KR102448230B1 - Plant control apparatus, rolling control apparatus, plant control method and plant control program - Google Patents
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Abstract
제어 전 상태량 및 제어 후 상태량이 복수의 주파수 성분으로 구성되는 복잡한 파형이 되는 경우에서도, 보다 큰 피드 포워드 제어의 효과를 실현할 수 있는 제어 출력의 제어 타이밍 시프트양 및 제어 게인을 효율적으로 구한다. 플랜트 제어 장치는, 제어 전 상태량의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과에 기초하여, 제어 전 상태량에 포함되는 복수의 주파수 성분을 추출하고, 추출된 주파수 성분을 합성한 제어 전 상태량 합성 파형을 작성하고, 제어 전 상태량 및 제어 후 상태량의 각각의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과에 기초하여, 제어 전 상태량에 대한 제어 후 상태량의 위상차 및 감쇠량을 취득하고, 복수의 주파수 성분마다, 취득한 위상차 및 감쇠량에 기초하여, 제어 전 상태량을 피드 포워드 제어에 반영시킬 때까지의 지연 시간인 제어 출력 타이밍 시프트양과 피드 포워드 제어의 제어 게인을 결정한다.Even when the state quantity before control and the state quantity after control becomes a complex waveform composed of a plurality of frequency components, the control timing shift amount and control gain of the control output capable of realizing a larger feed-forward control effect are efficiently obtained. The plant control device extracts a plurality of frequency components included in the pre-control state quantity based on the result of fast Fourier transform of the time series data of the pre-control state quantity, and creates a pre-control state quantity synthesis waveform by synthesizing the extracted frequency components, , based on the result of fast Fourier transform of each time series data of the state quantity before control and the state quantity after control, the phase difference and attenuation amount of the state quantity after control with respect to the state quantity before control are obtained, and for each frequency component, the phase difference and attenuation amount obtained Based on the control output timing shift amount, which is a delay time until the pre-control state amount is reflected in the feed-forward control, the control gain of the feed-forward control is determined.
Description
본 발명은, 플랜트 제어 장치, 압연 제어 장치, 플랜트 제어 방법 및 플랜트 제어 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a plant control device, a rolling control device, a plant control method, and a plant control program.
금속판을 압연함으로써 얇은 금속 재료를 효율적으로 생산하는 플랜트인 압연기에 있어서는, 피압연재인 금속판의 경도 불균일에 의한 판두께 불량이 발생하는 경우가 있다. 경도 불균일란, 피압연재의 경도가 피압연재의 전체에 걸쳐 균일하지 않은 상태를 말한다. 피압연재의 경도는, 압연될 때의 변형 저항으로 되기 때문에, 압연 시에 피압연재를 반송하는 반송 방향인 압연 방향으로 경도 불균일이 생기고 있으면, 위치에 따라 피압연재의 압궤 방법이 다르게 되어, 압연된 후의 판두께에 변동이 발생한다.In the rolling mill which is a plant which produces thin metal material efficiently by rolling a metal plate, plate thickness defect by the hardness nonuniformity of the metal plate which is a to-be-rolled material may generate|occur|produce. Hardness nonuniformity means the state in which the hardness of a to-be-rolled material is not uniform over the whole to-be-rolled material. Since the hardness of the rolled material is the deformation resistance when rolling, if hardness non-uniformity occurs in the rolling direction, which is the conveying direction for conveying the rolled material at the time of rolling, the crushing method of the rolled material will be different depending on the position. A variation occurs in the later plate thickness.
압연은, 원래의 금속판의 판두께인 원판 두께로부터 제품 두께까지, 일반적으로 피압연재를 복수회 압연기에 통과시킴으로써 행해진다. 경도 불균일이 존재하면, 위치에 따라 피압연재의 경도가 다르기 때문에 판두께 변동이 발생하지만, 복수회의 압연에 있어서 매회 판두께 편차가 새롭게 발생한다. 제품의 판두께 정밀도를 향상시키기 위해서, 압연기에 있어서는 판두께 제어가 실시되지만, 경도 불균일에 의해 압연 시마다 발생하는 판두께 변동을, 종래의 판두께 제어로 제거하는 것은 곤란하였다.Rolling is generally performed by passing a to-be-rolled material through a rolling mill multiple times from the original plate thickness which is the plate thickness of an original metal plate to product thickness. When hardness nonuniformity exists, since the hardness of a to-be-rolled material differs according to a position, plate|board thickness fluctuation generate|occur|produces, but in multiple times of rolling, a plate|board thickness deviation generate|occur|produces anew every time. In order to improve the plate thickness accuracy of a product, plate thickness control is implemented in a rolling mill, but it was difficult to remove the plate thickness fluctuation|variation which generate|occur|produces at every rolling due to hardness nonuniformity by conventional plate thickness control.
예를 들어, 어느 회의 압연 시에 발생한 경도 불균일에 의한 판두께 변동을, 차회의 압연 시에 입측 판후계로 검출하여, 피드 포워드적인 판두께 제어에 의해 판두께 변동을 억제할 수는 있다. 그러나, 그 판두께 제어에 의해, 그때까지의 판두께 변동은 억제되지만, 경도 불균일에 의해 새로운 판두께 변동이 발생한다. 이와 같은 경우, 새로운 판두께 변동을 억제하기 위해서는, 통상의 제어 게인보다 큰 제어 게인이 필요해진다. 그래서, 특허문헌 1에 개시된 판두께 제어 방법에서는, 주파수 분석에 의해 경도 불균일의 유무를 판단하고, 피드 포워드 판두께 제어의 제어 게인을 변경하는 것이 행해지고 있다.For example, it is possible to detect plate thickness fluctuations due to hardness non-uniformity generated at the time of rolling at the time of rolling in the next rolling by an entrance thickness gauge, and suppress plate thickness fluctuations by feed-forward plate thickness control. However, by the plate thickness control, the plate thickness fluctuations up to that point are suppressed, but a new plate thickness fluctuation occurs due to the hardness non-uniformity. In such a case, in order to suppress a new plate|board thickness fluctuation|variation, the control gain larger than a normal control gain is needed. Then, in the plate|board thickness control method disclosed by
또한, 피드 포워드 제어에 있어서는, 충분한 제어 효과를 기대하기 위해서는, 제어 게인과 함께 제어 출력의 위상 시프트양이 중요하다. 그래서, 특허문헌 2에 개시된 판두께 제어 장치에서는, 복수의 제어 상태량 간의 위상 관계에 기초하여 제어 게인 및 위상 시프트양을 조정함으로써, 최대의 제어 효과를 이끌어내려 하고 있다.Moreover, in feedforward control, in order to expect a sufficient control effect, the amount of phase shift of a control output is important together with a control gain. Then, in the plate|board thickness control apparatus disclosed by
또한, 복수의 제어 상태량 간의 위상 관계, 감쇠량 관계를 정확하게 구하기 위해서 고속 푸리에 변환을 이용하여 제어 게인 및 위상 시프트양을 조정함으로써, 최대의 제어 효과를 이끌어내는 방법이 특허문헌 3에 개시되어 있다.In addition,
특허문헌 1에 개시된 기술에 있어서는, 경도 불균일에 기초하는 피압연재의 반송 방향의 변형 저항 변동을 제거하기 위해서, 전회의 압연 시에 발생한 판두께 변동을, 차회의 압연 시에 입측 판두께 변동으로서 피드 포워드 제어에 의해 제거하고 있다. 그 때, 경도 불균일의 유무에 따라서 피드 포워드 제어의 제어 게인을 변경하는 것이 행해지고 있다.In the technique disclosed in
피드 포워드 제어는, 비례 제어이며, 대상이 되는 제어 상태량의 편차에 위상과 진폭이 맞는 제어 출력을 부여함으로써 제어 효과를 최대한으로 하는 것이 가능해진다. 여기서, 제어 대상의 제어 상태량의 편차로서 사인파를 가정하고, 그 제어 상태량의 편차에 제어 게인 진폭이 어떻게 변화되는지에 대하여 검토한다.Feed-forward control is proportional control, and it becomes possible to maximize the control effect by providing a control output that matches the phase and amplitude to the deviation of the target control state quantity. Here, a sine wave is assumed as the deviation of the control state quantity to be controlled, and how the control gain amplitude changes with the deviation of the control state quantity is examined.
예를 들어, 제어 상태량의 편차를 나타내는 사인파 sin(ωt)에 대한 제어 출력으로서, 제어 게인 G 및 위상 시프트양 Δ의 사인파를 작성하고, 피드 포워드 제어의 제어 결과를 y라 한다. 이때, y는, 식 (1)과 같이 표시된다.For example, a sine wave of the control gain G and the phase shift amount ? is created as a control output for a sine wave sin(?t) indicating the deviation of the control state quantity, and the control result of the feed-forward control is y. At this time, y is expressed as in Formula (1).
여기서, 식 (1)에 있어서의 y의 진폭 X 및 위상차 δ는, 각각 식 (2-1) 및 (2-2)에 의해 표시된다.Here, the amplitude X and the phase difference δ of y in the formula (1) are respectively expressed by the formulas (2-1) and (2-2).
도 25는, 피드 포워드 제어에 있어서의 제어 출력의 위상 시프트양 Δ와 제어 전후의 제어 상태량의 위상차 δ 및 진폭 X의 관계를 나타낸 도면이며, (a)는, 위상 시프트양 Δ와 위상차 δ의 관계를 나타낸 도면, (b)는, 위상 시프트양 Δ와 제어 후의 제어 상태량의 진폭 X의 관계를 나타낸 도면이다. 도 25의 (b)에 도시한 바와 같이, 제어하는 위상 시프트양 Δ가 커지면 진폭도 커지게 되고, 제어 게인 G에 따라서는, 위상 시프트양 Δ가 플러스 또는 마이너스 60도를 초과하면 제어 효과를 얻지 못할 뿐만 아니라 역효과가 된다는 사실을 알 수 있다. 즉, 제어 출력에 위상 시프트양 Δ를 포함한 경우에는, 얻어지는 제어 결과 y의 위상이 원래의 사인파 sin(ωt)로부터 어긋나 버린다는 사실을 알 수 있다.25 is a diagram showing the relationship between the phase shift amount Δ of the control output in feedforward control, the phase difference δ of the control state amount before and after control, and the amplitude X, (a) is the relationship between the phase shift amount Δ and the phase difference δ FIG. (b) is a diagram showing the relationship between the phase shift amount Δ and the amplitude X of the control state amount after control. As shown in Fig. 25(b), as the phase shift amount Δ to be controlled increases, the amplitude also increases, and depending on the control gain G, if the phase shift amount Δ exceeds plus or minus 60 degrees, no control effect is obtained. You will find that not only is it not possible, but it is also counterproductive. That is, when the phase shift amount ? is included in the control output, it can be seen that the phase of the obtained control result y is shifted from the original sine wave sin(?t).
즉, 비례 제어인 피드 포워드 제어의 제어 게인 G를 증대시켜도, 제어 출력의 위상이 제어 대상의 제어 상태량의 위상과 어긋나 있는 경우, 즉, 위상 시프트양 Δ가 존재하는(제로가 아닌) 경우, 제어 효과는 작아질 뿐만 아니라, 오히려 악화되기도 한다.That is, even if the control gain G of the feed-forward control, which is proportional control, is increased, when the phase of the control output is out of phase with the phase of the control state amount to be controlled, that is, when the phase shift amount Δ is present (not zero), control The effect is not only diminished, but rather worsened.
여기서, 경도 불균일에 기인하는 판두께 변동이 발생하는 경우, 그 압연 제어에서는 판두께 제어뿐만 아니라 장력 제어도 행해진다. 그 때문에, 판두께 변동과 경도 불균일의 위상 관계가 어긋나게 된다. 이 위상 관계는, 각 파형의 피크 위치가 1주기 360도에 대해서 어느 정도의 각도로 어긋나 있는지를 나타낸다. 따라서, 피압연재의 입측 판두께 편차에 의한 피드 포워드 제어를 실시하여도, 본래의 경도 불균일과는 위상 관계가 어긋나 있기 때문에, 충분한 제어 효과를 얻지 못하게 된다.Here, when plate thickness fluctuations due to hardness non-uniformity generate, in the rolling control, not only plate thickness control but also tension control is performed. For this reason, the phase relationship of plate|board thickness fluctuation|variation and hardness nonuniformity shifts. This phase relationship indicates by what angle the peak position of each waveform is shifted with respect to one period of 360 degrees. Therefore, even if feed-forward control is performed by the deviation of the entry thickness of the material to be rolled, since the phase relationship with the original hardness non-uniformity is shifted, a sufficient control effect cannot be obtained.
또한, 경도 불균일은 복수의 원인에 의해 발생하기도 하고, 그 경우 판두께 변동도 그에 따라서 복수의 주파수에서 발생한다. 경도 불균일 이외에도, 압연의 기계적 변동이나 피압연재의 표면 상태의 차, 모재의 입측 판두께 변동 등의 요인에 의해서도 판두께 변동이 발생하고, 발생 요인과 판두께 변동의 위상 관계는 일반적으로는 다르다. 그 때문에, 판두께 변동의 주파수에 따라서 피드 포워드 제어의 조정이 필요해지지만, 입측 판후계로 측정 가능한 입측 판두께 편차는 그들의 합성 파형이며, 주파수 성분마다 조정하는 것은 불가능하다.Moreover, hardness nonuniformity may generate|occur|produce by a plurality of causes, and in that case, plate|board thickness fluctuation|variation also generate|occur|produces at a plurality of frequencies accordingly. In addition to hardness non-uniformity, plate thickness fluctuations also occur due to factors such as mechanical fluctuations in rolling, differences in the surface state of the rolled material, and fluctuations in the standing plate thickness of the base metal, and the phase relationship between the occurrence factors and the plate thickness fluctuations is generally different. Therefore, it is necessary to adjust the feed-forward control according to the frequency of plate thickness fluctuations. However, the input thickness deviations measurable by the standing plate thickness meter are their synthesized waveforms, and it is impossible to adjust for each frequency component.
또한, 이와 같은 상황은, 금속 재료의 압연에 있어서의 피압연재의 경도 불균일에 제한되지 않고, 일반적인 플랜트의 제어에 있어서도 발생할 수 있다. 특히, 기준이 되는 변동 요인에 기초하여 발생한 제어 전의 변동 요인을 포함하는 제어 대상물을 제어하여 제어 결과를 얻는 케이스에서는, 기준이 되는 변동 요인과 제어 전의 변동 요인의 위상이 어긋나 있는 경우, 상기와 마찬가지로 충분한 제어 효과를 얻지 못한다.In addition, such a situation is not limited to the hardness nonuniformity of the to-be-rolled material in rolling of a metallic material, It may also arise in control of a general plant. In particular, in a case in which a control result is obtained by controlling a control object including a fluctuation factor before control generated based on a fluctuation factor as a reference, when the phase of a fluctuation factor serving as a reference and a fluctuation factor before control is out of phase, the same as above Not getting enough control effect.
특히, 복수의 변동 요인이 존재하는 경우, 그것에 의해 발생하는 상태량의 주파수가 복수로 되고, 각각에 대해 기준이 되는 변동 요인과 제어 전의 변동 요인의 위상이 어긋나 있게 되어, 검출된 상태량을 이용하여 피드 포워드 제어를 실시해도 충분한 제어 효과를 얻지 못한다.In particular, when a plurality of fluctuation factors exist, the frequency of the state quantity generated thereby becomes plural, and the phases of the fluctuation factor serving as a reference and the fluctuation factor before control are out of phase for each, and the detected state quantity is used to feed Even if forward control is performed, sufficient control effect is not obtained.
특허문헌 2에는, 제어 대상의 제어 상태량이 위상이 서로 다른 복수의 변동 요인을 포함하고 있는 압연기 등의 플랜트의 피드 포워드 제어에 있어서, 제어 출력의 위상 시프트양 Δ를 적절하게 조정하여 제어 효과를 높이는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에 의하면, 우선, 압연 등의 가공 처리가 행해질 때의 제어 전의 제어 상태량(제어 전 상태량)의 변동과, 제어 후의 제어 상태량(제어 후 상태량)의 변동의 위상차 δ가 위상차 취득부에 의해 취득된다. 그리고, 그 위상차 δ에 기초하여, 제어 전 상태량의 계측 결과를 피드 포워드 제어에 반영시킬 때의 위상 시프트양 Δ가 피드 포워드 조정부에 의해 결정된다. 그 때문에, 피드 포워드 제어의 제어 출력에서 사용되는 제어 게인 G 및 위상 시프트양 Δ를 적절로 정하는 것이 가능하게 되어, 제어 효과를 향상시킬 수 있다.
그러나, 이 특허문헌 2에 개시된 발명에서는, 상기 위상차 취득부가 시계열의 제어 전 상태량과 제어 후 상태량의 테이블을 작성하고, 이 양자의 테이블을 비교하면서 그 위상차 δ를 결정한다. 그 때문에, 제어 전 상태량 및 제어 후 상태량에 다수의 주파수 성분이 포함되고, 그 파형이 복잡해진 경우에는, 제어의 대상이 되는 판두께 외란(경도 불균일)의 주파수의 특정이나 위상차 δ의 결정을 하기 어려워진다. 그 결과, 제어 출력의 위상 시프트양 Δ를 정밀도 좋게 정하는 것이 곤란해지는 등의 문제가 있음을 알게 되었다.However, in the invention disclosed in
그 대책으로서, 특허문헌 3에 개시한 바와 같은 피가공물을 가공 처리할 때의 제어 전의 제어 상태량인 제어 전 상태량에 기초하여, 그 제어 후의 제어 상태량인 제어 후 상태량을 피드 포워드 제어하는 플랜트 제어 장치로서, 상기 제어 전 상태량 및 상기 제어 후 상태량의 각각의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과에 기초하여, 상기 제어 전 상태량에 대한 상기 제어 후 상태량의 위상차 및 감쇠량을 취득하는 주파수 응답 측정 수단과, 상기 취득한 위상차 및 감쇠량에 기초하여, 상기 제어 전 상태량을 상기 피드 포워드 제어에 반영시킬 때까지의 지연 시간인 제어 출력 타이밍 시프트양을 결정하는 피드 포워드 제어 파라미터 조정 수단이 고안되어 있다. 그러나, 제어 전 상태량, 제어 후 상태량의 검출 결과에 복수의 주파수 성분을 포함하는 경우에 대해서는, 하나의 주파수 성분에 대하여 상기 피드 포워드 제어 파라미터 조정 수단을 실시하여도, 다른 주파수 성분에 대해서는 조정 불가능하며, 제어 효과의 불충분한 상황은 개선할 수 없다.As a countermeasure therefor, based on the pre-control state quantity that is the pre-control state quantity when processing the workpiece as disclosed in
이상과 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여, 본 발명의 목적은, 제어 전 상태량 및 제어 후 상태량이 복수의 주파수 성분으로 구성되는 복잡한 파형이 되는 경우에서도, 보다 큰 피드 포워드 제어의 효과를 실현할 수 있는 제어 출력의 제어 타이밍 시프트양(위상 시프트양 Δ) 및 제어 게인을 효율적으로 구하는 것이 가능한 플랜트 제어 장치, 압연 제어 장치, 플랜트 제어 방법 및 플랜트 제어 프로그램을 제공하는 데 있다.In view of the problems of the prior art as described above, it is an object of the present invention to realize a larger feed-forward control effect even when the state quantity before control and the state quantity after control become a complex waveform composed of a plurality of frequency components. An object of the present invention is to provide a plant control device, a rolling control device, a plant control method, and a plant control program capable of efficiently obtaining a control timing shift amount (phase shift amount ?) of a control output and a control gain.
상기 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 플랜트 제어 장치는, 피가공물을 가공 처리할 때의 제어 전의 제어 상태량인 제어 전 상태량에 기초하여, 그 제어 후의 제어 상태량인 제어 후 상태량을 피드 포워드 제어하는 플랜트 제어 장치로서, 상기 제어 전 상태량의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과에 기초하여, 상기 제어 전 상태량에 포함되는 복수의 주파수 성분을 추출하고, 추출된 주파수 성분을 합성한 제어 전 상태량 합성 파형을 작성하는 제어 전 상태량 합성 수단(예를 들어, 제어 외란 임시값 작성 장치(320), 제어 외란 합성값 작성 장치(325))와, 상기 제어 전 상태량 및 상기 제어 후 상태량의 각각의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과에 기초하여, 상기 제어 전 상태량에 대한 상기 제어 후 상태량의 위상차 및 감쇠량을 취득하는 주파수 응답 측정 수단(예를 들어, 주파수 응답 측정 장치(201))와, 상기 복수의 주파수 성분마다, 상기 취득한 위상차 및 감쇠량에 기초하여, 상기 제어 전 상태량을 상기 피드 포워드 제어에 반영시킬 때까지의 지연 시간인 제어 출력 타이밍 시프트양과 상기 피드 포워드 제어의 제어 게인을 결정하는 피드 포워드 제어 파라미터 조정 수단(예를 들어, 피드 포워드 제어 조정 장치(101))와, 상기 피드 포워드 제어 파라미터 조정 수단으로 구한 제어 출력 타이밍 시프트양과 피드 포워드 제어의 제어 게인을 이용하여 제어 전 상태량 합성 파형을 보정하고, 제어 전 상태량 합성값 보정값을 결정하는 제어 전 상태량 합성값 보정 수단(예를 들어, 제어 외란 합성 보정값 작성 장치(330))와, 상기 제어 전 상태량 합성값 보정값을 사용하여 피드 포워드 제어를 행하는 피드 포워드 제어 수단(예를 들어, 피드 포워드 제어(307))을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 그 밖의 양태에 대해서는, 후기하는 실시 형태에 있어서 설명한다.In order to achieve the object of the present invention, a plant control device according to the present invention feeds forward the post-control state quantity that is the control state quantity after the control based on the pre-control state quantity that is the control state quantity before the control when processing the workpiece. A plant control device for controlling, based on a result of fast Fourier transform of the time series data of the pre-control state quantity, extracting a plurality of frequency components included in the pre-control state quantity, and synthesizing the extracted frequency components pre-control state quantity synthesizing means (for example, control disturbance temporary
본 발명에 따르면, 제어 전 상태량 및 제어 후 상태량이 복수의 주파수 성분으로 구성되는 복잡한 파형이 되는 경우에서도, 보다 큰 피드 포워드 제어의 효과를 실현할 수 있는 제어 출력의 제어 타이밍 시프트양(위상 시프트양 Δ) 및 제어 게인을 효율적으로 구하는 것이 가능한 플랜트 제어 장치, 압연 제어 장치, 플랜트 제어 방법 및 플랜트 제어 프로그램이 제공된다.According to the present invention, the control timing shift amount (phase shift amount Δ) of the control output capable of realizing a larger feed-forward control effect even when the state amount before control and the state amount after control becomes a complex waveform composed of a plurality of frequency components. ) and a plant control device capable of efficiently obtaining a control gain, a rolling control device, a plant control method, and a plant control program are provided.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 압연기 및 압연 제어 장치의 전체 구성의 예를 나타낸 도면.
도 2는 압연기에 의한 피압연재의 압연 현상 및 압연 제어에 관계하는 파라미터의 예를 나타낸 도면.
도 3은 압연 현상의 제어 모델의 예를 나타낸 도면.
도 4는 판두께 제어 장치에 있어서의 판두께 제어의 기본 제어 구성의 예를 나타낸 도면.
도 5는 장력 제어 장치에 있어서의 장력 제어의 기본 제어 구성의 예를 나타낸 도면.
도 6은 판두께 제어, 장력 제어 모두 제어를 실시하지 않는 경우의 시뮬레이션 결과의 예를 나타낸 도면.
도 7은 입측 및 출측의 장력 제어를 비례 적분 제어로 실시하고, 또한, 출측의 판두께 제어의 피드백 제어만을 실시한 경우의 시뮬레이션 결과의 예를 나타낸 도면.
도 8은 도 7의 경우의 조건에 추가하여, 전단의 스탠드 압연기의 출측의 판두께 제어의 피드백 제어를 한 경우의 시뮬레이션 결과의 예를 나타낸 도면.
도 9a는 다주파수 성분 시의 시뮬레이션 결과이며, 조정 전의 상태를 나타낸 도면.
도 9b는 다주파수 성분 시의 시뮬레이션 결과이며, 입측 판두께 편차 최대의 주파수 성분으로 조정한 상태를 나타낸 도면.
도 9c는 다주파수 성분 시의 시뮬레이션 결과이며, 출측 판두께 편차 최대의 주파수 성분으로 조정한 상태를 나타낸 도면.
도 9d는 다주파수 성분 시의 시뮬레이션 결과이며, 본 실시 형태의 방법으로 조정한 상태를 나타낸 도면.
도 10은 비교예의 플랜트 제어 시스템의 제어 방법을 나타낸 도면.
도 11은 본 실시 형태의 플랜트 제어 시스템의 제어 방법을 나타낸 도면.
도 12는 본 실시 형태에 따른 판두께 제어 장치 및 피드 포워드 제어 조정 장치, 복수 주파수 제어 조정 장치의 복수 주파수 확장 제어 구성의 예를 나타낸 도면.
도 13은 입측 판두께 편차 임시값 작성 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 14는 입측 판두께 편차 합성값 작성 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 15는 제어 게인·타이밍 시프트양 설정 장치의 상세한 구성의 예를 나타낸 도면.
도 16은 주파수 응답법의 개요를 설명하기 위한 도면으로, (a)는 시간 공간에서의 응답 모델을 나타낸 도면, (b)는 주파수 공간에서의 응답 모델을 나타낸 도면.
도 17은 FFT에 의한 주파수 응답 시뮬레이션 결과의 예를 나타낸 도면으로, (a)는, 데이터 수집 시간이 10.24초인 경우의 예, (b)는, 데이터 수집 시간이 5.12초인 경우의 예.
도 18은 FFT에 의한 주파수 응답 시뮬레이션 결과의 예를 나타낸 도면으로, (c)는, 데이터 수집 시간이 2.56초인 경우의 예, (b)는, 입력 신호가 단일 주파수이고, 데이터 수집 시간이 2.56초인 경우의 예.
도 19는 샘플링 주기·데이터수 검색 테이블의 예를 나타낸 도면.
도 20은 판두께 외란 측정 장치의 구성의 예를 나타낸 도면.
도 21은 입측 판두께 편차 진폭 및 출측 판두께 편차 진폭의 주파수 의존 특성의 예를 나타낸 도면.
도 22는 주파수 응답 추정 장치의 구성의 예를 나타낸 도면.
도 23은 본 실시 형태에 따른 입측 판두께 편차 합성 보정값 작성 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 24는 본 발명의 실시 형태에 따른 압연 제어 장치를 구성하는 정보 처리 장치의 하드웨어 구성의 예를 나타낸 도면.
도 25는 피드 포워드 제어에 있어서의 제어 출력의 위상 시프트양과 제어 전후의 제어 상태량의 위상차 및 진폭과의 관계를 나타낸 도면이며, (a)는, 위상 시프트양과 위상차의 관계를 나타낸 도면, (b)는, 위상 시프트양과 제어 후의 제어 상태량의 진폭과의 관계를 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the figure which showed the example of the whole structure of the rolling mill and rolling control apparatus which concern on embodiment of this invention.
Fig. 2 is a view showing an example of a parameter related to a rolling phenomenon and rolling control of a material to be rolled by a rolling mill;
Fig. 3 is a diagram showing an example of a control model of a rolling phenomenon;
Fig. 4 is a diagram showing an example of the basic control configuration of the plate thickness control in the plate thickness control device;
Fig. 5 is a diagram showing an example of a basic control configuration of tension control in the tension control device;
Fig. 6 is a diagram showing an example of a simulation result in the case where neither plate thickness control nor tension control is performed;
Fig. 7 is a diagram showing an example of simulation results when tension control on the entry side and exit side is performed by proportional integral control, and only feedback control of plate thickness control on the exit side is implemented.
Fig. 8 is a diagram showing an example of a simulation result when feedback control of plate thickness control on the exit side of the stand rolling mill in the preceding stage is performed in addition to the conditions in Fig. 7;
Fig. 9A is a simulation result for multi-frequency components, showing a state before adjustment;
Fig. 9B is a simulation result for multi-frequency components, and is a view showing a state adjusted to a frequency component with the maximum deviation in the thickness of the entrance.
Fig. 9c is a simulation result for multi-frequency components, and is a view showing a state in which the frequency component of the maximum deviation in the thickness of the exit side is adjusted.
Fig. 9D is a simulation result for multi-frequency components, and is a diagram showing a state adjusted by the method of the present embodiment;
Fig. 10 is a view showing a control method of a plant control system of a comparative example;
Fig. 11 is a diagram showing a control method of the plant control system according to the present embodiment.
Fig. 12 is a diagram showing an example of the configuration of multiple-frequency extension control of the plate thickness control device, the feed-forward control and adjustment device, and the multiple-frequency control and adjust device according to the present embodiment;
Fig. 13 is a diagram showing the configuration of an entry plate thickness deviation temporary value creation device;
Fig. 14 is a diagram showing the configuration of an entrance plate thickness deviation composite value creation device;
Fig. 15 is a diagram showing an example of a detailed configuration of a control gain/timing shift amount setting device;
16 is a view for explaining the outline of a frequency response method, (a) is a diagram showing a response model in time space, (b) is a diagram showing a response model in frequency space;
17 is a diagram showing an example of a frequency response simulation result by FFT. (a) is an example when the data collection time is 10.24 seconds, (b) is an example when the data collection time is 5.12 seconds.
18 is a view showing an example of a frequency response simulation result by FFT, (c) is an example when the data collection time is 2.56 seconds, (b), the input signal is a single frequency, and the data collection time is 2.56 seconds case example.
Fig. 19 is a diagram showing an example of a sampling period/data number search table;
Fig. 20 is a diagram showing an example of the configuration of a plate thickness disturbance measuring device;
Fig. 21 is a diagram showing an example of the frequency-dependent characteristics of an entry thickness deviation amplitude and an exit thickness deviation amplitude;
Fig. 22 is a diagram showing an example of the configuration of a frequency response estimation apparatus;
Fig. 23 is a diagram showing the configuration of an entrance plate thickness deviation synthesis correction value creation device according to the present embodiment;
Fig. 24 is a diagram showing an example of a hardware configuration of an information processing apparatus constituting a rolling control apparatus according to an embodiment of the present invention;
Fig. 25 is a diagram showing the relationship between the phase shift amount of the control output and the phase difference and amplitude of the control state amount before and after control in feedforward control, (a) is a diagram showing the relationship between the phase shift amount and the phase difference, (b) is a diagram showing the relationship between the phase shift amount and the amplitude of the control state amount after control.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 공통되는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복된 설명을 생략한다. 또한, 이하, 본 명세서에서는, 플랜트 제어 장치의 구체예로서, 금속 등의 피압연재를 압연하는 압연기의 압연 제어 장치에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail with reference to drawings. In addition, in each figure, the same code|symbol is attached|subjected to common component, and the overlapping description is abbreviate|omitted. In addition, in this specification, the rolling control apparatus of the rolling mill which rolls to-be-rolled material, such as a metal, as a specific example of a plant control apparatus is demonstrated below.
≪1. 기본 제어 구성≫«1. Basic Control Configuration»
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 압연기(1) 및 압연 제어 장치(2)의 전체 구성의 예를 나타낸 도면이다. 여기에서는, 압연기(1)는, 4스탠드 구성의 탠덤 압연기로 하고, 압연 제어 장치(2)는, 주로, 피압연재(3)를 압연할 때 경도 불균일에 의해 발생하는 판두께 변동을 최소로 하기 위한 제어를 행한다.1 is a diagram showing an example of the overall configuration of a rolling
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 압연기(1)(탠덤 압연기)는, 4대의 스탠드 압연기(11 내지 14)가 직렬로 배열되어 구성되며, 피압연재(3)는, 이들 4대의 스탠드 압연기(11 내지 14)에 의해 연속적으로 압연된다. 이때, 피압연재(3)는 압연되면서, 도 1에서는 좌측에서 우측으로 이동한다.As shown in FIG. 1 , the rolling mill 1 (tandem rolling mill) according to the present embodiment is configured by arranging four
스탠드 압연기(11 내지 14)는, 각각 상하 6개의 롤에 의해 구성되며, 상하 6개의 롤은, 피압연재(3)를 사이에 두고 내측부터 작업 롤, 중간 롤, 백업 롤이라고 불린다. 또한, 스탠드 압연기(11 내지 14)의 출측 등에는, 압연 제어 장치(2)에서의 제어에 필요한 제어 상태량을 취득하기 위해서 판후계(41 내지 44) 및 장력계(51 내지 54)가 마련되어 있다.The stand rolling mills 11-14 are each comprised by six rolls up and down, and the upper and lower six rolls are called a work roll, an intermediate|middle roll, and a backup roll from the inside with the to-
또한, 압연 제어 장치(2)는, 전동기 속도 제어 장치(21 내지 25), 롤 갭 제어 장치(31 내지 34), 판두께 제어 장치(61 내지 64), 장력 제어 장치(71 내지 74) 등에 의해 구성된다. 본 실시 형태에서는, 판두께 제어 장치(61 내지 64) 및 장력 제어 장치(71 내지 74)가 중요한 역할을 하게 되지만, 그 상세에 대해서는, 이하, 순차 설명한다.In addition, the rolling
우선, 판두께 제어의 상세를 설명하기 전에, 피압연재(3)의 압연 현상에 대하여 설명해 둔다.First, before demonstrating the detail of plate|board thickness control, the rolling phenomenon of the to-
도 2는, 압연기(1)에 의한 피압연재(3)의 압연 현상 및 압연 제어에 관계하는 파라미터의 예를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 압연은, 압연기(1)의 상하 작업 롤 간에서 피압연재(3)를 찌부러뜨림으로써 실시된다. 이때, 피압연재(3)는, 입측 장력 Tb 및 출측 장력 Tf에 의해 잡아당겨지고, 압연 하중 P에 의해 찌부러뜨려짐으로써, 입측 판두께 H는 출측 판두께 h로 된다. 이와 같은 압연 현상에 의해 선진율 f 및 후진율 b가 발생하고, 작업 롤 속도가 VR인 경우, 입측 속도 Ve 및 출측 속도 Vo는, 선진율 f 및 후진율 b를 이용하여, 각각 도 2 중에 나타낸 식으로 표시된다.FIG. 2 : is a figure which showed the example of the parameter concerning the rolling phenomenon of the to-
도 3은, 압연 현상의 제어 모델의 예를 나타낸 도면이다. 탠덤 압연기의 경우, 자신의 스탠드 압연기의 입측 속도 Ve, 출측 속도 Vo 및 후단 스탠드 압연기의 입측 속도, 전단 스탠드 압연기의 출측 속도에 의해 입측 장력 Tb, 출측 장력 Tf가 변화한다. 이들 장력이 변화되면, 압연 하중 P 및 출측 판두께 h, 입측 속도 Ve, 출측 속도 Vo가 변화한다.Fig. 3 is a diagram showing an example of a control model of the rolling phenomenon. In the case of a tandem rolling mill, the input tension T b and the exit tension T f change depending on the input speed Ve , the exit speed Vo of the own stand rolling machine, the entry speed of the rear-end stand rolling machine, and the exit speed of the front-end rolling mill. When these tensions change, the rolling load P, exit side plate|board thickness h, entry side velocity Ve , and exit side velocity Vo change.
도 3에 도시한 바와 같이, 압연 하중 P, 선진율 f 및 후진율 b는, 모두, 입측 판두께 H, 출측 판두께 h, 입측 장력 Tb, 출측 장력 Tf, 변형 저항 k 및 마찰 계수 μ에 의존하는 함수로서 표시된다. 또한, 도 3의 우측 하부에 기재된 식에 포함되는 파라미터 L은, 스탠드 압연기(11 내지 14)의 인접하는 스탠드 간의 거리를 나타낸다. 또한, 입력 V-1은, 인접 전단 스탠드 압연기로부터의 출측 속도이며, V+1은, 인접 후단 스탠드 압연기에 대한 입측 속도를 나타낸다.As shown in FIG. 3 , the rolling load P, the advance rate f, and the retreat rate b are all the entry plate thickness H, exit plate thickness h, entry tension T b , exit tension T f , deformation resistance k and friction coefficient μ. It is expressed as a function that depends on In addition, the parameter L included in the formula described in the lower right of FIG. 3 represents the distance between the adjacent stands of the stand rolling mills 11-14. In addition, input V -1 is the exit speed from an adjacent front stage stand rolling machine, and V +1 shows the entrance speed with respect to an adjacent rear stage stand rolling machine.
이상과 같이, 압연 현상은, 입측 판두께 H, 작업 롤 속도 VR, 롤 갭 S를 입력으로 하고, 입측 장력 Tb, 출측 장력 Tf, 출측 판두께 h를 출력으로 하는 현상이지만, 장력을 통해 전후단의 스탠드 압연기에서의 압연 현상과도 관계하는 복잡한 현상이다.As described above, the rolling phenomenon is a phenomenon in which the input thickness H, the work roll speed V R , and the roll gap S are input and the input tension T b , the exit tension T f , and the exit plate thickness h are output. It is a complex phenomenon that is also related to the rolling phenomenon in the front and rear stand rolling mills.
도 1을 참조하면, 4대의 스탠드 압연기(11 내지 14)의 각각에 대응하도록, 작업 롤 속도 VR을 제어하는 전동기 속도 제어 장치(21 내지 24) 및 작업 롤 간의 간격인 롤 갭 S를 조작하는 롤 갭 제어 장치(31 내지 34)가 마련되어 있다. 압연 가공에서는, 제품이 되는 피압연재(3)의 판두께가 제품의 품질상 특히 중요하기 때문에, 스탠드 압연기(11 내지 14)의 출측에는, 피압연재(3)의 판두께를 측정하기 위한 판후계(41 내지 44)가 설치되어 있다. 또한, 피압연재(3)에 걸리는 장력은, 압연 조업의 안정성을 위해서는 중요하며, 판두께 정밀도에도 관계되기 때문에, 스탠드 압연기(11 내지 14)의 출측에 장력계(51 내지 54)가 설치되어 있다. 또한, #4 스탠드 압연기(14)의 출측에는, 그 출측의 장력을 제어하기 위해서 출측 브라이들 롤(15), 및 출측 브라이들 롤(15) 구동용 전동기의 속도를 제어하는 전동기 속도 제어 장치(25)가 설치되어 있다.1, to correspond to each of the four
이상과 같이 구성된 압연기(1) 및 압연 제어 장치(2)에 있어서, #1 스탠드 압연기(11)의 판두께 제어 장치(61)는, 롤 갭 제어 장치(31)를 통해 #1 스탠드 압연기(11)의 롤 갭 S를 제어한다. 또한, #2 내지 #4 스탠드 압연기(12 내지 14)의 판두께 제어 장치(62 내지 64)는, 전단 즉 #1 내지 #3 스탠드 압연기(11 내지 13)의 작업 롤 속도 VR을, 전동기 속도 제어 장치(21 내지 23)를 통해 제어한다.In the rolling
이때, #2 스탠드 압연기(12) 이후의 판두께 제어 장치(62 내지 64)에서는, 입측의 판후계(41 내지 43)의 검출 결과를 이용한 피드 포워드 제어가 실시되고, 또한, 출측의 판후계(42 내지 44)의 검출 결과를 이용한 피드백 제어가 실시된다. 예를 들어, 판두께 제어 장치(62)에서는, 입측의 판후계(41)의 검출 결과를 이용한 피드 포워드 제어가 실시되고, 또한, 출측의 판후계(42)의 검출 결과를 이용한 피드백 제어가 실시된다.At this time, in the plate
또한, #1 내지 #3 스탠드 압연기(11 내지 13)의 장력 제어 장치(71 내지 73)는, 그 출측의 장력계(51 내지 55)로 검출된 장력에 기초하여, 차단의 스탠드 압연기(12 내지 14)의 롤 갭 S를 구한다. 롤 갭 제어 장치(32 내지 34)는, 그 구해진 롤 갭 S에 따라 작업 롤의 위치를 조작한다. 예를 들어, 장력 제어 장치(71)는, #1 스탠드 압연기(11)의 출측의 장력계(51)로 검출된 장력에 기초하여 #2 스탠드 압연기(12)의 롤 갭 S를 구하고, 롤 갭 제어 장치(32)는, 그 결과에 기초하여 #2 스탠드 압연기(12)의 작업 롤의 위치를 조작한다.In addition, the
또한, #4 스탠드 압연기(14)의 장력 제어 장치(73)는, 전동기 속도 제어 장치(25)를 통해 출측 브라이들 롤(15)의 속도를 조작함으로써 #4 스탠드 압연기(14)의 출측의 장력을 제어한다.In addition, the
도 4는, 판두께 제어 장치(64)에 있어서의 판두께 제어의 기본 제어 구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이(도 2도 함께 참조), 판두께 제어 장치(64)는, #3 스탠드 압연기(13)의 출측의 판후계(43)로 측정된 입측 판두께 편차 ΔH를, 피압연재(3)의 측정 위치가 #4 스탠드 압연기(14)의 바로 아래에 도달할 때까지의 시간 TFF 지연시키는 이송 처리를 한다. 여기서, 입측 판두께 편차 ΔH의 계측 결과는, 압연 전의 제어 상태량이며, 소위 제어 전 상태량이라고 할 수 있다.4 is a diagram showing an example of the basic control configuration of the plate thickness control in the plate
다음으로, 판두께 제어 장치(64)는, 상기 이송 처리 결과에 제어 게인 GFF를 곱해서 피드 포워드 제어량을 얻는다. 또한, 판두께 제어 장치(64)는, #4 스탠드 압연기(14)의 출측의 판후계(44)로 측정된 출측 판두께 편차 Δh에 제어 게인 GFB를 곱해서 적분 처리하고, 피드백 제어량을 얻는다. 판두께 제어 장치(64)는, 이렇게 해서 취득한 피드 포워드 제어량과 피드백 제어량을 가산하여 얻어지는 양을, #3 스탠드 압연기(13)의 전동기 속도 제어 장치(23)로 출력한다. 여기서, 출측 판두께 편차 Δh의 계측 결과는, 압연 후의 제어 상태량이며, 소위 제어 후 상태량이라고 할 수 있다.Next, the plate|board
또한, 경도 불균일에 의한 판두께 변동은, 발생 위치의 #4 스탠드 압연기(14) 바로 아래에서는 검출할 수 없고, #4 스탠드 압연기(14)로부터 떨어진 위치에 설치된 판후계(44)로 검출된다. 그 때문에, 판두께 변동 발생으로부터 검출까지의 낭비 시간이 존재하므로, 피드백 제어량의 계산에는 적분의 제어량이 포함된다.In addition, plate thickness fluctuations due to hardness non-uniformity cannot be detected directly below the #4
판두께 제어 장치(62, 63)의 구성은, 판두께 제어 장치(64)와 마찬가지의 구성으로 되어 있으므로, 이하, 그 설명을 생략한다. 한편, 판두께 제어 장치(61)는, #1 스탠드 압연기(11)의 롤 갭 S를 제어하기 위한 것이므로, 그 구성 및 제어 방법은, 판두께 제어 장치(64)와는 다른 것이 된다. 단, 본 실시 형태에서는, 판두께 제어 장치(61)의 구성 및 제어법의 설명을 생략한다.The structure of the plate
도 5는, 장력 제어 장치(73)에 있어서의 장력 제어의 기본 제어 구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 5에 도시한 바와 같이(도 2도 함께 참조), 장력 제어 장치(73)는, #3 스탠드 압연기(13)와 #4 스탠드 압연기(14)의 사이에 설치된 장력계(53)로 측정된 장력 실적값 T34FB와 장력 명령값 T34ref의 편차 ΔT34를 이용하여, 비례 적분 제어를 행하는 구성으로 되어 있다. 이 적분 제어에 있어서는, 제어 출력이 제어 상태량에 대해서 위상이 90도 어긋나기 때문에, 결과로서 얻어지는 #4 스탠드 압연기(14)의 출측 판두께 h에 있어서는, 본래의 경도 불균일 위치에 대해서 판두께 편차 Δh의 위상이 어긋난다.FIG. 5 is a diagram showing an example of a basic control configuration of tension control in the
≪2. 기본 제어 구성에 기초하는 시뮬레이션≫≪2. Simulation based on basic control configuration»
다음으로, 도 6 내지 도 8을 이용하여, 도 1에 도시한 바와 같은 4스탠드 구성의 탠덤 압연기에 있어서의 압연 현상의 시뮬레이션 결과에 대하여 설명한다. 그 시뮬레이션에서는, 경도 불균일인 변형 저항의 변동에 의해, #4 스탠드 압연기(14)의 판두께 변동, 장력 변동 및 하중 변동이 시간의 경과와 함께 어떻게 변동하는지를 계산하였다.Next, the simulation result of the rolling phenomenon in the tandem rolling mill of a 4-stand structure as shown in FIG. 1 is demonstrated using FIGS. 6-8. In the simulation, it was calculated how the plate thickness fluctuations, tension fluctuations, and load fluctuations of the #4
도 6은, 판두께 제어, 장력 제어 모두 제어를 실시하지 않는 경우의 시뮬레이션 결과의 예를 나타낸 도면이다. 또한, 도 7은, #4 스탠드 압연기(14)의 입측 및 출측의 장력 제어를 비례 적분 제어로 실시하고, 또한, #4 스탠드 압연기(14)의 출측의 판두께 제어의 피드백 제어만을 실시한 경우의 시뮬레이션 결과의 예를 나타낸 도면이다. 또한, 도 8은, 도 7의 경우의 조건에 추가하여, #4 스탠드 압연기(14)의 전단 #3 스탠드 압연기(13)의 출측의 판두께 제어의 피드백 제어를 한 경우의 시뮬레이션 결과의 예를 나타낸 도면이다.6 is a diagram showing an example of a simulation result in the case where neither the plate thickness control nor the tension control is controlled. 7 shows a case in which only the feedback control of the plate thickness control of the exit side of the #4
또한, 도 6 내지 도 8에 있어서, "판두께 변동"은, 입측 판두께 H의 변동(입측 판두께 편차 ΔH)이 실선으로, 출측 판두께 h의 변동(출측 판두께 편차 Δh)이 파선으로 도시되어 있다. 마찬가지로, "장력 변동"은, 입측 장력의 변동이 실선으로, 출측 장력의 변동이 파선으로 도시되고, "하중 변동"은, 압연 하중의 변동이 실선으로, 변형 저항 변동이 파선으로 도시되어 있다.6 to 8, in the "plate thickness variation", the variation in the entry thickness H (the variation in the entry thickness ΔH) is indicated by a solid line, and the variation in the exit thickness h (the variation in the exit thickness Δh) is represented by the broken line. is shown. Similarly, in "tension fluctuation", the fluctuation of the input tension is indicated by a solid line and the fluctuation of the exit tension is indicated by a broken line, and in "Load fluctuation", the fluctuation of the rolling load is indicated by a solid line and the deformation resistance fluctuation is indicated by a broken line.
또한, 시간은 도면의 좌측에서 우측을 향해 흐르고 있으며, 좌단이 현재, 우단이 가장 과거의 상태를 나타낸다.In addition, time flows from the left side to the right side of the drawing, and the left end represents the present and the right end represents the most past state.
도 6의 경우의 시뮬레이션에서는, 경도 불균일이 그대로 판두께 변동으로서 나타난다. 그 때문에, 변형 저항의 변동과 #4 스탠드 압연기(14)에 있어서의 입측 판두께 H의 변동 및 출측 판두께 h의 변동은 파형의 피크 위치가 일치하고, 상호 위상 관계에는 어긋남이 없다(예를 들어, 세로의 실선의 위치를 참조).In the simulation in the case of FIG. 6, hardness nonuniformity appears as plate|board thickness fluctuation|variation as it is. Therefore, the variation of the deformation resistance and the variation of the entry plate thickness H and the variation of the exit plate thickness h in the #4
한편, 도 7의 경우의 시뮬레이션에서는, #4 스탠드 압연기(14)의 출측 판두께 h의 변동의 위상이 입측의 판두께 변동보다 빠르게 되는 위상 진상이 발생하고 있다. 이것은, #4 스탠드 압연기(14)의 판두께 제어 장치(64)에 있어서 적분 제어를 실시하고 있기 때문에, 90도의 위상 지연의 제어 출력으로 되고, 식 (1) 내지 (3) 및 도 25에 도시된 바와 같은 관계로부터, 위상 시프트양 Δ가 마이너스로 되기 때문이다. 그 결과, 판두께 제어의 결과인 #4 스탠드의 출측 판두께 h의 변동의 위상 어긋남 δ는 플러스로 된다.On the other hand, in the simulation in the case of FIG. 7, the phase advance in which the phase of the fluctuation|variation of the exit side plate|board thickness h of the #4
또한, 도 8의 경우의 시뮬레이션에서는, #4 스탠드 압연기(14)의 전단의 #3 스탠드 압연기(13)의 판두께 제어로도 피드백 제어를 실시하기 때문에, #4 스탠드 압연기(14)의 입측 판두께 H의 변동은, 변형 저항보다도 진상 위상으로 되어 있다.In addition, in the simulation in the case of FIG. 8, since feedback control is also implemented by the plate thickness control of the #3
이상과 같이, 경도 불균일과 같이 제어 대상이 원래 갖고 있는 변동 요인에 대하여 소정의 제어를 행함으로써, 위상이 상이한 다른 변동 요인이 발생하고, 제어 대상의 제어 상태량 간의 위상 관계가 변동되어 버리는 경우가 있다. 이 위상 관계의 변동은, 상기 소정의 제어 응답이 다르기 때문에 제어 상태량의 발생 주파수에 따라 다르다. 또한, 압연기에 있어서는, 경도 불균일 뿐만 아니라, 모재의 판두께 변동이나 압연기에 사용되는 롤의 편심 등에 의한 기계적 조건의 변동, 피압연재의 표면 상태의 변동에 의한 판두께 변동도 발생한다. 또한, 경도 불균일로 하여도 압연기의 상공정에서의 냉각 불균일이나 어닐링 불균일 등 복수의 요인에 의해 다양한 길이 주기로 발생하고 있으며, 압연기의 제어 전 상태량으로서, 복수의 주파수 성분이 존재하고, 각각 제어 전 상태량인 입측 판두께 편차와 제어 후 상태량인 출측 판두께 편차의 감쇠량 및 위상차가 다르다.As described above, when a predetermined control is performed on a fluctuation factor originally possessed by the control target, such as hardness non-uniformity, other variation factors with different phases occur, and the phase relationship between the control state quantities of the control target may fluctuate. . The change in this phase relationship differs depending on the frequency of occurrence of the control state quantity because the predetermined control response is different. In addition, in the rolling mill, not only the hardness non-uniformity, but also variations in the mechanical conditions due to variations in the plate thickness of the base material or the eccentricity of rolls used in the rolling mill, and variations in the plate thickness due to variations in the surface state of the material to be rolled occur. In addition, even if the hardness is non-uniform, it occurs at various length cycles due to a plurality of factors such as non-uniform cooling or annealing non-uniformity in the upper process of the rolling mill. The attenuation amount and phase difference of the incoming plate thickness deviation and the exit plate thickness deviation, which is the state amount after control, are different.
통상, 탠덤 압연기에 있어서는, #1 스탠드 압연기(11)를 비롯하여, 각각의 스탠드 압연기(12 내지 14)로 판두께 제어를 실시하기 때문에, 변형 저항의 변동과, 그 결과로서 나타나는 출측 판두께 h의 변동(출측 판두께 편차 Δh)은 위상이 어긋나게 된다. 그리고, 그 위상 어긋남은 판두께 변동의 주파수에 따라 다르다. 그 때문에, 스탠드 압연기의 입측 판두께 편차 ΔH를 이용하여 피드 포워드 제어를 실시하는 경우, 변형 저항 변동과 입측 판두께 편차 ΔH의 위상 이동의 영향에 의해, 충분한 제어 효과를 얻지 못하게 된다.Usually, in the tandem rolling mill, since plate thickness control is performed by each stand rolling
종래, 피드 포워드 제어의 제어 파라미터의 조정 방법으로서는, 제어 출력 내지 제어 조작단까지의 낭비 시간 및 응답을 고려하여, 도 4에 있어서의 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 설정하고, 제어 결과인 출측 판두께 편차 Δh에 의해 제어 게인 G를 변경하는 것이 행해지고 있었다. 그러나, 이 방법을 이용한 경우, 대상의 제어 상태량인 입측 판두께 편차 ΔH와 경도 불균일인 변형 저항 변동의 사이에 위상차가 있기 때문에 충분한 제어 효과를 얻지 못하는 경우가 많았다.Conventionally, as a method of adjusting the control parameters of the feedforward control, the control output timing shift amount ΔT FF for the feedforward control in FIG. 4 is set in consideration of the waste time and response from the control output to the control operation stage, and the control result The control gain G was changed according to the lead-out-side plate thickness deviation ?h. However, in the case of using this method, there are many cases where sufficient control effect cannot be obtained because there is a phase difference between the vertical plate thickness deviation ΔH, which is the controlled state quantity, and the deformation resistance fluctuation, which is the hardness non-uniformity.
또한, 입측 판두께 편차 ΔH는, 다양한 주파수 성분이 포함되는 복잡한 파형임에도 불구하고, 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 및 제어 게인 G는 각각 1개밖에 설정할 수 없어, 주파수 성분에 의해 효과의 정도가 다른 결과로 되어 있었다.In addition, although the input thickness deviation ΔH is a complex waveform containing various frequency components, only one control output timing shift amount ΔT FF and control gain G can be set each, so that the degree of effect varies depending on the frequency component. was the result
전술한 식 (1), (2-1), (2-2) 및 도 25에서 나타낸 바와 같이, 피드 포워드 제어에 있어서는, 제어 게인 G와 위상 시프트양 Δ에 상당하는 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 적절하게 설정하는 것이 필요하다. 그리고, 이 설정은, 압연 속도나 그 밖에 어떠한 제어가 실시되고 있는지를 고려하여 결정할 필요가 있어, 복잡한 조정으로 된다. 압연 속도의 경우, 판두께 변동의 주파수가 바뀌기 때문에, 제어 출력 내지 제어 조작단 동작까지의 응답이 변화한다. 또한, 탠덤 압연기의 경우, 그 응답은, 어느 압연기 스탠드에서 어떠한 판두께 제어, 장력 제어가 실시되고 있는지에 따라 다르다.As shown in the above formulas (1), (2-1), (2-2) and Fig. 25, in the feed-forward control, the control output timing shift amount ΔT FF corresponding to the control gain G and the phase shift amount Δ needs to be set appropriately. And it is necessary to determine this setting in consideration of a rolling speed and what kind of control is implemented, and it becomes complicated adjustment. In the case of a rolling speed, since the frequency of a plate|board thickness fluctuation|variation changes, the response from a control output to a control operation stage operation|movement changes. In addition, in the case of a tandem rolling mill, the response differs depending on which mill stand and which plate thickness control and tension control are being implemented.
또한, 이상은 제어 외란의 종류에 따라 다르기 때문에, 제어 게인 G와 위상 시프트양 Δ를, 각각 1개를 변경하는 것만으로는 불충분하다.In addition, since the above differs depending on the type of control disturbance, it is not sufficient to change the control gain G and the phase shift amount Δ by one each.
복수의 입측 판두께 변동 주파수 성분으로부터, 특정한 주파수 성분을 어떠한 기준으로 선택하고, 그 주파수 성분의 입측 판두께 편차, 출측 판두께 편차의 감쇠량, 위상 관계를 이용하여 피드 포워드 제어의 제어 게인 G 및 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 조정하는 방법이 특허 문헌 3에 기재되어 있다. 따라서, 각각의 주파수 성분에 대한 피드 포워드 제어의 조정은 가능하지만, 문제는 복수의 입측 판두께 편차 주파수 성분이 존재하는 경우, 그들을 어떻게 조정할지일 것이다.A specific frequency component is selected from a plurality of incoming plate thickness fluctuation frequency components on a certain basis, and the control gain G and control of the feed forward control using the entry plate thickness deviation of the frequency component, the attenuation amount of the exit plate thickness deviation, and the phase
입측 판두께 편차가 3종류의 주파수 성분을 갖는 경우에 대해서, 시뮬레이션을 실시한 결과를 도 9a, 도 9b, 도 9c, 도 9d에 나타낸다. 각 도면의 상부 도면은 시간 영역의 파형을 나타내고, 하부 도면은 주파수 영역의 파형을 나타낸다.9A, 9B, 9C, and 9D show simulation results for the case where the vertical thickness deviation has three types of frequency components. The upper figure of each figure shows the waveform in the time domain, and the lower figure shows the waveform in the frequency domain.
도 9a는, 피드 포워드 AGC 조정 전의 상태에서, 통상의 압연기에 있어서의 입측 판두께 편차 검출값을 사용한 피드 포워드 제어로 설정하는 제어 게인, 제어 출력 타이밍 시프트양을 설정한 경우이다. 주파수 (A), 주파수 (B), 주파수 (C)라는 3개의 주파수 성분을 갖는 사인파를 입측 판두께 편차로 하고 있다(도면 상부에 시계열 파형을 표시). 입측 판두께 편차, 출측 판두께 편차의 FFT 결과를 도면 하부에 나타내지만, 주파수 (A), 주파수 (B), 주파수 (C)에 있어서 판두께 편차 진폭이 검출되어 있다.Fig. 9A is a case in which the control gain and the control output timing shift amount set by the feed-forward control using the entry thickness deviation detection value in a normal rolling mill are set in the state before the feed-forward AGC adjustment. A sine wave having three frequency components: frequency (A), frequency (B), and frequency (C) is used as the thickness deviation at the entrance (time-series waveforms are displayed in the upper part of the figure). Although the FFT results of the entry thickness deviation and the exit thickness deviation are shown in the lower part of the figure, the plate thickness deviation amplitude is detected at the frequencies (A), (B) and (C).
도 9b는, 입측 판두께 편차의 진폭이 가장 큰 주파수 성분에 대해서, 특허문헌 3에서 나타낸 단일 주파수를 사용하여 제어 게인, 제어 출력 타이밍 시프트양을 조정한 경우의 결과이며, 도면 하부에 도시한 바와 같이 주파수 성분 (C)에 대해서는 조정이 불충분하여 출측 판두께 변동이 남아 있음을 알 수 있다. 도면 상부에는 판두께 편차의 시계열 데이터를 표시하고 있지만, 출측 판두께 편차는 단일 주파수 성분이 남아 있음을 확인할 수 있다.9B is the result of adjusting the control gain and the control output timing shift amount using the single frequency shown in
도 9c는, 제어 결과인 출측 판두께 편차의 진폭이 가장 큰 주파수 성분에 대해서, 특허문헌 3에서 나타낸 단일 주파수를 사용하여 제어 게인, 제어 출력 타이밍 시프트양을 조정한 경우의 결과이다. 도 9c의 도면 하부에 도시한 바와 같이 주파수 성분 (A) 및 주파수 성분 (C)에 대해서는 조정이 불충분하여 출측 판두께 변동이 남아 있음을 알 수 있다.Fig. 9C is the result of adjusting the control gain and the control output timing shift amount using the single frequency shown in
도 9c의 도면 상부에는 판두께 편차의 시계열 데이터를 표시하고 있지만, 출측 판두께 편차는 복수 주파수 성분이 남아 있음을 확인할 수 있다. 출측 판두께 편차의 주파수 성분 (A)가 피드 포워드 제어의 조정에 의해 감소하면, 출측 판두께 편차의 주파수 성분 (C)에 대해서 제어계의 조정이 실시되고, 결과 주파수 성분 (C)가 감소하면 주파수 성분 (A)가 출측 판두께 편차의 주파수 성분으로서 최대로 되고, 주파수 성분 (A)에 대해서 제어계의 조정을 실시한다고 하는, 주파수 성분 (A)와 주파수 성분 (C)에 대한 조정을 서로 반복한 결과로서, 주파수 성분 (A)와 주파수 성분 (C)의 출측 판두께 편차가 거의 동량 남아버린다고 하는 결과로 되어 있다.Although the time series data of the plate thickness deviation are displayed in the upper part of the drawing of FIG. 9C , it can be confirmed that a plurality of frequency components remain in the exit thickness deviation. When the frequency component (A) of the exit plate thickness deviation is reduced by the adjustment of the feed-forward control, the control system is adjusted with respect to the frequency component (C) of the exit plate thickness deviation, and if the resulting frequency component (C) decreases, the frequency The adjustment of the frequency component (A) and the frequency component (C) is repeated each other, in which the component (A) is maximized as a frequency component of the outgoing plate thickness deviation, and the control system is adjusted with respect to the frequency component (A). As a result, it is a result that the deviation of the exit thickness of the frequency component (A) and the frequency component (C) remains substantially the same.
도 9d는, 본 실시 형태의 복수의 주파수 성분에 대해서, 제어 게인, 제어 출력 타이밍 시프트양을 조정한 경우의 결과이다. 도 9d의 도면 상부에는 판두께 편차의 시계열 데이터를 표시하고 있지만, 출측 판두께 편차는 대부분 억제되고 있음을 확인할 수 있다. 또한, 도 9d의 도면 하부의 주파수 응답 파형을 보면, 주파수 성분 (A), (B) 및 (C)에 대해서는 조정이 충분하여 출측 판두께 변동이 억제되고 있음을 알 수 있다.Fig. 9D is a result when the control gain and the control output timing shift amount are adjusted for a plurality of frequency components of the present embodiment. Although the time series data of the plate thickness deviation are displayed in the upper part of the drawing of FIG. 9D, it can be seen that the deviation in the thickness of the exit side is mostly suppressed. In addition, looking at the frequency response waveform in the lower part of the drawing of FIG. 9D , it can be seen that the frequency components (A), (B) and (C) are sufficiently adjusted to suppress variations in the thickness of the exit side.
이상과 같이, 복수 주파수 성분을 포함하는 입측 판두께 편차의 검출값을 사용하여 피드 포워드 제어를 행하는 경우, 제어계의 조정으로 변경 가능한 제어 게인, 제어 출력 타이밍 시프트양은 각각 1개만이며, 주파수 성분의 전부에 대해서 조정을 실시하는 것은 불가능하다.As described above, when the feed-forward control is performed using the detection value of the input thickness deviation including a plurality of frequency components, only one control gain and one control output timing shift amount changeable by adjustment of the control system are each, and all of the frequency components It is impossible to make adjustments to
실제의 입측 판두께 편차 요인으로서는, 경도 불균일 외에, 압연기의 상공정에서의 기계 진동(롤 편심 등)에 의한 판두께 변동이나, 표면 처리 불균일에 의한 판두께 변동도 있다. 그들 발생 요인에 의해, 판두께 변동에 특징이 있다. 예를 들어, 경도 불균일은, 피압연재의 경도가 피압연재의 길이 방향으로 주기적으로 변동하는 것이며, 통상의 피드 포워드 제어 게인보다도 큰 제어 게인이 필요해진다. 상공정의 기계 변동에 의한 판두께 변동은, 경도 불균일과 달리 통상의 피드 포워드 제어 게인으로 판두께 변동의 억제가 가능하다. 표면 처리 불균일에 기인하는 것은, 첫회의 압연 시에는 판두께 변동이 발생하지만, 그 후에 기본적으로는 기계 진동에 의한 판두께 변동과 동일하게 통상의 판두께 변동에 대한 피드 포워드 제어 게인으로 억제 가능하다.In addition to hardness non-uniformity, there are also plate thickness fluctuations due to mechanical vibrations (roll eccentricity, etc.) in the upper process of the rolling mill, and plate thickness fluctuations due to surface treatment unevenness, as factors of actual deviation in the thickness of the risers. The plate thickness fluctuations are characterized by these occurrence factors. For example, hardness nonuniformity is that the hardness of a to-be-rolled material fluctuates periodically in the longitudinal direction of a to-be-rolled material, and a control gain larger than a normal feed-forward control gain is needed. Plate thickness fluctuations due to mechanical fluctuations in the upper process can be suppressed by normal feed-forward control gains, unlike hardness non-uniformity. Due to the uneven surface treatment, plate thickness fluctuations occur during the first rolling, but after that, it can be basically suppressed by a feed-forward control gain for normal plate thickness fluctuations in the same way as plate thickness fluctuations due to mechanical vibration. .
이상으로, 복수의 발생 요인에 의한 입측 판두께 편차의 주파수 성분이 있는 경우, 그 최적의 제어 게인, 제어 출력 타이밍 시프트양은 다르기 때문에, 1개의 제어 게인, 제어 출력 타이밍 시프트양으로 모든 주파수 성분에 대해서 조정하는 것은 불가능하며, 각 주파수 성분마다 제어 게인, 제어 타이밍 시프트양을 설정 가능하게 하는 수단이 필요해진다.As described above, when there is a frequency component of the input thickness deviation caused by a plurality of factors, the optimum control gain and control output timing shift amount are different. It is impossible to adjust, and a means for enabling setting of a control gain and a control timing shift amount for each frequency component is required.
그 목적을 위하여, 입측 판두께 편차 검출값이 복수의 주파수 성분의 판두께 편차가 합성된 것임을 이용하여, 복수의 판두께 편차 주파수 성분을 분리하고, 각 주파수 성분마다 제어 게인, 제어 타이밍 시프트양을 설정하여 각 주파수 성분의 판두께 편차 파형을 보정하고, 마지막으로 합성함으로써, 피드 포워드 제어에 이용하는 입측 판두께 편차의 추정 파형을 작성한다. 이와 같이 함으로써, 각 주파수 성분마다 피드 포워드 제어의 제어 게인, 제어 출력 타이밍 시프트양을 별개로 조정하는 것이 가능해진다.For that purpose, by using the input thickness deviation detection value is a combination of the plate thickness deviations of a plurality of frequency components, a plurality of plate thickness deviation frequency components are separated, and the control gain and control timing shift amount for each frequency component are determined. By setting, correcting the plate thickness deviation waveform of each frequency component, and finally synthesizing it, an estimated waveform of the input thickness deviation used for feed-forward control is created. By doing in this way, it becomes possible to separately adjust the control gain of the feedforward control and the control output timing shift amount for each frequency component.
상기를 실현하기 위한 플랜트 제어 시스템의 사고 방식을, 도 10, 도 11을 이용하여 설명한다. 도 10은, 비교예의 플랜트 제어 시스템의 제어 방법을 나타낸 도면이다. 도 11은, 본 실시 형태의 플랜트 제어 시스템의 제어 방법을 나타낸 도면이다.The way of thinking of the plant control system for realizing the above will be described with reference to FIGS. 10 and 11 . Fig. 10 is a diagram showing a control method of a plant control system of a comparative example. 11 is a diagram showing a control method of the plant control system according to the present embodiment.
여기에서는 제어 대상(300)에 대해서, 피드백 제어(306)와 피드 포워드 제어(307)가 실시되어 있는 경우를 나타낸다. 제어 대상(300)에는, 제어 외란d(t)(301)이 외란 발생 위치로부터 제어 대상으로 영향이 전달되는 시간인 외란 이송(305)을 거쳐 입력한다. 또한, 각종 제어의 출력인 제어 조작량(309)도 제어 대상(300)에 입력되고, 그들의 결과로서 제어 대상 상태량(302)이 변화된다. 제어 대상 상태량(302)은, 검출 낭비 시간(304) 후에 검출기에 의해 관측량(303)으로서 검출되고, 그것에 대해서 피드백 제어(306)가 행해진다. 또한, 제어 외란d(t)(301)에 대해서는 관측 가능하면 제어 외란 이송(308)으로 외란 이송(305)과 동등한 지연 시간을 갖게 한 제어 외란 이송값 d'(t)(310)를 사용하여, 피드 포워드 제어(307)에 의해 제어 대상 상태량(302)에 대한 영향을 억제하는 제어가 실시된다.Here, the case where the
피드 포워드 제어(307)는, 외란 억제 효과는 크지만, 제어 대상 상태량(302)에 발생하는 제어 목표값으로부터의 오프셋 오차를 제거하는 것이 불가능하기 때문에, 피드백 제어(306)에 의해 오프셋 오차를 제거한다.The feed-
도 10과 같은 비교예의 플랜트 제어 시스템에 있어서는, 제어 외란(301)을 제어 외란 이송(308)으로 이송하고, 제어 외란(301)이 제어 대상(300)에 영향을 미치는 것과 타이밍을 맞춰 피드 포워드 제어(307)가 제어되므로, 제어 외란(301)에 복수의 주파수 성분이 포함되는 경우에, 그들에 대하여 별개로 제어 게인, 제어 출력 타이밍을 조정하는 것은 불가능하다. 덧붙여서 말하자면 상기한 제어 게인은, 도 10에 있어서는 피드 포워드 제어(307)에 있어서의 GFF가 해당되고, 제어 출력 타이밍은 제어 외란 이송(308)에 있어서의 ΔFF가 해당된다.In the plant control system of the comparative example as shown in FIG. 10 , the
도 11은, 본 실시 형태의 플랜트 제어 시스템의 제어 방법을 나타낸 도면이다. 도 11에 있어서, 도 10의 비교예의 플랜트 제어 시스템과 다른 것은, 제어 외란(301)을 제어 외란 이송(308)한 제어 외란 이송값 d'(t)(310)를 사용하여 피드 포워드 제어(307)를 실시하는 것이 아니라, 제어 외란 d(t)(301)에 포함되는 외란 주파수 성분을 주파수마다 보정하고, 그들을 합성한 제어 외란 합성 보정값 dFFEST(t)(350)를 사용하여 피드 포워드 제어(307)를 실시하고 있는 점이다. 그 때문에, 임의의 주파수 성분에 대해서 제어 게인·타이밍 시프트양의 조정 방법을 실시하는 것이 가능하다고 할 수 있어, 피드 포워드 제어(307)의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.11 is a diagram showing a control method of the plant control system according to the present embodiment. In Fig. 11, the difference from the plant control system of the comparative example of Fig. 10 is that the
제어 외란 d(t)(301)로부터, FFT(푸리에 변환)를 이용하여, 주파수 분석을 실시하고, 진폭이 큰 주파수 성분을 취출하여, 제어 외란 임시값 작성 장치(320)로, 그들의 합성 파형인 제어 외란 임시값 dDUMMY(t)(321)를 작성한다. 여기에서는, 제어 외란 d(t)(301)에는 n개의 주파수 성분 ωi가 있고, 주파수 성분 ωi의 진폭이 A(ωi)였다고 하자. 제어 외란 임시값 dDUMMY(t)(321)는, 각 주파수 성분의 위상차를 포함하지 않는다. 제어 외란 d(t)(301)를 FFT함으로써, 각 주파수 성분의 위상차도 구하는 것이 가능하다. 그러나, FFT는 실제로는 DFT(디지털 푸리에 변환)로 실시하기 때문에 주파수 성분 ωi가 양자화 오차를 포함하기 때문에 제어 외란 임시값 dDUMMY(t)(321)는, 제어 외란 d(t)(301)와는 약간 다른 파형이 되어버린다.From the control disturbance d(t) 301, frequency analysis is performed using FFT (Fourier transform), frequency components with large amplitudes are extracted, and to the control disturbance temporary
그로 인해, 제어 외란 이송값 d'(t)(310)에 가능한 한 근접하기 때문에, 제어 외란 합성값 작성 장치(325)에서는, 제어 외란 이송값 d'(t)(310)의 FFT 결과인 D'(ω)와, 제어 외란 임시값 dDUMMY(t)(321)의 FFT 결과인 DDUMMY(ω)의 응답 B(ω)(각 주파수 성분에 있어서의 진폭의 감쇠율 GB(ω)와, 위상차 δB(ω)를 포함함)를 구하고, 제어 외란 임시값 dDUMMY(t)(321)를 응답 B(ω)로 보정하여 제어 외란 합성값 d'DUMMY(t)(326)를 구한다.Therefore, in order to approximate the control disturbance feed value d'(t) 310 as much as possible, in the control disturbance composite
이상과 같이 함으로써, 제어 외란 합성값 d'DUMMY(t)(326)는, 제어 외란 이송값 d'(t)(310)의 근사한 파형으로 된다. 제어 외란 d(t)(301)의 주파수 성분 n개를 몇 개로 할지에 따라, 근사도는 변화되지만, n의 값은 예를 들어 제어 외란 합성값 d'DUMMY(t)(326)는, 제어 외란 이송값 d'(t)(310)의 상관 계수에 의해 판정하는 등으로 결정하는 것이 가능하다.By doing as described above, the control disturbance composite value d' DUMMY (t)326 becomes an approximate waveform of the control disturbance feed value d'(t)310. The degree of approximation changes depending on the number of n frequency components of the control disturbance d(t) 301, but the value of n is, for example, the control disturbance composite value d' DUMMY (t) 326, It is possible to determine by judging by the correlation coefficient of the disturbance feed value d'(t) 310, or the like.
피드 포워드 제어 조정 장치(101)에 있어서는, 제어 외란 d(t)(301)와, 제어 대상(301)의 제어 대상 상태량 x(t)(302)의 관측량(303)으로부터, 제어 게인·타이밍 시프트양의 조정 방법을 실시한다.In the feedforward
조정 결과로서 각 주파수 성분 ωi의 제어 게인 GFF(ωi), 제어 출력 타이밍 시프트양 δFF(ωi)가 구해진다. 제어 외란 합성 보정값 작성 장치(330)에 있어서는, 이들 값을 사용하여, 제어 외란 합성값 d'DUMMY(t)(326)를 보정하여, 제어 외란 합성 보정값 dFFEST(t)(350)를 작성한다. 제어 외란 합성 보정값 dFFEST(t)(350)는, 제어 외란 d(t)(301)의 대표적인 주파수 성분 ωi에 대해서 피드 포워드 제어 효과가 최대한이 되도록 제어 게인 GFF(ωi), 제어 출력 타이밍 시프트양 δFF(ωi)를 보정한 것이다. 이것을 이용하여 피드 포워드 제어(307)를 실시함으로써, 피드 포워드 제어의 제어 효과를 최대한으로 발휘하는 것이 가능해진다.As a result of the adjustment, the control gain G FF (?i) of each frequency component ?i and the control output timing shift amount ? FF (?i) are obtained. In the control disturbance synthesis correction
이하, 본 실시 형태의 제어 방식을, 특허문헌 3의 실시예에서 설명하고 있는 탠덤 압연기의 피드 포워드 제어에 적용하는 경우에 대하여 설명한다.Hereinafter, the case where the control method of this embodiment is applied to the feed-forward control of the tandem rolling mill demonstrated by the Example of
<제어 게인·타이밍 시프트양 조정><Adjustment of control gain/timing shift amount>
피드 포워드 제어에 있어서 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF(위상 시프트양 Δ) 및 제어 게인 G를 적절하게 설정하는 것은 중요하지만, 양자는, 식 (1), (2-1), (2-2)를 이용하여 설명한 관계로 결부되어 있다. 예를 들어, 제어 게인 G를 변경하면, 제어 전후의 제어 상태량 간의 위상차 δ도 변동한다. 반대로 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 변경하면 제어 상태량의 진폭 X도 변동해버린다. 따라서, 양자를 적절하게 설정하도록 조정하는 것은, 실제상으로는 곤란하다.It is important to appropriately set the control output timing shift amount ΔT FF (phase shift amount Δ) and the control gain G in the feedforward control, but both are expressed in equations (1), (2-1), (2-2) It is connected by the relationship described using . For example, when the control gain G is changed, the phase difference δ between the control state quantities before and after control also varies. Conversely, when the control output timing shift amount ΔT FF is changed, the amplitude X of the control state amount also fluctuates. Therefore, it is practically difficult to adjust so that both are set appropriately.
전술한 식 (2-2)에 나타내고 있는 바와 같이, 제어 전후의 제어 상태량 간의 위상차 δ는, 역정접 함수이기 때문에, -∞ 내지 +∞에 대해서 -90도 내지 +90도를 정의 영역이라 한다. 또한, 식 (2-2)로부터 명백해진 바와 같이, +∞를 초과해 -로 된 경우, 90도보다 커지기 때문에, 도 25와 같이 위상차 δ는 편의적으로 90도를 초과하는 것으로 하고 있다. 또한, 식 (2-2)에 의해, 제어 게인 G가 1보다 크지 않은 경우에는, 제어 상태량 간의 위상차 δ는 90도를 초과하지 않는다. 따라서, 제어 상태량 간의 위상차 δ가 90도를 초과하는 경우에는, 제어 게인 G가 너무 크다고 예측할 수 있다.As shown in the above equation (2-2), since the phase difference δ between the control state quantities before and after control is an inverse tangent function, -90 degrees to +90 degrees with respect to -∞ to +∞ are defined as positive regions. In addition, as is clear from Formula (2-2), when it exceeds +∞ and becomes -, it becomes larger than 90 degrees. Therefore, as shown in Fig. 25, the phase difference ? exceeds 90 degrees for convenience. Further, according to Equation (2-2), when the control gain G is not greater than 1, the phase difference δ between the control state quantities does not exceed 90 degrees. Therefore, when the phase difference δ between the control state quantities exceeds 90 degrees, it can be predicted that the control gain G is too large.
또한, 위상 시프트양 Δ와 제어 전후의 제어 상태량 간의 위상차 δ는 서로 역방향으로 되기 때문에, 제어 상태량 간의 위상차 δ를 알면 위상 시프트양 Δ, 바꾸어 말하면, 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 어떻게 변경할지를 예측할 수 있다. 예를 들어, 제어 상태량 간의 위상차 δ가 + 방향인 경우에는, 위상 시프트양 Δ를 증가 방향, 즉, 마이너스측에서 플러스측을 향하는 방향으로 변경하면 된다. 또한, 반대의 경우에는, 위상 시프트양 Δ를 감소 방향, 즉, 플러스측에서 마이너스측으로 변경하면 된다.In addition, since the phase difference δ between the phase shift amount Δ and the control state amount before and after control is opposite to each other, knowing the phase difference δ between the control state amounts can predict how to change the phase shift amount Δ, in other words, the control output timing shift amount ΔT FF have. For example, when the phase difference δ between the control state quantities is in the + direction, the phase shift amount Δ may be changed in the increasing direction, that is, in the direction from the negative side to the positive side. In addition, in the opposite case, what is necessary is just to change the phase shift amount (DELTA) to a decreasing direction, ie, from a plus side to a minus side.
이상과 같이, 판두께 제어에 있어서의 피드 포워드 제어의 경우, 입측의 판후계(43)로 검출한 입측 판두께 편차 ΔH와 출측의 판후계(44)로 검출한 출측 판두께 편차 Δh의 위상 관계를, 제어 상태량 간의 위상차 δ라고 간주할 수 있다. 마찬가지로, 입측 판두께 편차 ΔH로부터 제어 출력까지의 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 위상 시프트양 Δ라고 간주할 수 있다. 따라서, 이들 제어 상태량을 이용하여, 피드 포워드 제어에 있어서의 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 및 제어 게인 GFF를 조정할 수 있다.As described above, in the case of feed-forward control in plate thickness control, the phase relationship between the entry plate thickness deviation ΔH detected by the
그래서, 도 4에 도시한 판두께 제어 장치(64)의 기본 제어 구성에, 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 및 제어 게인 GFF를 조정하는 기능을 부가한 구성을, 이하, 판두께 제어 장치(64)의 확장 제어 구성이라고 한다. 또한, 본 실시 형태의 특징인, 복수 주파수 성분에 대해서 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 및 제어 게인 GFF를 조정하는 기능을 부가한 구성을, 이하, 판두께 제어 장치(64)의 복수 주파수 확장 제어 구성이라고 한다.Therefore, a configuration in which a function for adjusting the control output timing shift amount ΔT FF and the control gain G FF is added to the basic control configuration of the plate
≪3. 복수 주파수 확장 제어 구성≫≪3. Multi-Frequency Extended Control Configuration»
<3.1 피드 포워드 제어 조정 장치><3.1 Feedforward Control Adjustment Device>
도 12는, 본 발명의 실시 형태에 따른 판두께 제어 장치(64) 및 피드 포워드 제어 조정 장치(101), 복수 주파수 제어 조정 장치(400)의 복수 주파수 확장 제어 구성의 예를 나타낸 도면이다. 여기서, 피드 포워드 제어 조정 장치(101)는, 복수 주파수 제어 조정 장치(400)로 실시하는 피드 포워드 제어를 위한 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 및 제어 게인 GFF를 구하는 장치이다. 즉, 복수 주파수 제어 조정 장치(400)는, 판두께 제어 장치(64)의 복수 주파수 확장 제어 구성을 실현하는 장치이며, 본 실시 형태의 큰 특징으로 되어 있다.12 : is a figure which shows the example of the multiple frequency expansion control structure of the plate|board
도 12에 도시한 바와 같이, 피드 포워드 제어 조정 장치(101)에서는, #4 스탠드 압연기(14)의 입측 판후계(43)로 검출된 입측 판두께 편차 ΔH에 대해서, #4 스탠드 압연기의 바로 아래를 통과하는 타이밍까지의 이송 처리가 실시되고, 이 이송 처리에서 얻어진 값을 입측 판두께 편차 ΔH4FFTRK가 아니라, 복수 주파수 제어 조정 장치(400)에서 작성된 입측 판두께 편차 합성 보정값 ΔH4FFEST(tcal)(410)를 사용하여 피드 포워드 제어를 실시한다. 여기에서는, 입측 판두께 편차 합성 보정값 ΔH4FFEST(0)를 사용한다.As shown in FIG. 12 , in the feedforward
복수 주파수 제어 조정 장치(400)는, 입측 판두께 편차 검출값 ΔH4 및 그것을 #4 스탠드 압연기(14) 바로 아래까지 이송한 #4 스탠드 입측 판두께 편차 밀 직하값 ΔH4MILL, 및 피드 포워드 제어 조정 장치(101)로부터 얻어지는 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 및 제어 게인 GFF로부터 입측 판두께 편차 합성 보정값 ΔH4FFEST(tcal)(410)를 작성하여, 판두께 제어 장치(64)로 출력한다.Multiple frequency
복수 주파수 제어 조정 장치(400)는, 도 11의 제어 외란 임시값 작성 장치(320), 제어 외란 합성값 작성 장치(325), 제어 외란 합성 보정값 작성 장치(330)와 동등한 기능을 갖는 입측 판두께 편차 임시값 작성 장치(420), 입측 판두께 편차 합성값 작성 장치(425), 입측 판두께 편차 합성 보정값 작성 장치(430)로 구성된다.The multiple frequency
도 13은, 입측 판두께 편차 임시값 작성 장치(420)의 구성을 나타내는 도면이다. 입측 판두께 편차 검출값 ΔH4를 입력으로 하여, 계산기의 샘플링 주기 Δt로 샘플링 실시하고, 입측 판두께 편차 테이블(4201)을 작성한다. 입측 판두께 편차 테이블(4201)은, m개의 데이터를 저장하는 것으로 하고, m개는 예상되는 입측 판두께 편차의 주파수 성분에 따라서 적시 설정되는 것으로 한다.13 : is a figure which shows the structure of the entry-side plate|board thickness deviation temporary
입측 판두께 편차 FFT 장치(4202)는, 입측 판두께 편차 테이블(4201)의 데이터를 사용하여, FFT 처리를 행하고 주파수 공간에서의 입측 판두께 편차 진폭 H4G(f)를 산출한다. 입측 판두께 주파수 선택 장치(4203)에 있어서는, 입측 판두께 편차 진폭 H4G(f)를 이용하여 피드 포워드 제어의 제어 대상으로 하는 주파수 성분fi(선택 입측 판두께 주파수 fi(i=1, n)(4206))를 선택한다. 선택 방법은 임의이지만, 예를 들어 입측 판두께 편차 진폭 H4G(f)가 큰 순으로 n개(미리 정한 임의의 값) 선택하는 것이나, 미리 임계값을 설정해 두고, 임계값보다 입측 판두께 편차 진폭 H4G(f)가 큰 것을 선택하는 것이나, 출측 판두께 편차의 FFT를 실시하고, 감쇠율이 작은 순으로 n개 선택하는 등의 방법이 생각된다. 선택 입측 판두께 주파수 fi(i=1, n)(4206)에 따라서, 임시 시계열 데이터 작성 장치(4204)로, ΔH4DUMMY(t)의 계산식에 기초하여, 샘플링 주기 Δt마다 연산을 실시하고, m개의 테이블에 계산 결과를 입측 판두께 편차 임시값 테이블 ΔH4DUMMY(j)(4205)로 설정한다. 여기서, 테이블의 선두에 t=0, 이하 순차 저장하고, 테이블의 최후미에 (m-1)×Δt의 값을 저장한다.The entry thickness
도 14는, 입측 판두께 편차 합성값 작성 장치(425)의 구성을 나타내는 도면이다. 입측 판두께 편차 밀 직하값 ΔH4MILL의 샘플링 처리를 실시하고, m개의 저장 에어리어를 갖는 입측 판두께 편차 밀 직하 테이블 ΔH4MILL(j)(4251)를 작성한다. 테이블의 선두에 현재의 샘플링값을 저장하고, 저장 데이터를 순차 시프트함으로써, 최후미의 테이블에는 (m-1)×Δt초 전의 데이터를 저장한다. 이에 의해, 측 판두께 편차 임시값 테이블 ΔH4DUMMY(j)(4205)(도 13 참조)와 입측 판두께 편차 밀 직하 테이블 ΔH4MILL(j)(4251)에는, 밀 바로 아래를 시점으로 하는 시계열적으로 정렬된 데이터가 저장된다.14 : is a figure which shows the structure of the entry-side plate|board thickness deviation composite
이들 2개의 테이블을 사용하여, 입측 판두께 편차 임시값 FFT 장치(4252), 입측 판두께 편차 밀 직하 FFT 장치(4253)에 의해 각각의 주파수 공간값 X(ω), Y(ω)를 구하고, 입측 편차 임시값 보정 장치(4254)로 그들의 응답을 구해 선택 입측 판두께 주파수 fi(4206)에 있어서의 감쇠율 HB(fi) 및 위상차 ΔB(fi)를 구하고, 그들을 이용하여, 임시 시계열 데이터 ΔH4DUMMY(t)를 보정하고, 입측 판두께 편차 합성값 ΔH'DUMMY(t)를 구한다.Using these two tables, each of the frequency spatial values X(ω) and Y(ω) is obtained by the entrance plate thickness deviation temporary
이상의 처리에 의해, 입측 판두께 편차 합성값 ΔH'DUMMY(t)는, 입측 판두께 편차 밀 직하값 ΔH4MILL(t)를 선택한 주파수 성분의 범위에서 재현한 것으로 된다.Through the above processing, the combined value of the entry thickness deviation ?H' DUMMY (t) is reproduced in the range of the selected frequency component in which the entry thickness deviation mil direct value ΔH 4MILL (t) is selected.
여기서 사용하고 있는 FFT는, DFT(디지털 푸리에 변환)이며, 계산 결과의 주파수도 이산화되어 있기 때문에, 엄밀하게는 입측 판두께 편차 밀 직하값 ΔH4MILL(t)에 포함되는 주파수 성분과는 다르다. 그 때문에, 상기 입측 판두께 편차 임시값 작성 장치(420)(도 13 참조) 및 입측 판두께 편차 합성값 작성 장치(425)의 처리를 상시 실시하고, 밀 직하 근방에 있어서, 피드 포워드 제어에 문제가 없는 범위에서 입측 판두께 편차 합성값 ΔH'DUMMY(t)을 입측 판두께 편차 밀 직하값 ΔH4MILL(t)에 일치시켜 둘 필요가 있다.The FFT used here is DFT (Digital Fourier Transform), and since the frequency of the calculation result is also discretized, it is strictly different from the frequency component included in the value ΔH 4MILL (t) directly under the entry plate thickness deviation mil. Therefore, the processing of the entry plate thickness deviation temporary value creation device 420 (refer to Fig. 13) and the entry plate thickness variation composite
또한, 도 12에서는, 피드 포워드 제어 조정 장치(101) 및 복수 주파수 제어 조정 장치(400)는, 판두께 제어 장치(64)의 밖에 마련된 다른 장치로서 그려져 있지만, 판두께 제어 장치(64) 중에 포함되는 장치여도 된다.In addition, in FIG. 12, although the feed-forward
<3.2 제어 게인·타이밍 시프트양 설정 장치><3.2 Control gain/timing shift amount setting device>
도 15는, 제어 게인·타이밍 시프트양 설정 장치(102)의 상세한 구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 15에 도시한 바와 같이, 제어 게인·타이밍 시프트양 설정 장치(102)는, 주파수 응답 측정 장치(201), 3개의 멤버십 함수(105, 106, 107), 퍼지 추론 장치(108), 파라미터 변경 장치(109) 등을 구비하여 구성된다.FIG. 15 is a diagram showing an example of the detailed configuration of the control gain/timing shift
상기한 바와 같이, 제어 게인·타이밍 시프트양 설정 장치(102)는, 입측 판두께 편차 ΔHTRK, 출측 판두께 편차 Δh, 압연 하중 PTRK 및 출측 판두께 편차 Δh를 입력으로 하여, 전술한 선택 입측 판두께 주파수 fi(4206)에 있어서의 피드 포워드 제어용 제어 게인 GFF(fi) 및 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF(fi)를 계산한다. 계산된 제어 게인 GFF(fi) 및 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF(fi)는, 입측 판두께 편차 합성 보정값 작성 장치(430)(도 12 참조)로 출력된다.As described above, the control gain/timing shift
입측 판두께 편차 합성 보정값 작성 장치(430)(도 12 참조)는, 제어 게인 GFF(fi)를 사용하여, 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF(fi)를 조정한 입측 판두께 편차 합성 보정값 ΔH4FFEST(0)(410)을 작성한다. 판두께 제어 장치(64)(#4 스탠드 판두께 제어)에서는, 입측 판두께 편차 합성 보정값 ΔH4FFEST(0)(410)에 제어 게인 GFF를 곱해서 피드 포워드 제어를 실시한다. 즉, 제어 게인·타이밍 시프트양 설정 장치(102)가 판두께 제어 장치(64)에 있어서의 피드 포워드 제어 시의 제어 파라미터를 설정함과 함께 조정하는 역할을 한다. 이것은, 종래 기술에 없는 본 실시 형태의 큰 특징의 하나이다.The input thickness deviation synthesis correction value generating device 430 (refer to FIG. 12 ) uses the control gain G FF (fi) to adjust the control output timing shift amount ΔT FF (fi). Write ΔH 4FFEST (0) (410). In the plate|board thickness control apparatus 64 (#4 stand plate|board thickness control), feed-forward control is performed by multiplying the input thickness deviation synthesis correction value ΔH 4FFEST (0) 410 by the control gain G FF . That is, the control gain/timing shift
판두께 제어 장치(64)에 있어서의 피드 포워드 제어의 목적은, 출측 판두께 편차 Δh를 입측 판두께 편차 ΔH보다도 작게 하는 데 있다. 그 때문에, 피드 포워드 제어가 적절하게 작용하면, 출측 판두께 편차 Δh가 작아진다. 그러나, 출측 판두께 편차 Δh가 작아지면, 입측 판두께 편차 ΔH와 출측 판두께 편차 Δh의 위상 관계의 판단을 하기 어려워진다. 그 경우에는, 피드 포워드 제어용 제어 게인 GFF(fi) 및 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF(fi)를 구하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 그래서, 본 실시 형태에 따른 제어 게인·타이밍 시프트양 설정 장치(102)에서는, 경도 불균일의 영향을 받는 압연 하중 PTRK와 입측 판두께 편차 ΔHTRK의 위상 관계도 이용하여, 피드 포워드 제어용 제어 게인 GFF(fi) 및 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF(fi)를 구하고 있다. 이것도, 본 실시 형태의 큰 특징의 하나이다.The purpose of the feed-forward control in the plate
그래서, 제어 게인·타이밍 시프트양 설정 장치(102)는, 입측 판두께 편차 ΔHTRK와 출측 판두께 편차 Δh, 입측 판두께 편차 ΔHTRK와 압연 하중 PTRK와 같은 시계열 신호 간의 신호의 감쇠량이나 위상 관계를 구하는 것이 필요해진다.Therefore, the control gain/timing shift
특허문헌 2에 개시된 발명에서는, 2개의 시계열 신호의 위상을 어긋나게 하면서 「1주기분의 2승 오차」를 연산하고, 그것이 최소로 되는 위상을 2개의 시계열 신호 간의 위상차로 하고 있다. 이 방법은, 기준 신호의 1주기의 인식이 필요한 것에 추가하여, 기준 신호와 비교 신호의 진폭이 제어 효과에 의해 대폭으로 상이한 경우나, 복수의 주파수 성분이 중복된 경우 등에는 적용하는 것이 곤란해지는 경우가 있었다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 2개의 시계열 신호 간의 신호의 감쇠량 및 위상 관계를, 비교적 용이하게 구하는 것이 가능한 주파수 응답법을 이용한다.In the invention disclosed in
(참고 1: 주파수 응답법에 대하여)(Note 1: About the frequency response method)
도 16은, 주파수 응답법의 개요를 설명하기 위한 도면으로, (a)는 시간 응답 모델의 예를 나타낸 도면, (b)는 주파수 응답 모델의 예를 나타낸 도면이다. 압연 제어에서는, 피압연재(3)는, 예를 들어 #4 스탠드 압연기(14)의 입측으로부터 들어가, 압연 현상에 의해 판두께를 감소시킨 후, #4 스탠드 압연기(14)의 출측으로부터 나오게 된다. 즉, 피압연재(3)의 입측 판두께 편차 ΔH는, 압연 현상에 의해 출측 판두께 편차 Δh로 변화된다.Fig. 16 is a diagram for explaining the outline of the frequency response method. (a) is a diagram showing an example of a time response model, (b) is a diagram showing an example of a frequency response model. In the rolling control, for example, the material to be rolled 3 enters from the entry side of the #4
여기서, 도 16의 (a)에 도시한 바와 같이, 입측 판두께 편차 ΔH의 시간 변화를 x(t)로 나타내고, 출측 판두께 편차 Δh의 시간 변화를 y(t)로 나타내면, 압연 현상은, y(t)=g(t)·x(t)를 충족하는 시간 응답 함수 g(t)로서 나타낼 수 있다. 즉, 시간 공간의 신호(시계열 신호)인 입측 판두께 편차 x(t)는, 압연 현상의 시간 응답 함수 g(t)에 의해 시간 공간의 신호인 출측 판두께 편차 y(t)로 변환된다.Here, as shown in Fig. 16(a), if the time change of the entry thickness deviation ΔH is represented by x(t) and the time change of the exit thickness deviation Δh is represented by y(t), the rolling phenomenon is, It can be expressed as a time response function g(t) satisfying y(t)=g(t)·x(t). That is, the input thickness deviation x(t), which is a signal in time space (time-series signal), is converted into an exit thickness deviation y(t), which is a signal in time space, by the time response function g(t) of the rolling phenomenon.
이와 같은 시간 응답 함수 g(t)에 의해 표시되는 압연 현상은, 도 16의 (b)에 나타내는 주파수 응답 함수 G(ω)를 이용하여 표시할 수 있다. 즉, 입측 판두께 편차 ΔH 및 출측 판두께 편차 Δh를 주파수 공간에서의 신호(주파수 성분의 값)인 입측 판두께 편차 X(ω) 및 출측 판두께 편차 Y(ω)로 나타내면, 양자의 관계를, Y(ω)=G(ω)·X(ω)로 나타낼 수 있다. 즉, 주파수 공간에서의 신호인 입측 판두께 편차 X(ω)는, 압연 현상의 주파수 응답 함수 G(ω)에 의해 주파수 공간에서의 신호인 출측 판두께 편차 Y(ω)로 변환된다.The rolling phenomenon represented by such a time response function g(t) can be displayed using the frequency response function G(ω) shown in FIG. 16(b). That is, if the entry thickness deviation ΔH and the exit thickness deviation Δh are expressed as the input thickness deviation X(ω) and the exit thickness deviation Y(ω), which are signals (values of frequency components) in frequency space, the relationship between the two , Y(ω)=G(ω)·X(ω). That is, the input thickness deviation X(ω), which is a signal in the frequency space, is converted into an exit thickness deviation Y(ω), which is a signal in the frequency space, by the frequency response function G(ω) of the rolling phenomenon.
시간 공간의 입측 판두께 편차 x(t) 및 출측 판두께 편차 y(t)는, 예를 들어#4 스탠드 압연기(14)의 입측의 판후계(43) 및 출측의 판후계(44)에 의해 검출되는 시계열 신호로서 얻을 수 있다. 한편, 주파수 공간에 있어서의 입측 판두께 편차X(ω) 및 출측 판두께 편차 Y(ω)는, 시간 공간에서 얻어진 x(t) 및 y(t)를 각각 푸리에 변환함으로써 얻어진다.The entry thickness deviation x(t) and exit thickness deviation y(t) in time space are calculated by, for example, the
압연 현상을, 주파수 공간의 입력 신호 X(ω), 출력 신호 Y(ω) 및 주파수 응답 함수 G(ω)를 이용하여 표현하는 이점은, 입력 신호 및 출력 신호의 진폭 및 위상의 관계를 주파수마다 비교하는 것이 용이해지는 데 있다. 즉, 주파수 공간에서는, 압연 현상에 의한 판두께 편차 신호의 감쇠량이나 위상차를 용이하게 구할 수 있다.The advantage of expressing the rolling phenomenon using the input signal X(ω), the output signal Y(ω) and the frequency response function G(ω) in frequency space is that the relationship between the amplitude and phase of the input signal and the output signal is expressed for each frequency. It's about making comparisons easier. That is, in frequency space, the attenuation amount and phase difference of the plate|board thickness deviation signal by a rolling phenomenon can be calculated|required easily.
즉, 본 실시 형태에서는, 입측 판두께 편차 x(t) 및 출측 판두께 편차 y(t)은, 판후계(43, 44)에 의한 검출값으로서 얻어진다. 또한, 주파수 공간의 입측 판두께 편차 X(ω) 및 출측 판두께 편차 Y(ω)는, 입측 판두께 편차 x(t) 및 출측 판두께 편차 y(t)를 각각 푸리에 변환함으로써 구해진다. 그리고, 주파수 응답 함수 G(ω)는, 다음의 식 (3)에 의해 구할 수 있다.That is, in the present embodiment, the entry thickness deviation x(t) and the exit thickness deviation y(t) are obtained as detection values by the plate thickness gauges 43 and 44 . In addition, the entry thickness deviation X(ω) and exit thickness deviation Y(ω) in the frequency space are obtained by Fourier transforming the entry thickness deviation x(t) and the exit thickness deviation y(t), respectively. And the frequency response function G(ω) can be calculated|required by the following formula (3).
여기서, 는, 의 복소 공역이다.here, Is, is the complex conjugate of
또한, 이 주파수 응답 함수 G(ω)로부터, 주파수 ω에 있어서의 감쇠량 gain 및 위상차 phase를, 다음의 식 (4-1) 및 식 (4-2)에 의해 구할 수 있다.Moreover, from this frequency response function G(ω), the attenuation amount gain and phase difference phase in frequency (omega) can be calculated|required by following Formula (4-1) and Formula (4-2).
여기서, arg(c)는, 복소수 c의 편각을 나타낸다.Here, arg(c) represents the declination of the complex number c.
(참고 2: 이산 푸리에 변환 및 FFT에 대하여)(Note 2: About Discrete Fourier Transform and FFT)
여기서, 주파수 공간의 입측 판두께 편차 X(ω) 및 출측 판두께 편차 Y(ω)를 구할 때 사용되는 이산 데이터의 푸리에 변환(이산 푸리에 변환)에 대하여 설명해 둔다. 일반적으로, 1주기가 N개인 샘플링 데이터를 포함하는 시계열 신호 f(t)를, N개의 독립적인 주파수가 k인 사인파 신호를 사용하여 표현하면, 다음의 식 (5)와 같이 표시된다.Here, the Fourier transform (discrete Fourier transform) of discrete data used to obtain the inlet thickness deviation X(ω) and the exit thickness deviation Y(ω) in the frequency space will be described. In general, when a time series signal f(t) including sampling data having N of one period is expressed using a sine wave signal having N independent frequencies of k, it is expressed as the following Equation (5).
여기서, j는, 허수 단위이다.Here, j is an imaginary unit.
여기서, 1주기분의 샘플링 데이터의 순서를 나타내는 수 n=0, 1, …, N을, 0 내지 2π의 위상을 나타내는 시간 t에 대응시키면, t=2π·n/N으로 나타낼 수 있다. 따라서, 식 (5)는, 다음의 식 (6)과 같이 표시할 수 있다.Here, the number n = 0, 1, ... indicating the sequence of sampling data for one period. , N can be expressed as t=2π·n/N by making it correspond to time t representing a phase of 0 to 2π. Therefore, Equation (5) can be expressed as the following Equation (6).
그리고, 식 (6)을 이산 푸리에 변환함으로써, 다음의 식 (7)이 얻어진다.And by discrete Fourier transform of Formula (6), the following Formula (7) is obtained.
여기서, m=0, 1, 2 …, N-1이다.where m=0, 1, 2 ... , is N-1 .
여기서, 계수 cm은, 복소수이다. 또한, 식 (7)에 있어서, 2πm/N은, 주파수에 상당한다. 즉, 계수 cm은, 식 (5)로 표시되는 시계열 신호 f(t)의, 주파수가 2πm/N일 때의 주파수 성분을 표시한 것으로 되어 있다. 따라서, 계수 cm의 절댓값 및 편각은, 각각, 주파수가 2πm/N일 때의 시계열 신호 f(t)의 주파수 성분의 진폭 및 위상을 표시한 것으로 된다.Here, the coefficient c m is a complex number. In addition, in Formula (7), 2πm/N corresponds to a frequency. In other words, the coefficient c m represents the frequency component of the time series signal f(t) expressed by the formula (5) when the frequency is 2πm/N. Accordingly, the absolute value and the declination angle of the coefficient c m represent the amplitude and phase of the frequency component of the time series signal f(t) when the frequency is 2πm/N, respectively.
또한, 이산 푸리에 변환을 컴퓨터로 처리하는 경우에는, 통상, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: 이하, 'FFT'라고 약기)이 사용된다. FFT는, 적용하는 조건으로서, 변환 대상의 데이터수가 2의 멱승인 것이 필요하지만, 통상의 이산 푸리에 변환에 비하면 계산량이 대폭으로 적어진다고 하는 큰 이점을 갖고 있다.In addition, when the discrete Fourier transform is processed by a computer, a Fast Fourier Transform (hereinafter, abbreviated as 'FFT') is usually used. Although FFT requires that the number of data to be transformed be a power of two as a condition to be applied, FFT has a great advantage in that the amount of computation is significantly reduced compared to a normal discrete Fourier transform.
일반적으로, N개의 데이터를 푸리에 변환하는 경우, 통상의 이산 푸리에 변환에서는, N2에 비례하는 계산량이 필요해지지만, FFT에서는, N·log2N에 비례하는 계산량으로 하면 되는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 1024개의 데이터의 푸리에 변환을 행하는 경우, FFT의 계산량은, 통상의 이산 푸리에 변환의 계산량에 대해서,In general, when performing Fourier transform of N pieces of data, it is known that a calculation amount proportional to N 2 is required in a normal discrete Fourier transform, but what is necessary is just to set a calculation amount proportional to N·log 2 N in FFT. For example, in the case of performing Fourier transform of 1024 pieces of data, the amount of FFT calculation is that of a normal discrete Fourier transform,
log21024/1024=10/1024
로 된다. 즉, FFT의 계산량은, 통상의 이산 푸리에 변환의 100분의 1 정도의 계산량에 그친다.becomes That is, the amount of computation of the FFT is limited to about 1/100 of that of a normal discrete Fourier transform.
<3.3 FFT의 주파수 분해능 및 데이터 수집 시간><3.3 Frequency resolution and data acquisition time of FFT>
이상과 같이, FFT는, 2의 멱승의 데이터수를 필요로 하기 때문에, 데이터의 샘플링 시간 간격(샘플링 간격)에도 제약이 생긴다. 여기서, 샘플링 간격의 역수인 샘플링 주파수를 fs로 하고, 샘플링수(데이터수)를 N으로 하면, 주파수 분해능 Δf는, Δf=fs/N에 의해 산출할 수 있고, 데이터 수집 시간 MT는, MT=N/fs=1/Δf에 의해 산출할 수 있다.As described above, since the FFT requires the number of data to the power of 2, there is also a restriction on the data sampling time interval (sampling interval). Here, if the sampling frequency, which is the reciprocal of the sampling interval, is f s and the number of sampling (number of data) is N, the frequency resolution Δf can be calculated by Δf = f s /N, and the data collection time MT is, It can be calculated by MT=N/f s =1/Δf.
여기서, 데이터 수집 시간 MT는, FFT에 대한 입력으로 되는 데이터의 샘플링 개시부터 종료까지의 시간을 말하며, 주파수 분해능 Δf는, FFT를 실시하는 경우의 주파수 축방향에서의 분해능을 말한다. 또한, 샘플링 주파수 fs로 샘플링된 데이터에 있어서 2개의 주파수 성분을 분해 가능한 이론적인 최대 주파수 fr은, fr=fs/2에 의해 부여된다. 즉, 2개의 주파수 성분은, 주파수 분해능 Δf의 2배 이상 떨어져 있지 않으면 분리할 수 없다.Here, the data collection time MT refers to the time from the start to the end of sampling of data as input to the FFT, and the frequency resolution ?f refers to the resolution in the frequency axis direction when performing the FFT. In addition, the theoretical maximum frequency f r at which two frequency components can be resolved in data sampled at the sampling frequency f s is given by f r =f s /2. That is, the two frequency components cannot be separated unless they are separated by two or more times the frequency resolution ?f.
주파수 분해능 Δf 및 데이터 수집 시간 MT는 모두 작은 편이 좋다. 그러나, 상기와 같이 MT=1/Δf의 관계가 있기 때문에, 양자를 동시에 작게 할 수는 없다. 따라서, FFT를 이용하는 데 있어서는, 주파수 분해능 Δf 및 데이터 수집 시간 MT를 실용적으로 적절한 값으로 설정하는 것이 중요해진다.It is preferable that both the frequency resolution Δf and the data acquisition time MT are smaller. However, since there is a relationship of MT=1/?f as described above, both cannot be made small at the same time. Therefore, in using the FFT, it becomes important to set the frequency resolution ?f and the data acquisition time MT to practically appropriate values.
그런데, 본 발명의 실시 형태에 따른 판두께 제어의 피드 포워드 제어의 목적은, 그 제어 게인 G 및 위상 시프트양 Δ를 조정하여, 제어 효과를 높이는 데 있다. 그것을 위해서는, 가능한 한 짧은 시간 간격으로 계산을 실시할 필요가 있고, 또한, 데이터 수집 시간 MT를 가능한 한 짧게 할 필요가 있다.By the way, the objective of the feed-forward control of the plate|board thickness control which concerns on embodiment of this invention is to adjust the control gain G and phase shift amount (DELTA), and to improve a control effect. For that purpose, it is necessary to perform the calculation at a time interval as short as possible, and it is also necessary to make the data collection time MT as short as possible.
한편, 입측 판두께에 대한 외란 즉 입측 판두께 편차 ΔH에 복수의 주파수 성분이 포함되어 있는 경우, 각각의 외란의 주파수를 분리할 수 없으면, 각각의 외란의 주파수 성분에 있어서의 감쇠량 gain 및 위상차 phase를 계산할 수 없다. 따라서, 이들 조건을 충족하는 데이터 수집 시간을 선정할 필요가 있다.On the other hand, if a plurality of frequency components are included in the disturbance to the entrance thickness, that is, the deviation ΔH in the entrance thickness, if the frequency of each disturbance cannot be separated, the attenuation gain and phase difference in the frequency component of each disturbance cannot be calculated Therefore, it is necessary to select a data collection time that satisfies these conditions.
도 17 및 도 18은, FFT에 의한 주파수 응답 시뮬레이션 결과의 예를 나타낸 도면이다. 도 17의 (a)의 시뮬레이션 결과는, 데이터 수집 시간 MT가 10.24초이고, 주파수 분해능 Δf가 0.1㎐ 정도로 되는 경우의 케이스이다. 이 시뮬레이션에서는, 판두께에 대한 외란을 의미하는 입측 판두께 편차 ΔH로서, 0.5㎐, 1.0㎐, 2.0㎐, 3.0㎐의 사인파를 혼합하여 입력 신호로 하였다. 이때 입력된 사인파는, 상기 각각의 주파수에 있어서, 출력 신호인 출측 판두께 편차 Δh의 감쇠량 gain 및 위상차 phase가 다음과 같이 되도록 설정되어 있다.17 and 18 are diagrams showing examples of frequency response simulation results by FFT. The simulation result of FIG. 17A is a case where the data collection time MT is 10.24 seconds and the frequency resolution Δf is about 0.1 Hz. In this simulation, 0.5 Hz, 1.0 Hz, 2.0 Hz, and 3.0 Hz sine waves were mixed as an input signal as the input thickness deviation ΔH, which means disturbance to the plate thickness. At this time, the input sine wave is set so that the attenuation gain and phase difference phase of the outgoing plate thickness deviation Δh, which is the output signal, are as follows at each of the above frequencies.
(주파수) (감쇠량 gain) (위상차 phase)(Frequency) (Attenuation gain) (Phase difference)
0.5㎐ -6.0㏈ 60도0.5㎐ -6.0
1.0㎐ -4.4㏈ -45도1.0㎐ -4.4㏈ -45 degree
2.0㎐ -3.1㏈ -30도2.0㎐ -3.1㏈ -30 degrees
3.0㎐ -1.9㏈ 30도3.0㎐ -1.9
또한, 도 17의 (a)에 있어서, 상단의 그래프는, 시간 공간에 있어서의 입측 판두께 편차 ΔH 및 출측 판두께 편차 Δh의 시간 변화를 나타내고, 하단의 그래프는, FFT 실시 후의 주파수 공간에 있어서의 입측 판두께 편차 ΔH 및 출측 판두께 편차 Δh(출력 신호)의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. 또한, 하단의 그래프에는, 감쇠량 gain 및 위상차 phase가 함께 도시되어 있다.In addition, in Fig. 17 (a), the upper graph shows the temporal change of the entry thickness deviation ΔH and the exit thickness deviation Δh in time space, and the lower graph shows the frequency space after FFT. It is a graph showing the frequency characteristics of the input thickness deviation ΔH and the exit thickness deviation Δh (output signal) of . Also, in the lower graph, the attenuation gain and the phase difference phase are shown together.
도 17의 (a)의 하단의 주파수 공간의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 4개의 주파수 성분은, 출측 판두께 편차 Δh로도 명확하게 분리되어 있으며, 감쇠량 gain 및 위상차 phase도 정확하게 구해지고 있다. 단, 외란 즉 입측 판두께 편차 ΔH의 주파수의 최솟값이 0.5㎐로부터 판단하면, 데이터 수집 시간이 10초라고 하는 것은 길다고밖에 할 수 없다. 즉, 이 경우, 피드 포워드의 AGC(Automatic Gain Control)의 조정을 실시하는 데, 판두께 변동 주기(2초)의 5주기분 이상의 시간이 걸리게 된다.As can be seen from the frequency space graph at the bottom of Fig. 17(a), the four frequency components are clearly separated even by the outgoing plate thickness deviation Δh, and the attenuation gain and phase difference phase are also accurately obtained. However, if the minimum value of the frequency of disturbance, that is, the deviation ΔH in the inlet thickness, is judged from 0.5 Hz, it can only be said that the data collection time of 10 seconds is long. That is, in this case, in order to adjust the AGC (Automatic Gain Control) of the feed forward, it takes more than 5 cycles of the plate thickness fluctuation period (2 seconds).
도 17의 (b)의 시뮬레이션 결과는, 데이터 수집 시간 MT가 5.12초이고, 주파수 분해능 Δf가 0.2㎐ 정도로 되는 경우의 케이스이다. 이 케이스의 시뮬레이션에서 입력되는 입측 판두께 편차 ΔH는, 도 17의 (a)의 경우와 동일하며, 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프의 표시 형식도, 도 17의 (a)에 준한 것이다.The simulation result of FIG. 17(b) is a case where the data collection time MT is 5.12 seconds and the frequency resolution Δf is about 0.2 Hz. The input thickness deviation ΔH in the simulation of this case is the same as in the case of FIG.
도 17의 (b)의 하단의 주파수 공간의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 출측 판두께 편차 Δh로도 입력 신호에 포함되는 4개의 주파수 성분은, 거의 명확하게 분리되고, 감쇠량 gain 및 위상차 phase 모두 대략 정확하게 구해지고 있다. 또한, 이 도면은, 입력 신호에 포함되는 임의의 2개의 주파수의 최소 분리 폭(0.5㎐)이 주파수 분해능 Δf(0.2㎐)의 2배 이상 떨어져 있으면, 감쇠량 gain 및 위상차 phase를 거의 정확하게 구할 수 있음을 나타낸 실례로도 되어 있다.As can be seen from the frequency space graph at the bottom of Fig. 17 (b), the four frequency components included in the input signal are almost clearly separated even with the exit plate thickness deviation Δh, and both the attenuation gain and the phase difference phase are approximately are being saved accurately. In addition, in this figure, if the minimum separation width (0.5 Hz) of any two frequencies included in the input signal is more than twice the frequency resolution Δf (0.2 Hz), the attenuation gain and phase difference phase can be obtained almost accurately. is also provided as an example.
도 18의 (c)의 시뮬레이션 결과는, 데이터 수집 시간 MT가 2.56초이고, 주파수 분해능 Δf가 0.4㎐ 정도로 되는 경우의 케이스이다. 이 케이스의 시뮬레이션에서 입력되는 입측 판두께 편차 ΔH는, 도 17의 (a)의 경우와 동일하며, 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프의 표시 형식은, 도 17의 (a)에 준한 것이다.The simulation result in FIG. 18C is a case where the data collection time MT is 2.56 seconds and the frequency resolution Δf is about 0.4 Hz. In the simulation of this case, the input thickness deviation ΔH is the same as in the case of FIG.
도 18의 (c)의 하단의 주파수 공간의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 경우에는, 입력 신호인 입측 판두께 편차 ΔH에 포함되는 0.5㎐와 1.0㎐의 주파수는, 입측 판두께 편차 ΔH 및 출측 판두께 편차 Δh 중 어느 것이어도 충분히 분리되어 있지 않다. 그 때문에, 얻어지는 감쇠량 gain 및 위상차 phase 모두 부정확한 것으로 되어 있다.As can be seen from the frequency space graph at the bottom of FIG. 18(c), in this case, the frequencies of 0.5 Hz and 1.0 Hz included in the input signal, the entry thickness deviation ΔH, are the entry thickness deviation ΔH and Any of the deviation Δh in the exit thickness is not sufficiently separated. Therefore, both the obtained attenuation gain and the phase difference phase are inaccurate.
도 18의 (d)의 시뮬레이션 결과는, 데이터 수집 시간 MT가 2.56초이고, 주파수 분해능 Δf가 0.2㎐ 정도로 되는 경우의 케이스이지만, 입측 판두께 편차 ΔH로서는, 단일의 주파수 0.5㎐의 사인파가 입력된다. 이 경우, 도 18의 (d)의 하단의 그래프로 나타내고 있는 바와 같이, 출측 판두께 편차 Δh로도 0.5㎐의 주파수가 정확하게 분리되어 있으며, 감쇠량 gain 및 위상차 phase 모두 거의 정확하게 구해지고 있다.The simulation result of Fig. 18(d) is a case where the data collection time MT is 2.56 seconds and the frequency resolution Δf is about 0.2 Hz, but as the entrance plate thickness deviation ΔH, a single sine wave with a frequency of 0.5 Hz is input. . In this case, as shown in the graph at the bottom of (d) of FIG. 18, the frequency of 0.5 Hz is accurately separated even with the exit plate thickness deviation Δh, and both the attenuation gain and the phase difference phase are obtained almost accurately.
또한, 이 경우의 데이터 수집 시간 MT는, 2.56초이고, 출측 판두께 편차 Δh의 주파수 0.5㎐가 재현 가능한 2초+α의 시간이며, 거의 최소 시간으로 피드 포워드의 AGC의 조정이 가능하다는 사실을 알 수 있다.In addition, the data collection time MT in this case is 2.56 seconds, the frequency of 0.5 Hz of the exit thickness deviation Δh is 2 seconds + α time, and the fact that the feed-forward AGC can be adjusted in almost the minimum time. Able to know.
그런데, FFT에서는, 처리 대상의 데이터수를 2의 멱승으로 한정함으로써 계산 시간을 대폭으로 단축하고 있다. 그 때문에, FFT에 대한 입력 데이터수를 임의의 수로 할 수는 없다. 따라서, 데이터 수집 시간 MT는, 데이터의 샘플링 주기와 데이터수의 조합에 의해 대폭으로 변화된다.However, in FFT, the calculation time is greatly reduced by limiting the number of data to be processed to a power of two. Therefore, the number of input data to the FFT cannot be an arbitrary number. Therefore, the data collection time MT changes significantly depending on the combination of the data sampling period and the number of data.
예를 들어, 주파수 분해능 Δf가 0.1㎐(주기가 10초)인 케이스를 생각한다. 이 경우, 샘플링 주기를 10㎳, 데이터수를 1024개로 하면, 데이터 수집 시간 MT가 10.24초로 된다. 이 데이터 수집 시간 MT는, 주파수 분해능 Δf=0.1㎐로부터 얻어지는 주기의 10초와 거의 동일해진다. 이에 반하여, 샘플링 주기를 8㎳, 데이터수를 2048개로 하면, 데이터 수집 시간 MT는, 16.384초로 되고, 주기의 10초에 비해 대폭으로 커져버리게 된다.For example, consider a case where the frequency resolution ?f is 0.1 Hz (period is 10 seconds). In this case, if the sampling period is 10 ms and the number of data is 1024, the data collection time MT is 10.24 seconds. This data collection time MT becomes substantially equal to 10 seconds of the period obtained from the frequency resolution ?f = 0.1 Hz. On the other hand, if the sampling period is 8 ms and the number of data is 2048, the data collection time MT is 16.384 seconds, which is significantly larger than that of 10 seconds in the period.
다음으로, 주파수 분해능 Δf가 0.5㎐(주기가 2초)인 케이스를 생각한다. 이 경우, 샘플링 주기를 10㎳, 데이터수를 256개로 하면, 데이터 수집 시간 MT는, 2.56초로 되고, 상기 주기의 2초와 비교하여 커져버리게 된다. 그래서, 샘플링 주기를 8㎳, 데이터수를 256개로 하면, 데이터 수집 시간 MT는, 2.048초가 되고, 주기의 2초와 거의 동일해진다.Next, consider a case in which the frequency resolution ?f is 0.5 Hz (period is 2 seconds). In this case, when the sampling period is 10 ms and the number of data is 256, the data collection time MT is 2.56 seconds, which is larger than that of 2 seconds in the period. Therefore, if the sampling period is 8 ms and the number of data is 256, the data collection time MT is 2.048 seconds, which is almost equal to 2 seconds of the period.
도 19는, 샘플링 주기·데이터수 검색 테이블의 예를 나타낸 도면이다. 도 19에 도시한 바와 같이, 샘플링 주기·데이터수 검색 테이블은, 주파수 분해능 Δf에 따라서, 최소 데이터 수집 시간에 가장 적합한 실제 데이터 수집 시간을 얻는 것이 가능한 샘플링 주기 및 데이터수를 저장한 테이블이다. 여기에서 「가장 적합한」이라고 함은, 최소 데이터 수집 시간보다도 크고, 또한, 최소 데이터 수집 시간에 가장 가까운 것을 의미한다.19 is a diagram showing an example of a sampling period/data count search table. As shown in Fig. 19, the sampling period/data number search table is a table storing the sampling period and the number of data in which the actual data collection time most suitable for the minimum data collection time can be obtained according to the frequency resolution ?f. "Most suitable" here means that it is larger than the minimum data collection time and is closest to the minimum data collection time.
FFT를 사용한 주파수 응답법에 의해, 피드 포워드 제어의 제어 파라미터의 조정을 실시하기 위해서는, 해당하는 주파수의 입측 판두께 편차 ΔH에 대한 출측 판두께 편차 Δh의 감쇠량 gain 및 위상차 phase를 가능한 한 고속(단시간)으로 구할 필요가 있다. 그것을 위해서는, FFT에 사용하는 데이터 수집 시간 MT를 최소로 하는 것이 중요해진다. 데이터 수집 시간 MT는, 실제로 발생하고 있는 판두께 편차(입측 판두께 편차 ΔH)에 따라서 필요한 최소 분해능에 기초하여, 최소 데이터 수집 시간이 정해지고, 거기에 필요한 샘플링수 및 데이터수가 설정된다.In order to adjust the control parameters of feed-forward control by the frequency response method using FFT, the attenuation gain and phase difference phase of the exit plate thickness deviation Δh with respect to the entry plate thickness deviation ΔH of the corresponding frequency are adjusted as quickly as possible (short time). ) needs to be obtained. For that purpose, it becomes important to minimize the data acquisition time MT used for the FFT. As for the data collection time MT, the minimum data collection time is determined based on the minimum resolution required according to the plate thickness deviation (entry-side plate thickness deviation ?H) that is actually occurring, and the number of samples and data required therefor are set.
<3.4 주파수 응답 측정 장치><3.4 Frequency response measuring device>
다음으로, 주파수 응답법을 이용하여, 판두께 제어의 피드 포워드 제어에 있어서의 선택 입측 판두께 주파수 fi(4206)에서의 제어 게인 GFF(fi) 및 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF(fi)를 구하는 방법에 대하여 설명한다. 주파수 응답법에 의하면, 데이터 수집 시간 MT를 설정하여, 입측 판두께 편차 ΔH 및 출측 판두께 편차 Δh를 FFT 처리함으로써, 그 데이터 수집 시간 MT에 있어서의 진폭을 구할 수 있다. 상기한 바와 같이, 경도 불균일은, 피압연재(3)의 길이 방향의 경도 변동이며, 압연 시마다 발생하는 것이기 때문에, 경도 불균일에 기인하여 이전 압연에서 발생한 판두께 변동인 입측 판두께 편차 ΔH와 압연 후의 판두께 변동인 출측 판두께 편차 Δh는, 거의 동일 주파수로 된다. 또한, 통상의 입측 판두께 편차 ΔH와 달리, 경도 불균일에 기인하는 출측 판두께 편차 Δh는 감쇠량이 작은 것이 예상된다.Next, using the frequency response method, the control gain G FF (fi) and the control output timing shift amount ΔT FF (fi) at the selected entry thickness frequency fi 4206 in the feed-forward control of the plate thickness control are calculated A method for obtaining it will be described. According to the frequency response method, the amplitude at the data collection time MT can be obtained by setting the data collection time MT and performing FFT processing of the entry thickness deviation ΔH and the exit thickness deviation Δh. As described above, the hardness non-uniformity is a variation in hardness in the longitudinal direction of the material to be rolled 3 and occurs every rolling. The outgoing plate thickness deviation Δh, which is a plate thickness variation, has substantially the same frequency. In addition, unlike the normal entry plate thickness deviation ΔH, it is expected that the attenuation amount is small for the exit plate thickness deviation Δh due to hardness non-uniformity.
따라서, 이하의 수순에 의해, 피드 포워드 제어에 있어서의 제어 게인 GFF(fi) 및 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF(fi)를 구함으로써, 피드 포워드 제어의 제어 파라미터의 조정을 효율적으로 실시할 수 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 입측 판두께 편차 ΔH는, 이송 처리 후의 입측 판두께 편차 ΔHTRK를 의미하는 경우가 많지만, 그 경우에서도, 단순히 입측 판두께 편차 ΔH라고 기재한다.Therefore, by obtaining the control gain G FF (fi) and the control output timing shift amount ΔT FF (fi) in the feed-forward control by the following procedure, it is possible to efficiently adjust the control parameters of the feed-forward control. have. Incidentally, in the following description, the standing plate thickness deviation ΔH often means the standing plate thickness deviation ΔH TRK after the transfer process, but even in that case, it is simply described as the standing plate thickness deviation ΔH.
(수순 1) 입측 판두께 편차 ΔHTRK와 출측 판두께 편차 Δh를 FFT 처리한다. 또한, 이 FFT 처리는, 소정의 판두께 외란의 검출에 필요한 주파수 분해능 Δf에 따른 주기로 실시된다.(Procedure 1) FFT process the inlet thickness deviation ΔH TRK and exit thickness deviation Δh. In addition, this FFT process is performed at a period according to the frequency resolution ?f required for the detection of a predetermined plate thickness disturbance.
선택 입측 판두께 주파수 fi4206의 편차가 가장 작은 주파수를 구하고, 외란 식별 주파수 분해능을 Δfc라 한다.The frequency at which the deviation of the selected vertical plate thickness frequency fi4206 is the smallest is obtained, and the disturbance identification frequency resolution is defined as Δf c .
(수순 2) 상기 외란 식별 주파수 분해능 Δfc에 기초하여 최소 데이터 수집 시간을 구하고, 또한, FFT를 고려한 샘플링수 및 샘플링 주기를 설정한다.(Procedure 2) A minimum data collection time is obtained based on the disturbance identification frequency resolution Δf c , and the number of samplings and a sampling period in consideration of the FFT are set.
(수순 3) 상기 설정한 샘플링수 및 샘플링 주기로 FFT를 실시하고, 입측 판두께 편차 ΔHTRK와 출측 판두께 편차 Δh에 대하여 상기 선택 입측 판두께 주파수 fi4206에 있어서의 감쇠량 및 위상 관계를 구한다.(Procedure 3) FFT is performed at the sampling number and sampling period set above, and the attenuation amount and phase relation at the selected entry thickness frequency fi4206 are obtained with respect to the entry thickness deviation ΔH TRK and the exit thickness deviation Δh.
(수순 4) 상기 위상 관계에 기초하여 피드 포워드 제어용 제어 게인 GFF(fi) 및 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF(fi)를 구하고, 이들을 입측 판두께 편차 합성 보정값 작성 장치(430)로 출력한다.(Procedure 4) Based on the phase relationship, the control gain G FF (fi) for feed-forward control and the control output timing shift amount ΔT FF (fi) are obtained, and these are output to the input thickness deviation synthesis correction
이상의 수순 1 내지 수순 4는, 도 15에 도시된 제어 게인·타이밍 시프트양 설정 장치(102)에 의해 실시된다. 즉, 주파수 응답 측정 장치(201)를 구성하는 판두께 외란 측정 장치(202)는, 수순 1을 실시하고, 판두께 외란 추정 장치(203)는, 수순 2를 실시하고, 주파수 응답 추정 장치(204)는, 수순 3 및 수순 4를 실시한다. 또한, 수순 4는, 멤버십 함수(105 내지 107), 퍼지 추론 장치(108) 및 파라미터 변경 장치(109)에 의해 실시된다. 그리고, 이상의 수순 3 및 수순 4를 반복함으로써, 입측 판두께 편차 합성 보정값 작성 장치(430)에 있어서의 측 판두께 편차 합성 보정값 ΔH4FFEST(0)(410)에 있어서의 제어 파라미터(즉, 제어 게인 GFF(fi) 및 입측 판두께 편차 ΔH의 이송 시간 ΔTFF(fi))의 조정을 실행함으로써 판두께 제어 장치(64)(#4 스탠드 판두께 제어)의 피드 포워드 제어의 조정을 실시한다.The
이하, 제어 게인·타이밍 시프트양 설정 장치(102)를 구성하는 주파수 응답 측정 장치(201)의 상세한 구성 및 제어 내용에 대하여 설명한다. 주파수 응답 측정 장치(201)는, 도 15에 도시되어 있는 바와 같이, 판두께 외란 측정 장치(202), 판두께 외란 추정 장치(203) 및 주파수 응답 추정 장치(204)를 구비하여 구성된다.Hereinafter, the detailed configuration and control contents of the frequency
도 20은, 판두께 외란 측정 장치(202)의 구성예를 나타낸 도면이다. 도 20 에 도시한 바와 같이, 판두께 외란 측정 장치(202)는, 입측 판두께 편차 테이블(2021), 출측 판두께 편차 테이블(2022), 입측 판두께 편차 FFT 장치(2023), 출측 판두께 편차 FFT 장치(2024) 등을 포함하여 구성된다.20 is a diagram showing a configuration example of the plate thickness
일반적으로, 판두께 편차의 원인이 되는 외란(이하, '판두께 외란'이라고 함)의 주파수는, 압연 속도뿐만 아니라 판두께 외란의 종류 등에 의해 상이하다. 여기에서는, 판두께 편차로부터, 예를 들어 0.5㎐ 이상의 주파수의 판두께 외란을 제거하는 것을 생각하고, 주파수 분해능 Δf를 0.1㎐라 한다. 또한, 이들 값은, 실제의 판두께 외란의 상황이나 조업 상태에 의해, 유저가 적절히 설정하고, 또한, 변경할 수 있는 것으로 한다.In general, the frequency of disturbance (hereinafter referred to as 'plate thickness disturbance') that causes plate thickness deviation differs depending on the type of plate thickness disturbance as well as the rolling speed. Here, it is considered that the plate|board thickness disturbance of the frequency of 0.5 Hz or more is removed from plate|board thickness deviation, and frequency resolution (DELTA)f is made into 0.1 Hz. In addition, it is assumed that these values can be set and changed by a user suitably according to the situation of an actual plate|board thickness disturbance, or an operation state.
주파수 분해능 Δf가 0.1㎐인 경우, 최소 데이터 수집 시간은 10초로 된다. 그래서, 도 19에 도시한 샘플링 주기·데이터수 검색 테이블을 참조하면, 샘플링 주기=0.01초 및 데이터수=1024가 얻어진다. 이후의 판두께 외란 측정 장치(202)에서의 FFT 등의 처리는, 이들 수치를 사용하여 실시된다.When the frequency resolution ?f is 0.1 Hz, the minimum data collection time becomes 10 seconds. Then, referring to the sampling period/data number search table shown in Fig. 19, the sampling period = 0.01 second and the number of data = 1024 are obtained. Subsequent processings such as FFT in the plate thickness
판두께 외란 측정 장치(202)의 기억 장치(도시 생략)에는, 각각 1024개의 데이터를 저장 가능한 입측 판두께 편차 테이블(2021) 및 출측 판두께 편차 테이블(2022)이 준비되어 있다. 그리고, 판두께 외란 측정 장치(202)에는, 이송 처리 후의 입측 판두께 편차 ΔH인 ΔHTKR 및 출측 판두께 편차 Δh가 샘플링 주기 0.01초마다 입력되고, 각각 상기 테이블의 0번지에서부터 1023번지로 순서대로 기입된다.In the storage device (not shown) of the plate thickness
입측 판두께 편차 테이블(2021) 및 출측 판두께 편차 테이블(2022)에 대한 데이터 기입이 종료되면, 입측 판두께 편차 FFT 장치(2023)는, 입측 판두께 편차 테이블(2021)에 기입된 데이터를 입력 데이터로 하여, FFT 처리를 실행한다. 마찬가지로, 출측 판두께 편차 FFT 장치(2024)는, 출측 판두께 편차 테이블(2022)에 기입된 데이터를 입력 데이터로 하여, FFT 처리를 실행한다. 그리고, 이들 FFT 처리의 결과로서, 입측 판두께 편차 주파수 성분 H(f) 및 출측 판두께 편차 주파수 성분 h(f)가 얻어진다.When data writing into the entry thickness deviation table 2021 and the exit thickness deviation table 2022 is finished, the entry thickness deviation FFT device 2023 inputs the data written in the entry thickness deviation table 2021 As data, FFT processing is performed. Similarly, the exit thickness
여기서, 입측 판두께 편차 주파수 성분 H(f) 및 출측 판두께 편차 주파수 성분 h(f)의 주파수 f=m·Δf(Δf는, 주파수 분해능)일 때의 값은, 앞에서 설명한 식 (7)로 정의되는 cm을 계산함으로써 구해진다. 또한, 그 때, 식 (7)에 포함되는 시계열 신호 f(n)의 데이터는, 각각, 입측 판두께 편차 테이블(2021) 및 출측 판두께 편차 테이블(2022)에 의해 부여된다.Here, the value when the frequency f = m·Δf (Δf is the frequency resolution) of the inlet thickness deviation frequency component H(f) and the exit thickness deviation frequency component h(f) is expressed by the above-described Equation (7) It is obtained by calculating the defined c m . In addition, at that time, the data of the time series signal f(n) included in the formula (7) is provided by the entry thickness deviation table 2021 and the exit thickness deviation table 2022, respectively.
따라서, 주파수 f=m·Δf일 때의 시계열 신호 f(n) 즉 입측 판두께 편차 ΔH 및 출측 판두께 편차 Δh의 진폭의 감쇠량 및 위상차는, 전술한 식 (4-1) 및 (4-2)에 기초하여, 식 (8-1) 및 (8-2)와 같이 표시할 수 있다.Accordingly, the attenuation amount and phase difference of the amplitudes of the time series signal f(n), that is, the entry thickness deviation ΔH and the exit thickness deviation Δh at the frequency f=m·Δf, are calculated by the above equations (4-1) and (4-2) ), it can be expressed as Equations (8-1) and (8-2).
이상의 처리 결과로서, 판두께 외란 측정 장치(202)에 있어서는, 입측 판두께 편차 FFT 장치(2023)로부터 입측 판두께 편차 진폭 Hg(m) 및 입측 판두께 편차 위상 Hp(m)이 출력된다. 마찬가지로, 출측 판두께 편차 FFT 장치(2024)로부터 출측 판두께 편차 진폭 hg(m) 및 출측 판두께 편차 위상 hp(m)이 출력된다.As a result of the above processing, in the plate thickness
도 21은, 입측 판두께 편차 진폭 Hg(m) 및 출측 판두께 편차 진폭 hg(m)의 주파수 의존 특성의 예를 나타낸 도면이다. 즉, 도 21은, 횡축을 주파수로 하고, 종축에 각각의 주파수에 대한 입측 판두께 편차 진폭 Hg(m) 및 출측 판두께 편차 진폭 hg(m)의 값을, 파선 및 실선으로 나타낸 도면의 예이다. 이하, 도 21을 참조하면서, 판두께 외란 추정 장치(203)가 실행하는 처리 내용에 대하여 설명한다.Fig. 21 is a diagram showing an example of the frequency-dependent characteristics of the entry thickness deviation amplitude Hg(m) and the exit thickness deviation amplitude hg(m). That is, in FIG. 21, the horizontal axis is the frequency, and the vertical axis is the value of the input thickness deviation amplitude Hg(m) and the exit thickness deviation amplitude hg(m) for each frequency. to be. Hereinafter, with reference to FIG. 21, the process content performed by the plate|board thickness
도 21의 예에서는, 입측 판두께 편차 진폭 Hg(m)을 나타내는 파선의 그래프는, (A), (B) 및 (C)의 주파수 위치, 즉, 주파수가 mA·Δf, mB·Δf 및 mC·Δf로 되는 위치에서 큰 값으로 되어 있다. 이것은, 입측 판두께 편차 ΔH가 이들 주파수를 갖는 판두께 외란에 의해 변동되어 있음을 나타내고 있다.In the example of FIG. 21 , the graph of the broken line indicating the entry thickness deviation amplitude Hg(m) shows the frequency positions of (A), (B) and (C), that is, the frequencies are m A Δf, m B Δf and m C Δf, which is a large value. This indicates that the vertical plate thickness deviation ΔH is fluctuated by plate thickness disturbances having these frequencies.
통상, 실측되는 입측 판두께 편차 ΔH 및 출측 판두께 편차 Δh에는 노이즈 성분(실제의 노이즈 또는 노이즈라고 간주해도 되는 부분)이 포함되기 때문에, 입측 판두께 편차 진폭 Hg(m) 및 출측 판두께 편차 진폭 hg(m)에도 노이즈 성분이 포함된다. 그래서, 여기서는, 입측 판두께 편차 진폭 Hg(m) 및 출측 판두께 편차 진폭 hg(m)에 대해서, 미리 노이즈 레벨 Ln을 정해 둔다. 그리고, 출측 판두께 편차 진폭 hg(m)이 그 노이즈 레벨 Ln을 초과했을 때의 주파수에 대해서는, 피드 포워드 제어의 제어 파라미터의 조정이 필요하다고 판단한다.Normally, the actually measured entry thickness deviation ΔH and exit thickness deviation Δh include a noise component (actual noise or a portion that can be regarded as noise), so the entry thickness deviation amplitude Hg(m) and the exit thickness deviation amplitude Hg(m) The noise component is also included in hg(m). Therefore, here, the noise level Ln is previously determined for the entry thickness deviation amplitude Hg(m) and the exit thickness deviation amplitude hg(m). And it is judged that adjustment of the control parameter of a feed-forward control is necessary about the frequency when the outgoing board|board thickness deviation amplitude hg(m) exceeds the noise level Ln.
본 실시예에서는, 선택 입측 판두께 주파수 fi를 외란 주파수 fci라 한다.In this embodiment, the selected entrance plate thickness frequency fi is referred to as the disturbance frequency fc i .
도 21의 예에서는, 외란 주파수 fci로서, mA·Δf, mB·Δf 및 mC·Δf가 구해지고 있다. 여기서, i=1, 2.… 이며, 외란 주파수 fci가 복수 있을 때의 식별 번호이다.In the example of FIG. 21 , m A ·Δf, m B ·Δf, and m C ·Δf are obtained as disturbance frequencies fc i . where i = 1, 2.... , and is an identification number when there are a plurality of disturbance frequencies fc i .
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에서는, 조정 대상 주파수 fc는, 선택 입측 판두께 주파수 fi이다. 따라서, 이렇게 해서 구한 조정 대상 주파수 fc에 대해서는, 피드 포워드 제어의 제어 파라미터인 제어 게인 GFF 및 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 적절하게 조정하는 것이 필요해진다. 또한, 선택 입측 판두께 주파수 fi는, 조정 대상 주파수 fc이지만, 경도 불균일이 아닌 원인으로 발생하는 판두께 변동의 주파수도 포함된다.As can be seen from the above description, in the present embodiment, the frequency to be adjusted fc is the selected entry thickness frequency fi. Accordingly, it is necessary to appropriately adjust the control gain G FF and the control output timing shift amount ΔT FF that are control parameters of the feedforward control for the adjustment target frequency fc obtained in this way. In addition, although the selective entry plate|board thickness frequency fi is an adjustment target frequency fc, the frequency of plate|board thickness fluctuation|variation which arises due to non-uniformity in hardness is also included.
또한, 판두께 외란 추정 장치(203)는, 조정 대상 주파수 fci와, 조정 대상 주파수 fci를 뺀 조정 대상 주파수 fcj와의 차분의 최솟값을 구한다. 그리고, 그 최솟값의 1/2을 곱한 값을, 피드 포워드 제어의 제어 파라미터의 조정에 필요한 외란 식별 주파수 분해능 Δfc로서 구한다. 즉, 판두께 외란 추정 장치(203)는,Further, the plate thickness
Δfc=(1/2)·min{|fci-fcj|:fci≠fcj}Δf =(1/2)·min{|fc i -fcj |:fc ≠ fcj }
를 계산한다.to calculate
판두께 외란 추정 장치(203)는, 이상의 처리에서 구한 조정 대상 주파수 fci를 경도 불균일 외란에 기인하는 판두께 편차의 주파수라고 추정한다. 그리고, 이것들 구한 조정 대상 주파수 fci 및 외란 식별 주파수 분해능 Δfc를 주파수 응답 추정 장치(204)로 출력한다.The plate thickness
도 22는, 주파수 응답 추정 장치(204)의 구성의 예를 나타낸 도면이다. 주파수 응답 추정 장치(204)는, 판두께 외란 추정 장치(203)에서 얻어진 외란 식별 주파수 분해능 Δfc에 기초하여 FFT를 실시한다. 그 때문에, 주파수 응답 추정 장치(204)는, 우선, 도 19에 도시한 샘플링 주기·데이터수 검색 테이블을 참조함으로써, 외란 식별 주파수 분해능 Δfc에 기초하여 샘플링 주기(1/Δfs) 및 데이터수 Nc를 결정한다.22 is a diagram showing an example of the configuration of the frequency
도 22에 도시한 바와 같이, 주파수 응답 추정 장치(204)에는, 각각 Nc개의 데이터를 저장 가능한 입측 판두께 편차 테이블(2041), 출측 판두께 편차 테이블(2042) 및 압연 하중 테이블(2043)이 준비되어 있다. 그리고, 샘플링 주기 Δfs마다 주파수 응답 추정 장치(204)에 입력되는 입측 판두께 편차 ΔHTRK, 출측 판두께 편차 Δh 및 압연 하중 PTRK가 각각에 대응하는 테이블의 0번지에서부터 Nc-1번지로 순서대로 기입된다.As shown in Fig. 22, the frequency
각각 Nc-1번지까지의 데이터의 기입이 종료하면, 입측 판두께 편차 FFT 장치(2044)는, 입측 판두께 편차 테이블(2041)에 기입된 데이터의 FFT 처리를 실행한다. 마찬가지로, 출측 판두께 편차 FFT 장치(2045)는, 출측 판두께 편차 테이블(2042)에 기입된 데이터의 FFT 처리를 실행하고, 압연 하중 FFT 장치(2046)는, 압연 하중 테이블(2043)에 기입된 데이터의 FFT 처리를 실행한다.When writing of data up to each N c -1 address is finished, the entry thickness
또한, 주파수 응답 추정 장치(204)의 FFT 처리에서 사용되는 데이터의 데이터수 Nc는, 판두께 외란 추정 장치(203)의 FFT 처리에서 사용되는 데이터의 데이터수 N보다도, 통상, 충분히 작은 값, 예를 들어 1/10 정도의 값으로 된다. 그 때문에, 판두께 외란 추정 장치(203)의 FFT 처리를 단시간에 마치게 된다.In addition, the data number Nc of data used in the FFT process of the frequency
이들 FFT 처리의 결과로서, 입측 판두께 편차 FFT 장치(2044), 출측 판두께 편차 FFT 장치(2045) 및 압연 하중 FFT 장치(2046)는, 각각 입측 판두께 편차 주파수 성분 Hc(f), 출측 판두께 편차 주파수 성분 hc(f) 및 압연 하중 주파수 성분 Pc(f)를 얻는다.As a result of these FFT processing, the entry thickness
입측 판두께 내지 출측 판두께 응답 측정 장치(2047)는, 이상과 같이 하여 구해진 입측 판두께 편차 주파수 성분 Hc(f) 및 출측 판두께 편차 주파수 성분hc(f)에 기초하여, 입측 판두께 내지 출측 판두께 응답 Gh(f)를 연산한다. 마찬가지로, 입측 판두께 내지 압연 하중 응답 측정 장치(2048)는, 입측 판두께 편차 주파수 성분 Hc(f) 및 압연 하중 주파수 성분 Pc(f)에 기초하여, 입측 판두께 내지 출측 판두께 응답 GP(f)를 연산한다.The entry thickness to exit thickness response measuring device 2047 is based on the entry thickness deviation frequency component Hc(f) and exit thickness deviation frequency component hc(f) obtained as described above, the entry thickness to exit thickness Calculate the plate thickness response Gh(f). Similarly, the entry plate thickness thru|or rolling load
여기서, 입측 판두께 내지 출측 판두께 응답 Gh(f) 및 압연 하중 주파수 성분 Pc(f)는, 각각 다음의 식 (9-1) 및 (9-2)에 따라서 연산된다.Here, the entry thickness to exit thickness response Gh(f) and the rolling load frequency component Pc(f) are calculated according to the following formulas (9-1) and (9-2), respectively.
다음으로, 입측 판두께 내지 출측 판두께 응답 측정 장치(2047)는, 식 (9-1)의 주파수 f에 판두께 외란 추정 장치(203)에서 구해진 조정 대상 주파수 fci를 대입하고, 그 편각을 구함으로써, 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED를 연산한다. 마찬가지로, 입측 판두께 내지 압연 하중 응답 측정 장치(2048)는, 식 (9-2)의 주파수 f에 조정 대상 주파수 fci를 대입하고, 그 편각을 구함으로써, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP를 연산한다. 또한, 출측 판두께 편차 FFT 장치(2045)는, 출측 판두께 편차 주파수 성분 hc(f)의 주파수 f에 조정 대상 주파수 fci를 대입하고, 그 절댓값을 구함으로써, 출측 판두께 편차 PP값 ΔhPP를 연산한다.Next, the entry plate thickness to exit thickness response measuring device 2047 substitutes the adjustment target frequency fci obtained by the plate thickness
즉, 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP 및 출측 판두께 편차 PP 값ΔhPP는, 다음의 식 (10-1) 내지 (10-3)에 의해 연산된다.That is, the phase difference ΔT ED between the entry thickness and the exit thickness, the phase difference ΔT EP between the entry thickness and the rolling load, and the exit thickness deviation PP value Δh PP are expressed in the following equations (10-1) to (10-3). is calculated by
또한, 이상의 설명에서는, 판두께 외란 측정 장치(202) 및 주파수 응답 추정 장치(204)는, 1주기분의 예를 들어 N개의 실적 데이터를 취득 후에 FFT를 실시하는 것으로 하였지만, 하나의 실적 데이터를 취득할 때마다 FFT를 실시하도록 할 수도 있다. 그를 위해서는, 입측 판두께 편차 테이블(2021, 2041) 등의 실적 데이터를 저장하는 테이블에서는, 새로운 실적 데이터를 0번지에 기입할 때에는, 0 내지 N-1번지의 데이터를 1 내지 N번지로 시프트시킨 후 기입하도록 한다. 이와 같이 함으로써, 입측 판두께 편차 테이블(2021, 2041) 등의 테이블에는 항상 최신의 실적 데이터가 기입되어 있게 된다. 따라서, 입측 판두께 편차 FFT 장치(2023, 2044) 등은, 최단으로는 실적 데이터 취득 주기로 FFT를 실시하는 것이 가능해진다.In the above description, the plate thickness
<3.5 멤버십 함수 및 퍼지 추론 장치><3.5 Membership function and fuzzy reasoning device>
그런데, 피드 포워드 제어에 있어서는, 입측 판두께 편차 ΔH를 사용하여, 출측 판두께 편차 Δh를 작게 하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 제어 대상이 되는 것은, 출측 판두께 편차 Δh이다. 경도 불균일인 변형 저항 변동의 영향은, 입측 판두께 편차 ΔH로서 #4 스탠드 입측에 있어서 나타나 있으므로, #4 스탠드의 판두께 제어 장치(64)는, 입측 판두께 편차 ΔH를 이용한 피드 포워드 제어를 실시한다. 그리고, 피드 포워드 제어 조정 장치(101)는, 입측 판두께 편차 ΔH와 출측 판두께 편차 Δh의 위상 관계로부터 피드 포워드 제어를 조정한다.By the way, in feed-forward control, it aims at making small the exit plate|board thickness deviation (DELTA)h using the entry thickness deviation (DELTA)H. Therefore, the control target is the exit thickness deviation Δh. Since the influence of deformation resistance fluctuations due to hardness non-uniformity is indicated at the entrance of
그 결과, 피드 포워드 제어의 효과가 적절하게 나타나면, 출측 판두께 편차 Δh의 검출값이 작아지게 되어, 이상적으로는 0으로 된다. 이 경우, 입측 판두께 편차 ΔH와 출측 판두께 편차 Δh의 위상 관계를 구하는 것은 곤란해진다. 이에 반하여, 압연 하중 P는, 경도 불균일에 의한 출측 판두께 편차 Δh 제거의 결과로서, 크게 변동하고 있기 때문에, 이것을 출측 판두께 편차 Δh의 대신으로서 사용할 수 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 피드 포워드 제어 조정 장치(101)는, 입측 판두께 편차 ΔH와 압연 하중 P의 위상 관계로부터 피드 포워드 제어의 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF의 조정을 실시하는 기능을 구비하고 있다.As a result, when the effect of the feed-forward control appears appropriately, the detected value of the exit thickness deviation ?h becomes small, and ideally becomes zero. In this case, it becomes difficult to obtain the phase relationship between the entry thickness deviation ΔH and the exit thickness deviation Δh. On the other hand, since the rolling load P fluctuates greatly as a result of removal of the exit thickness deviation Δh due to hardness non-uniformity, this can be used as a substitute for the exit thickness deviation Δh. Therefore, in the present embodiment, the feed-forward
도 15에 도시한 바와 같이, 제어 게인·타이밍 시프트양 설정 장치(102)는, 멤버십 함수(105, 106, 107) 및 퍼지 추론 장치(108)를 구비하고 있으며, 이들에 의해 이상의 조정 기능을 실현한다.As shown in Fig. 15, the control gain/timing shift
우선, 멤버십 함수(105)는, 출측 판두께 편차 PP값 ΔhPP를 입력으로 하고, SHS 및 SHB의 값을 구한다. 여기서, SHS는, 출측 판두께 편차 Δh가 작은 경우의 정도를 나타내는 값이며, SHB는, 출측 판두께 편차 Δh가 큰 경우의 정도를 나타내는 값이다.First, the
마찬가지로, 멤버십 함수(106)는, 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED를 입력으로 하고, TEDB, TEDM, TEDZ, TEDP, TEDT의 값을 구한다.Similarly, the
여기서, TEDB는, 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED의 마이너스값이 큰 경우의 정도를 나타내는 값이며, TEDM은, 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED가 마이너스측인 경우의 정도를 나타내는 값이다. 또한, TEDZ는, 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED가 제로인 정도를 나타내는 값이다. 또한, TEDP는, 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED가 플러스측인 경우의 정도를 나타내는 값이며, TEDT는, 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED의 플러스값이 큰 경우의 정도를 나타내는 값이다.Here, TEDB is a value indicating the degree when the negative value of the phase difference ΔT ED between the entry thickness and the exit thickness is large, and TEDM is the degree when the phase difference ΔT ED between the entry thickness and the exit thickness is negative. is a value representing In addition, TEDZ is a value indicating the degree to which the phase difference ΔT ED between the entry thickness and the exit thickness is zero. In addition, TEDP is a value indicating the degree when the phase difference ΔT ED between the entry thickness and the exit thickness is on the positive side, and TEDT is the degree when the positive value of the phase difference ΔT ED between the entry thickness and the exit thickness is large. is a value representing
또한, 멤버십 함수(107)는, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP를 입력으로 하고, TEPM, TEPZ, TEPP의 값을 구한다.In addition, the
여기서, TEPM은, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP가 마이너스측인 경우의 정도를 나타내는 값이다. TEPZ는, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP가 제로인 경우의 정도를 나타내는 값이다. TEPP는, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP가 플러스측인 경우의 정도를 나타내는 값이다.Here, TEPM is a value indicating the degree when the phase difference ΔT EP between the standing plate thickness and the rolling load is on the negative side. TEPZ is a value indicating the degree when the phase difference ΔT EP between the standing plate thickness and the rolling load is zero. TEPP is a value indicating the degree when the phase difference ΔT EP between the standing plate thickness and the rolling load is on the positive side.
또한, 도 15에 있어서, 멤버십 함수(105, 106, 107)에 있어서의 횡축에 마련되어 있는 각 임계값은, 미리 정한 것을 사용한다. 멤버십 함수(105)에 있어서의 SB는, 출측 판두께 편차 Δh를 이용한 피드 포워드 제어의 조정의 실시 가부의 판정에 사용하는 임계값이다. 예를 들어, 출측 판두께 편차 Δh가 1㎛ 이하인 경우에, 피드 포워드 제어의 조정 시에 출측 판두께 편차 Δh를 사용하지 않는 것이면 SB=1㎛이다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따른 제어 게인·타이밍 시프트양 설정 장치(102)는, 출측 판두께 편차 Δh의 변동폭이 소정의 범위 내인 경우, 출측 판두께 편차 Δh가 아니라 압연 하중 P의 변동의 위상을 참조한다.In addition, in FIG. 15, each threshold value provided on the horizontal axis in the membership functions 105, 106, 107 uses a predetermined thing. SB in the
멤버십 함수(106)에 있어서의 DB, DT는, 제어 게인이 너무 높은 것의 판정에 사용하는 임계값이다. 예를 들어, 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED가 90도를 초과하는 경우에는, 제어 게인이 높다고 판단된다. 이 경우, DB=-90도, DT=90도로 설정되고, 제어 게인을 낮추는 제어가 실시된다.DB and DT in the
멤버십 함수(106)에 있어서의 DM, DP 및 멤버십 함수(107)에 있어서의 PM, PP는, 출력 타이밍 시프트양의 조정이 불필요한 것의 판정에 사용하는 임계값이다. 예를 들어, 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED가 ±20도 이내인 경우에는, 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF의 조정은 불필요하다고 판단된다. 이 경우, DM=-20도, DP=20도, 마찬가지로 PM=-20도, PP=20도로 설정된다. 또한, 이들 값은 일례이며, 압연 상황이나 설비의 특성에 따라서 적절히 변경 가능하다.DM and DP in the
또한, DZ, PZ로서는, 출측 판두께 편차 Δh가 최소로 되고, 피드 포워드 제어의 효과가 최대한이 되는 경우의 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP가 설정된다. 또한, 이들 위상차의 값은, 예를 들어 압연 시뮬레이션이나 실제 압연에 있어서의 수동 조정 시의 실적 데이터 등에 기초하여 미리 결정되어 있는 것으로 한다. 제어 게인·타이밍 시프트양 설정 장치(102)는, 입력되는 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED 등의 위상차를, 미리 정해진 값과 비교함으로써 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 결정한다.Further, for DZ and PZ, the phase difference ΔT ED between the entry thickness and the exit thickness when the exit plate thickness deviation Δh is minimized and the effect of the feed forward control is maximized, and the phase difference ΔT EP between the entry plate thickness and the rolling load is set In addition, it is assumed that the value of these phase difference is predetermined based on the performance data at the time of manual adjustment in rolling simulation or actual rolling, etc., for example. The control gain/timing shift
퍼지 추론 장치(108)는, 멤버십 함수(105, 106, 107)로 구해진 SHS, SHB, TEDB, TEDM, TEDZ, TEDP, TEDT, TEPM, TEPZ, TEPP를 사용하여, TFFP, TFFM, GFFP, GFFM을 구한다. 여기서, TFFP 및 TFFM은, 각각 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 증가측으로 변경하는 정도 및 감소측으로 변경하는 정도를 나타내는 값이다. 또한, GFFP 및 GFFM은, 각각 제어 게인 GFF를 증가측으로 변경하는 정도 및 감소측으로 변경하는 정도를 나타내는 값이다.The
일반적으로, 추론 룰은, 다양하게 존재하지만, 본 실시 형태에 따른 퍼지추론 장치(108)는, 다음의 조건에서 표시되는 처리를 행한다.In general, various inference rules exist, but the
IF (A and B) then C의 경우: C=min(A, B)For IF (A and B) then C: C=min(A, B)
IF (A or B) then C의 경우: C=max(A, B)IF (A or B) then for C: C=max(A, B)
출측 판두께 편차 Δh가 크고, 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED가 제로인 경우, 피드 포워드 제어의 제어 게인 GFF가 작다고 생각되기 때문에, 다음의 추론 룰이 적용된다.When the exit plate thickness deviation Δh is large and the phase difference ΔT ED between the entry plate thickness and the exit plate thickness is zero, the control gain G FF of the feed forward control is considered to be small, so the following reasoning rule is applied.
IF (SHB and TEDZ) then GFFPIF (SHB and TEDZ) then GFFP
또한, 출측 판두께 편차 Δh가 크고, 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED가 있는 경우, 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF가 어긋나 있다고 판단된다. 따라서, 이 어긋남을 없앰으로써 출측 판두께 편차 Δh가 작아지는 것이 기대되기 때문에, 다음의 추론 룰이 적용된다.Further, when the exit plate thickness deviation Δh is large and there is a phase difference ΔT ED between the entry plate thickness and the exit plate thickness, it is determined that the control output timing shift amount ΔT FF is shifted. Therefore, since it is expected that the exit thickness deviation Δh becomes small by eliminating this deviation, the following reasoning rule is applied.
IF (SHB and TEDP) then TFFPIF (SHB and TEDP) then TFFP
IF (SHB and TEDM) then TFFMIF (SHB and TEDM) then TFFM
또한, 출측 판두께 편차 Δh가 크고, 입측 판두께-출측 판두께 간의 위상차가 커서 90도를 초과하는 경우, 피드 포워드 제어의 제어 게인 GFF가 너무 크다고 판단된다. 이 경우, 우선, 제어 게인 GFF를 낮추고, 적정한 제어 게인으로 되고 나서 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 조정하는 편이 좋다고 생각된다. 따라서, 이 경우, 다음 추론 룰이 적용된다.In addition, when the exit plate thickness deviation Δh is large and the phase difference between the entry plate thickness and the exit plate thickness exceeds 90 degrees, it is determined that the control gain G FF of the feed forward control is too large. In this case, it is considered that it is better to first lower the control gain G FF and adjust the control output timing shift amount ΔT FF after it becomes an appropriate control gain. Therefore, in this case, the following inference rule applies.
IF (SHB and TEDT) then GFFMIF (SHB and TEDT) then GFFM
IF (SHB and TEDB) then GFFMIF (SHB and TEDB) then GFFM
또한, 출측 판두께 편차 Δh가 작고, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP가 큰 경우, 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 조정함으로써 출측 판두께 편차 Δh를 더욱 작게 하는 것이 기대된다. 따라서, 이 경우, 다음의 추론 룰이 적용된다.Further, when the exit thickness deviation Δh is small and the phase difference ΔT EP between the entry thickness-rolling load is large, it is expected to further reduce the exit thickness deviation Δh by adjusting the control output timing shift amount ΔT FF . Therefore, in this case, the following inference rule applies.
IF (SHS and TEPP) then TFFMIF (SHS and TEPP) then TFFM
IF (SHS and TEPM) then TFFPIF (SHS and TEPM) then TFFP
압연 현상의 시뮬레이션에 의하면, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP가 마이너스측인 경우에 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 증가측으로 변경하면, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP가 작아진다. 또한, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP가 플러스측인 경우에 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 감소측으로 변경하면, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP가 작아진다. 이상으로 나타낸 추론 룰은, 이 시뮬레이션 결과에 기초하여 정해진 것이다.According to the simulation of the rolling phenomenon, when the phase difference ΔT EP between the standing plate thickness and the rolling load is on the negative side, if the control output timing shift amount ΔT FF is changed to the increasing side, the phase difference ΔT EP between the standing plate thickness and the rolling load becomes small. In addition, when the control output timing shift amount ΔT FF is changed to the decreasing side when the phase difference ΔT EP between the entry thickness and the rolling load is on the positive side, the phase difference ΔT EP between the entry thickness and the rolling load decreases. The reasoning rules shown above are determined based on the simulation results.
도 25의 관계는, 입측 판두께 편차 ΔH와 출측 판두께 편차 Δh와 같은 제어 상태량이 제어의 전후에서 어떻게 변화되는지를 나타낸 것이다. 압연 하중 P는, 입측 및 출측의 판두께 변동 그리고 입측 및 출측의 장력에 의해 정해지는 것이기 때문에, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP와 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF의 관계는, 도 25와는 다른 것으로 된다. 그러나, 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 변경한 경우에 있어서의 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP의 변화 경향을 알 수 있으면, 본 실시 형태와 같이, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP를 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF의 조정에 이용할 수 있다.The relationship in FIG. 25 shows how the control state quantities such as the entry thickness deviation ΔH and the exit thickness deviation Δh change before and after the control. Since the rolling load P is determined by the entry and exit plate thickness fluctuations and the entry and exit tensions, the relationship between the phase difference ΔT EP between the entry thickness and the rolling load and the control output timing shift amount ΔT FF is the same as in FIG. become something else However, if the change tendency of the phase difference ΔT EP between the standing plate thickness and the rolling load when the control output timing shift amount ΔT FF is changed is known, as in the present embodiment, the phase difference ΔT EP between the standing plate thickness and the rolling load is known. can be used to adjust the control output timing shift amount ΔT FF .
이상의 추론 룰을 이용함으로써, 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 증가측으로 변경하는 정도인 TFFP 및 감소측으로 변경하는 정도인 FFM을 구할 수 있다. 또한, 피드 포워드 제어용 제어 게인 GFF를 증가측으로 변경하는 정도인 GFFP 및 감소측으로 변경하는 정도인 GFFM을 구할 수 있다.By using the above inference rule, TFFP which is the degree to which the control output timing shift amount ΔT FF for feedforward control is changed to the increasing side and FFM which is the degree to which it is changed to the decreasing side can be obtained. Moreover, GFFP which is the degree to which the control gain G FF for feedforward control is changed to an increasing side, and GFFM which is a degree to which it changes to a decreasing side can be calculated|required.
또한, 이상으로 설명한 추론 룰은 일례이며, 이 추론 룰에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 피드 포워드 제어에 있어서의 제어 상태량, 피드 포워드 제어용의 제어 게인 GFF, 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 등을 변경하여, 출측 판두께 편차 Δh를 작게 하는 것이면 어떠한 추론 룰이어도 된다. 또한, 추론 룰은, 압연 현상의 시뮬레이션에 의한 것은 아니라, 실제의 압연 조업에 있어서, 수동으로 조정해 본 실적 데이터에 의해 결정한 것이어도 된다. 이 편이 현실의 압연 현상에 의해 합치한 것으로 되는 경우가 많다.In addition, the inference rule described above is an example, and is not limited to this inference rule. For example, any inference rule may be used as long as the output thickness deviation Δh is reduced by changing the control state amount in the feedforward control, the control gain G FF for the feedforward control, the control output timing shift amount ΔT FF , and the like. In addition, an inference rule is not based on the simulation of a rolling phenomenon, WHEREIN: In an actual rolling operation, what was determined with the performance data adjusted manually may be sufficient as it. In many cases, this side becomes the thing which coincided with the real rolling phenomenon.
파라미터 변경 장치(109)는, 이상으로 구한 변경 정도 TFFP, TFFM, GFFP, GFFM을 이용하고, 다음의 식 (11-1), (11-2)에 따라서, 피드 포워드 제어용 제어 게인 GFF 및 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF를 변경한다.The
여기서, CTFFP, CTFFM, CGFFP, CGFFM은, 조정용 파라미터다. CTFFP는, 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF의 1회당 증가측의 변경량을 나타내는 값, CTFFM은, 그 감소측의 변경량을 나타내는 값이다. 또한, CGFFP는, 제어 게인 G의 1회당 증가측의 변경량을 나타내는 값, CGFFM은, 그 감소측의 변경량을 나타내는 값이다.Here, C TFFP , C TFFM , C GFFP , and C GFFM are parameters for adjustment. C TFFP is a value indicating the amount of change on the increasing side per one time of the control output timing shift amount ΔT FF , and C TFFM is a value indicating the amount of change on the decreasing side. In addition, C GFFP is a value indicating the amount of change on the increasing side per one time of the control gain G, and C GFFM is a value indicating the amount of change on the decreasing side.
이상의 처리를, 각 선택 입측 판두께 주파수 fi(4206)마다 실시함으로써, 제어 게인 GFF(fi) 및 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF(fi)를 각각 구할 수 있다.By performing the above processing for each selected entry thickness frequency fi 4206, the control gain G FF (fi) and the control output timing shift amount ΔT FF (fi) can be obtained, respectively.
이상과 같이, 피드 포워드 제어 조정 장치(101)는, 입측 판두께 편차 합성 보정값 작성 장치(430)에 있어서의 제어 게인 GFF(fi) 및 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF(fi)를 항상 최적의 상태로 조정하는 것이 가능해진다. 그 결과, 피드 포워드 제어의 제어 효과가 대폭으로 향상된다.As described above, the feed-forward
피드 포워드 제어 조정 장치(101)에서 구한, 선택 입측 판두께 주파수 fi(4206)마다의 제어 게인 GFF(fi) 및 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF(fi)는, 입측 판두께 편차 합성 보정값 작성 장치(430)에 입력된다.The control gain G FF (fi) and the control output timing shift amount ΔT FF (fi) for each selected entry thickness frequency fi (4206) obtained by the feed-forward control and
도 23은, 입측 판두께 편차 합성 보정값 작성 장치(430)의 개요를 나타내는 도면이다. 입측 판두께 편차 합성 보정값 연산식 작성 장치(4301)에 있어서는, 입측 판두께 편차 합성값 작성 장치(425)에서 작성된 입측 판두께 편차 합성값(4255)을, 피드 포워드 제어 조정 장치(101)에서 구한, 선택 입측 판두께 주파수 fi(4206)마다의 제어 게인 GFF(fi) 및 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF(fi)로 보정함으로써, 입측 판두께 편차 합성 보정값 연산식 ΔH4FFEST(t)가 얻어진다. 여기서, t는 입측 판두께 편차 합성값 작성 장치(425)에 있어서, 입측 판두께 편차 밀 직하 테이블(4251)의 선두 테이블에 입측 판두께 편차 밀 직하값을 기입한 시각을 t=0으로 하는 시간이 된다. 판두께 제어 장치(64)(#4 스탠드 판두께 제어)는, 어떤 일정한 제어 주기 Δt로 제어 처리를 실시하고 있지만, FFT 등은 계산 시간을 필요로 하기 때문에, 입측 판두께 편차 합성값 작성 장치(425)나 피드 포워드 제어 조정 장치(101)는 Δt와는 비동기로 실행되기 때문이다.23 : is a figure which shows the outline|summary of the entry-side plate|board thickness deviation synthesis correction
판두께 제어 장치(64)(#4 스탠드 판두께 제어)에서는 제어 주기 Δt로 실행되기 때문에, 사용하는 입측 판두께 편차 합성 보정값 ΔH4FFEST도 동일한 제어 주기 Δt로 구할 필요가 있다.In the plate thickness control device 64 (#4 stand plate thickness control), since the control cycle Δt is used, the combined correction value ΔH 4FFEST for the vertical plate thickness deviation to be used needs to be obtained with the same control cycle Δt.
그 때문에, 입측 판두께 편차 합성 보정값 연산 장치(4302)는, 제어 주기 Δt로 주기적으로 실행하고, 입측 판두께 편차 밀 직하 테이블(4251)의 선두 테이블에 입측 판두께 편차 밀 직하값을 기입한 시각 t=0으로부터의 경과 시간을 판두께 편차 연산 시간 tcal로서 연산하고, 입측 판두께 편차 합성 보정값 ΔH4FFEST(tcal)(410)를 구하고, 판두께 제어 장치(64)(#4 스탠드 판두께 제어)로 출력한다. 여기서, 판두께 편차 연산 시간 tcal은, 입측 판두께 편차 밀 직하 테이블(4251)의 선두 테이블에 입측 판두께 편차 밀 직하값을 기입했을 때 tcal=0으로 하는 것으로 한다.For this reason, the input thickness deviation synthesis correction
이상의 구성에 의해, 복수 주파수에 대한 피드 포워드 제어의 조정을 가능하게 할 수 있다.With the above configuration, it is possible to adjust the feed-forward control for a plurality of frequencies.
<3.5 시뮬레이션 결과><3.5 Simulation Results>
상기한 바와 같이, 도 9d는, 복수의 주파수 성분에 대해, 본 실시 형태의 방법을 이용하여 제어 게인, 제어 출력 타이밍 시프트양을 조정한 경우의 결과이다. 주파수 성분 (A), 주파수 성분 (B) 및 주파수 성분 (C) 전부에 대해서는 조정을 할 수 있으며, 출측 판두께 변동이 거의 남아 있지 않은 것을 알 수 있다. 도 9d의 상부에는 판두께 편차의 시계열 데이터를 표시하고 있지만, 출측 판두께 편차는 대부분 제거되어 있다.As described above, Fig. 9D shows the results when the control gain and the control output timing shift amount are adjusted for a plurality of frequency components using the method of the present embodiment. It can be seen that the frequency component (A), the frequency component (B), and the frequency component (C) can all be adjusted, and almost no variation in the thickness of the exit plate remains. Although the time series data of the plate thickness deviation is displayed in the upper part of FIG. 9D, most of the deviation in the exit thickness is removed.
이상에 의해, 본 특허의 조정 방법을 이용함으로써, 복수 주파수 성분에 대해서 피드 포워드 제어의 조정을 가능하게 할 수 있었다.As mentioned above, by using the adjustment method of this patent, it was possible to adjust the feed-forward control for a plurality of frequency components.
이상, 본 실시 형태에 따르면, 복수 주파수 성분의 입측 판두께 편차가 존재하는 경우에도 압연 조업 중에 압연 실적 데이터를 받아들이면서, 피드 포워드 제어에 있어서의 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 및 제어 게인 GFF를 수정해 감으로써 피드 포워드 제어의 효과를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 및 제어 게인 GFF는, 기본적으로는, 입측 판두께 편차 ΔH 및 출측 판두께 편차 Δh를 FFT 처리한 결과에 기초하여 구해진다. 그 때문에, 입측 판두께 편차 ΔH 및 출측 판두께 편차 Δh에 많은 주파수 성분이 포함되어 있었다고 해도, 그 중에서 경도 불균일에 의한 판두께 변동의 주파수를 찾거나, 제어 대상으로 해야 할 입측 판두께 편차 ΔH와 출측 판두께 편차 Δh의 위상차 δ를 구하거나 하는 것이 용이화된다. 그 결과, 상기한 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF나 제어 게인 GFF가 보다 적절하게 구해지기 때문에, 피드 포워드 제어의 효과를 크게 향상시킬 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 의해, 제어 전 상태량과 제어 후 상태량의 변동의 주파수 특성으로부터 피드 포워드 제어를 위한 제어 출력 타이밍을 단시간에 효율적으로 조정하는 것이 가능해졌다고 말할 수 있다.As mentioned above, according to this embodiment, the control output timing shift amount ΔT FF and the control gain G FF in the feed-forward control while accepting the rolling performance data during the rolling operation even when there is a deviation in the entry thickness of a plurality of frequency components. By making modifications, the effectiveness of feed-forward control can be improved. In the present embodiment, the control output timing shift amount ΔT FF and the control gain G FF are basically obtained based on the results of FFT processing of the entry thickness deviation ΔH and the exit thickness deviation Δh. Therefore, even if many frequency components are included in the entry thickness deviation ΔH and the exit thickness deviation Δh, the frequency of plate thickness fluctuation due to hardness unevenness can be found among them, and the entry thickness deviation ΔH and It is easy to obtain the phase difference δ of the exit thickness deviation Δh. As a result, since the control output timing shift amount ΔT FF and the control gain G FF described above are more appropriately obtained, the effect of the feed-forward control can be greatly improved. That is, it can be said that it is possible to efficiently adjust the control output timing for feed-forward control in a short time from the frequency characteristic of the fluctuation|variation of the state quantity before control and the state quantity after control according to this embodiment.
≪4. 실시 형태의 변형예≫≪4. Modifications of the embodiment≫
<변형예 1><
상기 실시 형태에서는, 피드 포워드 제어용의 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 및 제어 게인 GFF는, 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차 ΔTED, 입측 판두께-압연 하중 간 위상차 ΔTEP를 이용하여 조정되는 것으로 하였다. 그러나, 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 및 제어 게인 GFF를 조정하는 방법은, 이 방법에 한정되지는 않는다.In the above embodiment, the control output timing shift amount ΔT FF for feed-forward control and the control gain G FF are adjusted using the phase difference ΔT ED between the entry plate thickness and the exit plate thickness and the phase difference ΔT EP between the entry plate thickness and the rolling load. it was made However, the method of adjusting the control output timing shift amount ΔT FF for feed-forward control and the control gain G FF is not limited to this method.
도 22에 도시한 바와 같이, 입측 판두께 내지 압연 하중 응답 측정 장치(2048) 및 입측 판두께 내지 출측 판두께 응답 측정 장치(2047)는, 입측 판두께 내지 압연 하중 응답 GP(f) 및 입측 판두께 내지 출측 판두께 응답 GPh(f)를 계산하고 있다. 따라서, 조정 대상 주파수 fc에 있어서의 감쇠율 |GP(fc)|, |Gh(fc)|를 구할 수 있다. 그래서, 이들 감쇠율의 데이터를 사용하여 퍼지 추론 장치(108)에 있어서의 제어 룰을 증가시키는 것으로 한다. 예를 들어, IF(SHB and TEDP) then TFFM이라고 하는 제어 룰에 있어서, |Gh(fc)|가 큰(감쇠량이 적은) 경우에는, GFFP도 동시에 실시하도록 변경한다.As shown in FIG. 22 , the entry plate thickness to rolling load
이렇게 해서, 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 및 제어 게인 GFF를 조정할 수 있다. 이 경우, 조정에 요하는 응답 시간이 단축되는 등의 효과도 기대할 수 있다.In this way, it is possible to adjust the control output timing shift amount ΔT FF and the control gain G FF for feed forward control. In this case, effects such as shortening of the response time required for adjustment can also be expected.
<변형예 2><
변형예 2에서는, 실제의 압연 공정에서 소정의 제조 품질을 충족하는 출측 판두께 편차 Δh가 얻어졌을 때의 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 및 제어 게인 GFF의 실적값을 기억한 데이터베이스가 더 마련되어 있는 실시 형태를 상정한다. 이 데이터베이스에는, 압연 공정에서 소정의 제조 품질을 충족하는 출측 판두께 편차 Δh가 얻어졌을 때의 피압연재(3)의 강종, 압연 속도, 목표 판두께 등의 압연 조건으로, 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 및 제어 게인 GFF가, 대응지어 기억되어 있다.In the second modification, the database storing the performance values of the control output timing shift amount ΔT FF and the control gain G FF for feed-forward control when the exit plate thickness deviation Δh satisfying the predetermined manufacturing quality is obtained in the actual rolling process is A further provided embodiment is assumed. In this database, the control output timing shift amount ΔT under the rolling conditions such as the steel type, rolling speed, and target thickness of the material to be rolled 3 when the exit thickness deviation Δh satisfying the predetermined manufacturing quality is obtained in the rolling process. FF and control gain G FF are stored in association with each other.
이 경우, 압연 개시 시에 데이터베이스를 검색하고, 마찬가지의 압연 조건에서의 데이터가 기억되고 있을 때에는, 그 마찬가지의 압연 조건에서의 제어 출력 타이밍 시프트양 ΔTFF 및 제어 게인 GFF를 취출하여 사용할 수 있다. 그 때문에, 본 변형예에서는, 과거의 압연 공정에서 실적이 있는 피드 포워드 제어의 제어 파라미터를 사용하고, 추가로 수정해 가는 것이 가능해진다. 그 결과, 피드 포워드 제어에 있어서의 제어 효과를 보다 큰 것으로 할 수 있다.In this case, the database is searched at the start of rolling, and when data under the same rolling condition is stored, the control output timing shift amount ΔT FF and the control gain G FF under the same rolling condition can be retrieved and used. . Therefore, in this modification, it becomes possible to use the control parameter of the feed-forward control which has a track record in the past rolling process, and to correct it further. As a result, the control effect in the feed forward control can be made larger.
<변형예 3><
상기 실시 형태에 있어서의 피드 포워드 제어의 제어 게인 및 위상을 조정하는 기본적인 개념은, 싱글 스탠드 압연기에 있어서의 롤 편심 판두께 제어 등에도 적용할 수 있다. 이 경우, 싱글 스탠드 압연기의 입측 판후계로 검출된 입측 판두께 편차에 기초하여, 예를 들어 롤 갭(상하 작업 롤의 간격)을 조작단으로 하여 출측 판두께 편차를 제어한다. 이러한 압연 제어는, 종종 게이지 미터식이라고 불리고, 그 압연 현상의 기본식은, 다음의 식 (12)와 같이 표시된다.The basic concept of adjusting the control gain and phase of the feed-forward control in the above embodiment is applicable also to the roll eccentric plate thickness control in a single-stand rolling mill, and the like. In this case, based on the entry plate thickness deviation detected by the entry plate thickness gauge of the single-stand rolling mill, the exit plate thickness deviation is controlled, for example, with a roll gap (interval between the upper and lower work rolls) as the operating end. Such rolling control is often called a gauge-meter type, and the basic expression of the rolling phenomenon is expressed as the following equation (12).
여기서, Δh: 출측 판두께 편차where, Δ h : deviation in the thickness of the exit side
ΔP: 압연 하중 편차 ΔP : rolling load deviation
ΔS: 롤 갭 편차 ΔS : roll gap deviation
M: 밀 상수 M : Mill constant
여기서, 압연 하중 편차 ΔP로서, 입측 판두께 편차 ΔH 및 출측 판두께 편차 Δh만을 고려한 경우에는, 압연 하중 편차 ΔP는, 다음의 식 (13)에 의해 표시할 수 있다.Here, when only the entry thickness deviation ΔH and the exit thickness deviation Δh are considered as the rolling load deviation ΔP, the rolling load deviation ΔP can be expressed by the following formula (13).
여기서, ΔH: 입측 판두께 편차Here, Δ H : Deviation of the thickness of the entrance
식 (13)에 있어서, 출측 판두께 편차 Δh=0으로 하기 위해서는, 식 (12)를 고려했을 때, 롤 갭 편차 ΔS와 입측 판두께 편차 ΔH의 사이에는, 다음의 식 (14)의 관계가 성립된다는 사실을 알 수 있다. In Equation (13), in order to set the exit thickness deviation Δh = 0, when Equation (12) is taken into consideration, between the roll gap deviation ΔS and the entry thickness deviation ΔH, the following equation (14) is It can be seen that this is accomplished.
식 (14)는, 입측 판두께 편차 ΔH에 기초하여 롤 갭 편차 ΔS를 피드 포워드 비례 제어함으로써, 출측 판두께 편차 Δh를 제로로 할 수 있음을 의미한다. 즉, 입측 판두께 편차 ΔH에 다음의 식 (15)로 표시되는 제어 게인을 곱함으로써, 롤 갭 편차 ΔS를 얻을 수 있다. Equation (14) means that the exit plate thickness deviation Δh can be made zero by controlling the roll gap deviation ΔS in a feed-forward proportional manner based on the entry thickness deviation ΔH. That is, the roll gap deviation ΔS can be obtained by multiplying the vertical thickness deviation ΔH by the control gain expressed by the following formula (15).
또한, 압연 하중 편차 ΔP로서, 피압연재(3)의 경도 불균일 즉 변형 저항 변동 Δk까지 고려한 경우에는, 압연 하중 편차 ΔP는, 다음의 식 (16)에 의해 표시할 수 있다.In addition, when the hardness nonuniformity of the to-
여기서, Δk: 변형 저항 변동where, Δk : Variation in deformation resistance
식 (16)에 있어서, 출측 판두께 편차 Δh=0으로 하기 위해서는, 식 (12)를 고려했을 때, 롤 갭 편차 ΔS와 입측 판두께 편차 ΔH 및 변형 저항 변동 Δk의 사이에는, 다음의 식 (17)의 관계가 성립된다는 사실을 알 수 있다.In Equation (16), in order to set the exit thickness deviation Δh = 0, when Equation (12) is taken into consideration, the following equation ( It can be seen that the relationship of 17) is established.
여기서, 입측 판두께 편차 ΔH 및 변형 저항 변동 Δk가 동일한 주파수 성분을 갖는 경우에는, 식 (17)은, 다음의 식 (18)과 같이 표시할 수 있다.Here, when the standing plate thickness deviation ΔH and the deformation resistance fluctuation Δk have the same frequency component, Equation (17) can be expressed as the following Equation (18).
또한, 식 (18)은, 다음의 식 (19)와 같이 변형할 수 있다.In addition, Equation (18) can be modified as follows Equation (19).
식 (19)에 포함되는 X 및 δ의 값은, G 및 Δ를 다음의 식 (20)으로 구했을 때, 전술한 식 (2-1) 및 (2-2)로 부여된다.The values of X and δ included in the formula (19) are given by the above formulas (2-1) and (2-2) when G and Δ are calculated by the following formula (20).
식 (19)는, 롤 갭 편차 ΔS의 피드 포워드 제어에는, 입측 판두께 편차 ΔH에 곱해야 할 제어 게인 G 및 입측 판두께 편차 ΔH의 위상 어긋남에 대하여 조정이 필요함을 나타내고 있다. 따라서, 그 조정은, 상기 실시 형태에서 설명한 구성과 마찬가지의 구성을 이용하여 실시할 수 있다.Equation (19) indicates that for feed-forward control of the roll gap deviation ΔS, it is necessary to adjust the control gain G to be multiplied by the entry thickness deviation ΔH and the phase shift of the entry thickness deviation ΔH. Therefore, the adjustment can be performed using the structure similar to the structure demonstrated in the said embodiment.
≪5. 보충≫≪5. replenishment≫
도 24는, 본 발명의 실시 형태에 따른 압연 제어 장치(2)를 구성하는 정보 처리 장치(500)의 하드웨어 구성의 예를 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시 형태 및 그 변형예에서 사용되는 판두께 제어 장치(64)나 피드 포워드 제어 조정 장치(101) 등을 포함하여 구성된 압연 제어 장치(2)는, 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해 실현된다. 이와 같은 정보 처리 장치(500)는, 일반적인 PC(Personal Computer)나 워크스테이션 등과 마찬가지의 구성을 갖고 있다.24 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the
즉, 정보 처리 장치(500)는, 소위 CPU(Central Processing Unit)(501), RAM(Random Access Memory)(502), ROM(Read Only Memory)(503), HDD(Hard Disk Drive)(504), I/F(Interface Circuits)(505) 등이 버스(508)를 통해 접속되어 있다. 또한, I/F(505)에는, LCD(Liquid Crystal Display) 등을 포함하는 표시부(506)나 키보드 등을 포함하는 조작부(507)가 접속되어 있다.That is, the
CPU(501)는, 프로그램의 실행 수단임과 함께, 각종 연산을 실행하는 연산 수단이기도 하다. RAM(502)은, 정보의 고속의 판독 기입이 가능한 휘발성의 기억 매체이며, CPU(501)가 실행할 때의 프로그램이 기억됨과 함께, 그 프로그램의 실행 시에 필요한 각종 정보가 기억된다. ROM(503)은, 판독 전용의 불휘발성 기억 매체이며, 펌웨어 등의 프로그램이 저장된다.The
HDD(504)는, 정보의 판독 기입이 가능한 불휘발성 자기 기억 매체이며, OS(Operating System), 판두께 제어에 필요한 제어 프로그램, 제어 정보, 일반적인 애플리케이션 프로그램 등이 저장된다. I/F(505)는, 표시부(506)나 조작부(507)를 구성하는 기기를 버스(508)와 접속하고, 그 기기와의 사이의 정보 교환을 제어한다. 또한, I/F(505)는, 압연기(1)에 마련되어 있는 각종 계측기(예를 들어, 판후계(41), 장력계(51) 등)나 각종 기기의 제어 장치(예를 들어, 롤 갭 제어 장치(31) 등)와의 사이에서 정보의 교환을 행하는 인터페이스로서도 사용된다.The
이상과 같이 구성된 정보 처리 장치(500)에 있어서, ROM(503), HDD(504) 등의 기록 매체로부터 판독되어 RAM(502)에 전개된 프로그램을, CPU(501)가 실행함으로써, 본 발명의 실시 형태에 따른 압연 제어 장치(2)의 기능이 실현된다. 또한, 이 경우, 압연 제어 장치(2)의 기능은, 1대의 정보 처리 장치(500)로 실현되어도 되며, 복수대의 정보 처리 장치(500)로 실현되어 있어도 된다.In the
본 발명은, 이상으로 설명한 실시 형태 및 변형예에 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형예가 더 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시 형태 및 변형예는, 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해서 상세히 설명한 것으로, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어떤 실시 형태나 변형예의 구성의 일부를, 다른 실시 형태나 변형예의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또한, 어떤 실시 형태나 변형예의 구성에 다른 실시 형태나 변형예의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시 형태나 변형예의 구성의 일부에 대하여, 다른 실시 형태나 변형예에 포함되는 구성을 추가·삭제·치환하는 것도 가능하다.The present invention is not limited to the embodiments and modifications described above, and various modifications are further included. For example, the above-described embodiments and modifications have been described in detail in order to facilitate understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. In addition, it is possible to substitute a part of the structure of a certain embodiment or a modification with the structure of another embodiment or a modification, Furthermore, it is also possible to add the structure of another embodiment or modification to the structure of a certain embodiment or modification. . In addition, with respect to a part of the structure of each embodiment or a modification, it is also possible to add, delete, and replace the structure included in another embodiment or a modification.
1: 압연기
2: 압연 제어 장치
3: 피압연재
11, 12, 13, 14: 스탠드 압연기
15: 출측 브라이들 롤
21, 22, 23, 24, 25: 전동기 속도 제어 장치
31, 32, 33, 34: 롤 갭 제어 장치
41, 42, 43, 44: 판후계
51, 52, 53, 54: 장력계
61, 62, 63, 64: 판두께 제어 장치
71, 72, 73, 74: 장력 제어 장치
101: 피드 포워드 제어 조정 장치(피드 포워드 제어 파라미터 조정 수단)
102: 제어 게인·타이밍 시프트양 설정 장치
105, 106, 107: 멤버십 함수
108: 퍼지 추론 장치(피드 포워드 제어 파라미터 조정 수단)
109: 파라미터 변경 장치(피드 포워드 제어 파라미터 조정 수단)
201: 주파수 응답 측정 장치(주파수 응답 측정 수단)
202: 판두께 외란 측정 장치(제1 주파수 응답 측정 수단)
2021: 입측 판두께 편차 테이블
2022: 출측 판두께 편차 테이블
2023: 입측 판두께 편차 FFT 장치
2024: 출측 판두께 편차 FFT 장치
203: 판두께 외란 추정 장치(제2 주파수 응답 측정 수단)
204: 주파수 응답 추정 장치(제3 주파수 응답 측정 수단)
2041: 입측 판두께 편차 테이블
2042: 출측 판두께 편차 테이블
2043: 압연 하중 테이블
2044: 입측 판두께 편차 FFT 장치
2045: 출측 판두께 편차 FFT 장치
2046: 압연 하중 FFT 장치
2047: 입측 판두께 내지 출측 판두께 응답 측정 장치
2048: 입측 판두께 내지 압연 하중 응답 측정 장치
300: 제어 대상
301: 제어 외란
302: 제어 대상 상태량
303: 관측량
304: 검출 낭비 시간
305: 외란 이송
306: 피드백 제어
307: 피드 포워드 제어(피드 포워드 제어 수단)
308: 제어 외란 이송
309: 제어 조작량
310: 제어 외란 이송값
311: 외란 이송값
320: 제어 외란 임시값 작성 장치(제어 전 상태량 합성 수단)
321: 제어 외란 임시값
325: 제어 외란 합성값 작성 장치(제어 전 상태량 합성 수단)
326: 제어 외란 합성값
330: 제어 외란 합성 보정값 작성 장치
350: 제어 외란 합성 보정값
400: 복수 주파수 제어 조정 장치
410: 입측 판두께 편차 합성 보정값
420: 입측 판두께 편차 임시값 작성 장치
4201: 입측 판두께 편차 테이블
4202: 입측 판두께 편차 FFT 장치
4203: 입측 판두께 주파수 선택 장치
4204: 임시 시계열 데이터 작성 장치
4205: 입측 판두께 편차 임시값 테이블
425: 입측 판두께 편차 합성값 작성 장치
4251: 입측 판두께 편차 밀 직하 테이블
4252: 입측 판두께 편차 임시값 FFT 장치
4253: 입측 판두께 편차 밀 직하 FFT 장치
4254: 입측 편차 임시값 보정 장치
4255: 입측 판두께 편차 합성값
430: 입측 판두께 편차 합성 보정값 작성 장치
4301: 입측 판두께 편차 합성 보정값 연산식 작성 장치
4302: 입측 판두께 편차 합성 보정값 연산 장치
500: 정보 처리 장치(컴퓨터)
501: CPU
502: RAM
503: ROM
504: HDD
505: I/F
506: 표시부
507: 조작부
508: 버스
δ: 위상차
δFF: 제어 출력 타이밍 시프트양
Δ: 위상 시프트양
Δf: 주파수 분해능
Δfc: 외란 식별 주파수 분해능
Δfs: 샘플링 주기
ΔH: 입측 판두께 편차
ΔHTRK: 입측 판두께 편차
Δh: 출측 판두께 편차
ΔhPP: 출측 판두께 편차 PP값
ΔT34: 장력 편차
ΔTFF: 제어 출력 타이밍 시프트양
ΔTED: 입측 판두께-출측 판두께 간 위상차
ΔTEP: 입측 판두께-압연 하중 간 위상차
G, GBF, GFF: 제어 게인
T34FB: 장력 실적값
T34ref: 장력 명령값
TFF: 이송 시간
fs: 샘플링 주파수
fr: 최대 주파수(=fs/2)
fci: 외란 주파수
fc: 조정 대상 주파수
Ln: 노이즈 레벨
PTRK: 압연 하중
Hc(f): 입측 판두께 편차 주파수 성분
hc(f): 출측 판두께 편차 주파수 성분
Pc(f): 압연 하중 주파수 성분
Hg(m): 입측 판두께 편차 진폭
Hp(m): 입측 판두께 편차 위상
hg(m): 출측 판두께 편차 진폭
hp(m): 출측 판두께 편차 위상1: rolling mill
2: Rolling control device
3: Rolled material
11, 12, 13, 14: stand rolling mill
15: exit bridal roll
21, 22, 23, 24, 25: motor speed control device
31, 32, 33, 34: roll gap control device
41, 42, 43, 44: succession
51, 52, 53, 54: tensiometer
61, 62, 63, 64: plate thickness control device
71, 72, 73, 74: tension control device
101: feed-forward control adjustment device (feed-forward control parameter adjustment means)
102: Control gain/timing shift amount setting device
105, 106, 107: membership function
108: fuzzy reasoning device (feed-forward control parameter adjustment means)
109: parameter changing device (feed-forward control parameter adjustment means)
201: frequency response measuring device (frequency response measuring means)
202: plate thickness disturbance measuring device (first frequency response measuring means)
2021: Table of thickness deviation at the entrance
2022: Deviation Table of Outgoing Plate Thickness
2023: FFT device for vertical plate thickness deviation
2024: FFT device for thickness deviation of the exit side
203: plate thickness disturbance estimation device (second frequency response measuring means)
204: frequency response estimating device (third frequency response measuring means)
2041: Inlet plate thickness deviation table
2042: exit plate thickness deviation table
2043: Rolling load table
2044: vertical plate thickness deviation FFT device
2045: FFT device for thickness deviation of the exit side
2046: Rolling load FFT device
2047: Inlet plate thickness to outlet plate thickness response measuring device
2048: device for measuring the thickness of the entrance plate or the rolling load response
300: control target
301: control disturbance
302: state quantity to be controlled
303: observable
304: detection wasted time
305: disturbance transfer
306: feedback control
307: feed-forward control (feed-forward control means)
308: control disturbance feed
309: control MV
310: control disturbance feed value
311: disturbance feed value
320: Control disturbance temporary value creation device (pre-control state quantity synthesizing means)
321: control disturbance temporary value
325: Control disturbance synthesized value creation device (pre-control state quantity synthesizing means)
326: Composite value of control disturbance
330: Control disturbance synthesis correction value creation device
350: control disturbance composite correction value
400: multi-frequency control adjustment device
410: Composite correction value of the plate thickness deviation at the entrance
420: device for creating a temporary value of the plate thickness deviation at the entrance
4201: Inlet plate thickness deviation table
4202: entrance plate thickness deviation FFT device
4203: entrance plate thickness frequency selector
4204: Temporary time series data writing device
4205: Temporary value table of plate thickness deviation at the entrance
425: Composite value creation device for vertical plate thickness deviation
4251: table thickness deviation mill directly below the entrance plate
4252: Temporary value FFT device for vertical plate thickness deviation
4253: FFT device directly under the plate thickness deviation mill
4254: entrance deviation temporary value correction device
4255: Composite value of plate thickness deviation at the entrance
430: Composite compensation value creation device for vertical plate thickness deviation
4301: Composite correction value calculation expression creation device for vertical plate thickness deviation
4302: Composite correction value calculation device for the thickness deviation of the entry side
500: information processing device (computer)
501: CPU
502: RAM
503: ROM
504: HDD
505: I/F
506: display unit
507: control panel
508: bus
δ: phase difference
δ FF : Control output timing shift amount
Δ: amount of phase shift
Δf: frequency resolution
Δf c : Disturbance identification frequency resolution
Δf s : sampling period
ΔH: Deviation of the plate thickness at the entrance
ΔH TRK : Deviation of plate thickness
Δh: Deviation of the thickness of the exit plate
Δh PP : Deviation PP value of the thickness of the exit side
ΔT 34 : tension deviation
ΔT FF : Control output timing shift amount
ΔT ED : Phase difference between the thickness of the entrance plate and the thickness of the exit plate
ΔT EP : Phase difference between the standing plate thickness and rolling load
G, G BF , G FF : Control gain
T 34FB : Tension performance value
T 34ref : Tension command value
T FF : traversing time
f s : sampling frequency
f r : maximum frequency (=f s /2)
fc i : disturbance frequency
fc: frequency to be adjusted
L n : noise level
P TRK : Rolling load
Hc(f): Frequency component of thickness deviation at the entrance
hc(f): frequency component of the thickness deviation of the outgoing side
Pc(f): rolling load frequency component
Hg(m): Deviation amplitude of plate thickness at the entrance
Hp(m): Deviation phase of the plate thickness at the entrance
hg(m): amplitude of deviation in the thickness of the exit plate
hp(m): Outgoing plate thickness deviation phase
Claims (8)
상기 제어 전 상태량의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과에 기초하여, 상기 제어 전 상태량에 포함되는 복수의 주파수 성분을 추출하고, 추출된 주파수 성분을 합성한 제어 전 상태량 합성 파형을 작성하는 제어 전 상태량 합성 수단과,
상기 제어 전 상태량 및 상기 제어 후 상태량의 각각의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과에 기초하여, 상기 제어 전 상태량에 대한 상기 제어 후 상태량의 위상차 및 감쇠량을 취득하는 주파수 응답 측정 수단과,
상기 복수의 주파수 성분마다, 상기 취득한 위상차 및 감쇠량에 기초하여, 상기 제어 전 상태량을 상기 피드 포워드 제어에 반영시킬 때까지의 지연 시간인 제어 출력 타이밍 시프트양과 상기 피드 포워드 제어의 제어 게인을 결정하는 피드 포워드 제어 파라미터 조정 수단과,
상기 피드 포워드 제어 파라미터 조정 수단으로 구한 제어 출력 타이밍 시프트양과 피드 포워드 제어의 제어 게인을 이용하여 제어 전 상태량 합성 파형을 보정하고, 제어 전 상태량 합성값 보정값을 결정하는 제어 전 상태량 합성값 보정 수단과,
상기 제어 전 상태량 합성값 보정값을 사용하여 피드 포워드 제어를 행하는 피드 포워드 제어 수단을 갖는
것을 특징으로 하는 플랜트 제어 장치.A plant control device for feed-forward control of a post-control state quantity that is a control state quantity after the control based on a pre-control state quantity that is a control state quantity before control when a workpiece is processed,
A pre-control state quantity for extracting a plurality of frequency components included in the pre-control state quantity based on a result of fast Fourier transform of the time series data of the pre-control state quantity and creating a pre-control state quantity synthesis waveform by synthesizing the extracted frequency components synthetic means;
frequency response measuring means for acquiring the phase difference and attenuation of the post-control state quantity with respect to the pre-control state quantity based on a result of fast Fourier transform of each time series data of the pre-control state quantity and the post-control state quantity;
For each of the plurality of frequency components, based on the acquired phase difference and attenuation amount, a control output timing shift amount that is a delay time until the pre-control state amount is reflected in the feed-forward control, and a feed for determining a control gain of the feed-forward control forward control parameter adjustment means;
Pre-control state quantity synthesized value correction means for correcting the pre-control state quantity synthesis waveform using the control output timing shift amount obtained by the feed-forward control parameter adjusting unit and the control gain of the feed-forward control, and determining the pre-control state quantity synthesized value correction value; ,
and feed-forward control means for performing feed-forward control using the pre-control state quantity composite value correction value;
Plant control device, characterized in that.
상기 제어 전 상태량 합성 수단은, 상기 제어 전 상태량의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과와 제어 전 상태량 합성 파형의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과를 사용하여, 각 주파수 성분 간의 진폭 및 위상차를 결정하는
것을 특징으로 하는 플랜트 제어 장치.According to claim 1,
The pre-control state quantity synthesizing means uses a result of fast Fourier transform of the time series data of the pre-control state quantity and a fast Fourier transform of the time series data of the pre-control state quantity synthesis waveform to determine the amplitude and phase difference between each frequency component
Plant control device, characterized in that.
상기 피드 포워드 제어 파라미터 조정 수단은,
상기 복수의 주파수 성분마다 상기 주파수 응답 측정 수단으로 취득한 상기 위상차 및 상기 감쇠량에 기초하여 상기 피드 포워드 제어의 제어 게인을 결정하는
것을 특징으로 하는 플랜트 제어 장치.According to claim 1,
The feed forward control parameter adjustment means,
determining a control gain of the feed-forward control based on the phase difference and the attenuation amount acquired by the frequency response measuring means for each of the plurality of frequency components;
Plant control device, characterized in that.
상기 제어 후 상태량이 소정의 범위 내로 되었을 때의 상기 피가공물의 가공 처리 시의 가공 조건의 데이터에, 상기 가공 처리 시의 상기 피드 포워드 제어에 사용된 상기 제어 출력 타이밍 시프트양 및 상기 피드 포워드 제어의 제어 게인이 대응지어 구성된 데이터를 기억한 데이터베이스를 더 구비하고,
상기 피드 포워드 제어 파라미터 조정 수단은,
가공 처리 개시 시에, 상기 데이터베이스를 검색하고, 당해 가공 처리와 동일한 가공 조건의 데이터가 기억되어 있는 경우에는, 상기 데이터베이스에 기억되고 있던 데이터에 기초하여 상기 복수의 주파수 성분마다 상기 제어 출력 타이밍 시프트양 및 상기 피드 포워드 제어의 제어 게인을 결정하는
것을 특징으로 하는 플랜트 제어 장치.4. The method of claim 3,
In the data of the processing condition during the processing of the workpiece when the state amount after the control falls within a predetermined range, the control output timing shift amount used for the feed-forward control at the time of the processing and the feed-forward control Further comprising a database storing data configured in correspondence with the control gain,
The feed forward control parameter adjustment means,
At the start of processing, the database is searched, and when data of the same processing conditions as those of the processing are stored, the control output timing shift amount for each of the plurality of frequency components based on the data stored in the database and determining a control gain of the feed forward control.
Plant control device, characterized in that.
상기 주파수 응답 측정 수단은,
상기 제어 전 상태량의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과에 기초하여, 상기 제어 전 상태량에 포함되는 복수의 주파수 성분을 추출하고, 추출된 복수의 주파수 성분 간의 차분값의 최솟값의 2분의 1보다 큰 값을 외란 식별 주파수 분해능으로서 취득하고,
상기 외란 식별 주파수 분해능에 의해 정해지는 고속 푸리에 변환에 적합한 샘플링 주기 및 데이터수를 따라서 취득된 상기 제어 전 상태량 및 상기 제어 후 상태량의 각각의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환하고, 각각의 고속 푸리에 변환 결과에 기초하여,
상기 추출된 복수의 주파수 성분의 조정 대상 주파수에 있어서의 상기 제어 전 상태량에 대한 상기 제어 후 상태량의 위상차 및 감쇠량을 산출하는
것을 특징으로 하는 플랜트 제어 장치.According to claim 1,
The frequency response measuring means,
Based on the result of fast Fourier transform of the time series data of the pre-control state quantity, a plurality of frequency components included in the pre-control state quantity are extracted, and the difference value between the plurality of extracted frequency components is greater than 1/2 of the minimum value. value is acquired as disturbance identification frequency resolution,
Fast Fourier transforms each time series data of the pre-control state quantity and the post-control state quantity obtained according to the sampling period and the number of data suitable for the fast Fourier transform determined by the disturbance identification frequency resolution, and to each fast Fourier transform result based on,
calculating the phase difference and attenuation amount of the state quantity after control with respect to the state quantity before control in the frequency to be adjusted of the plurality of extracted frequency components
Plant control device, characterized in that.
제어 전 상태량의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과에 기초하여, 상기 제어 전 상태량에 포함되는 복수의 주파수 성분을 추출하고, 추출된 주파수 성분을 합성한 제어 전 상태량 합성 파형을 작성하는 제어 전 상태량 합성 수단과,
상기 입측 판두께 편차 및 상기 출측 판두께 편차의 각각의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과에 기초하여, 상기 입측 판두께 편차에 대한 상기 출측 판두께 편차의 위상차 및 감쇠량을 취득하는 주파수 응답 측정 수단과,
상기 복수의 주파수 성분마다, 상기 취득한 위상차 및 감쇠량에 기초하여, 상기 입측 판두께 편차를 상기 피드 포워드 제어에 반영시킬 때까지의 지연 시간인 제어 출력 타이밍 시프트양과 상기 피드 포워드 제어의 제어 게인을 결정하는 피드 포워드 제어 파라미터 조정 수단과,
상기 제어 출력 타이밍 시프트양과 피드 포워드 제어의 제어 게인을 이용하여 제어 전 상태량 합성 파형을 보정하고, 제어 전 상태량 합성값 보정값을 결정하는 제어 전 상태량 합성값 보정 수단과,
상기 제어 전 상태량 합성값 보정값을 사용하여 피드 포워드 제어를 행하는 피드 포워드 제어 수단을 갖는
것을 특징으로 하는 압연 제어 장치.A rolling control device for feed-forward control of an exit plate thickness deviation, which is a controlled state amount after the control, based on an entry plate thickness deviation that is a control state amount before control when rolling a material to be rolled,
Pre-control state quantity synthesis, which extracts a plurality of frequency components included in the pre-control state quantity based on the result of fast Fourier transform of the time series data of the pre-control state quantity, and creates a pre-control state quantity synthesis waveform by synthesizing the extracted frequency components means and
Frequency response measuring means for obtaining the phase difference and attenuation of the exit thickness deviation with respect to the entry thickness deviation based on the result of fast Fourier transform of each time series data of the entry thickness deviation and the exit thickness deviation; ,
For each of the plurality of frequency components, based on the acquired phase difference and attenuation amount, a control output timing shift amount, which is a delay time until the input thickness deviation is reflected in the feed-forward control, and a control gain of the feed-forward control are determined feed-forward control parameter adjustment means;
a state quantity synthesized value correction means before control for correcting a state quantity synthesized waveform before control using the control output timing shift amount and a control gain of the feedforward control and determining a state quantity synthesized value correction value before control;
and feed-forward control means for performing feed-forward control using the pre-control state quantity composite value correction value;
Rolling control device, characterized in that.
상기 제어 전 상태량의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과에 기초하여, 상기 제어 전 상태량에 포함되는 복수의 주파수 성분을 추출하고, 추출된 주파수 성분을 합성한 제어 전 상태량 합성 파형을 작성하는 스텝과,
상기 제어 전 상태량 및 상기 제어 후 상태량의 각각의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과에 기초하여, 상기 제어 전 상태량에 대한 상기 제어 후 상태량의 위상차 및 감쇠량을 산출하는 스텝과,
상기 복수의 주파수 성분마다, 상기 취득한 위상차 및 감쇠량에 기초하여, 상기 제어 전 상태량을 상기 피드 포워드 제어에 반영시킬 때까지의 지연 시간인 제어 출력 타이밍 시프트양과 상기 피드 포워드 제어의 제어 게인을 결정하는 스텝과,
상기 제어 출력 타이밍 시프트양과 피드 포워드 제어의 제어 게인을 이용하여 제어 전 상태량 합성 파형을 보정하고, 제어 전 상태량 합성값 보정값을 결정하는 스텝과,
상기 제어 전 상태량 합성값 보정값을 사용하여 피드 포워드 제어를 하는 스텝을 실행하는
것을 특징으로 하는 플랜트 제어 방법.A plant control device that feed-forwardly controls the post-control state quantity that is the control state quantity after the control based on the pre-control state quantity that is the control state quantity before the control at the time of processing the workpiece;
extracting a plurality of frequency components included in the pre-control state quantity based on a result of fast Fourier transform of the time series data of the pre-control state quantity, and creating a pre-control state quantity synthesis waveform obtained by synthesizing the extracted frequency components;
calculating a phase difference and attenuation amount of the pre-control state quantity with respect to the pre-control state quantity based on a result of fast Fourier transform of each time series data of the pre-control state quantity and the post-control state quantity;
For each of the plurality of frequency components, based on the acquired phase difference and attenuation amount, a control output timing shift amount that is a delay time until the pre-control state amount is reflected in the feed-forward control, and a control gain of the feed-forward control step of determining class,
correcting the pre-control state quantity synthesis waveform using the control output timing shift amount and the control gain of the feed-forward control, and determining a pre-control state quantity synthesis value correction value;
Executing a step of performing feed-forward control using the pre-control state quantity composite value correction value
Plant control method, characterized in that.
상기 제어 전 상태량의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과에 기초하여, 상기 제어 전 상태량에 포함되는 복수의 주파수 성분을 추출하고, 추출된 주파수 성분을 합성한 제어 전 상태량 합성 파형을 작성하는 스텝과,
상기 제어 전 상태량 및 상기 제어 후 상태량의 각각의 시계열 데이터를 고속 푸리에 변환한 결과에 기초하여, 상기 제어 전 상태량에 대한 상기 제어 후 상태량의 위상차 및 감쇠량을 산출하는 스텝과,
상기 복수의 주파수 성분마다, 상기 취득한 위상차 및 감쇠량에 기초하여, 상기 제어 전 상태량을 상기 피드 포워드 제어에 반영시킬 때까지의 지연 시간인 제어 출력 타이밍 시프트양과 상기 피드 포워드 제어의 제어 게인을 결정하는 스텝과,
상기 제어 출력 타이밍 시프트양과 상기 피드 포워드 제어의 제어 게인을 이용하여 제어 전 상태량 합성 파형을 보정하고, 제어 전 상태량 합성값 보정값을 결정하는 스텝과,
상기 제어 전 상태량 합성값 보정값을 사용하여 피드 포워드 제어를 하는 스텝
을 실행시키기 위한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장된 플랜트 제어 프로그램.To a computer constituting a plant control device for feed-forward control of a post-control state quantity that is a control state quantity after control based on a pre-control state quantity that is a control state quantity before control when processing a workpiece;
extracting a plurality of frequency components included in the pre-control state quantity based on a result of fast Fourier transform of the time series data of the pre-control state quantity, and creating a pre-control state quantity synthesis waveform obtained by synthesizing the extracted frequency components;
calculating a phase difference and attenuation amount of the pre-control state quantity with respect to the pre-control state quantity based on a result of fast Fourier transform of each time series data of the pre-control state quantity and the post-control state quantity;
For each of the plurality of frequency components, based on the acquired phase difference and attenuation amount, a control output timing shift amount that is a delay time until the pre-control state amount is reflected in the feed-forward control, and a control gain of the feed-forward control step of determining class,
correcting a state quantity synthesis waveform before control using the control output timing shift amount and a control gain of the feedforward control, and determining a pre-control state quantity synthesis value correction value;
Step of performing feed-forward control by using the pre-control state quantity composite value correction value
A plant control program stored in a computer-readable recording medium for executing
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