JP3392508B2 - 通板材の使用回数によるフィードフォワード制御量補正方式 - Google Patents

通板材の使用回数によるフィードフォワード制御量補正方式

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼・金属分野で使用
する連続焼鈍炉その他の冷却を含む加熱炉等に対して、
製品コイル間を通板材でつないだ連続板材を通板すると
きの燃焼制御に利用される通板材の使用回数によるフィ
ードフォワード制御量補正方式に係わり、特に製品コイ
ル間をつなぐ通板材を繰り返し使用したときの当該通板
材表面の組成変化によって生じる製品コイルの熱負荷容
量の変化を補償する技術を設けた通板材の使用回数によ
るフィードフォワード制御量補正方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、連続焼鈍炉等の温度制御設備は、
図4に示すように焼鈍炉1内に対して、製品コイル2,
2間に通板材3を入れてつなぎ合せた連続板材を連続的
に通板させる一方、フィードフォワード(FF)制御系
とフイードバック(FB)制御系とを組合せてなるFF
/FB制御を用いて前記焼鈍炉1内の温度を制御する構
成となっている。
【0003】このような温度制御設備においてFB制御
系は、炉内温度検出器4からの炉温測定信号PVと炉温
目標値信号SVとをPIまたはPID調節演算部5に導
入し、ここでSVとPVとの偏差に基づいてPIまたは
PID調節演算を実行し、このとき得られた演算結果で
ある調節信号FBをFF/FB組合せ演算部6に送出し
ている。
【0004】一方、FF制御系は、予め製品コイル単位
ごとに熱伝達率α0 ,板厚d,板幅w,比重ρ,板の昇
熱温度差△T等のコイルデータを格納するコイルデータ
テーブル7と、板の溶接点トラッキングにより得られる
コイル替タイミング信号wpを受けてオンし、製品コイ
ルのコイルデータを読み出すソフトスイッチ8と、この
ソフトスイッチ8のオン時にコイルデータを読み出して
保存するメモリ9と、このメモリ9のコイルデータ群と
ラインスピードvとをパラメータとして熱負荷容量を実
行しフィードフォワード制御信号FFを得るフィードフ
ォワード制御量演算部10とを有し、このフィードフォ
ワード制御量演算部10の演算結果であるフィードフォ
ワード制御信号FFをFF/FB組合せ演算部6に送出
する構成となっている。
【0005】このFF/FB組合せ演算部6は、PIま
たはPID調節演算部5からの調節信号FBとフィード
フォワード制御信号FFとを加算し、得られた操作信号
MVを目標値として燃焼制御部11に供給する。
【0006】この燃焼制御部11では、FF/FB組合
せ演算部6からの目標値を受け、各燃料流量検出器12
からの燃料検出流量と空気流量検出器13からの空気検
出流量とを取り込み、従来周知の例えばダブルクロスリ
ミット燃焼法等を用いて各操作出力を求めて各調節弁1
4、15を調整し、バーナー16に所要量の燃料と空気
とを送って最適な燃焼を行っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような温度制御設備では、焼鈍炉1内を通板する連続板
材は「製品コイル2−通板材3−製品コイル2」の形で
通板するが、この通板材3は製品コイル2,2間をつな
ぐために繰り返し使用される。その結果、通板材3が繰
り返し使用されると通板材表面の組成変化が起こり、そ
れに伴って熱伝達率または輻射熱による反射率が変化す
るが、これに対するフイードフォワード制御上の補償が
何ら施されていない。ゆえに、通板材3の使用回数が増
えるに従ってフィードフォワード制御の誤差が大きくな
り、通板材通過時の制御精度が悪化するだけでなく、フ
イードフォワード制御量のベースの誤差により次の製品
コイル2への変更時のフイードフォワード制御の精度に
も悪影響を与える結果となり、過度時の制御精度および
安定性を著しく悪化する問題がある。
【0008】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、同一の通板材を繰り返し使用する時の通板材表面の
組成変化による製品コイルの熱負荷容量の変化を補正す
ることにより、製品コイル変更時の制御精度の向上を図
り、安定な品質の製品を得る通板材の使用回数によるフ
ィードフォワード制御量補正方式を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、製品コイル間を通板材でつないで通板す
る一方、前記製品コイルの熱負荷容量によるフィードフ
ォーワード制御信号を用いて温度制御を実施する設備に
おいて、製品コイル替タイミング信号から前記通板材の
繰り返し使用回数を取得する使用回数取得手段と、予め
通板材使用回数と補正係数との関係が定められ、前記使
用回数取得手段から得られる通板材繰り返し使用回数に
応じた補正係数を発生する補正係数発生手段と、この補
正係数発生手段から発生される補正係数を用いて前記製
品コイルの熱伝達率を補正する補正手段と、この補正手
段により補正された補正済み熱伝達率を含む当該製品コ
イルのコイルデータとラインスピードとを用いて前記フ
ィードフォーワード制御信号を求めるフィードフォーワ
ード制御量演算手段とを設けたフィードフォーワード制
御量補正方式である。また、本発明は、製品コイルの熱
伝達率を含むコイルデータとラインスピードとを用いて
フィードフォーワード制御量演算手段でフィードフォー
ワード制御信号を求めた後、このフィードフォーワード
制御信号に補正係数発生手段から発生される補正係数を
乗算し補正する構成でもよい。
【0010】
【0011】
【作用】従って、請求項に対応する発明は以上のような
手段を講じたことにより、製品コイルに通板材を繰り返
し使用しながら燃焼制御を行ったとき、通板材表面の組
成変化に起因して熱伝達率または反射率が変化し、これ
が製品コイル以外の要素によってフィードフォワード制
御量に変化を与え、次の製品コイルのフィードフォワー
ド制御量に悪影響を与える。
【0012】そこで、例えば製品コイルを替えたときに
製品コイル間に同一の通板材でつないだときに発するタ
イミング信号を取り込んで通板材の使用回数を決定し、
通板材繰り返し使用回数に応じて予め定めた補正係数を
用いて、該当製品コイルによって得られる熱負荷容量を
補正すれば、次の製品コイルのフィードフォワード制御
の精度を向上でき、常に安定な品質の製品を得ることが
できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明方式の実施例について図面を参
照して説明する。図1は本発明に係わる通板材の使用回
数によるフィードフォワード制御量補正方式を例えば焼
鈍炉に適用した構成図である。なお、同図において図4
と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略
し、以下、ここでは従来と比較して特に異なる部分であ
るフィードフォワード制御系30について説明する。
【0014】先ず、本発明方式においては、従来と同様
にコイルデータテーブル31が設けられ、このテーブル
31には製品コイル単位ごとの熱伝達率α0 ,板厚d,
板幅w,比重ρ,板の昇熱温度差△T等のコイルデータ
が格納され、さらに通板材3の繰り返し使用回数nを格
納するエリアが設けられている。そして、オペレータに
より、或いは連続板材が炉1に入る前の段階で継ぎ目等
を光学的に検出して発せられるコイル替タイミング信号
wpをカウントするカウンタ32が設けられている。こ
のカウンタ32は、コイル替タイミング信号wpが到来
するごとに前回までの使用回数nに+1を加算し、この
加算値を今回の使用回数n+1としてコイルデータテー
ブル31に格納する構成としたこと。
【0015】また、予め通板材繰り返し使用回数と熱伝
達率(または反射率)の補正係数kとの関係をテーブル
化し、コイルデータテーブル31から出力される通板材
繰り返し使用回数を受けたとき、その繰り返し使用回数
に応じた熱伝達率等の補正係数kを発生する折線関数発
生手段33を設けた構成であること。
【0016】さらに、前記折線関数発生手段33の出力
側に補正手段34を設けたこと。この補正手段34は、
コイルデータテーブル31に格納されるコイルデータの
うち通板材表面の組成変化に最も影響を与える熱伝達率
α0 に、前記折線関数発生手段33から発生する補正係
数kを乗算して補正済み熱伝達率αを得た後、この補正
結果の熱伝達率αをソフトスイッチ35を介してメモリ
9に記憶する機能をもっている。
【0017】従って、フィードフォワード制御量演算部
10は、補正済み熱伝達率αその他のコイルデータ、ラ
インスピード等をパラメータとして製品コイルの熱負荷
容量を演算してフィードフォワード制御量FFを得るこ
とができる。
【0018】次に、以上のような通板材の使用回数によ
るフィードフォワード制御量補正方式の動作について説
明する。先ず、製品コイル2,2間に通板材3をつない
だ連続板材を焼鈍炉1に通板するとき、オペレータはコ
イル替タイミング信号wpを発生する。カウンタ32は
コイル替タイミング信号wpを受けて+1をカウント
し、そのカウント値,つまり通板材繰り返し使用回数
「1」をコイルデータテーブル31の通板回数用エリア
に格納して出力し、またソフトスイッチ35がオンとな
る。従って、コイルデータテーブル31に格納されてい
る通板材使用回数n=1に基づいて折線関数発生手段3
3からは例えば使用回数「1」に応じた補正係数kが出
力される。
【0019】この状態においてオペレータまたは作業計
画等に基づいて製品コイル2を指定すると、コイルデー
タテーブル31から該当製品コイル2に係わるコイルデ
ータを読み出し、ソフトスイッチ35を介してメモリ9
に記憶する。このとき、コイルデータテーブル31から
の熱伝達率α0 は補正手段34に入力され、ここで熱伝
達率α0 に折線関数発生手段33からの補正係数kを乗
算し、通板材3の繰り返し使用回数「1」による通板材
表面の組成変化に基づく熱伝達率α0 の補正を行い、補
正済み熱伝達率αを得た後、前述と同様にメモリ9に記
憶される。
【0020】従って、フィードフォワード制御量演算部
10では、補正済み熱伝達率αの他、他のコイルデー
タ、ラインスピードv等をパラメータとして製品コイル
2の熱負荷容量に係わるフィードフォワード制御信号F
Fを求めてFF/FB組合わせ演算部6に導入し、FF
/FBの組合わせによる温度制御を実行する。
【0021】因みに、図2(a)は初回の通板材使用時
の製品コイル2を連続焼鈍したときの操作信号MVと炉
温測定信号PVとの関係を示す動作タイムチャートであ
る。このとき、通板材3の使用が初回であり、また焼鈍
過程での通板材表面の組成変化(例えば熱伝達率)がな
いので、従来の制御方式と同様の特性が得られる。
【0022】以後、同一の通板材3を用いて他の製品コ
イル2を通板するとき、同様にコイル替タイミング信号
wpを送出すると、カウンタ32ではコイルデータテー
ブル31の使用回数用エリアからの通板材使用回数(n
−1)にコイル替タイミング信号wpである+1を加え
て通板材繰り返し使用回数nを得た後、この使用回数n
をコイルデータテーブル31を介して折線関数発生手段
33に送られる。その結果、折線関数発生手段33で
は、その繰り返し使用回数nに応じた補正係数kを出力
し、同様に熱伝達率α0 に掛けて補正済み熱伝達率αを
得た後、メモリ9に記憶する。従って、フィードフォワ
ード制御量演算部10では、補正済み熱伝達率αを用い
て製品コイル2の熱負荷容量に係わるフィードフォワー
ド制御信号FFを求めてFF/FB組合わせ演算部6に
導入し、FF/FBの組合わせによる温度制御を実行す
る。
【0023】図2(b)は、n回の繰り返し使用回数後
の同じ通板材を挟んで製品コイルを連続焼鈍したときの
操作信号MVと炉温測定信号PVとの関係を示す動作タ
イムチャートである。この図から明らかなように製品コ
イルAから通板材Bに替ったとき、従来の制御方式では
熱伝達率または反射率の補正を行っていないので、フィ
ードフォワード制御量の誤差が大きく、その大きな誤差
分が後追いの状態でフィードフォワード制御に頼るため
に、過度時の制御精度・安定性が悪く、炉温測定信号P
Vが大きく乱れている。
【0024】一方、本発明の補正方式のものは、通板材
3の繰り返し使用回数に応じてフィードフォワード制御
に用いる熱伝達率または反射率の係数補正を実施するの
で、通板材3の繰り返し使用回数による組成変化(熱伝
達率変化または反射率変化)に対するフィードフォワー
ド制御の補償がなされ、過度時の制御精度・安定性を著
しく向上させることができる。
【0025】なお、上記実施例では、折線関数発生手段
33から通板材繰り返し使用回数nに応じた補正係数k
を発生し、熱伝達率α0 にかかる補正係数kを掛けて補
正済み熱伝達率αを得るようにしたが、例えば図3に示
すように前記折線関数発生手段33とは異なる通板材繰
り返し使用回数nと補正係数kとの関係をもつ折線関数
発生手段41を設けるとともに、この折線関数発生手段
41の出力側にソフトスイッチ42およびメモリ43を
設け、コイル替タイミング信号wpに基づいてソフトス
イッチ42のオン時に通板材繰り返し使用回数nに対応
する補正係数kをメモリ部43に記憶するとともに補正
手段44に導き、ここで前記フィードフォワード制御量
演算部10によって得られた熱負荷容量にメモリ43の
補正係数kを乗算して補正済み熱負荷容量のフィードフ
ォワード制御信号FFxを得るようにしてもよい。
【0026】また、前記実施例では、コイルデータテー
ブル31の前回までの通板材繰り返し使用回数nとコイ
ル替タイミング信号wpとを加算するカウンタ32を用
いたが、例えばコイル替タイミング信号wpの到来する
ごとに順次カウントするカウンタを用いてもよい。
【0027】さらに、通板材3に複数種類の材質のもの
がある場合、通板材3に材質を表す識別マークを施して
検出可能にするとともに、その種類ごとのカウンタおよ
び折線関数発生手段を設け、その識別マークに基づいて
カウンタおよび折線関数発生手段を選択し、通板材3の
種類に応じて適正な補正係数を用いて熱負荷容量を補正
する構成であってもよい。
【0028】なお、フィードフォワード制御系およびフ
イードバック制御系は、ハード的な構成となっている
が、コンピュータを用いてソフトウエア的に処理する構
成でもよいことは言うまでもない。その他、本発明はそ
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、同
一の通板材を繰り返し使用した時の通板材表面の組成変
化によるフイードフォワード制御量の変化を適切に補償
でき、これによって製品コイル変更時の制御精度を向上
でき、安定な品質の製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる通板材の使用回数によるフィー
ドフォワード制御量補正方式を焼鈍炉に適用した一構成
例図。
【図2】本発明方式と従来方式との動作特性を比較する
タイムチャート。
【図3】本発明に係わる通板材の使用回数によるフィー
ドフォワード制御量補正方式の他の例を示す構成図。
【図4】焼鈍炉に適用した従来の温度制御方式を説明す
る構成図。
【符号の説明】
1…焼鈍炉、2…製品コイル、3…通板材、5…PIま
たはPID調節演算部、6…FF/FB組合せ演算部、
9,43…メモリ、10…フィーフォワード制御量演算
部、11…燃焼制御部、31…コイルデータテーブル、
32…カウンタ、33,41…折線関数発生手段(補正
係数発生手段)、34,44…補正手段、35,42…
ソフトスイッチ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 製品コイル間を通板材でつないで通板す
    る一方、前記製品コイルの熱負荷容量によるフィードフ
    ォーワード制御信号を用いて温度制御を実施する設備に
    おいて、 製品コイル替タイミング信号から前記通板材の繰り返し
    使用回数を取得する使用回数取得手段と、予め通板材使
    用回数と補正係数との関係が定められ、前記使用回数取
    得手段から得られる通板材繰り返し使用回数に応じた補
    正係数を発生する補正係数発生手段と、この補正係数発
    生手段から発生される補正係数を用いて前記製品コイル
    の熱伝達率を補正する補正手段と、この補正手段により
    補正された補正済み熱伝達率を含む当該製品コイルのコ
    イルデータとラインスピードとを用いて前記フィードフ
    ォーワード制御信号を求めるフィードフォーワード制御
    量演算手段とを備えたことを特徴とする通板材の使用回
    数によるフィードフォーワード制御量補正方式。
  2. 【請求項2】 製品コイル間を通板材でつないで通板す
    る一方、前記製品コイルの熱負荷容量によるフィードフ
    ォーワード制御信号を用いて温度制御を実施する設備に
    おいて、 製品コイル替タイミング信号から前記通板材の繰り返し
    使用回数を取得する使用回数取得手段と、予め通板材使
    用回数と補正係数との関係が定められ、前記使用回数取
    得手段から得られる通板材繰り返し使用回数に応じた補
    正係数を発生する補正係数発生手段と、前記製品コイル
    の熱伝達率を含むコイルデータとラインスピードとを用
    いて前記フィードフォーワード制御信号を求めるフィー
    ドフォーワード制御量演算手段と、前記補正係数発生手
    段から発生される補正係数を用いてフィードフォーワー
    ド制御量演算手段から出力されるフィードフォーワード
    制御信号を補正し、補正されたフィードフォーワード制
    御信号を得る補正手段とを備えたことを通板材の使用回
    数によるフィードフォーワード制御量補正方式
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