JPH01133606A - 圧延機のセットアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷間または熱間圧延機のセットアツプ装置に
係り、特に圧延中の実績データを用いてセットアツプモ
デルを補正する機能を具備したセットアツプ装置に関す
る。

〔従来の技術〕

圧延機の制御用計算機の役割の１つとして、圧延コイル
ごとに圧延条件などに基づいて制御量のセットアツプ値
（設定値）を決定することがある。

このセットアツプ値は、通常、オンラインに適合した数
学モデルであるセットアツプモデルにより演算される。

しかし、圧延機の特性は、それぞれ又は各プラントによ
って少しずつ異なるため、セットアツプモデルを圧延機
固有の特性に適合させるための調整、補正が必要とされ
る。これは各プランＩ・ごとに圧延油濃度、ロール表面
粗度、各スタンドのモータトルクロス等が異なるためで
あり、これに合わせてモデルに係る定数等を調整する必
要があるからである。

一方、従来、オンラインの学習制御によりセットアツプ
モデルを修正し、この修正結果を反映してセットアツプ
値を決定するようにすることがなされている。したがっ
て、セットアツプモデルの中で用いられる先進率、摩擦
係数、変形抵抗、圧延荷重、および圧下位置などは、学
習制御により実操業に応じてセットアツプ値が修正され
るようになっている。

ところが、セットアツプモデルは理論式であり、オンラ
インに適するように近似式を含んでいることから、いわ
ゆる従来の学習制御のみではモデル誤差を吸収すること
ができない場合がある。

そこで、従来は、このようなモデル誤差を吸収するため
、板厚、圧延速度、圧延荷重等のセットアツプ値や、そ
れを決定するに係る制御変数の実績値と、それらに対応
するモデル計算値とをプロットし、それらの相関関係を
解析し、この結果に基づいてセットアツプモデル式を補
正し、これをオンラインに適用して再度上記実績値と計
算値とを比較検討するといった試行錯誤的な手法により
調整を行うことがなされていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の試行錯誤的な手法によると、調整
に多大な時間を費やすことになるとともに、調整作業に
調整者の経験や勘に依存する部分が多い。このため、一
定の限られた期間で調整を完了することが困難な場合が
あったり、必ずしも実際の圧延機特性に適合していない
誤調整をする場合があり、安定した調整を行うことが困
難であるという問題がある。

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決すること、言
い換えれば、セットアツプモデルのモデル誤差を自動的
に調整することができる圧延機のセットアツプ装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、与えられる制御変
数を含む入力データに基づき、予め設定されたセットア
ツプモデルにより圧延制御量のセットアツプ値を演算し
て圧延制御装置に出力するセットアツプ演算手段と、圧
延機から出力される前記制御変数に対応する実績値を用
いて前記セットアツプモデルによりセットアツプ値の実
績計算値を求め、該実績計算値とこれに対応する圧延機
から出力される実績値との誤差を求める誤差演算手段と
、該誤差を前記制御変数を因子としかつ該因子が当該誤
差に及ぼす影響度を示す重み係数によって表わしてなる
補正関数と、前記誤差演算手段により求めた複数の誤差
データと、これに対応する制御変数の実績値とから、回
帰分析により前記重み係数を求めて補正関数を特定する
回帰分析手段と、該回帰分析手段により特定された補正
関数により前記セットアツプモデルを補正し、該補正さ
れたセットアツプモデルにより前記制御変数の実績値を
用いてテスト用の実績計算値を求め、該テスト用実績計
算値とこれに対応する圧延機から出力される前記実績値
との誤差を求めるシミュレーション誤差演算手段と、該
シミュレーション誤差演算手段により求めた誤差が所定
範囲に収まっているか否か判定し、収まっているときに
前記セットアツプモデルを前記特定された補正関数によ
り補正する指令を出力するテスト精度評価手段と、を備
えてなる圧延機のセットアツプ装置としたことにある。

〔作用〕

このような構成とすることにより、誤差演算手段により
求められた誤差に基づいて回帰分析手段によりその誤差
の原因が分析される。この分析によりセットアツプ値を
決定するセットアツプモデルに係る制御変数がモデル誤
差に及ぼす度合いを知ることができ、制御変数ごとに対
応させてセットアツプモデルの式の調整を行える補正関
数が得られる。

そして、シミュレーション誤差演算手段にて得られた補
正関数により補正されたセットアツプモデルによりオン
ラインデータを用いたシミュレーションを実行し、これ
に基づいてモデル誤差が求められる。さらに、テスト精
度評価手段により上記補正の精度が検証され、この結果
によりセットアツプモデルの補正がなされることになる
。

このように、本発明によれば、セットアツプモデルのモ
デル誤差が制御変数に基づいた補正関数により自動的に
補正されるので、セットアツプモデルの調整期間が短縮
されるとともに、これにより補正されたセットアツプモ
デルの精度を検証後にオンラインのセットアツプモデル
に適用するようにしているので、誤調整による圧延制御
の障害などの発生が防止され、安全性が向上されること
になる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第２図に、本発明を適用してなる一実施例の全体構成図
を示し、第１図に主要部の機能ブロック図を示す。

セットアツプ装置は、大きくプロセス信号入力装置１．
セットアツプ装置本体２．記憶装置３、およびセットア
ツプ値出力装置４より構成される。

セットアツプ装置本体２は、オンライン系２Ａとテスト
系２Ｂに分かれており、シミュレーション等のバックグ
ラウンドジョブをテスト系２Ｂにて行う。オンライン系
２Ａ、テスト系２Ｂの分離は１台の計算機でもジョブを
別々とする機能があれば実現できるし、また２台以上の
計算機からなるマルチシステムのバックアップ系をテス
ト系２Ｂとすることも実現できる。

プロセス信号入力装置１には、圧延機１１ａ。

１１ｂ（ｆｌｌ略化のため第Ｆ、第Ｆ−１スタンドのみ
を示し、上流側スタンドは省略する）から各種制御量の
実績データが入力される。例えば、代表的なものとして
、厚さ計５より実績板厚値、圧下位置検出装置６ａ、６
ｂより圧下位置実績値、張力計７ａ、７ｂよりスタンド
間張力実績値、および圧延荷重検出装置８ａ、８ｂより
圧延荷重実績値等が入力される。なお、第２図中の符号
９は圧延コイルの巻取リリールを、符号１０は圧延速度
検出器を示している。

プロセス信号入力装置１に入力される実績データは、第
２図に示すように、データ収集手段２２により取り込ま
れ、共有ファイル３１に格納される。ただし、実績デー
タは圧延機ごとの圧延状態が定常になったタイミングに
合わせて収集される。

この定常判定は、定常判定手段２１によりなされるよう
になっている。例えば、判断基準は、最終スタンド圧延
速度がある一定値以上、かつ該当コイル長の１／２を圧
延済みであること、および定常状態の保持開始後１０秒
を経過していることなどのＡＮＤ条件が満足されたこと
による。なお、収集された実績データが格納されている
共有ファイル３１は、オンライン系２Ａ、テスト系２Ｂ
の両系からアクセス可能なエリアにあるファイルである
。

実績データが収集されると学習制御手段２４Ａが起動さ
れ、実績データを用いてセットアツプモデルの精度が判
定され、この学習に基づいてセットアツプモデルの修正
がなされる。この修正されたセットアツプモデルにより
セットアツプ演算手段２５Ａは、次コイルの所定のセッ
トアツプ値を求め、これを出力装置４を介して圧延機の
制御装置に出力するようになっている。なお、他のセッ
トアツプ値（例えば、張力、圧延速度、圧下位置など）
も共に出力される。

モデル精度判定手段２６は、一定本数（Ｎ、例えば１０
０本）のコイルについてのモデル誤差データが集積され
たとき起動され、その平均誤差が所定範囲に収まってい
るか否か判定する。モデル誤差が所定範囲を越えている
ときは、テスト系２．８の回帰分析手段２７が起動され
る。

回帰分析手段２７は、共有ファイル３１に格納されてい
るオンライン系２Ａで集積されたモデル誤差データと、
これらに対応する実績データとから回帰分析を行い、セ
ットアツプモデルの補正関数を求め、その結果の要素を
テスト系ファイル３３に格納する。

テスト系２Ｂの学習制御手段２４Ｂとセットアツプ演算
手段２５Ｂは、オンライン系２Ａのシミ半し−ション実
行指令手段２３から出力されるシミュレーション実行指
令により起動される。このシミュレーション実行指令手
段２３は、回帰分析手段２７から出力される分析終了信
号のタイミングにより実行指令を出力するようになって
いる。

このテスト系２Ｂの学習制御手段２４Ｂとセットアツプ
演算手段２５Ｂは、オンライン系２Ａと同一の機能構成
とされており、異なる点はセットアツプモデルとして回
帰分析により補正されたものを適用してシミュレートす
る点である。

セットアツプ演算手段２５Ｂにおけるこのシミュレーシ
ョンの結果は、照合確認用として印字出力する。

一方、学習制御手段２４Ｂに含まれるシミュレーション
誤差演算手段により求められたモデル誤差データが一定
数（例えば、コイル数で１０〜２０本）集積されたとき
、テスト精度評価手段２８が起動され、その誤差が所定
範囲に収まっているか否か検証し、収まっていれば回帰
分析で得られた補正関数の要素をオンライン系ファイル
３２の所定のエリアに格納する。これによって、オンラ
イン系２Ａのセットアツプ演算手段２５Ａは、同エリア
から読み出した補正関数の要素に基づいてセットアツプ
モデルを補正し、次のコイルのセットアツプ値を決定す
るようになっている。

以下、さらに詳細に説明する。なお、説明を具体的にす
るため、セットアツプ値として、圧延荷重を決定する場
合を例にとって説明する。

圧延荷重のセットアツプモデルの基本式は１次式（１）
で表わされる。なお、同式中のＰｃはセットアツプ値を
示し、Ｘｎ　　（ｙ１＝ｌ、２ｔ・・・ｔｎ）は圧延荷
重の決定に係る板厚、張力、圧延速度などの制御変数で
ある。

Ｐｃ＝ｆ　（ｘｔｙ　Ｘ２ｔ　＋＋、　ｘｎ）　　　　
　　　・・・（１）式（１）を具体的な近似式で示すと
、次式（２）となる。

ここで、ｈ：出側板厚 γ：圧下率 ｂ：板幅 に：２次元拘束変形抵抗 Ｑ、：張力補正項 ｔ、：前方張力 ｔｂ：後方張力 Ｒ′　：偏平ロール半径 μ：摩擦係数 Ｈ：入側板厚 Ｒ：ロール半径 ＣＨ：ヒチコツク係数 さらに、実際の学習制御手段２４Ａ、２４Ｂとセットア
ツプ演算手段２５Ａ、２５Ｂで用いるセットアツプモデ
ルは、学習制御による修正係数ＺＰ　と、回帰分析によ
り得られた補正関数Ｑｓにより補正された次式（３）と
され、これにより制御装置に出力するセットアツプ値Ｐ
が求められる。

なお、（３）式でＱｓを除けば、従来の学習制御を含ん
だセットアツプモデルと同じである。

Ｐ＝ｚｐ−ＰＣ−Ｑｓ　　　　　　　　　　・・・（３
）まず、セットアツプ装置による最初のコイルの圧延は
、ＺＦ　＝１１０ｓ　＝１の初期値により開始され、定
常状態に達したときに学習制御手段２４Ａが起動する。

学習制御は、誤差演算手段により次式（４）で示す精度
判定指数Ｚｐ＾を求める。

ここで、実績荷重Ｐ＾とは１式（３）で設定したセット
アツプ値ｐに従って圧延が実行された結果として、圧延
荷重検出器８ａ、８ｂにより検出された値である。また
、実績計算荷重Ｐｃ＾とは、次式（５）に示すように、
（３）式における制御変数として各検出器から得られる
実績値を用いて求めたものである。

Ｐｃ＾＝ｚｐＩｌｆ（ｘｔ＾ｙｘｚ＾ｙ　　、＋＋＋　
　ｘｎ＾）′Ｑｓ　　０°°（５）なお、Ｚｐ＾はモデ
ル誤差に相当する値であり、これが１．０　　に近いぼ
ど、セットアツプモデルの精度がよいと判断できるもの
である。

続いて、学習制御手段２４Ａでは、次式（６）により修
正係数Ｚｐ　を求め、（３）式のセットアツプモデルの
内容を書き換えて修正をする。

Ｚｐ”Ｚｐ−”＋δｚ　（ＺＰＡ　　ｚ　ｐ−”）　　
　　　−（６）ここで、Ｚｐ″″工はＺＰの前回値 δ２は指数平滑係数（１，０以下） このようにして、オンライン系２Ａのセットアツプモデ
ルは、コイルごとに行われる学習制御によって修正され
、各プラント固有の特性を適合するように調整される。

以上は、基本的に従来よりなされていた学習制御と同様
である。

次に、本発明の特徴に係る事項について説明する。

学習制御によるセットアツプモデル修正を行いながら、
圧延実績が同一鋼種のコイルＮ本に達したときに、モデ
ル精度判定手段２６が起動し、得られたＮ個の判定指数
Ｚｐ＾の平均値Ｚｐ＾とその標準偏差σを計算し、次式
（７）’　、　（８）’のいずれかが成立した場合、回
帰分析を行うべく回帰分析手段２７に起動をかける。

ｌｚｐ＾−１１＞ε１　　　　　　　　　・・・（７）
′σ〉ε２　　　　　　　　　・・・（８）′回帰分析
手段２７は、前記Ｎ個の判定指数Ｚｐ＾で表わされるモ
デル誤差を、制御変数に対応させて分析するものであり
、主要な制御変数Ｘ。を因子とし、かつ因子がＺｐ＾に
及ぼす影響度を示す重み係数ａ。によって表わしてなる
次式（７）の補正関数Ｑ８を特定する。

Ｑｓ＝ａｏ＋ａｔｘｔ＋−＋ａｎＸｎ　　　　　　−（
７）式（２）の圧延荷重についてみると、式（７）は次
式（８）のように設定される。

Ｑｓ＝ａｏ＋ａｔ／ｈ＋ａｚγ＋ａａｔ　　　　　−・
−（ａ）ここで、式（８）を特定するということは、重
み係数ａｎ　を求めることを意味し１．この重み係数ａ
ｎはＮ個のＺｐ＾とこれに対応するＮ個の実績データ組
ｈ＾、γＡ、　ｔ＾を用い、次式（９）により回帰分析
して求める。

Ｚｐ＾＝ａｏ＋ａｔ／ｈ＾＋ａｚｙ＾＋ａｓｔ＾　−（
９）なお、式（３）におけるＱｓの初期値は、ａｏ＝１
、ａ１〜ａｎ”Ｏとされている。

これにより求めた補正関数Ｑｓは、−旦テスト系ファイ
ル３３に格納されるが、本実施例では、重み係数ａｎを
格納するようにしている。

回帰分析が終了すると、シミュレーション実行指令が出
力され、テスト系の学習制御手段２４Ｂが起動する。こ
こでは、まず前述したオンライン系の学習制御手段２４
Ａと同様に、実績データに基づいてモデル誤差を表わす
精度判定指数Ｚｐ＾′を求める。このＺｐ＾′は、次式
（１０）で示すように、前記式（５）のＱｓの項を回帰
分析の結果に置き換えて求めたテスト用の実績計算値Ｐ
ｃ＾′を用いて求める。

そして、これに基づいて、テスト用の修正係数ｚ、′　
を次式（１１）によって求め、セットアツプ演算手段２
５Ｂ等で用いるテスト系のセットアツプモデルを修正す
る。

Ｚｐ’　＝Ｚｐ’　−’＋δＺ（ＺＦＡ’　　　ＺＰ’
　−’）−（１１）このようにして補正関数Ｑｓによっ
て補正されたデス１〜用のセットアツプモデルを用い、
オンライン系２Ａと同一のオンラインデータによって学
習制御を含めてシミュレートランを行い、その結果を照
合確認用として印字出力する。一方、所定コイル数（例
えば、１０〜２０本）のシミュレートランを行ったとき
、精度評価手段２８を起動して補正されたセットアツプ
モデルの精度の検証を行う。この検証は、前記モデル精
度判定手段２６に準じ、次式（１２）　、　　（１３）
の双方を満足した場合に合格とする。

ＩＺＰＡ’　　　１１≦ε１　　　　　　　　　　・・
・（１２）σ≦ε２　　　　　　　　　　　　・・・（
１３）合格した場合は、オンライン系２Ａが参照してい
るオンラインテーブル３２の重み係数ａｎの内容を回帰
分析の結果に書き換える。この結果、次のコイルに係る
セットアツプ値は１回帰分析により補正された精度の高
いセットアツプモデルにより計算され、プラント固有の
特性に適合した正確なセットアツプ値が圧延に適用され
ることになる。

検証の結果が不合格であれば、警報等を出力してオペレ
ータに知らせることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、学習制御では吸
収できないモデル誤差を回帰分析により分析し、これに
基づいて補正したセットアツプモデルをオンラインデー
タを用いてシミュレーションし、その結果を検証してモ
デル精度を確認したのち、オンラインのセットアツプモ
デルとして適用するようにしていることから、モデル誤
差を自動的に調整することができる。この結果、その調
整作業に特殊な経験や勘を要求されないので、オペレー
タの能力にかかわらず安定した調整が可能で、かつ調整
期間を大幅に短縮できる。また、シミュレーションして
検証したのちにオンラインに適用するので、誤まった調
整結果がオンライン系に出力されるようなことがなく、
信頼性に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の主要部機能ブロック図、第
２図は第１図実施例を含んでなる全体構成図である。 ２・・・セットアツプ装置本体、２Ａ・・・オンライン
系、２Ｂ・・・テスト系、２３・・・シミュレーション
実行指令手段、２４Ａ、２４Ｂ・・・学習制御手段、２
５Ａ。 ２５Ｂ・・・セットアツプ演算手段、２６・・・モデル
精度判定手段、２７・・・回帰分析手段、２８・・・精
度評価手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、与えられる制御変数を含む入力データに基づき、予
   め設定されたセットアップモデルにより圧延制御量のセ
   ットアップ値を演算して圧延制御装置に出力するセット
   アップ演算手段と、圧延機から出力される前記制御変数
   に対応する実績値を用いて前記セットアップモデルによ
   りセットアップ値の実績計算値を求め、該実績計算値と
   これに対応する圧延機から出力される実績値との誤差を
   求める誤差演算手段と、 該誤差を前記制御変数の主要変数を因子としかつ該因子
   が当該誤差に及ぼす影響度を示す重み係数によつて表わ
   してなる補正関数と、前記誤差演算手段により求めた複
   数の誤差データと、これに対応する制御変数の実績値と
   から、回帰分析により前記重み係数を求めて補正関数を
   特定する回帰分析手段と、 該回帰分析手段により特定された補正関数により前記セ
   ットアップモデルを補正し、該補正されたセットアップ
   モデルにより前記制御変数の実績値を用いてテスト用の
   実績計算値を求め、該テスト用実績計算値とこれに対応
   する圧延機から出力される前記実績値との誤差を求める
   シミュレーション誤差演算手段と、 該シミュレーション誤差演算手段により求めた誤差が所
   定範囲に収まつているか否か判定し、収まつているとき
   に前記セットアップモデルを前記特定された補正関数に
   より補正する指令を出力するテスト精度評価手段と、 を備えてなる圧延機のセットアップ装置。