JPS5846403A - フイ−ドフオワ−ド制御装置 - Google Patents

フイ−ドフオワ−ド制御装置

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JPS5846403A
JPS5846403A JP56144998A JP14499881A JPS5846403A JP S5846403 A JPS5846403 A JP S5846403A JP 56144998 A JP56144998 A JP 56144998A JP 14499881 A JP14499881 A JP 14499881A JP S5846403 A JPS5846403 A JP S5846403A
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JP
Japan
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signal
plate
temperature
output
output signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP56144998A
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English (en)
Inventor
Kazuo Hiroi
広井 和男
Kojiro Ito
伊藤 光二郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS5846403A publication Critical patent/JPS5846403A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1917Control of temperature characterised by the use of electric means using digital means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

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】 本発明はフィードフォワード制御装置に係シ。
特に鋼板の熱処理炉等の制御システムにおいて制御性を
悪化させる外乱の影響を先1わシして補償するに当夛、
外乱の影響度の変化に応じてフィードフォワードのゲイ
ンを自動修正することにより制御性を同上させたフィー
ドフォワード制御装置に関する。
最近のプロセスは、当然のことながら、生産性同上のた
めに高速化して米ておシ、さらに限壊生産のために生産
の置や種類の変化が漱しくなって分り、この傾向は増々
加速されている。このような状況下で、品質同上のため
に制御の高精度化が1す1す要求される。したがって、
制御の高速応答化や制御性の同上に対するニーズが筒1
ってきている。これに対して、鋼板の熱処理炉等のプラ
ントではプロセスの応答性等の問題から従来のフィード
バックシステムのみでは制御性の同上に限界があり、こ
のため制御に外乱を与える要素、つまシ外乱要素をとら
えて、プロセス量に影響を与える前に先1わシして補償
するフィードフォワード制御が採用される傾向にある。
しかしながら、従来のフィードフォワード制御装置では
、外乱の大きさが流量とか通板速度以外の要素で大きく
変化しても自動検出が出来ないために、フィードフォワ
ードの機能が光分発揮できず、制御性の向上という本末
の機能を満足させるのが困難である。
第1図はかかる従来のフィードフォード制御装置のブロ
ック図で、特に鋼板の熱処理炉に適用した場合全例示す
るものである。同図中1は熱処理炉、2は熱処理炉1内
で熱処理される鋼板、8%4.5は鋼板2を炉l内で搬
送するロール、6は炉1の出口に於ける鋼板2の板温を
検出するための板温検出器、Nは炉1内に鋼板2の温度
調節用の流Kffi供給するノズル、13はノズルNに
供給される流体の流量を調節する調節計、【2はノズル
Nに供給される流木の流量を検出する流量検出器、11
は流量検出器12の出力を見ながら調節弁13ヲ操作し
、流木の流量を要求直に合せる温度制御用流体の流量調
節計、7は板温検出器6の出力に基づいて板温制御の基
準源を発生する板温調節計、9は鋼板2の炉1内走行速
度、つまシ通板速度Sを検出する板速度検出器、10は
通板速度Sに比例定数Kf乗じてKXSなる信号を発生
する係数器、8は板温調節計7の出力信号、つ1り板温
制御の基イル直に係数器10の出力を力目算し、流量調
節計11に対して流量の要求信号を与える加算器である
かかる構成に於いて、鋼板2は炉lの内部をロール8,
4.5′ffニガイドとして走行して加熱盪たは冷却な
どの熱処理を受ける。熱処理を受けた鋼板2の温度は板
温度検出器6で検知されるが、この検知信号は板温調節
計7に導入されここで設定板温と比較調節演L61がな
され、この調節出力信号、つ1シ板温制御の基準源は加
算器8の一万の入力に6大される。
一万、刃口算器8の他方の入力には敏速検出器9で検出
された板温制御の大きな外乱の1つである鋼板の炉内走
行速度、つ1り通板速度Sに係数器10で比例係数Kを
乗じて得られたKXSなる信号がフィードフォワード信
号として入力される。加算器8の出力は温度制御用流体
の流量調節計11に対する要素信号となる。このため、
流計調節計11ではこの要求信号と流量検出器12によ
り検知した温度制御用流体の流量とを比較調節演算した
のち、調節出力信号全流量調節弁13に印加して温度制
御用流体の流量を調整して板温を制御する。
かかる制御を通じて、外乱となる通板速度をフィードフ
ォワード補償することによって鋼板速度が変化しても、
板温に影響を与えないようなフィードフォワード系が形
成される。しかしながら、この様な従来のフィードフォ
ワード制御装置では、以下に己明する様な致命的な欠陥
がある。つ1シ。
加熱または冷却負荷を決めるのは通板速度のみではなく
Q=に・W@を嗜(Ti−7日)XS+B  ・・・・
・・ (υなる式で表わされる要素がからんでくる。こ
こで、Qは加熱箇たは冷却負荷、Kは定数、Wは鋼板2
の幅、tは鋼板2の厚さ、Tiは炉1の入口における鋼
板2の温度、Tsは炉lの出口における鋼板2の温度の
設定1k、Bは放熱などによる炉1のペース負荷である
。つまシ、炉1内を通過する鋼板2の板幅、板厚、温度
差などにより、炉1の負荷は変動する。従って、第1図
の如き構成では通板速度のみで他の外乱要素は全く補償
されないので、他の要素による変化が発生するとフィー
ドフォワード機能は完全に発揮されず、制御が乱れると
いう欠点があシ、フィードフォワード制御本末の機能を
十分に発揮し得ないという間、′巨がある。
従って、本発明の目的は上記従来技術の欠点をすくシ、
外乱の影#をなくすためのフィードフォワード補償量を
得るためのゲイン係数を主調節計の出力信号に応じて変
化することにより外乱要素を自動補償して、系の応答性
や制御性の向上fi!:芙現したフィードフォワード制
御装置t ′ft、’HIM供するにある。
更に詳細には、本発明は主調節計である板温調節計の出
力1g号を平滑筐たは平均化した信号全変数とする関数
でゲイン係数を決めて、このゲイン係数全通板連層に乗
じた信号をフィードフォワード補償信号として主調節計
の出力信号に加算合成して、従の調節計である温度制御
用流体の流量調節計の設定信号として用いるようにし、
主調節計の調節出力信号の大きさを見ながらあらゆる外
乱要素全自動的に補償することを可能ならしめたフィー
ドフォワード制御装置を提供するものである。
以下、図面の実施例に従って本発明を更に詳細に説明す
る。
箕2図は本発明の一実施例に係るフィードフォワード制
御@喧のブロック図で、同図中21は板温調節計7の出
力信号、つ1#)基準信号工C全平滑または平均l1M
演算して平滑信号IC’z発生する平均器、22は平均
器21の出力である平滑信号Icを変数とする関数、つ
1リゲイン係数K(Ic)i発生する関数演算器、23
は係数器10の出力であるKf:発生する乗算器である
かかる構成に於いて、炉1の内部を鋼板2がロール8,
4.5−iガイドとして定行し、加熱または冷却などの
熱処理を受ける。熱処理を受けた鋼板2の温度は板温検
出器6で検出され、板温調節計7に導入される。板温調
節計7に於いては、検出温度と設定板温度と全比較調節
演算し、その偏差を基準信号ICとして出力する。この
様にして得られた基準信号1aは平均器′/!lで平滑
または平均直演疼され、その結果得られた平滑信号すは
関数演算器22に導入される。[3,1数演算′?52
Qに於いては平滑信号ICを変数とする関パ、つfシゲ
イン係数K(IC)k情生する。一方、鋼板2の置板速
度を板速度検出器9で検出して得られた通板法度信号S
は係数器10に入力され、KXSなる信号として乗算器
23に入力される。乗算器23に於いては、KXSなる
1g号に関数演算器22からのゲイン係数K(IQ)f
fi扛「ばし、その出力1言号に:)IXK(工C)音
訓算器8に与える。加算器8では板温調節計7の出力信
号である基準信号ICに乗算器23の出力信号KXSX
K(IC)全加算して、これ全温度制御用#L本の流量
調節計11に対して要求は号Fcとして与える。流1廿
調節計11では、この要求信号Fc f流量検出器12
により検知した温度側(財)用流体の流量と比較調節演
nし、その結果得られた調節出力信号を流量調節弁13
に印加して温度制御用流体の流量を調整して板温を制御
する。
上述の如く、従来の様な板速度信号のみのフィードフォ
ワード制−では他の外乱要素が変化したとき、つ1p板
幅、板厚、入口温度、材質などが変化した場合に、全く
無力となってし1うという欠点があったのに対して、本
発明の如き構成によれば、スピード以外の外乱要素が変
化した場合に板温調節計の出力信号が変動することを利
用して、板速度に乗するゲインを可変としてあらゆる外
乱要素の補償を取り込みデータ数を増やすことなく芙現
し、良好なる制御性を可能にすることが出来る。つ1す
、従来のフィードフォワード補償の場合1例えば板速度
Sが一定であっても板厚tが2倍になると、(1式によ
って必要負荷は大きくなり、板温調節計の出力信号IC
が増加することになる。
従って、板温調節計7の出力信号ICが小さいときは板
速度信号Sに乗するゲイン係数は小さく、ICが大きく
なるにつれてゲイン係数を大きくして行けば、あらゆる
外乱の補償が可能となる。つまシ、(1)式を変形する
と Q=K(工a)XKXS十B  ・引用・・・・・・・
・ (2)と変形できる。ここで K(IC)=w*tx(Tt−Tll)  … (8)
とすれば、通板速度以外のあらゆる外乱を含むものとな
る。なお、第2図の実施例に於いて、板温調節計7の出
力信号ICを直接関数演算器に入れていないのは、板温
調節計7の出力信号Icは調節出力であるから、偏差が
出たときは調節動作により出力信号が短周期変動するが
、これによりゲインを変えるのはかえってマイナス効果
となるからである。つまp1第8図は板温調節計7の出
力信号工0のタイムチャートラ示すものであるが、同図
のA部分、Bs分のような短周期変動は平滑または平均
化器で除去し、0部以降のような継続的変化をとらえて
フィードフォワード係数1ciJ変させるのが艮好な制
御性を保つ−Fで好唸しい。
以上述べた如く、板温度調節計の調節出力信号の継続的
変動をとらえてフィードフォワードの係数を可変させる
ことにより、他のあらゆる外乱要素の変化を自動的にと
らえることが可能となり、制御性を限界1で向上させる
ことができるものである。
なお、上記実施例に於いては、谷慎能に対してそれぞれ
アナログ式の機器を対応させた制御システム構成とした
が、本発明の実施はアナログ式に1i?されるものでは
なく、マイクロプロセッサ応用のディジタルコントロー
ラを用いて加算、乗算、制御項/になどをソフトウェア
で行なう如き構成としてもよいことは勿論である。
また、王調節計の調節出力信号の変化が瞬時的か継続的
かをより明快に判別するために、王調節計の偏差が所定
11i!’!?越えているときは平滑または平均化機能
全停止し、所定[直範囲内のときに平滑または平均化a
面金作動させるようにしてもよく、より確笑なフィード
フォワード補償による制御全可能とするものである。
以上述べた如く、本発明によれば、取り込むべき要素の
数全増大させることなく罹災なフィードフォワード補償
による制御を可能とし、プロセス制御6高速化や高梢度
化全夾現し得る新規のフィードフォワード制#製置?得
ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
■1図は従来のフィードフォワード開明l装置のブロッ
ク図、第2図は本発明の一逼A’x例に光るフィードフ
ォワード制御装置のブロック図、第3図は板温調節計の
出力信号のタイムチャートである。 1・・・炉、2・・・%Nm、  3.4.5・・・ロ
ール。 6・・・板1詰検出器、?・・・1反温調節肘、8・・
・加(f器、9・・・板速度噴出器、10・・・係数器
、11・・・流は調節計。 21・・・平均器、22・・・関数発生器、23・・・
乗n器。 出願人代理人  猪 股   清

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 制御対象を所要の呟に調節すべく要求信号を発生する第
    1の調節計と、要求信号を変数とする関数を発生する手
    段と、関数を係数として外乱要素に乗じたフィードフォ
    ワード信号を発生する手段と、フィードフォワード信号
    に要求信号を合成した信号で制御対象の操作端を制御す
    る手段とから成ることt%徴とするフィードフォワード
    制御装置。
JP56144998A 1981-09-14 1981-09-14 フイ−ドフオワ−ド制御装置 Pending JPS5846403A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6121505A (ja) * 1984-07-09 1986-01-30 Toshiba Corp プロセス制御装置
JPS6129903A (ja) * 1984-07-20 1986-02-12 Nippon Steel Corp 熱処理炉の走行材料温度制御装置
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JPH0527123B2 (ja) * 1984-07-20 1993-04-20 Shinnippon Seitetsu Kk
JPH0527122B2 (ja) * 1984-07-20 1993-04-20 Shinnippon Seitetsu Kk

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