target rolled material data;
means for calculating the degree of similarity between the target rolled material data and the past data by comparing the values for each of the condition items, with the predetermined operating factor as a condition item;
The actual value of the rolling load of each past data is weighted by the similarity of the relevant past data, and the weighted value is used to apply the learning coefficient that each condition item exerts on the rolling load when rolling the target rolled material. a means for calculating
Acquire the actual value of the predetermined operation factor after the previous pass rolling for the target rolled material, replace the set value of the predetermined operation factor included in the target rolled material data with the obtained actual value, and use the calculated learning coefficient means for predicting the rolling load for the next pass based on
with
The rolling load prediction device, wherein the means for calculating the learning coefficient processes only past data within a range of a predetermined Euclidean distance from a point in the data space corresponding to the target rolled material data.
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