JPH0746282B2 - Non-interference control method and apparatus - Google Patents

Non-interference control method and apparatus

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JPH0746282B2
JPH0746282B2 JP62199770A JP19977087A JPH0746282B2 JP H0746282 B2 JPH0746282 B2 JP H0746282B2 JP 62199770 A JP62199770 A JP 62199770A JP 19977087 A JP19977087 A JP 19977087A JP H0746282 B2 JPH0746282 B2 JP H0746282B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、制御に必要な変数を多数個有する制御対象を
制御する方法及び装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for controlling a controlled object having a large number of variables necessary for control.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

制御対象を制御するのに必要な変数(制御量と称する)
が複数存在する系においては、一の制御量を決定するた
めに、制御対象の操作に用いられる量(操作量と称す
る)を種々調整すると、他の制御量がそれにより影響を
受ける場合がある。この現象は一般に、制御量の干渉と
呼ばれ、制御の精密性,安定性を阻害するものである。
Variables required to control the controlled object (called control amount)
In a system in which a plurality of control variables exist, various control variables may be affected by various adjustments of the control variable operation amount (called the control variable) in order to determine one control variable. . This phenomenon is generally called control amount interference, and impairs control precision and stability.

例えば圧延機の制御系において、圧延材の出側板厚及び
前方張力を制御量とし、圧延機のロール圧下指令及びロ
ール速度指令を操作量とすると、出側板厚を所定値に制
御しようとしてロール圧下指令及びロール速度指令操作
を実行すると、もう一つの制御量である前方張力が干渉
され、変動を受ける場合がある。
For example, in the control system of a rolling mill, if the delivery side plate thickness and forward tension of the rolled material are used as control variables and the roll reduction command and roll speed command of the rolling mill are used as manipulated variables, the roll reduction process is performed in order to control the delivery side plate thickness to a predetermined value. When the command and roll speed command operations are executed, the front tension, which is another control amount, may be interfered with and subject to fluctuations.

従来、このような干渉を防止するために、3入力(操作
量)3出力(制御量)の多変数制御系(圧延機の制御
系)において、入力として制御量間の相互干渉を予め補
償するようにしたものを用いる方法が提案されている
(特開昭59−179209号公報、同59−202108号公報)。こ
れらの従来技術においては、最終的に1入力1出力の関
係が達成されるように、制御量相互間の非干渉を行なう
ものである。
Conventionally, in order to prevent such interference, in a multi-variable control system (control system of a rolling mill) having three inputs (operation amount) and three outputs (control amount), mutual interference between the control amounts is previously compensated as an input. A method using such a method has been proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 59-179209 and 59-202108). In these conventional techniques, non-interference between the controlled variables is performed so that the relationship of one input and one output is finally achieved.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来例によれば、全ての制御量について相互の
非干渉化を行うものである。このような手法によれば、
制御対象が大規模化した場合、すなわち制御量の個数が
増大した場合、非干渉化のために必要な演算量が莫大と
なる。例えば非干渉化の過程で行なわれる行列演算にお
いては、行又は列の数がn倍になれば、行列演算に要す
る個々の計算個数はn2倍となる如くである。このため
に、制御に要する装置が大型化したり、制御の時間遅れ
が生じリアルタイムの制御ができない等の不都合が生ず
る。
According to the above-described conventional example, mutual decoupling is performed for all control amounts. According to such a technique,
When the scale of the controlled object increases, that is, when the number of controlled variables increases, the amount of calculation required for decoupling becomes enormous. For example, in the matrix operation performed in the process of decoupling, if the number of rows or columns is n times, the number of individual calculations required for the matrix operation is n 2 times. For this reason, there are inconveniences such as an increase in the size of the device required for control, a delay in control, and the inability to perform real-time control.

また、制御対象の個性を考慮に入れず、一律に全ての制
御量を非干渉化しているので、無駄がなく効率の良い制
御を行うことが困難であるという問題があつた。
Further, since all the control amounts are made non-interfering uniformly without considering the individuality of the controlled object, there is a problem that it is difficult to perform efficient control without waste.

更に、上述の従来例においては、n入力n出力系を1入
力1出力系に分解することを専らとしており、n入力n
出力(n≠m)系に対しては無力であるという問題点が
あつた。
Further, in the above-mentioned conventional example, the n-input n-output system is exclusively decomposed into the 1-input 1-output system.
There is a problem that it is useless for the output (n ≠ m) system.

本発明の目的は、上述した従来例の欠点を解決し、多数
の制御量を有する大規模な制御対象であつても、制御装
置の増大や制御時間の遅れを招くことなく、制御量の非
干渉化が達成できる制御方法及び装置を提供することに
ある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional example, and to prevent the control amount from increasing without increasing the number of control devices and delaying the control time even for a large-scale controlled object having a large number of control amounts. It is an object of the present invention to provide a control method and device capable of achieving interference.

本発明の目的を別の視点から見れば、無駄がなく効率の
良い非干渉制御方法及び装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a non-interference control method and device that is efficient and efficient.

本発明の目的を更に別の視点から見れば、入力(操作
量)及び出力(制御量)の個数が互いに異なる制御対象
に対しても、有効に非干渉制御を行い得る非干渉制御方
法及び装置を提供することにある。
From another point of view of the object of the present invention, a non-interference control method and apparatus capable of effectively performing non-interference control even for control targets having different numbers of inputs (operation amount) and outputs (control amount). To provide.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

係る目的を達成するために本発明方法の特徴とするとこ
ろは、制御対象全体を複数の部分制御系(以下ブロツク
と呼ぶ)に分割し、少なくとも、ブロツク相互間におい
て非干渉となるように制御する点にある。ここで、ブロ
ツクの分け方は本発明の最も広い思想に従えば、1ブロ
ツクに少なくとも1の操作量を有し、少なくとも1のブ
ロツクに2以上の操作量又は制御量を有するものである
限り、任意である。好ましくは、ブロツク化にあたり、
制御対象及び制御量の特徴に着目し、互いに密な関係に
ある制御量どうしでまとめ、ブロツク化する。一の制御
量と密な関係にある制御量とは、当該一の制御量が変動
した場合、その影響を受け易い関係にある制御量をい
う。例えば、制御対象において、物理的・位置的・時間
的に近接した関係にある2つの部分におけるそれぞれの
制御量である。換言すれば、一の制御量が変動した場
合、自ブロツク内における他の制御量の変動よりも他の
ブロツク内における制御量の変動の方が小さくなるよう
にブロツク化する。
The feature of the method of the present invention to achieve the above object is that the entire controlled object is divided into a plurality of partial control systems (hereinafter referred to as blocks), and at least the blocks are controlled so as not to interfere with each other. In point. Here, according to the broadest idea of the present invention, how to divide blocks is such that one block has at least one operation amount, and at least one block has two or more operation amounts or control amounts. It is optional. Preferably, in the block formation,
Focusing on the characteristics of the controlled object and the controlled variable, the controlled variables that are closely related to each other are grouped together and made into blocks. The control amount having a close relationship with the one control amount means a control amount having a relation easily affected by the change of the one control amount. For example, in the controlled object, it is a controlled amount in each of two parts that are physically, positionally, and temporally close to each other. In other words, when one controlled variable fluctuates, the control is blocked so that the controlled variable fluctuations in the other blocks are smaller than the other controlled variable fluctuations in the own block.

そして、一のブロツクの制御量に影響を及ぼす他のブロ
ツクの制御量を打ち消す第1の補償要素を加えるととも
に、一のブロツクの制御量に制御対象に対する操作量を
決定する第2の補償要素を加え、第1の補償要素を加え
た制御量及び第2の補償要素を加えた制御量に、他のブ
ロツクから一のブロツク系に及ぼされる影響を打消す第
3の補償要素を加え、当該第3の補償要素により補償さ
れた制御量を制御対象の操作量として制御対象を制御す
る点にある。
Then, a first compensation element that cancels the control amounts of the other blocks that affect the control amount of the one block is added, and a second compensation element that determines the operation amount for the control target is added to the control amount of the one block. In addition, in addition to the controlled variable added with the first compensating element and the controlled variable added with the second compensating element, a third compensating element for canceling the influence exerted on the one block system from other blocks is added, The point is that the controlled object is controlled by using the controlled variable compensated by the compensation element 3 as the manipulated variable of the controlled object.

また、本発明装置の特徴とするところは、制御対象を各
々が少なくとも1つの操作量を有するような複数のブロ
ツクに分割し、各々のブロツクごとに制御対象に対する
操作量を演算し決定する制御手段と、当該ブロツク相互
間における制御量間の干渉を打消すように、ブロツクの
制御量を入力し、該制御量に対する補償要素を演算する
第1の非干渉制御手段と、前ブロツク相互間における操
作量間の干渉を打消すように、制御手段及び第1の非干
渉制御手段の演算結果を入力し、制御手段の操作量に対
する補償要素を演算し、補償された操作量を制御対象に
対して出力する第2の非干渉制御手段とを設けた点にあ
る。
A feature of the present invention is that the control means divides the controlled object into a plurality of blocks each having at least one operation amount, and calculates and determines the operation amount for the controlled object for each block. And a first non-interference control means for inputting a control amount of the block and computing a compensation element for the control amount so as to cancel the interference between the control amounts of the blocks concerned, and an operation between the preceding blocks. The calculation results of the control means and the first non-interference control means are input so as to cancel the interference between the quantities, the compensation element for the operation quantity of the control means is calculated, and the compensated operation quantity is applied to the controlled object. The second non-interference control means for outputting is provided.

〔作用〕[Action]

本発明方法によれば、制御量毎の一律的な非干渉ではな
く、ブロツク間で非干渉化しているので、制御量の個数
が増大したとしても、ブロツクの個数を選ぶことによ
り、非干渉化のための演算が左程増大しない。また、本
発明の好ましい態様によれば、制御量毎に一律非干渉化
を図るのではなく、密な関係にある制御量は一まとまり
として考える(1ブロツクとする)ので、ブロツク内で
無理な非干渉化をしなくともよい。すなわち、非干渉化
のために制御演算量が増大したり、装置が複雑化した
り、大きな制御信号(ひいては操作端における大きな機
械的動作)が必要となる等の無駄・非効率化が抑制でき
る。更に、本発明の方法においては、1入力1出力の形
態とする非干渉化ではなく、ブロツク間の非干渉化であ
るので、一般に入力数(操作量の個数)と出力数(制御
量の個数)が異なる制御対象であつても、適用可能であ
る。
According to the method of the present invention, since the non-interference between the blocks is not a uniform non-interference for each control amount, even if the number of control amounts is increased, the non-interference can be achieved by selecting the number of blocks. The calculation for does not increase to the left. Further, according to a preferred aspect of the present invention, the control quantities having a close relationship are considered as one group (one block), rather than making the non-interference uniform for each control quantity, so that it is impossible within the block. Decoupling does not have to be performed. That is, it is possible to suppress waste and inefficiency such as an increase in the amount of control calculation for decoupling, a complicated device, and a need for a large control signal (and thus a large mechanical operation at the operating end). Furthermore, in the method of the present invention, the decoupling between blocks is not the decoupling in the form of one input and one output, so that the number of inputs (the number of manipulated variables) and the number of outputs (the number of controlled variables) are generally used. ) Are applicable to different controlled objects.

本発明装置によれば、非干渉化されたブロツク単位で制
御演算が実行される制御手段を有しているので、制御対
象が大規模化したとしても、制御手段を小分けにするこ
とが可能であり、いわゆる並列演算が可能となる。その
ため、高速制御、リアルタイム制御が可能となる。
According to the device of the present invention, since the control means executes the control calculation in block units that have been made non-interfering, the control means can be subdivided even if the controlled object becomes large in scale. Yes, so-called parallel operation is possible. Therefore, high-speed control and real-time control are possible.

更に本発明によれば、フィードバック要素に対してはフ
ィードバック補償を行ない、フィードフォワード要素に
対してはフィードフォワード補償を行なうために、制御
系を並列的に取り扱い高精度の制御が可能となる。
Further, according to the present invention, since feedback compensation is performed on the feedback element and feedforward compensation is performed on the feedforward element, the control systems can be handled in parallel and highly accurate control can be performed.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を更に具体的に説明する。 The present invention will be described in more detail below.

第1図に本発明をタンデム圧延機の制御に適用した場合
を示す。図において、圧延機は一対の圧延ロール101,10
2,103によつて代表されて図示されており、これらによ
つて圧延材104を図中矢印方向に圧延する。圧延機の状
態105,106,107は単位系を合せる等の処理を行う変換器1
08,109,110を介し、非干渉制御系3,最適制御系111,112,
113,無駄時間要素114,115にそれぞれ入力される。無駄
時間要素とは、圧延材が隣接するスタンドまで移動する
に要する時間を考慮し、この時間を制御に反映するため
のものであり、その出力は最適制御系112,113に入力さ
れる。最適制御系111,112,113の出力は前記非干渉制御
系3に入力される。非干渉制御系3の出力はアクチユエ
ータ116,117,118に入力される。これらのアクチユエー
タはロール速度制御系や圧下制御系等から構成され、こ
れらによつて圧延材104を所望の板厚に所望の精度で制
御する。
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to control of a tandem rolling mill. In the figure, the rolling mill is a pair of rolling rolls 101, 10
2, 103 is representatively shown, by which the rolled material 104 is rolled in the direction of the arrow in the figure. The state 105, 106, 107 of the rolling mill is the converter 1 that performs processing such as matching the unit systems.
08,109,110, non-interference control system 3, optimal control system 111,112,
113 and dead time elements 114 and 115, respectively. The dead time element is for considering the time required for the rolled material to move to the adjacent stand and reflecting this time in the control, and its output is input to the optimum control systems 112 and 113. The outputs of the optimum control systems 111, 112, 113 are input to the non-interference control system 3. The output of the non-interference control system 3 is input to the actuators 116, 117, 118. These actuators are composed of a roll speed control system, a rolling down control system, and the like, and by these, the rolled material 104 is controlled to a desired plate thickness with a desired accuracy.

本実施例では、このようなタンデム圧延機の制御系を、
ブロツクに分割し、ブロツク間の非干渉制御を行うもの
である。そのために、まず、制御対象である圧延機の線
型モデルを求める。第2図に示すように、タンデム圧延
機の入側から数えて第i番目のスタンド及び第i+1番
目のスタンドについて考える。
In the present embodiment, a control system for such a tandem rolling mill is
It is divided into blocks and non-interference control is performed between the blocks. Therefore, first, a linear model of the rolling mill to be controlled is obtained. As shown in FIG. 2, consider the ith stand and the (i + 1) th stand counting from the entrance side of the tandem rolling mill.

線型モデルを求めるため、圧延機における出側板厚偏
差,ロール開度,圧延荷重偏差,先進率の偏差,張力偏
差,ロール速度偏差,マスフロー,圧延材速度(板速)
をそれぞれ次のようにして数量化する。
In order to obtain a linear model, the strip thickness deviation, roll opening, rolling load deviation, advance rate deviation, tension deviation, roll speed deviation, mass flow, rolling material speed (sheet speed) in the rolling mill
Are quantified as follows.

出側板厚偏差Δhiは、ゲージメータ式より、次式(1)
で表わされる。
The output side thickness deviation Δh i can be calculated by the following equation (1) from the gauge meter equation.
It is represented by.

但し、Δhi :出側板厚偏差 ΔSi :ロール開度偏差 ΔPi :圧延荷重偏差 Ki :弾性係数偏差 i :第iスタンド ロール開度は、圧下制御装置の出力として表わされる。
単純化のため、圧下制御量は1次遅れ系とすると、次式
(2)で表わされる。
However, Δh i : Outlet side plate thickness deviation ΔS i : Roll opening deviation ΔP i : Rolling load deviation K i : Elastic coefficient deviation i: i-th stand The roll opening is represented as an output of the rolling reduction device.
For simplification, if the reduction control amount is a first-order lag system, it is expressed by the following equation (2).

但し、ΔSpi:ロール開度指令 ΔTsi:圧下制御装置の時定数 Ksi:圧下制御装置のゲイン 圧延荷重偏差は、Hillの圧延荷重の近似式をテーラー展
開し、第1次微分のみを求めて線型化することにより、
次式(3)で表わされる。
However, ΔS pi : Roll opening command ΔT si : Time constant of the rolling down control device K si : Gain of the rolling down control device For rolling load deviation, Taylor's expansion of Hill's rolling load approximation formula is used to obtain only the first derivative. By making it linear,
It is expressed by the following equation (3).

但し、 Pi :圧延荷重式 Hi :入側板厚 ΔHi :入側板厚偏差 hi:出側板厚 Tfi(=Ti) :出側張力 ΔTfi(=ΔTi):出側張力偏差 Tbi(=Ti-1):入側張力 ΔTbi:入側張力偏差 先進率の偏差Δfiは先進率式f(Hi,hi,Tfi,Tbi)か
ら求め次の(4)式を得る 張力式から、次式(5)を得る。
However, P i : rolling load formula H i : inlet side plate thickness ΔH i : inlet side plate thickness deviation h i : outlet side plate thickness T fi (= T i ): outlet side tension ΔT fi (= ΔT i ): outlet side tension deviation T bi (= T i-1 ): Tension on the entry side ΔT bi : Tension deviation on the entry side The deviation Δf i of the advance rate is calculated from the advance rate equation f (H i , h i , T fi , T bi ), and the following (4 ) Get the expression From the tension formula, the following formula (5) is obtained.

但し、 E:圧延材のヤング率 b:圧延材の板幅 L:第iスタンド,第i+1ス タンドの間の距離 Δvei+1:第i+1スタンド入側板速 v0i:第iスタンド出側板速 速度制御系を一次遅れ系とすると、その微分方程式は次
式(6)となる。
However, E: Young's modulus of rolled material b: Strip width of rolled material L: Distance between the i-th stand and the (i + 1) th stand Δv ei + 1 : The i + 1th stand-in plate speed v 0i : The i-th stand plate speed When the speed control system is a first-order lag system, its differential equation is the following equation (6).

但し、ΔvRi:ロール速度偏差 TVi:時定数 KVi:ゲイン ΔvPi:ロール速度指令偏差 マスフロー式から次式(7)を得る。 However, Δv Ri : Roll speed deviation T Vi : Time constant K Vi : Gain Δv Pi : Roll speed command deviation The following equation (7) is obtained from the mass flow equation.

板速の式をテーラー展開し、第1次微分のみを求めるこ
とにより次式(8)を得る。
The following formula (8) is obtained by Taylor expansion of the plate speed formula and obtaining only the first derivative.

Δv0i=vRiΔfi+(1+fiΔvRi …(8) ここで、第iスタンドを独立の制御系と考え、その内部
状態を表わす状態変数を要素とするベクトル(状態ベク
トル)をXi、その入力を要素とするベクトル(操作ベク
トル)Uiとおくと、Xi,Uiはそれぞれ次のように表わさ
れる。
Δv 0i = v Ri Δf i + (1 + f i Δv Ri (8) Here, the i-th stand is considered as an independent control system, and a vector (state vector) having a state variable representing its internal state as an element is X i. , And a vector (manipulation vector) U i having the input as an element, X i and U i are respectively expressed as follows.

Xi=〔Δhi,ΔvRi,ΔTViT Ui=〔ΔSPi,ΔvPiT これらの表記を用い、上述の(1)式ないし(8)式を
整理し、微分方程式の形で表わすことを考える。
X i = [Δh i , Δv Ri , ΔT Vi ] T U i = [ΔS Pi , Δv Pi ] T Using these notations, the above equations (1) to (8) are rearranged to form the differential equation Consider to represent with.

まず、(1)〜(3)式から次式(9)を求める。First, the following expression (9) is obtained from the expressions (1) to (3).

次に、(6)式を変形し、次式(10)を求める。 Next, the equation (6) is modified to obtain the following equation (10).

次に、(4),(5),(7)及び(8)式から次式
(11)を得る。
Next, the following equation (11) is obtained from the equations (4), (5), (7) and (8).

上記(9)〜(11)式により、本実施例における操作量
である出側板厚偏差Δhi、ロール速度偏差ΔvRi、及び
出側張力偏差ΔTiについて、制御量であるロール開度指
令偏差ΔSPi及びロール速度指令偏差ΔvPiとの関係が、
微分方程式の形で明らかになつた。
From the above equations (9) to (11), the roll opening command deviation, which is a control amount, for the output side plate thickness deviation Δh i , the roll speed deviation Δv Ri , and the exit side tension deviation ΔT i which are the manipulated variables in this embodiment. The relationship between ΔS Pi and roll speed command deviation Δv Pi is
It became clear in the form of a differential equation.

3タンデムミルを例にとつて、これらの関係式を行列の
形で表記すると、第3図のようになる。図において、
(イ)及び(ロ)の両辺各項は、それぞれ対応するもの
とする。また、第3図(イ)におけるaij,bij,d
ijは、(9)〜(11)式における各変数の係数を示す。
例えば(10)式において、i=2のとき、右辺第1項中
となり、第3図(イ)中、a55に相当する。同様に、 である。右辺第3項は可観測外乱として把握される。
Taking the 3 tandem mill as an example, these relational expressions are expressed in the form of a matrix as shown in FIG. In the figure,
The terms on both sides of (a) and (b) correspond to each other. In addition, a ij , b ij , and d in FIG.
ij indicates the coefficient of each variable in the expressions (9) to (11).
For example, in equation (10), when i = 2, in the first term on the right side Therefore, it corresponds to a 55 in FIG. Similarly, Is. The third term on the right side is recognized as an observable disturbance.

本発明思想に従えば、図示の状態方程式を、少なくとも
1の操作量を含むように複数のブロツクに分割し、それ
らブロツク間相互を非干渉化する。具体的な分割方法
は、本実施例の場合、各スタンド毎とするのが好まし
い。スタンド間においては、それらを結ぶ、圧延材のみ
により、すなわち圧延張力のみによつて相互に関係しあ
うのに対し、スタンド内では、張力のみならず板厚,ロ
ール速度及び張力が相互に関係しており、スタンド間と
比べて操作量相互が密な関係になつているからである。
第3図によれば、スタンド間で関係しあう状態量は張力
のみであることがわかる。例えば、第2スタンドから第
1スタンドへ影響を及ぼしている項は、a34,a35,a36
のみであり、これらはいずれも張力偏差ΔT1及びΔT2
関するものである。一方、第1スタンド内を見ると、a
11,a13,a22,a31,a32,a33の各項が存在し、これら
はΔh1,ΔvR1,ΔT1の全てにわたり相互に関係してい
る。
According to the concept of the present invention, the illustrated state equation is divided into a plurality of blocks so as to include at least one manipulated variable, and these blocks are made non-interfering with each other. In the case of the present embodiment, a specific dividing method is preferably set for each stand. Between stands, they are related only by the rolled material that connects them, that is, only by the rolling tension, whereas in the stands, not only tension but also plate thickness, roll speed and tension are related to each other. This is because the manipulated variables are closer to each other than between the stands.
According to FIG. 3, it can be seen that the amount of state related between the stands is only tension. For example, terms that affect the second stand to the first stand, a 34, a 35, a 36
Only, both of which relate to tension deviations ΔT 1 and ΔT 2 . On the other hand, looking inside the 1st stand,
There are terms 11 , a 13 , a 22 , a 31 , a 32 , and a 33 , which are interrelated over Δh 1 , Δv R1 , and ΔT 1 .

次に、第3図における右辺第1項(システム行列A)の
スタンド間非干渉化の具体的手法を、第2スタンドを例
にとつて説明する。
Next, a specific method of decoupling between stands of the first term (system matrix A) on the right side in FIG. 3 will be described by taking the second stand as an example.

第3図に示す状態方程式のうち、第2スタンドに関係す
る式を抽出すると、次の(12)〜(14)式となる。
When the equations related to the second stand are extracted from the state equation shown in FIG. 3, the following equations (12) to (14) are obtained.

各変数の添字が1又は3となつている項、すなわち(1
1)〜(13)式で下線で示した項が他スタンドからの干
渉項で、これらを打消すことにより、非干渉化が達成で
きる。
The term where the subscript of each variable is 1 or 3, that is, (1
The underlined terms in Eqs. 1) to (13) are interference terms from other stands, and by canceling them out, decoupling can be achieved.

第4図は、このような非干渉化のための制御系を示すも
のである。以下、各干渉項について説明する。
FIG. 4 shows a control system for such decoupling. Hereinafter, each interference term will be described.

第1スタンドの張力偏差ΔT1201は、式(12)の右辺第
1項で示すように、ブロツクa43202を介し、加算器203
に入力される。なお、例えば「ブロツクa43」とは、「a
43のゲインを有する増幅器」を表わす。加算器の出力は
Δ2であり、積分器204で積分され板厚偏差Δh2205と
なる。そこで、非干渉用のフイードバツク及びフイード
フオーワードの合せたゲインとして、ΔT1201を非干渉
ゲインf21206を介し、入力として制御行列207に入力す
る。この制御行列207の出力は加算器203へ印加される
が、ここの加算器203の出力がΔT1の成分を含まなけれ
ば非干渉が成立する。即ち、 b33×f21×ΔT1+a43×ΔT1=0 の条件から、 なるゲインを選択すれば良いことがわかる。
The tension deviation ΔT 1 201 of the first stand is calculated by the adder 203 via the block a 43 202 as shown in the first term on the right side of the equation (12).
Entered in. For example, "block a 43 " means "a
Amplifier with a gain of 43 ". The output of the adder is Δ 2, which is integrated by the integrator 204 and becomes the plate thickness deviation Δh 2 205. Therefore, as fed back and gain combined in full Eid Fuo word for non-interfering, via a non-interfering gain f 21 206 a [Delta] T 1 201, and inputs to the control matrix 207 as input. The output of the control matrix 207 is applied to the adder 203. If the output of the adder 203 does not include the ΔT 1 component, non-interference is established. That is, from the condition of b 33 × f 21 × ΔT 1 + a 43 × ΔT 1 = 0, It is understood that it suffices to select a gain that

次に(14)式で下線を引いた干渉項を打消す方法につい
て説明する。
Next, a method of canceling the underlined interference term in equation (14) will be described.

第1スタンドの張力偏差ΔT1にブロツクa63208,加算器2
09を介し、加算器210に加えられる。第3スタンドの板
厚偏差Δh3はブロツクa76211を介して加算器212に、速
度偏差ΔvR3はブロツクa86213を介して加算器212に、張
力偏差ΔT3はブロツクa96214を介して加算器212にそれ
ぞれ加えられ、加算器210,212の出力は加算器213に加え
られる。
To the tension deviation ΔT 1 of the first stand, block a 63 208, adder 2
It is added to the adder 210 via 09. The plate thickness deviation Δh 3 of the third stand is added to the adder 212 via the block a 76 211, the speed deviation Δv R3 is added to the adder 212 via the block a 86 213, and the tension deviation ΔT 3 is added to the block a 96 214. To the adder 212, and the outputs of the adders 210 and 212 are added to the adder 213.

一方、本実施例では非干渉化のためブロツクf25214,f22
215,f23216,f24217及びブロツク218が用いられる。ΔT1
ゲインがa63のブロツクf25214を介し加算器219に、Δh3
はゲインa76のブロツクf22215を介し加算器219に、Δv
R3はゲインa86のブロツクf23216を介し加算器219に、Δ
T3はゲインa96のブロツクf24217を介し加算器219に印加
され、上記加算器219の出力はブロツク218を介し、速度
指令偏差として、ブロツク220に入力される。ブロツク2
20の出力は積分器221,ブロツク222,加算器210を介し、
加算器213に加えられる。
On the other hand, in this embodiment, the blocks f 25 214, f 22
215, f 23 216, f 24 217 and block 218 are used. ΔT 1
Δh 3 to the adder 219 via the block f 25 214 with gain a 63
Is added to the adder 219 via the block f 22 215 with gain a 76 and Δv
R3 is added to the adder 219 via the block f 23 216 with gain a 86 and Δ
T 3 is applied to the adder 219 via the block f 24 217 having the gain a 96 , and the output of the adder 219 is input to the block 220 as the speed command deviation via the block 218. Block 2
The output of 20 goes through an integrator 221, a block 222, and an adder 210,
It is added to the adder 213.

この時のブロツクf26のゲインを積分器220,ブロツク22
1,222,加算器210,213までの伝達関数の逆数、即ち、 S:ラプラス演算子 とすると、加算器219から加算器213迄のゲインが等価的
に−1となり、ΔT1,Δh3,ΔvR3,ΔT3の影響が打ち
消され、第2スタンドに関し非干渉が成立する。
At this time, the gain of the block f 26 is calculated by the integrator 220, the block 22
1,222, reciprocal of transfer function up to adders 210, 213, that is, If S: Laplace operator is used, the gain from the adder 219 to the adder 213 becomes −1 equivalently, the effects of ΔT 1 , Δh 3 , Δv R3 , and ΔT 3 are canceled out, and the non-interference with respect to the second stand. To establish.

上記したと同様の方法で、他のスタンドに対してもそれ
ぞれ非干渉化が可能であり、それらの操作によりブロツ
ク間での非干渉化が成立する。
In the same manner as described above, the decoupling can be performed for each of the other stands, and the decoupling between the blocks is established by these operations.

なお、入力数と出力数の等しいブロツクに関し、−入力
−出力のブロツクとみなして非干渉化を行うと、ブロツ
ク間非干渉化に加え、各入出力間の非干渉が実現でき
る。
If the blocks having the same number of inputs and the same number of outputs are regarded as −input−output blocks and decoupling is performed, decoupling between the blocks and decoupling between the input and output can be realized.

このような構成を採用した制御対象(非干渉制御系を含
めた)の状態方程式を第5図により説明する。圧延機各
スタンドの状態を合せて表現してなるブロツク150の関
係を用いるとブロツク160で表わされる制御対象として
表現され、各各のブロツクA1,A2,A3,B1,B2,B3を分
解し、整理するとブロツク170のように3つの状態方程
式となる。この場合、状態方程式は各々3次の次数なの
で3×3の簡単なマトリツクス計算のみで最適制御(後
述)が実現できるという効果がある。
A state equation of a control target (including a non-interference control system) adopting such a configuration will be described with reference to FIG. Using the relationship of the block 150, which represents the state of each stand of the rolling mill, it is expressed as a control object represented by the block 160, and each block A 1 , A 2 , A 3 , B 1 , B 2 , B 2 , When B 3 is decomposed and rearranged, it becomes three equations of state like block 170. In this case, since the state equations are each of the third order, there is an effect that the optimum control (described later) can be realized only by a simple matrix calculation of 3 × 3.

次に、ブロツク間非干渉が達成されたことを前提とし、
本実施例の圧延機制御にいわゆる最適制御を適用した場
合について説明する。最適制御とは、状態や操作量を適
切に調整してそれらの偏差を最小にしたり、操作量を最
小にする制御方式であり、従来の入力と出力の関係のみ
に着目していた古典制御系と異なり、制御対象の内部構
造まで立入って制御できるため、その特性改善に及ぼす
効果が期待されているものである。
Next, assuming that non-interference between blocks has been achieved,
A case where so-called optimum control is applied to the rolling mill control of this embodiment will be described. Optimal control is a control method that appropriately adjusts states and manipulated variables to minimize their deviation or minimizes manipulated variables.The classical control system was focused only on the relationship between input and output in the past. Unlike the above, since the internal structure of the controlled object can be controlled in an intrusive manner, its effect on improving the characteristics is expected.

本実施例では、一例として、第1図における第2スタン
ド102を制御する最適制御系112について説明すると、最
適制御系112は、上述の状態ベクトルX及び可視測外乱
Wを入力し、所定の演算(後述)を行なう。そして、そ
の結果と非干渉制御系3における上述の非干渉のための
演算結果を加算し、これにより第2スタンドのアクチユ
エータ117を制御する。
In the present embodiment, as an example, the optimum control system 112 for controlling the second stand 102 in FIG. 1 will be described. The optimum control system 112 inputs the above-mentioned state vector X and visible disturbance W and performs a predetermined calculation. (Described later). Then, the result is added to the calculation result for the non-interference in the non-interference control system 3 to control the actuator 117 of the second stand.

第6図に最適制御系の内部構成を示す。図において、10
2は制御対象である第2スタンドであり、上述したよう
に、ΔSP2,ΔvP2を操作量とし、Δh2,ΔvR2,ΔT2
制御量(状態量)とするものである。Δh2はF11250を介
して加算器251に、ΔvR2はF12252を介し加算器251に、
ΔT2はF13253を介し加算器251に印加される。なお、Fij
は、最適制御の理論より求められるフイードバツクパラ
メータである。加算器251の出力は加算器254へ入力され
る。
FIG. 6 shows the internal structure of the optimum control system. In the figure, 10
Reference numeral 2 denotes a second stand which is a controlled object, and as described above, uses ΔS P2 and Δv P2 as manipulated variables and Δh 2 , Δv R2 and ΔT 2 as controlled variables (state variables). Δh 2 is added to the adder 251 via F 11 250, Δv R2 is added to the adder 251 via F 12 252,
ΔT 2 is applied to the adder 251 via F 13 253. Note that F ij
Is a feedback parameter obtained from the theory of optimal control. The output of the adder 251 is input to the adder 254.

同様に、Δh2はF21255を介し加算器256に、ΔvR2はF222
57を介し加算器256に、ΔT3はF23258を介し加算器256へ
入力され、加算器256の出力は加算器259に入力される。
Δh2は加算器261に、ΔT2は加算器261に入力され、前記
加算器261の出力は加算器263,加算器254に加えられる。
ΔT2は加算器266に、Δh2は加算器266に入力され、前記
加算器266の出力は、加算器268,積分器269を介して加算
器269に入力される。
Similarly, Δh 2 is fed to adder 256 via F 21 255 and Δv R2 is fed to F 22 2
57 is input to the adder 256, ΔT 3 is input to the adder 256 via F 23 258, and the output of the adder 256 is input to the adder 259.
Δh 2 is input to the adder 261 and ΔT 2 is input to the adder 261, and the output of the adder 261 is added to the adders 263 and 254.
ΔT 2 is input to the adder 266, Δh 2 is input to the adder 266, and the output of the adder 266 is input to the adder 269 via the adder 268 and the integrator 269.

可視観外乱w2は例えば上述の実施例における入側板厚偏
差ΔHiであり、m1270を介し加算器254に、及びm2271を
介し加算器259に入力されるmiとは最適制御の理論より
求められるフイードフオーワードパラメータである。
The visible disturbance w 2 is, for example, the entrance side plate thickness deviation ΔH i in the above-described embodiment, and is optimally controlled with respect to m i input to the adder 254 via m 1 270 and to the adder 259 via m 2 271. It is a feedforward parameter obtained from the theory of.

このように本発明をタンデムミルの制御に適用すれば、
本発明本来の効果に加え、次のような効果がある。すな
わち、各スタンド毎に独立した制御とすることが可能で
あるため、スタンド数の変更があつたときに、制御装置
の変更は当該スタンドについてのごく部分的な変更で足
り、システム全体についての大幅な変更は不要となるの
で、制御システムの取扱容易性が向上する。
As described above, when the present invention is applied to the control of the tandem mill,
In addition to the original effects of the present invention, there are the following effects. That is, since it is possible to control each stand independently, when the number of stands is changed, only a partial change of the stand is required to change the control device, and it is possible to significantly change the entire system. Since no major changes are required, the control system is easier to handle.

例えばスタンドを増設する場合、従来は増設されたスタ
ンドを含めタンデムミル全体について新たな制御システ
ムを構築する必要があり、大がかりな変更が強いられた
が、本発明を適用することにより、スタンド間が非干渉
化されるので、増設スタンド分のみの制御装置を新たに
追加することで、タンデムミル全体の制御が実行でき
る。タンデムミルのうち、あるスタンドをダミースタン
ド化する場合(例えば走間ロール組替時)も同様、当該
スタンドの制御を司る制御装置部分の機能を取除くだけ
でよい。
For example, when adding a stand, conventionally, it was necessary to construct a new control system for the entire tandem mill including the added stand, and a major change was forced. Since it is made non-interfering, the control of the entire tandem mill can be executed by newly adding the control device only for the additional stand. Similarly, in the case where a certain stand of the tandem mill is used as a dummy stand (for example, during roll change during running), only the function of the control device portion that controls the stand is removed.

次に、本発明は単スタンドミルについても適用可能であ
る。この場合、操作量,制御量の多少にかかわらず、ブ
ロツク化及びブロツク間の非干渉化が可能なので、圧延
機制御の自由度が増大し、精密な制御が可能になるとい
う効果がある。
Next, the present invention is also applicable to a single stand mill. In this case, the blocks and the non-interference between the blocks can be realized regardless of the manipulated variables and the controlled variables, so that the degree of freedom in controlling the rolling mill can be increased, and precise control can be achieved.

以上、圧延機の制御を例にとつて、本発明を説明した
が、本発明はこれに限定されることなく、広く多変数制
御系に適用可能である。煩雑を避けるため具体的説明は
省略するが、適用例としては、自動車における駆動系と
操舵系の非干渉化、多軸ロボツトの各軸間の非干渉化、
電力系統の各給電所間の非干渉化等が挙げられる。
Although the present invention has been described above by taking the control of the rolling mill as an example, the present invention is not limited to this and can be widely applied to a multivariable control system. Although a detailed description is omitted to avoid complication, as an application example, decoupling of a drive system and a steering system in an automobile, decoupling between axes of a multi-axis robot,
This includes decoupling between power supply stations in the power system.

そこで以下、本発明を一般的な形で説明することとす
る。第7図に本発明が適用された制御系の概略を示す。
図において、制御対象1の状態2は非干渉制御系3及び
最適制御系4,5,6に入力される。最適制御系4,5,6は状態
2を用い制御対象1に対する操作量7,8,9を決定する。
非干渉制御系3は、上記状態2,最適制御系4,5,6の操作
量7,8,9を受け、最適制御と非干渉制御を合せて操作量1
0,11,12を決定し、制御対象1へ出力する。本発明は、
前述の如く、制御対象1を各々が少なくとも1の操作量
を有するように複数のブロツクに分割し、かつ少なくと
も1のブロツクは、2以上の操作量又は制御量を有する
ようにするものである。そして、各々のブロツク毎に、
制御対象を制御するものである。制御対象1の状態方程
式を次式、 =AX+BU …(15) とする。ここでシステム行列Aを有限のブロツクに分割
し、対角ブロツクAD、非対角ブロツクをANとすると、シ
スタム行列は次の(16)式で表わすことができる。
Therefore, the present invention will be described below in a general form. FIG. 7 shows an outline of a control system to which the present invention is applied.
In the figure, the state 2 of the controlled object 1 is input to the non-interference control system 3 and the optimum control systems 4, 5, and 6. The optimum control systems 4,5,6 use the state 2 to determine the manipulated variables 7,8,9 for the controlled object 1.
The non-interference control system 3 receives the above-mentioned state 2, the manipulated variables 7, 8 and 9 of the optimum control systems 4, 5 and 6, and the optimum manipulated variable 1 and the non-interference control are combined.
0, 11, 12 are determined and output to the controlled object 1. The present invention is
As described above, the controlled object 1 is divided into a plurality of blocks so that each block has at least one manipulated variable, and at least one block has two or more manipulated variables or controlled variables. And for each block,
It controls the controlled object. The state equation of controlled object 1 is given by the following equation: = AX + BU (15). Here, if the system matrix A is divided into finite blocks, and the diagonal block A D and the non-diagonal block are A N , the cistam matrix can be expressed by the following equation (16).

A=AD+AN …(16) 同様に制御行列Bを対角ブロツクBDと非対角ブロツクBN
に分割する。
A = A D + A N (16) Similarly, control matrix B is divided into diagonal block B D and non-diagonal block B N.
Split into.

B=BD+BN …(17) 次に、状態ベクトルXをN個のブロツクに分割する。但
しこのN分割化は制御対象に依存し一律に決定すること
はできない。分割するときの観点は、分割された各ブロ
ツクの間での操作量又は制御量相互間の関係の度合が、
各ブロツク内における操作量又は制御量相互間の関係の
度合よりも小さいようにする。
B = B D + B N (17) Next, the state vector X is divided into N blocks. However, this N division depends on the control target and cannot be uniformly determined. The viewpoint when dividing is that the degree of the relationship between the manipulated variables or the controlled variables among the divided blocks is
It should be smaller than the degree of the relationship between the manipulated variables or controlled variables in each block.

状態ベクトルのN分割化を行うことにより、それに対応
する操作ベクトルUもN分割化される。同様に、システ
ム行列及び制御行列もN分割される。
By dividing the state vector into N, the corresponding operation vector U is also divided into N. Similarly, the system matrix and the control matrix are also divided into N.

すなわち、システム行列は要素がaijなるシステム小行
列に、制御行列はbijなる操作小行列へ、状態ベクトル
はXiなる状態小ベクトルへ、操作ベクトルはUiなる操作
小ベクトルへと分解される。これらを用い(15)式を行
列の形で表わしたのが第9図である。ここで、第9図の
システム行列AをADとANに分けた行列及び制御行列Bを
BDとBNに分けた行列を第10図に示す。
That is, the system matrix is decomposed into the system submatrix whose elements are a ij , the control matrix into the operation submatrix b ij , the state vector into the state small vector X i , and the operation vector into the operation small vector U i. It FIG. 9 shows the equation (15) in the form of a matrix using these. Here, the matrix obtained by dividing the system matrix A of FIG. 9 into A D and A N and the control matrix B are
Figure 10 shows the matrix divided into B D and B N.

第8図に、制御対象1,非干渉制御系3、及び制御対象の
内、あるブロツクを制御するための最適制御系4の関係
を示す。
FIG. 8 shows the relationship among the control target 1, the non-interference control system 3, and the optimum control system 4 for controlling a certain block among the control targets.

第8図の制御対象は、(15),(16),(17)式をブロ
ツク線図で表現したものである。すなわち、加算器13に
は、状態ベクトルX14と対角ブロツクシステム行列AD15
の積と、X14と非対角ブロツクシステム行列AN16の積と
が入力される。すなわち(16)式にXを掛けたシステム
行列Aと状態ベクトルX14の積が加算器13において、生
成される(次式(18))。
The controlled object in FIG. 8 is a block diagram of the equations (15), (16), and (17). That is, the adder 13 includes a state vector X14 and a diagonal block system matrix A D 15
And the product of X14 and the off-diagonal block system matrix A N 16 are input. That is, the product of the system matrix A obtained by multiplying the expression (16) by X and the state vector X14 is generated in the adder 13 (the following expression (18)).

ADX+ANX=AX …(18) 加算器17には、操作ベクトルU18と対角制御行列BD19の
積と、加算器13を介し、操作ベクトルU18と非対角制御
行列BN20の積とが入力される。すなわち(17)式にU18
を掛けた次式(19)、 BDU+BNU=BU …(19) で表わされる制御行列Bと操作ベクトルUの積が入力さ
れる。そして、加算器17において(18)式で求められた
システム行列Aと状態ベクトルXの積の和である次式
(20)、 AX+BU …(20) が求められ、それらの値は(15)式より、状態ベクトル
Xの微分値21に等しい。X14は21を積分したもので
あるから、21は積分行列22を介し積分され、状態ベク
トルX14が得られるのである。なお、22においてSはラ
プラス演算子、Iは単位行列である。
A D X + A N X = AX (18) The adder 17 has a product of the operation vector U18 and the diagonal control matrix B D 19 and the adder 13 through the operation vector U18 and the non-diagonal control matrix B N 20. The product of and is input. That is, U18
The product of the control matrix B and the operation vector U represented by the following formula (19), B D U + B N U = BU (19) multiplied by is input. Then, the adder 17 obtains the following equation (20), AX + BU (20), which is the sum of the product of the system matrix A and the state vector X obtained by the equation (18), and their values are given by the equation (15). Therefore, it is equal to the differential value 21 of the state vector X. Since X14 is the integration of 21, 21 is integrated through the integration matrix 22, and the state vector X14 is obtained. In S, S is a Laplace operator and I is an identity matrix.

ここで、状態ベクトルXはn次のベクトルとし、操作ベ
クトルUはm入力とすると、システム行列はn×nの抑
列,制御行列はn×mの行列となる。制御対象1の内部
状態を考えると、非干渉制御が行なわれるということ
は、システム行列Aと制御行列Bが対角ブロツクのみの
要素となることである。加算器17を考えると、干渉項と
しての状態ベクトルX14と非対角システム行列AN16の積
がフイードバツク的に加えられ、一方の干渉項の操作ベ
クトルU18と非対角制御行列BNの積がフイードフオワー
ド的に加えられる。非干渉制御を効率的に行うために
は、フイードフオーワード要素にはフイードフオワード
補償を、フイードバツク要素にはフイードバツク補償を
行うことが好ましい。このようにすれば制御系におい
て、並列的な取扱いが可能となるからである。
Here, assuming that the state vector X is an nth-order vector and the operation vector U is m inputs, the system matrix is an n × n suppression matrix and the control matrix is an n × m matrix. Considering the internal state of the controlled object 1, that non-interference control is performed means that the system matrix A and the control matrix B are only diagonal blocks. Considering the adder 17, the product of the state vector X14 as an interference term and the off-diagonal system matrix A N 16 is added in a feedback manner, and the product of the operation vector U18 of one interference term and the off-diagonal control matrix B N is added. Is added as a feedforward. In order to efficiently perform the non-interference control, it is preferable to perform the feedforward compensation for the feedforward element and the feedback compensation for the feedback element. This is because the control system enables parallel handling.

制御行列Bは操作ベクトルUをフイードフオワード的に
状態ベクトルXの微分に加えるため、この非干渉成分は
フイードフオワード補償で行う。
Since the control matrix B adds the operation vector U to the derivative of the state vector X in a feedforward manner, this non-interference component is obtained by the feedforward compensation.

非干渉制御系3内で発生する指令ベクトルr23はフイー
ドフオワード補償G24を介し、操作ベクトルUとなり、
制御行列Bに加えられる。
The command vector r23 generated in the non-interference control system 3 becomes the operation vector U via the feedforward compensation G24,
It is added to the control matrix B.

この場合、非干渉制御が行なわれた時の制御行列Bの一
般形をB′Dとし、非干渉制御(フイードフオワード
項)が行なわれるとすると次式(21)が成り立つ。
In this case, assuming that the general form of the control matrix B when the non-interference control is performed is B ′ D and the non-interference control (feedforward term) is performed, the following equation (21) is established.

(BD+BN)G=BD′ …(21) これを、この分野において一般に用いられている手法に
したがって(BD+BN)の擬似逆行列を(21)式の両辺に
前方より掛け、(22)式を得る。
(B D + B N ) G = B D ′ (21) This is multiplied by the pseudo-inverse matrix of (B D + B N ) on both sides of equation (21) from the front according to the method generally used in this field. , (22) is obtained.

G=(BD+B)-BD …(22) 但し、(BD+B)-:BD+Bの擬似逆行列(22)式の実
現方法の具体例を第11図に示す。これは第8図のフイー
ドフオワード補償要素G24,操作ベクトルU18,対角,非対
角制御行列BD,BN及び状態ベクトルの微分値21の関係
を示したものであり、操作ベクトルuのうちi番目のブ
ロツクに関係するui及びその指令ベクトル23について図
示したものである。第11図を用いて他のブロツクへの干
渉項について考察する。
G = (B D + B) B D (22) However, FIG. 11 shows a specific example of the method for realizing the pseudo inverse matrix (22) of (B D + B) : B D + B. This shows the relationship between the feedforward compensation element G24, the operation vector U18, the diagonal and off-diagonal control matrices B D and B N, and the differential value 21 of the state vector in FIG. Of these, u i related to the i-th block and its command vector 23 are illustrated. The interference terms to other blocks will be considered with reference to FIG.

i番目のブロツクからj番目のブロツクへの影響を考え
ると、指令ベクトルri23は非干渉フイードフオワード補
償要素gii50を経て、操作小ベクトルui18となり、制御
小行列Bij51及び加算器54を介してjブロツクの状態小
ベクトルXjの微分ベクトル21となる。加算器54には、図
示のほか、j番目以外のrに基づく量も入力される。こ
れらの関係を式で表わすと、次式(23)になる。
Considering the influence from the i-th block to the j-th block, the command vector r i 23 becomes the operation small vector u i 18 via the non-interference feedforward compensation element g ii 50, and the control small matrix B ij 51 Then, it becomes the differential vector 21 of the j-block small state vector X j via the adder 54. In addition to the figure, the adder 54 also receives an amount based on r other than the j-th one. When these relationships are expressed by an equation, the following equation (23) is obtained.

Xji=bij・giiri …(23) 但し、jiはi番目のブロツクからの干渉分である。こ
れを打消すには、新たに追加した非干渉ブロツク要素g
ij52を介し、riを操作小ベクトルujに加える。ujから印
加された操作量は制御小行列bjjを介し、、状態小ベク
トルXjの微分値に加えられる。その値は次式(24)とな
る。ji ′=bijgijri …(24) (22)式(23)の和が零になるとiロツクからjブロツ
クへの干渉が無くなる(次式(25))。
X ji = b ij · g ii r i (23) where ji is the interference from the i-th block. To cancel this, add the newly added non-interference block element g
Add r i to the manipulated small vector u j via ij 52. The manipulated variable applied from u j is added to the derivative of the small state vector X j via the control submatrix b jj . The value is given by the following equation (24). ji ′ = b ij g ij r i (24) (22) When the sum of Eq. (23) becomes zero, the interference from i-lock to j-block disappears (Equation (25)).

bij・gijri+bjjgijri=0 …(25) (25)式を変形して、次式(26)を得る。b ij · g ij r i + b jj g ij r i = 0 (25) By modifying the formula (25), the following formula (26) is obtained.

gij=bjj -bjjgii …(26) これらの操作を順次行つていき、各要素がスカラーにな
るまで(1入力1出力となるまで)行うと全体として非
干渉化を達成できる。
g ij = b jj - b jj g ii ... (26) these operations sequentially row Tsuteiki, (until 1 input 1 output) each element until the scalar non-interference can be achieved as a whole is performed.

次にシステム行列の干渉成分の非干渉化について考慮す
る。フイードバツク成分により、状態がフイードバツク
されるため、この干渉成分操作量のフイードフオワード
操作では打消すことができない。そこで第8図のフイー
ドバツク補償要素FB25に状態ベクトルXを入力し、FB25
の出力を加算器26に加え、加算器26の出力をフイードフ
オワード補償要素G24に加える。そして、その出力を制
御行列Bを介し、状態ベクトルの微分値21に加える。
(次式(27)左辺第1項) 一方、干渉項については、状態ベクトルX14が非対角シ
ステム行列AN16を介し、状態ベクトルの微分値21に加
えられる((27)式左辺第2項)。この項が打消される
と非干渉が成立する。したがつて、以下の式が成立する
ようにフイードバツク補償要素FB25のゲインを決定する
ことにより、非干渉化が達成される。ji =BGFBX+ANX=0 …(27) (26)式を変形して次式(28)を得る。
Next, the decoupling of the interference component of the system matrix will be considered. Since the state is fed back by the feed back component, it cannot be canceled by the feed forward operation of the operation amount of the interference component. Therefore enter the state vector X the fed back compensation element F B 25 of Figure 8, F B 25
Is added to the adder 26, and the output of the adder 26 is added to the feedforward compensation element G24. Then, the output is added to the differential value 21 of the state vector via the control matrix B.
On the other hand, regarding the interference term, the state vector X14 is added to the differential value 21 of the state vector via the non-diagonal system matrix A N 16 (the second side on the left side of the equation (27)). Section). When this term is canceled, non-interference is established. Therefore, decoupling is achieved by determining the gain of the feedback compensation element F B 25 so that the following equation holds. ji = BGF B X + A N X = 0 (27) By transforming the equation (26), the following equation (28) is obtained.

BGFB=−AN FB=−G-B-AN …(28) これら非干渉制御系3は常に制御対象の干渉項を取除く
ためだけのものであり、制御対象に所望の応答をさせる
という制御系にはなつていない。そこで、そのために各
ブロツクの操作量を決定するための制御系が必要であ
る。既にブロツク間の非干渉化が達成されているから、
制御系としては各ブロツクを単独の制御対象として考
え、これらを個別に制御するものであればその種類は問
わない。このように、制御系選択の自由度を増大させ得
たのも本発明の大きな効果である。ここでは最適制御系
を採用した場合について説明する。
BGF B = -A N F B = -G - B - A N ... (28) are intended only for these non-interference control system 3, except always preparative interference term of the controlled object, a desired response to a control object It is not a control system that allows it. Therefore, a control system for determining the manipulated variable of each block is necessary for that purpose. Since deblocking between blocks has already been achieved,
As for the control system, each block is considered as an independent control target, and any type of control system may be used as long as it controls them individually. As described above, it is a great effect of the present invention that the degree of freedom in selection of the control system can be increased. Here, the case where the optimum control system is adopted will be described.

第8図において、状態ベクトルX14及び可観測外乱W
は、最適制御系4に加えられ、最適制御系はこれらの入
力を基に演算を行つて加算器26へ出力する。加算器26で
は上記最適制御系4の出力と前方非干渉フイードバツク
補償要素FB25の出力が加算され、前記フイードフオワー
ド補償要素24に入力される。
In Fig. 8, state vector X14 and observable disturbance W
Is added to the optimum control system 4, and the optimum control system calculates based on these inputs and outputs it to the adder 26. In the adder 26, the output of the optimum control system 4 and the output of the front non-interference feedback compensation element F B 25 are added, and the result is input to the feedforward compensation element 24.

最適制御系4は各ブロツク毎に用いることができる。一
例としてi番目のブロツクについての最適制御系の内部
構造を第12図に示す。図において、可観測外乱Wiは制御
対象1と非干渉制御系3を合せた最適制御対象26(以
下、単に制御対象と略称する)及び最適フイードフオワ
ード要素M27を介して加算器28に加えられる。
The optimum control system 4 can be used for each block. As an example, FIG. 12 shows the internal structure of the optimal control system for the i-th block. In the figure, the observable disturbance W i is fed to an adder 28 via an optimum controlled object 26 (hereinafter simply referred to as a controlled object) including the controlled object 1 and the non-interference control system 3 and an optimum feedforward element M27. Added.

加算器30には、制御系の望ましい応答を求めるための指
令ベクトルriが入力されるとともに、制御対象26の出力
yiが減算入力され、その偏差分が積分要素31を介し、制
御対象26の状態ベクトルXiとともに最適フイードバツク
要素Fi29に入力される。最適フイードバツク要素29の出
力は、加算器28に加えられる。上記加算器28の出力は制
御対象へ指令7として印加される。
A command vector r i for obtaining the desired response of the control system is input to the adder 30, and the output of the controlled object 26
y i is subtracted and input, and the deviation is input to the optimum feed back element F i 29 together with the state vector X i of the controlled object 26 via the integration element 31. The output of the optimal feedback element 29 is applied to adder 28. The output of the adder 28 is applied as a command 7 to the controlled object.

上記した最適制御要素Mi27,Fi29の値の決め方は、例え
ば、計測制御学会論文集、第17巻,第2号(昭和56年4
月)第16頁から第21頁に論じられている。
The method of determining the values of the optimum control elements M i 27 and F i 29 described above is described in, for example, Proceedings of the Japan Society of Measurement and Control, Volume 17, No. 2 (April 1981).
Mon) Discussed on pages 16 to 21.

すなわち、制御対象の状態方程式i =AiXi+Bivi+EiWi …(29) y=CiXi+Divi 及び評価関数 J=∫(Xi TQXi+vi TRvi)dt …(30) を最小にする補償要素Fi,Miを求める。That is, the state equation of the controlled object i = A i X i + B i v i + E i W i (29) y = C i X i + D i v i and the evaluation function J = ∫ (X i T QX i + v i T Rv i ) dt (30) is calculated to find the compensation elements F i and M i .

Fiは、次式(31)のリカツチ方程式 Pi{Ai−BiRi -1Di TQiCi}+{Ai T−Ci TQiDiRi -1Bi T}Pi
−PiBiR-1BiPi+Ci T{Qi−QiDiRi -1Di TQi}Ci=0 …(31) の解Pを用い次式(32)で求められる。
F i is the Riccati equation P i {A i −B i R i −1 D i T Q i C i } + {A i T −C i T Q i D i R i −1 B of the following equation (31). i T } P i
−P i B i R −1 B i P i + C i T {Q i −Q i D i R i −1 D i T Q i } C i = 0 ... Using the solution P of (31), the following equation (32 ) Is required.

Fi=−(Pi+Di TQiDi-1(Di TQiCi+BiPi) …(32) Miは、上記のFiを用いて次式(33),(34)により、 Γi=−(Ai+BiFi-1Bi …(33) Θi=−(Ai+BiFi-1Ei …(34) 次式(35)として求めることができる。F i = − (P i + D i T Q i D i ) −1 (D i T Q i C i + B i P i ) ... (32) M i is calculated using the above F i by the following equation (33). , (34), Γ i =-(A i + B i F i ) -1 B i (33) Θ i =-(A i + B i F i ) -1 E i (34) The following equation (35) ) Can be obtained as.

Mi=−(Γi TPiΓi-1Pi TPiΘi …(35) なお、上述の例では、最適制御系4を最適レギユレータ
として扱つているが、最適レギユレータは最適サーボへ
の拡張が容易なので、両者とも、本発明が適用可能であ
る。
M i = − (Γ i T P i Γ i ) −1 P i T P i Θ i (35) In the above example, the optimal control system 4 is treated as an optimal reguulator, but the optimal reguulator is optimal. Since the extension to the servo is easy, the present invention can be applied to both.

また、本発明において用いられる各ブロツクの制御手段
は、上述の最適制御系の他、種々の制御系が適用可能で
ある。例えば状態フイードバツクによる極配置法、PID
制御等である。特に上述の実施例によれば、タンデムミ
ルの各スタンド間が非干渉化されるので、各スタンド毎
に通常のPID制御の適用が可能となり、このように簡単
な制御系で複雑なシステムを制御できるようにしたのも
本発明の重要な効果である。
As the control means for each block used in the present invention, various control systems other than the above-mentioned optimum control system can be applied. For example, pole placement method by state feedback, PID
Control, etc. In particular, according to the above-described embodiment, since the stands of the tandem mill are made non-interfering with each other, the normal PID control can be applied to each stand, and a complicated system is controlled by such a simple control system. It is also an important effect of the present invention to be able to do so.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば多数の制御量を有
する大規模な制御対象であつても、これをブロツクに分
けブロツク間で非干渉化しているので、制御装置の増
大,複雑化を招くことなく、制御量間の適切な非干渉制
御が達成できる。
As described above, according to the present invention, even for a large-scale controlled object having a large number of controlled variables, this is divided into blocks and the interference is made between the blocks. An appropriate non-interference control between the control amounts can be achieved without inviting.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図及び第2図は本発明の一実施例の圧延機制御シス
テムを示す図、第3図及び第5図は本発明の一実施例に
おいて用いられる計算式を行列の形で示す図、第4図及
び第6図は本発明の一実施例の圧延機制御系の構成を示
す図、第7図,第8図,第11図及び第12図は本発明を一
般的に説明するための概念図、第9図,第10図は本発明
において用いられる計算式を行列の形で示す図である。 101,102,103…圧延ロール、104…圧延材、108,109,110
…変換器、111,112,113…最適制御系、114,115…無駄時
間要素、3…非干渉制御系。
1 and 2 are diagrams showing a rolling mill control system according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 5 are diagrams showing calculation formulas used in one embodiment of the present invention in the form of a matrix, 4 and 6 are views showing the configuration of a rolling mill control system according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 7, 8, 11 and 12 are for explaining the present invention in general. Are conceptual diagrams, and FIGS. 9 and 10 are diagrams showing the calculation formulas used in the present invention in the form of a matrix. 101,102,103… Rolling roll, 104… Rolling material, 108,109,110
... converter, 111, 112, 113 ... optimal control system, 114, 115 ... dead time element, 3 ... non-interference control system.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 晴美 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 清水 五雄 茨城県日立市大みか町5丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (56)参考文献 特開 昭61−125603(JP,A) 特開 昭59−226903(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Harumi Maruyama Inventor Harumi 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hitachi Ltd. (72) Goo Shimizu 5-2-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture (56) References JP 61-125603 (JP, A) JP 59-226903 (JP, A)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の操作量及び少なくとも1つの制御量
をもって制御される制御対象を部分制御系に分割して制
御する非干渉制御方法において、 前記制御対象を少なくとも1つの操作量及び少なくとも
2以上の制御量を有する部分制御系に分割し、 一の部分制御系の制御量に、影響を及ぼす他の部分制御
系の制御量を打ち消す第1の補償要素を加えるととも
に、前記一の部分制御系の制御量に、前記制御対象に対
する操作量を決定する第2の補償要素を加え、前記第1
の補償要素を加えた制御量及び第2の補償要素を加えた
制御量に、他の部分制御系から前記一の部分制御系に及
ぼされる影響を打消す第3の補償要素を加え、当該第3
の補償要素により補償された制御量を前記制御対象の操
作量として前記制御対象を制御することを特徴とする非
干渉制御方法。
1. A non-interference control method for controlling a controlled object controlled by a plurality of manipulated variables and at least one controlled variable by dividing it into partial control systems, wherein the controlled object is at least one manipulated variable and at least two or more. And a first compensating element for canceling the control amount of the other partial control system that affects the control amount of the one partial control system. A second compensating element for determining the manipulated variable for the controlled object is added to the controlled variable of
To the control amount including the second compensation element and the control amount including the second compensation element, a third compensation element for canceling the influence exerted from the other partial control system on the one partial control system is added, Three
The non-interference control method, wherein the controlled object is controlled by using the controlled variable compensated by the compensating element as described above as the operation amount of the controlled object.
【請求項2】特許請求の範囲第1項において、前記部分
制御系は、前記制御量の一が変動したときに、当該制御
量が属する部分制御系に含まれる他の制御量の変動より
も、他の部分制御系に含まれる制御量の変動の方が小と
なるように分けられていることを特徴とする非干渉制御
方法。
2. The partial control system according to claim 1, when the one of the control amounts fluctuates, the partial control system is more likely to change than other control amounts included in the partial control system to which the control amount belongs. The non-interference control method is characterized in that the variation of the control amount included in the other partial control system is divided so as to be smaller.
【請求項3】特許請求の範囲第1項において、前記制御
対象は複数の圧延スタンドを有するタンデム圧延機であ
り、前記部分制御系は前記タンデム圧延機の各圧延スタ
ンドであることを特徴とする非干渉制御方法。
3. The device according to claim 1, wherein the controlled object is a tandem rolling mill having a plurality of rolling stands, and the partial control system is each rolling stand of the tandem rolling mill. Non-interference control method.
【請求項4】複数の操作量及び少なくとも1つの制御量
をもって制御される制御対象を複数の部分制御系に分割
して制御する非干渉制御装置において、 前記制御対象を各々が少なくとも1つの操作量を有する
ような複数の部分制御系に分割し、前記各々の部分制御
系ごとに前記制御対象に対する操作量を演算し決定する
制御手段と、 当該部分制御系相互間における前記制御量間の干渉を打
消すように、前記部分制御系の制御量を入力し、該制御
量に対する補償要素を演算する第1の非干渉制御手段
と、 前記部分制御系相互間における前記操作量間の干渉を打
消すように、前記制御手段及び第1の非干渉制御手段の
演算結果を入力し、前記制御手段の操作量に対する補償
要素を演算し、該補償された操作量を前記制御対象に対
して出力する第2の非干渉制御手段とを具備することを
特徴とする非干渉制御装置。
4. A non-interference control device for controlling a controlled object controlled by a plurality of manipulated variables and at least one controlled variable by dividing it into a plurality of partial control systems, wherein each controlled object has at least one manipulated variable. And a control means for calculating and determining an operation amount for the controlled object for each of the partial control systems, and an interference between the controlled variables between the partial control systems. The first non-interference control means for inputting the control amount of the partial control system to calculate a compensation element for the control amount and the interference between the manipulated variables between the partial control systems are canceled so as to cancel. As described above, a calculation result of the control means and the first non-interference control means is input, a compensation element for the operation amount of the control means is calculated, and the compensated operation amount is output to the control target. Decoupling control apparatus characterized by comprising a non-interference control means.
【請求項5】特許請求の範囲第4項において、前記制御
手段は、前記制御量の一が変動したときに、当該制御量
が属する部分制御系に含まれる他の制御系の変動より
も、他の部分の制御系に含まれる他の制御系の変動より
も、他の部分制御系に含まれる制御量の方が小となるよ
うに分割された部分制御系毎に設けられたことを特徴と
する非干渉制御装置。
5. The control means according to claim 4, when one of the control amounts fluctuates, the control means changes more than other control systems included in a partial control system to which the control amount belongs. It is provided for each divided partial control system so that the control amount included in the other partial control system is smaller than the fluctuation of the other control system included in the other partial control system. Non-interference control device.
【請求項6】特許請求の範囲第4項において、前記制御
対象は複数の圧延スタンドを有するタンデム圧延機であ
り、前記制御手段は前記タンデム圧延機の各スタンド毎
に動作するものであることを特徴とする非干渉制御装
置。
6. The apparatus according to claim 4, wherein the controlled object is a tandem rolling mill having a plurality of rolling stands, and the control means operates for each stand of the tandem rolling mill. Characteristic non-interference control device.
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JPS59226903A (en) * 1983-06-09 1984-12-20 Toshiba Corp Multivariable controller
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