JPH07191713A - 調節されるシステム内のプロセスに指令を与えるための方法および装置 - Google Patents

調節されるシステム内のプロセスに指令を与えるための方法および装置

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JPH07191713A
JPH07191713A JP6300398A JP30039894A JPH07191713A JP H07191713 A JPH07191713 A JP H07191713A JP 6300398 A JP6300398 A JP 6300398A JP 30039894 A JP30039894 A JP 30039894A JP H07191713 A JPH07191713 A JP H07191713A
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Einar Broese
ブレーゼ アイナー
Otto Gramckow
グラムコフ オツトー
Thomas Martinetz
マルチネツ トーマス
Guenter Soergel
ゼルゲル ギユンター
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Siemens AG
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    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/28Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0265Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
    • G05B13/027Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion using neural networks only
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B17/00Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各プロセス進行の開始時に計算装置で実行さ
れたプロセスの数学モデルMを用いてモデルに供給され
た入力量に関係して少なくとも1つの選択されたプロセ
スパラメータが予計算され、このプロセスパラメータに
よりシステムの予設定が行われ、プロセス進行の間に入
力量およびプロセスパラメータが測定され、またプロセ
ス進行の後に測定されたプロセスパラメータおよびモデ
ルに供給された測定された入力量に基づいてプロセスパ
ラメータの予計算の適応改善が行われる方法において、
プロセスパラメータと入力量との間の非常に複雑な関係
の際にプロセスパラメータの予計算を改良する。 【構成】 多くの部分モデルM1、M2ないしMkから
成るモデルMにおいて部分モデルの計算結果π1、π2
ないしπkが回路網応答yN として予計算すべきプロセ
スパラメータを発生するニューロン回路網8に供給さ
れ、またプロセス進行の後に回路網応答yN と測定され
たプロセスパラメータとの間の偏差がニューロン回路網
8の回路網パラメータを適応させるために利用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、調節されるシステム内
のプロセスに指令を与えるための方法であって、各1つ
のプロセス進行の開始時に計算装置で実行されたプロセ
スの数学モデルを用いてモデルに供給された入力量に関
係して少なくとも1つの選択されたプロセスパラメータ
が予計算され、このプロセスパラメータによりシステム
の予設定が行われ、プロセス進行の間に入力量およびプ
ロセスパラメータが測定され、またプロセス進行の後に
測定されたプロセスパラメータおよびモデルに供給され
た測定された入力量に基づいてプロセスパラメータの予
計算の適応改善が行われる方法に関する。さらに本発明
はこの方法を実施するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ドイツ特許出願公開第 A-4040360号明細
書から、準連続的に作動する方法技術的な設備に対する
調節されるシステム内の1つのプロセスに指令を与える
ためのこのような方法またはこのような装置が公知であ
る。このような設備には例えば圧延ラインが属してお
り、その際に圧延物の各パスは以下でプロセス進行と呼
ばれるプロセスサイクルを形成する。すべての実際の技
術的プロセスのようにこれらのプロセス進行は時変性で
ある。このようなプロセスに指令を与える際には、プロ
セスを調節するシステムを各プロセス進行の前に予設定
することが必要である。すなわちプロセス指令は古典的
な調節と異なって実際のプロセス事象に常に時間的に先
行していなければならない。その理由は、工業的プロセ
スではしばしば調節量が間接的にのみ測定可能であり、
またプロセス影響の個所で直接的に測定可能ではなく、
従って直接的な調節が可能でないことである。プロセス
を調節するシステムの予設定は公知のように、プロセス
の重要な数学的モデルのプールに支えられて、予め定め
られた入力量および/またはとりあえず推定された入力
量に関係して選定されたプロセスパラメータが予計算さ
れ、それによって次いでシステムの予設定が行われるよ
うにして行われる。数学的モデルは指令を与えるべきプ
ロセスを常に近似的にのみ記述し得るので、実際のプロ
セス事象へのモデルの適応マッチングが必要である。そ
のために各プロセス進行の間にプロセスパラメータおよ
び入力量が直接的または間接的に他の測定量の評価によ
り測定される。プロセス進行の終了後に後計算の枠内で
数学的モデルにより実行された予計算がいまや測定され
た入力量を基礎として繰り返され、その際にこうして計
算されたプロセスパラメータと測定されたプロセスパラ
メータとの間の偏差に関係して変更可能なモデルパラメ
ータの適応変更が求められた偏差を減少するように行わ
れる。こうして適応されたモデルパラメータはすぐ次の
プロセス進行の開始時にプロセスパラメータの予計算の
ために用いられる。
【0003】非常に複雑な関係の際には通常、モデル化
すべきプロセスの部分局面が部分モデルに記述され、そ
の際にプロセスの考察される部分局面の共同作用は部分
モデルを互いに論理演算する上位のモデルにより記述さ
れる。部分モデルはプロセスの相応の部分局面をなお十
分に正確に記述し得るが、部分モデルの論理演算に対す
るモデル仮定の作成に困難を伴い、さらに大きな誤差を
含んでいる可能性がある。特に部分モデルの適応に追加
して上位のモデルの適応を行うには非常な困難を伴う。
なぜならば、部分モデルが正確な測定値ではなく単に推
定値を上位のモデルに対する入力量として供給するから
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、プロ
セスパラメータと入力量との間の非常に複雑な関係の際
にプロセスパラメータの予計算を改良することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、冒頭に記載した種類の方法から出発して、多数の
部分モデルから成るモデルにおいて部分モデルの計算結
果が回路網応答として予計算すべきプロセスパラメータ
を発生するニューロン回路網に供給され、またプロセス
進行の後に回路網応答と測定されたプロセスパラメータ
との間の偏差がニューロン回路網の回路網パラメータを
適応させるために利用されることにより解決される。こ
の方法を実施するための装置では、モデルが多数の部分
モデルから成っており、また部分モデルの後にニューロ
ン回路網が付設されており、このニューロン回路網が部
分モデルの計算結果をプロセスパラメータに対する予測
値として論理演算する。
【0006】指令すべきプロセスの部分的局面は依然と
してモデル、ここでは部分モデルにより記述されるが、
その際に部分モデルから供給される計算結果の論理演算
は学習可能なニューロン回路網により行われる。部分モ
デルを互いに論理演算する上位のモデルの使用にくらべ
て、ニューロン回路網のデザインおよびトレーニングの
費用がこのような上位のモデルの適格化の費用よりも少
なくてすむという利点が生ずる。数学モデルを完全にニ
ューロン回路網により置換する他の考えられる方法にく
らべて、プロセスの数学モデル化のためのこれまでの結
果および経験が引き続き完全に有効であるという利点が
生ずる。それに応じて、数学的部分モデルと組み合わせ
て使用されるニューロン回路網も相応のグローバルなニ
ューロン回路網よりも簡単であり、その結果としてプロ
セス指令のための一層堅牢な解決策が得られる。
【0007】本発明による方法の有利な実施態様では、
部分モデルの計算結果に追加して、予計算すべきプロセ
スパラメータへの影響をモデルの枠内で記述可能でない
入力量も直接にニューロン回路網に供給される。
【0008】回路網パラメータの適応は、各プロセス進
行の後に測定された入力量および測定されたプロセスパ
ラメータが回路網パラメータの適応のために利用される
ことによって、有利なことにオンラインで行われる。こ
れにより、実際の、すなわち時変性のプロセスへの、ニ
ューロン回路網から供給されるプロセスパラメータに対
する予測値の連続的適応が達成される。その際にニュー
ロン回路網のオンライン適応は数学モデルのモデルパラ
メータのオンライン適応の場合の費用よりもはるかに少
ない費用ですむ。
【0009】本発明による方法は特にプロセスの一部が
相応のモデルにより記述され得る工業的な方法技術的プ
ロセスにおいて応用される。この関連で本発明による方
法により好ましくは圧延技術的プロセスに指令が与えら
れる。その際に、好ましくは、部分モデルは圧延ライン
の個々の圧延スタンドに対応付けられており、その際に
ニューロン回路網は個々の圧延スタンドの各々に対する
部分モデルから供給された計算結果をすべての圧延ライ
ンに対するプロセスパラメータの予測値として論理演算
する。本発明による方法の好ましい応用に相応して、そ
の際に部分モデルは個々の圧延スタンドのローラー間隙
プロフィルを計算し、ニューロン回路網は計算されたロ
ーラー間隙プロフィルを帯の厚みプロフィルに対する予
測値として論理演算する。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を一層詳細に説
明する。
【0011】図1は機能ブロック1によりシンボル化さ
れている技術的プロセス、たとえば圧延プロセスに指令
を与えるための従来の配置を示す。計算装置2で付属の
モデルパラメータMPを含めてプロセスの数学モデルM
が実行されている。各プロセス進行の開始前に予計算装
置3が計算装置2から現在のモデルパラメータMPを有
する数学モデルMのそれぞれ必要とされるモデル式を呼
び出す。次いで予計算装置3でモデル式およびたとえば
目標値のような予め定められたまたは推定された入力量
V =(x1V,…,xnV)に基づいて選択されたプロセ
スパラメータyV =(y1V,…,ynV)が予計算され
る。これらの予計算されたプロセスパラメータyV によ
りプロセス1を調節するためのシステム4が予設定され
る。続いてのプロセス進行の間に、矢印5により示され
ているように、プロセス1が予設定されたシステム4に
より制御され、他方同時に、矢印6により示されている
ように、すべての主要なプロセス量が測定される。測定
されたプロセス量に基づいて測定された量の統計的な評
価により、またはその他の直接的に測定可能でない量の
計算により入力量xおよびプロセスパラメータyの、プ
ロセス進行の前に行われた場合よりもはるかにに正確な
決定が行われる。プロセス進行の後にこのように測定さ
れた入力量xおよびプロセスパラメータyが後計算装置
7に供給される。後計算装置7は計算装置2内の現在の
モデルパラメータMPを有するモデルMにアクセスし、
またプロセスパラメータの予計算をいまや測定された入
力量xを基礎として繰り返す。プロセスパラメータに対
するこうして得られた計算結果は測定されたプロセスパ
ラメータyと比較され、その際に求められた偏差に基づ
いてモデルパラメータMPの適応変更がこれらの偏差を
減少するように行われる。適応されたモデルパラメータ
MPは古い値に重ね書きして計算装置2内に格納され、
またすぐ次の予計算のために準備される。
【0012】図2は計算装置2内の数学モデルと可変の
回路網パラメータNPを有するニューロン回路網8との
本発明による組み合わせの実施例を示す。プロセスパラ
メータyV の予計算のために予計算装置3は計算装置2
から先ず必要とされる部分モデルMを呼び出し、またこ
れらを入力量xV に供給する。こうして部分モデルMか
ら得られた計算結果πV は、回路網応答yN としてプロ
セスパラメータyV に対する予測値を形成するニューロ
ン回路網8に供給される。プロセス進行の後に、測定さ
れた入力量xが後計算装置7内で部分モデルMに供給さ
れる。その際に部分モデルMから発生された計算結果π
はニューロン回路網8に供給され、その回路網応答yN
が後計算装置7内で測定されたプロセスパラメータyと
比較される。比較結果に関係して回路網パラメータNP
の適応変更がこの偏差を減少するように行われる。
【0013】図3は、多数の部分モデルM1、M2、…
Mkから成る、指令すべきプロセスのモデルMをブロッ
ク回路図で示す。すべての入力量xの全集合から部分モ
デルM1ないしMkに入力量x1ないしxkの相い異な
る組が供給される。部分モデルM1ないしMkから発生
された計算結果π1ないしπkは、場合によっては追加
的な入力量の組み入れのもとに、回路網応答yN として
プロセスパラメータyV に対する予測値を供給するニュ
ーロン回路網8に与えられる。
【0014】k個の圧延スタンドを有する圧延ラインで
はたとえばそれぞれ各圧延スタンドに対する部分モデル
M1ないしMkがローラー間隙プロフィルπを計算し得
る。ニューロン回路網8はこうして計算された負荷ロー
ラー間隙プロフィルπ1ないしπkから、たとえば帯の
張力、帯の幅、帯の走入および最終圧延温度、帯の耐熱
性、圧延速度、圧延時間、休止時間、合計圧延力および
合計逆曲げ力のような追加的な入力量xpの顧慮のもと
に帯のプロフィルに対する予想値を求める。
【0015】図4には、kの圧延スタンドのローラー間
隙プロフィルπkに対する部分モデルMkの構造の一例
が示されている。部分モデルMkはローラーの間隙プロ
フィルへのローラーの摩耗の影響を求める摩耗モデルM
kwと、ローラーの間隙プロフィルへのさまざまなロー
ラーの温度上昇の影響を計算する温度モデルMktと、
ローラーの撓みを顧慮する曲げモデルMkbとから成っ
ている。支持ローラーの摩耗および温度は作業ローラー
のローラー撓みに影響するので、摩耗モデルMkwおよ
び温度モデルMktは曲げモデルMkbに追加的な入力
値として供給される。すべての3つのモデルMkw、M
ktおよびMkbの計算結果はkの圧延スタンドのロー
ラー間隙プロフィルπkに対する推定値として加法的に
論理演算される。
【図面の簡単な説明】
【図1】技術的プロセスに指令を与えるための公知の配
置例のブロック図。
【図2】数学モデルとニューロン回路網との本発明によ
る組み合わせの一例を示すブロック図。
【図3】モデルとニューロン回路網との機能的論理演算
を説明するためのブロック図。
【図4】部分モデルのブロック図。
【符号の説明】
1 圧延プロセス 2 計算装置 3 予計算装置 4 調節されるシステム 6 測定装置 7 後計算装置 8 ニューロン回路網
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 23/02 H 7531−3H G06F 15/18 550 E 9071−5L G06G 7/60 (72)発明者 トーマス マルチネツ ドイツ連邦共和国 80686 ミユンヘン キルヒマイルシユトラーセ 43 (72)発明者 ギユンター ゼルゲル ドイツ連邦共和国 90455 ニユルンベル ク ツアウンケーニツヒヴエーク 8

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 調節されるシステム(4)内のプロセス
    に指令を与えるための方法であって、各1つのプロセス
    進行の開始時に計算装置(2)で実行されたプロセスの
    数学モデル(M)を用いてモデル(M)に供給された入
    力量(x)に関係して少なくとも1つの選択されたプロ
    セスパラメータ(y)が予計算され、このプロセスパラ
    メータによりシステム(4)の予設定が行われ、プロセ
    ス進行の間に入力量(x)およびプロセスパラメータ
    (y)が測定され、またプロセス進行の後に測定された
    プロセスパラメータ(y)およびモデル(M)に供給さ
    れた測定された入力量(x)に基づいてプロセスパラメ
    ータ(y)の予計算の適応改善が行われる方法におい
    て、多数の部分モデル(M1、M2ないしMk)から成
    るモデル(M)において部分モデルの計算結果(π1、
    π2ないしπk)が回路網応答(yN )として予計算す
    べきプロセスパラメータを発生するニューロン回路網
    (8)に供給され、またプロセス進行の後に回路網応答
    (yN )と測定されたプロセスパラメータ(y)との間
    の偏差がニューロン回路網(8)の回路網パラメータ
    (NP)を適応させるために利用されることを特徴とす
    る調節されるシステム内のプロセスに指令を与えるため
    の方法。
  2. 【請求項2】 予計算すべきプロセスパラメータ(y)
    への影響をモデルの枠内で記述可能でない入力量(x
    p)が直接にニューロン回路網(8)に供給されること
    を特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 各プロセス進行の後に測定された入力量
    (x)および測定されたプロセスパラメータ(y)が回
    路網パラメータ(NP)を適応させるために利用される
    ことによって、回路網パラメータ(NP)の適応がオン
    ラインで行われることを特徴とする請求項1または2記
    載の方法。
  4. 【請求項4】 圧延技術的プロセスに指令を与えること
    を特徴とする請求項1ないし3の1つに記載の方法。
  5. 【請求項5】 部分モデル(M1、M2ないしMk)が
    圧延ラインの個々の圧延スタンドに対応付けられてお
    り、またニューロン回路網(8)が各個の圧延スタンド
    に対する部分モデル(M1、M2ないしMk)から供給
    された計算結果(π1、π2ないしπk)をすべての圧
    延ラインに対するプロセスパラメータ(yV )の予測値
    として論理演算することを特徴とする請求項4記載の方
    法。
  6. 【請求項6】 部分モデル(M1、M2ないしMk)が
    個々の圧延スタンドのローラー間隙プロフィルを計算
    し、またニューロン回路網(8)が計算されたローラー
    間隙プロフィルを帯の厚みプロフィルに対する予測値と
    して論理演算することを特徴とする請求項5記載の方
    法。
  7. 【請求項7】 調節されるシステム(4)内のプロセス
    に指令を与えるための装置であって、少なくとも1つの
    予計算されたプロセスパラメータ(yV )に関係してシ
    ステム(4)を予設定するための装置(3)と、入力量
    (x)に関係してプロセスパラメータ(yV )を予計算
    するためのプロセスの数学モデル(M)を含んでいる計
    算装置(2)と、プロセス進行の間に入力量(x)およ
    びプロセスパラメータ(y)を測定するための測定装置
    (6)とを含んでいる装置において、モデル(M)が多
    数の部分モデル(M1、M2ないしMk)から成ってお
    り、また部分モデルの後にニューロン回路網(8)が付
    設されており、このニューロン回路網が部分モデルの計
    算結果(π1、π2ないしπk)をプロセスパラメータ
    (yV )に対する予測値として論理演算することを特徴
    とする調節されるシステム内のプロセスに指令を与える
    ための装置。
JP6300398A 1993-11-11 1994-11-09 調節されるシステム内のプロセスに指令を与えるための方法および装置 Pending JPH07191713A (ja)

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