KR20170033224A - 플랜트 제어 장치, 압연 제어 장치, 플랜트 제어 방법 및 플랜트 제어 프로그램을 기록한 기록 매체 - Google Patents

플랜트 제어 장치, 압연 제어 장치, 플랜트 제어 방법 및 플랜트 제어 프로그램을 기록한 기록 매체 Download PDF

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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

압연기를 비롯한 플랜트에 있어서 피드 포워드 제어를 실시하는 경우에 있어서, 위상이 상이한 복수의 변동 요인을 제어 대상이 포함하고 있는 경우에, 제어 출력의 위상 시프트량을 적절하게 조정하여 제어 효과를 높이는 것이다. 제어 대상이 포함하는 변동 요인에 기초하여 상기 제어 대상에 발생한 제어 전 상태량의 변동에 기초하여, 제어 대상의 가공 처리 시에 피드 포워드 제어를 행하는 플랜트 제어 장치로서, 제어 전 상태량의 변동과, 가공 처리가 행해진 후의 제어 대상의 상태량인 제어 후 상태량의 변동의 위상차를 취득하고, 그 위상차에 기초하여, 제어 전 상태량의 계측 결과를 피드 포워드 제어에 반영시킬 때까지의 위상 시프트량을 결정하는 것을 특징으로 한다.

Description

플랜트 제어 장치, 압연 제어 장치, 플랜트 제어 방법 및 플랜트 제어 프로그램을 기록한 기록 매체{PLANT CONTROL APPARATUS, ROLLING CONTROL APPARATUS, PLANT CONTROL METHOD, AND RECORDING MEDIUM STORING PLANT CONTROL PROGRAM}
본 발명은, 플랜트 제어 장치, 압연 제어 장치, 플랜트 제어 방법 및 플랜트 제어 프로그램에 관한 것이다.
금속판을 압연함으로써 얇은 금속 재료를 효율적으로 생산하는 플랜트인 압연기에 있어서는, 피압연재인 금속판의 경도 불균일에 의한 판 두께 불량이 발생하는 경우가 있다. 경도 불균일이란, 피압연재의 경도가 피압연재의 전체에 걸쳐 균일하지 않은 상태이다. 피압연재의 경도는, 압연될 때의 변형 저항으로 되기 때문에, 압연 시에 피압연재를 반송하는 반송 방향인 압연 방향으로 경도 불균일이 발생하였으면, 위치에 따라서 피압연재의 찌부러짐 상태가 달라, 압연된 후의 판 두께에 변동이 발생한다.
압연은, 원래의 금속판의 판 두께인 원판 두께로부터 제품 두께까지, 일반적으로 피압연재를 복수회 압연기에 통과시킴으로써 행해진다. 경도 불균일이 존재하면, 위치에 따라 피압연재의 경도가 상이하기 때문에 판 두께 변동이 발생하지만, 복수회의 압연에 있어서 매회 판 두께 편차가 새롭게 발생한다. 제품의 판 두께 정밀도를 향상시키기 위해서, 압연기에 있어서는 판 두께 제어가 실시되지만, 경도 불균일에 의해 압연 시마다 발생하는 판 두께 변동을, 판 두께 제어로 제거하는 것은 곤란하였다.
예를 들어, 어떤 회의 압연 시에 발생한 경도 불균일에 의한 판 두께 변동을, 다음 회의 압연 시에 입구측 판 두께계에서 검출하여, 피드 포워드적으로 판 두께 제어를 행함으로써 판 두께 변동을 억제하는 것이 행해진다. 그러나, 경도 불균일에 의해 새롭게 판 두께 변동이 발생하기 때문에 통상의 제어 게인보다 큰 게인이 필요하여, 주파수 분석에 의해 경도 불균일의 유무를 판단하고, 피드 포워드 판 두께 제어의 제어 게인을 변경하는 것이 행해지고 있다(특허문헌 1).
일본 특허 공개 제2000-33409호 공보 일본 특허 제2012-86252호 공보
특허문헌 1에 개시된 기술에 있어서는, 경도 불균일에 기초하는 피압연재의 반송 방향의 변형 저항 변동을 제거하기 위해서, 전회의 압연 시에 발생한 판 두께 변동을, 다음 회의 압연 시에 입구측 판 두께 변동으로서 피드 포워드 제어에 의해 제거하고 있다. 그때, 경도 불균일의 유무에 따라서 피드 포워드 제어의 제어 게인을 변경하는 것이 행해지고 있다.
피드 포워드 제어는 비례 제어이며, 대상으로 되는 제어 편차에 위상과 진폭을 아울러 출력함으로써 제어 효과를 최대한으로 하는 것이 가능해진다. 제어 편차로서, 정현파를 가정하고, 그것에 대하여 제어 게인을 곱한 제어 출력을 공급하고, 결과로서 위상, 진폭이 어떻게 되는지에 대하여 검토한다. 예를 들어, 정현파 sin(ωt)에 대한 제어 출력으로서, 제어 게인 G 및 위상 시프트 Δ를 곱한 정현파를 작성하고, 얻어진 결과를 y라 한다.
이 경우, y는 이하의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure pat00001
여기서, 상기 수학식 1에 있어서의 y의 진폭은 이하의 수학식 2, 위상은 이하의 수학식 3에 의해 표현된다.
Figure pat00002
Figure pat00003
도 19는, y의 진폭 X 및 위상 어긋남 δ를, 제어 게인 G 및 위상 시프트 Δ를 변화시킨 경우에 대하여 나타낸 그래프의 도면이다. 도 19에 도시한 바와 같이, 위상 시프트 Δ가 커지면 진폭도 커지고, 제어 게인 G에 따라서는 60도를 초과하면 제어 효과가 얻어지지 않을 뿐만 아니라 역효과로 되는 것을 알 수 있다. 또한, 제어를 행함으로써, 위상 시프트 Δ가 있는 경우에는, 결과로서 얻어지는 제어 결과 y의 위상이 원래의 정현파 sin(ωt)로부터 어긋나 버리는 것을 알 수 있다.
즉, 비례 제어인 피드 포워드 제어의 제어 게인을 증대시켜도, 제어 대상과 제어 출력의 위상이 어긋나 있는 경우, 즉 위상 시프트 Δ가 존재하는 경우, 제어 효과가 작아질 뿐만 아니라, 오히려 악화시켜 버릴 가능성이 있다.
여기서, 경도 불균일에 기인하는 판 두께 변동이 발생하는 경우를 생각하면, 압연에 있어서는 판 두께 제어ㆍ장력 제어가 행해지기 때문에, 판 두께 변동과 경도 불균일의 위상 관계가 어긋나게 된다. 이 위상 관계란, 각 파형의 피크 위치가 1주기 360도에 대하여 어느 정도의 각도로 어긋나 있는지를 나타낸다. 따라서, 피압연재의 입구측 판 두께 편차에 의한 피드 포워드 제어를 실시해도, 본래의 경도 불균일과는 위상 관계가 어긋나 있기 때문에 제어 효과가 얻어지지 않게 된다.
또한, 이와 같은 과제는, 금속 재료의 압연에 있어서의 피압연재의 경도 불균일에 한하지 않고, 플랜트의 제어에 있어서, 기준이 되는 변동 요인에 기초하여 발생한 제어 전의 변동 요인을 포함하는 제어 대상물을 제어하여 제어 결과를 얻는 경우에 있어서, 기준이 되는 변동 요인과 제어 전의 변동 요인의 위상이 어긋나 있는 경우에 마찬가지로 과제로 될 수 있다.
본 발명에 있어서 해결해야 할 과제는, 압연기를 비롯한 플랜트에 있어서 피드 포워드 제어를 실시하는 경우에 있어서, 위상이 상이한 복수의 변동 요인을 제어 대상이 포함하고 있는 경우에, 제어 출력의 위상 시프트량을 적절하게 조정하여 제어 효과를 높이는 것에 있다.
본 발명은 예를 들어 특허 청구 범위에 기재된 구성을 채용한다. 본원은 상기 과제를 해결하는 구성 요소를 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 제어 대상이 포함하는 변동 요인에 기초하여 제어 대상에 발생한 제어 전 상태량의 변동에 기초하여, 제어 대상의 가공 처리 시에 피드 포워드 제어를 행하는 플랜트 제어 장치로서, 제어 전 상태량의 변동과, 가공 처리가 행해진 후의 제어 대상의 상태량인 제어 후 상태량의 변동의 위상차를 취득하는 위상차 취득부와, 제어 위상차에 기초하여, 제어 전 상태량의 계측 결과를 상기 피드 포워드 제어에 반영시킬 때까지의 위상 시프트량을 결정하는 피드 포워드 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 압연기를 비롯한 플랜트에 있어서 피드 포워드 제어를 실시하는 경우에 있어서, 위상이 상이한 복수의 변동 요인을 제어 대상이 포함하고 있는 경우에, 제어 출력의 위상 시프트량을 적절하게 조정하여 제어 효과를 높일 수 있다. 또한, 상기한 것 이외의 과제, 구성 및 효과는 이하의 실시 형태의 설명에 의해 명백하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 압연기 및 압연 제어 장치의 전체 구성을 도시하는 도면.
도 2는 압연기의 압연 현상 및 관계되는 각 파라미터를 도시하는 도면.
도 3은 압연 제어의 기본 식을 도시하는 도면.
도 4는 판 두께 제어부에 있어서의 판 두께 제어의 처리 내용을 도시하는 도면.
도 5는 장력 제어부에 의한 장력 제어의 처리 내용을 도시하는 도면.
도 6은 압연 현상의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 7은 압연 현상의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 8은 압연 현상의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 판 두께 제어부 및 피드 포워드 제어 조정 장치의 처리 내용을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 제어 게인ㆍ타이밍 시프트량 설정 장치의 기능 구성을 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 따른 위상차의 산출 동작을 나타내는 흐름도.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 따른 위상차의 산출 동작을 도시하는 도면.
도 13은 압연 현상의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 14는 압연 현상의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 15는 압연 현상의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 16은 압연 현상의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 17은 압연 현상의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 18은 본 발명의 실시 형태에 따른 압연 제어 장치의 하드웨어 구성을 도시하는 도면.
도 19는 위상 제어에 있어서의 위상 시프트량과 위상 어긋남량, 진폭과의 관계를 도시하는 도면.
본 발명에 따른 플랜트 제어 장치의 실시예로서, 금속 재료인 피압연재에 대한 가공 처리로서 압연을 행하는 압연기의 제어 장치를 예로서 설명한다. 본 실시 형태에 있어서는, 4스탠드의 탠덤 압연기에 있어서, 피압연재의 변형 저항 변동인 경도 불균일이 발생하는 경우에 있어서, 경도 불균일에 의해 발생하는 판 두께 변동을 최소한으로 하는 제어 방법이 특징의 하나이다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 4스탠드 압연기 및 그 제어 구성을 도시하는 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 탠덤 압연기는 복수의 롤을 포함하는 #1스탠드 압연기(11) 내지 #4스탠드 압연기(14)가 4대 연속적으로 배열된 것이며, 각 압연기에 있어서는 도 2에 도시한 바와 같은 압연이 행해진다. 본 실시 형태에 있어서는, 1대의 압연기는 6개의 롤을 포함하고, 피압연재를 사이에 두고 내측부터 작업 롤, 중간 롤, 백업 롤이라 불린다.
압연은, 도 2에 도시한 바와 같이, 상하 작업 롤간에서 피압연재를 찌부러뜨림으로서 실시된다. 이때, 피압연재(0)는 입구측 장력 Tb 및 출구측 장력 Tf에 의해 인장되고, 압연 하중 P에 의해 찌부러뜨려짐으로써 입구측 판 두께 H는 출구측 판 두께 h로 된다. 압연 현상에 의해 압연 하중 P, 선진율 f 및 후진율 b가 발생하고, 작업 롤 속도 VR의 경우, 입구측 속도 Ve 및 출구측 속도 Vo는 각각 도 2에 도시한 대로 된다.
도 3에, 도 2의 압연 현상을 모델화한 것을 도시한다. 자기 스탠드 압연기 및 전후 스탠드 압연기의 입구측 속도 Ve, 출구측 속도 Vo에 의해 입구측 장력 Tb, 출구측 장력 Tf가 변화된다. 장력이 변화되면, 압연 하중 P 및 출구측 판 두께 h, 입구측 속도 Ve, 출구측 속도 Vo가 변화된다. 이상과 같이, 압연 현상은 입구측 판 두께 H, 작업 롤 속도 VR, 롤 갭 S를 입력으로 하고, 입구측 장력 Tb, 출구측 장력 Tf, 출구측 판 두께 h를 출력으로 하는 복잡한 현상이며, 장력을 통해 전후 압연기 스탠드에 있어서의 압연 현상과도 관계된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 4스탠드의 각 압연기에는, 작업 롤 속도를 조작하는 전동기와 전동기 속도 제어 장치(21 내지 24) 및 작업 롤간의 간격인 롤 갭을 조작하는 롤 갭 제어 장치(31 내지 34)가 설치되어 있다. 압연에 있어서는, 제품으로 되는 피압연재의 판 두께가 제품의 품질상 중요하여, 피압연재의 판 두께를 측정하기 위한 판 두께계(41 내지 44)가 각 압연기 스탠드 출구측에 설치되어 있다. 또한, 피압연재에 가해지는 장력은, 압연 조업의 안정성을 위해서는 중요하며, 판 두께 정밀도에도 관계되기 때문에 장력계(51 내지 54)가 각 스탠드 출구측에 설치되어 있다. 또한, #4스탠드 압연기(14)의 출구측에는, #4스탠드 압연기(14)의 출구측 장력을 제어하기 위해서 출구측 브라이들 롤(15) 및 전동기 및 전동기 속도 제어 장치(25)가 설치되어 있다.
#1스탠드 압연기(11)에 있어서는, #1스탠드 압연기(11)의 롤 갭을 조작하는 판 두께 제어부(61)가, #2스탠드 압연기(12) 내지 #4스탠드 압연기(14)에 있어서는 전단 스탠드 속도를 조작하는 판 두께 제어부(62 내지 64)가 실시되어 있다. 예를 들어, #2스탠드 압연기(12)의 경우에는 1스탠드 압연기(11)의 속도 제어가 행해진다.
#2스탠드 압연기(12) 이후의 판 두께 제어부(62 내지 64)에 있어서는, 입구측 판 두께계의 검출 결과를 사용한 피드 포워드 제어와 출구측 판 두께계의 검출 결과를 사용한 피드백 제어가 실시된다. 예를 들어, #2스탠드의 판 두께 제어부(62)에 있어서는, #1스탠드의 출구측의 판 두께계(41)의 검출 결과를 사용한 피드 포워드 제어와, #2스탠드의 출구측의 판 두께계(42)의 검출 결과를 사용한 피드백 제어가 행해진다.
장력에 관해서는, 각 압연기 스탠드의 출구측 장력을, 다음 스탠드 압연기의 롤 갭을 사용하여 제어하는 장력 제어부(71 내지 73)가 행한다. 예를 들어, #1스탠드 압연기(11)의 출구측 장력은, 장력 제어부(71)가, #2스탠드 압연기(12)의 롤 갭을 롤 갭 제어 장치(32)를 조작함으로써 제어한다. 또한, #4스탠드 압연기(14)의 출구측 장력은, 장력 제어부(74)가, 출구측 브라이들 롤(15)의 속도를 속도 제어 장치(25)를 조작함으로써 제어한다.
도 4는 판 두께 제어부(64)의 개요를 도시하는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 판 두께 제어부(64)는, #3스탠드 압연기(13)의 출구측의 판 두께계(43)에서 측정한 입구측 판 두께 편차 ΔH를, 피압연재의 측정 위치가 #4스탠드 압연기(14) 바로 아래에 도달할 때까지 지연시키도록 이송 처리한다. 이 입구측 판 두께 편차 ΔH의 계측 결과가 압연 전의 상태량인 제어 전 상태량이며, 그 위상이 제어 전 위상이다.
그리고, 판 두께 제어부(64)는, 제어 게인 GFF를 곱한 피드 포워드 제어 출력과, #4스탠드 압연기(14)의 출구측의 판 두께계(44)에서 측정된 출구측 판 두께 편차 Δh에 제어 게인 GFB를 곱하여 적분 처리된 피드백 제어 출력을 가산한 것을 제어 출력으로서 출력한다. 이 출구측 판 두께 편차 Δh의 계측 결과가 압연 후 판 두께인 제어 후 상태량이며, 그 위상이 제어 후 위상이다.
다른 판 두께 제어부(61 내지 63)에 있어서도 마찬가지의 구성으로 되어 있고, 각 압연기 스탠드에 대한 입구측 판 두께 편차에 의한 피드 포워드 제어와, 출구측 판 두께 편차에 의한 피드백 제어를 포함한다. 판 두께 변동은, 발생 위치인 #4스탠드 압연기(14) 바로 아래에서는 검출할 수 없고, #4스탠드 압연기(14)로부터 이격된 위치에 설치된 판 두께계(44)에 의해 검출하기 때문에, 판 두께 변동 발생으로부터 검출까지의 낭비 시간이 존재한다. 그 때문에, 피드백 제어는 적분 제어로 하고 있다.
도 5는 장력 제어부(73)의 개요를 도시하는 도면이다. #3스탠드 압연기(13)와 #4스탠드 압연기(14) 사이에 설치된 3-4스탠드간 장력계(53)에서 측정된 장력 실적 T34FB와 장력 명령 T34REF의 편차 ΔT34를 사용하여, 비례 적분 제어를 행하는 구성으로 되어 있다. 적분 제어에 있어서는, 제어 출력이 제어 상태량에 대하여 위상이 90도 어긋나기 때문에, 결과로서 얻어지는 #4스탠드 압연기(14)의 출구측 판 두께에 있어서는, 본래의 경도 불균일 위치에 대하여 판 두께 편차의 위상이 어긋난다.
도 6 내지 도 8은, 도 1에 도시한 바와 같은 4스탠드 탠덤 압연기의 압연 현상의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 도 6은 판 두께 제어, 장력 제어 모두 실시하지 않은 경우, 경도 불균일인 변형 저항 변동에 의해, #4스탠드의 입구측 판 두께, #4스탠드의 출구측 판 두께, #3스탠드 내지 #4스탠드간 장력, #4스탠드 출구측 장력이 시간 경과에 의해 어떻게 변동되는지의 시뮬레이션 결과이다.
도 6 내지 도 8에 있어서, "판 두께 변동"에서는 입구측 판 두께의 변동이 실선으로, 출구측 판 두께의 변동이 파선으로 도시되어 있다. "장력 변동"에서는, 입구측 장력의 변동이 실선으로, 출구측 장력의 변동이 파선으로 도시되어 있다. "하중 변동"에서는, 압연 하중의 변동이 실선으로, 변형 저항 변동이 파선으로 도시되어 있다.
이 경우, 경도 불균일이 그대로 판 두께 변동으로서 나타나기 때문에, 변형 저항 변동과 #4스탠드 입구측 판 두께 편차, #4스탠드 출구측 판 두께 편차는 파형의 피크 위치가 일치하고 있어, 위상 관계에 어긋남이 없는 것을 알 수 있다.
도 7은 ＃4스탠드의 입구측인 #3스탠드 내지 #4스탠드간 장력 제어부(73) 및 #4스탠드 출구측 장력 제어부(74)를 비례 적분 제어로 실시하고, 또한 #4스탠드 출구측 판 두께 제어부(64)의 피드백 제어만 실시한 경우이다. 이 경우, #4스탠드 출구측 판 두께 편차의 위상이 #4스탠드 입구측 판 두께 편차보다 빨라지는 위상 앞섬이 발생하고 있다.
이것은, #4스탠드의 판 두께 제어부(64)에 있어서 적분 제어를 실시하고 있기 때문에 90도의 위상 뒤짐의 제어 출력으로 되고, 수학식 1 내지 수학식 3 및 도 19에서 도시한 바와 같은 관계로부터 Δ가 마이너스이므로, 제어 결과인 #4스탠드 출구측 판 두께 편차의 δ는 플러스측으로 되기 때문이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 경도 불균일과 같이 제어 대상이 원래 갖고 있는 변동 요인에 대하여 제어를 행함으로써, 위상이 상이한 다른 변동 요인이 발생하여, 제어 대상의 상태량간의 위상 관계가 변동되어 버린다. #4스탠드의 전단 스탠드인 ＃3스탠드의 판 두께 제어부(63)의 피드백 제어도 실시한 경우, 도 8에 도시한 바와 같이, #4스탠드 입구측 판 두께 편차는, 변형 저항보다도 앞섬 위상으로 되어 있다.
통상, 탠덤 압연기에 있어서는, #1스탠드를 비롯하여, 각 압연기 스탠드에서 판 두께 제어를 실시하기 때문에, 변형 저항 변동과, 그 결과로서 나타나는 판 두께 변동은 위상이 어긋나 있는 것을 알 수 있다. 그 때문에, 압연기 스탠드의 입구측 판 두께 편차를 사용하여 피드 포워드 제어를 실시하는 경우, 변형 저항 변동과 입구측 판 두께 편차 변동의 위상 어긋남의 영향에 의해 제어 효과가 얻어지지 않게 된다.
종래, 피드 포워드 제어의 조정 방법으로서는, 제어 출력 내지 제어 조작단까지의 낭비 시간, 응답을 고려하여, 도 4에 있어서의 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF를 설정하고, 제어 결과인 출구측 판 두께 편차에 의해 제어 게인을 변경하는 것이 행해졌다. 그러나, 이 방법을 사용한 경우, 제어 대상 상태량인 입구측 판 두께 편차와 경도 불균일인 변형 저항 변동에 위상차가 있기 때문에 제어 효과가 얻어지지 않게 된다.
상기 수학식 1 내지 수학식 3 및 도 19에서 도시한 바와 같이, 피드 포워드 제어에 있어서는, 제어 게인 G와 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF를 적절하게 설정하는 것이 필요하다. 그리고, 이 설정은 압연 속도나, 그 밖에 어떤 제어가 실시되고 있는지를 고려하여 결정할 필요가 있어, 복잡한 조정으로 된다. 압연 속도의 경우, 판 두께 편차 변동의 주파수가 변하기 때문에, 제어 출력 내지 제어 조작단 동작까지의 응답이 변화된다. 또한, 탠덤 압연기의 경우, 어느 압연기 스탠드에서 어떤 판 두께 제어, 장력 제어가 실시되고 있는지에 의해 상이하다.
피드 포워드 제어에 있어서 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF 및 제어 게인 G를 적절하게 설정하는 것은 중요하지만, 양자는 상기 수학식 1 내지 수학식 3에 있어서 설명한 관계로 결부되어 있다. 예를 들어 제어 게인 G를 변경하면, 상태량간의 위상 어긋남량 δ도 변동된다. 반대로 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF를 변경하면 제어 상태량의 진폭 X도 변동되어 버린다. 따라서, 양자를 적절하게 설정하도록 조정하는 것은 곤란하다.
상기 수학식 3에 있어서, 상태량간의 위상 어긋남량 δ는, 역정접 함수이기 때문에 -∞ 내지 +∞에 대하여 -90도 내지 +90도를 정의역으로 하지만, 수학식 1로부터 명백하게 + 무한대를 초과하여 -로 된 경우 90도보다 커지기 때문에 편의적으로 도 19와 같이 90도를 초과하는 것으로 하고 있다. 수학식 3으로부터, 제어 게인 G가 1보다 크지 않으면 상태량간의 위상 어긋남량 δ는 90도를 초과하지 않는다. 따라서, 상태량간의 위상의 어긋남 δ가 90도를 초과하는 경우에는 제어 게인 G가 지나치게 크다고 예측할 수 있다.
또한, 제어 타이밍 시프트량 Δ와 상태량간의 위상 어긋남량 δ는 역방향으로 되기 때문에, 상태량간의 위상 어긋남량 δ를 알면 제어 타이밍 시프트량 Δ를 어떻게 변경할지를 예측할 수 있다. 예를 들어, 상태량간의 위상 어긋남량 δ가 +방향이면, 제어 타이밍 시프트량 Δ를 증가 방향, 즉, 마이너스측으로부터 플러스측으로 향하는 방향으로 변경하면 된다. 한편, 플러스측으로부터 마이너스측으로 향하는 방향은 감소 방향이다.
압연기의 판 두께 제어에 있어서의 피드 포워드 제어의 경우, 입구측 판 두께계에서 검출한 입구측 판 두께 편차와 출구측 판 두께계에서 검출하는 출구측 판 두께 편차의 위상 관계를 상태량간의 위상 어긋남량 δ, 입구측 판 두께 편차로부터 제어 출력까지의 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF를 제어 타이밍 시프트량 Δ라 생각할 수 있다. 따라서, 이들 상태량을 사용하여, 피드 포워드 제어에 있어서의 제어 타이밍 시프트량 ΔTFF 및 제어 게인 GFF를 조정하면 된다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 피드 포워드 제어 조정 장치(101)에 있어서는, #4스탠드의 입구측의 판 두께계(43)에서 검출한 입구측 판 두께 편차 ΔH에 대하여 판 이송 처리를 실시함으로써, #4스탠드의 출구측의 판 두께계(44) 바로 아래 통과의 타이밍에서 취출하고, 입구측 판 두께 편차 ΔHTRK라 한다. 또한, #4스탠드의 출구측의 판 두께계(44)에서 검출한 출구측 판 두께 편차 Δh를 입력한다.
#4스탠드 압연기(14)의 압연 하중을 측정하기 위한 압연 하중계(46)로부터 압연 하중 P를, #4스탠드 압연기(14) 바로 아래로부터 #4스탠드의 출구측의 판 두께계(44) 바로 아래까지 이송 처리하여 압연 하중 PTRK라 한다. 이들 #4스탠드의 출구측 판 두께 편차 Δh, 입구측 판 두께 편차 ΔHTRK, 압연 하중 PTRK가, #4스탠드의 제어 게인ㆍ타이밍 시프트량 설정 장치(102)에 입력된다. 이 압연 하중 P의 변동이, 피압연재의 경도 불균일에 따라서 발생하는 제어량의 변동이며, 그 위상이 제어량 위상이다.
제어 게인ㆍ타이밍 시프트량 설정 장치(102)에 있어서는, ΔHTRK, Δh, P의 위상 관계 및 Δh의 대소에 의해 피드 포워드 제어 게인 GFF 및 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF를 조정한다. 즉, 제어 게인ㆍ타이밍 시프트량 설정 장치(102)가 피드 포워드 조정부로서 기능한다.
도 10은 제어 게인ㆍ타이밍 시프트량 설정 장치(102)의 기능 구성을 도시하는 도면이다. 제어 대상인 압연기의 상태량으로서, 상술한 피압연재의 입구측 판 두께 편차 ΔHTRK와, 출구측 판 두께계에서의 출구측 판 두께 편차 검출값 Δh, 및 압연 하중 PTRK가 입력된다. 그리고, ΔHTRK와 Δh의 위상 관계에 기초하여, 제어 출력의 위상 시프트량을 조정하는 것이 본 실시 형태에 따른 특징의 하나이다.
피드 포워드 제어의 목적은, 입구측 판 두께 편차가 출구측 판 두께 편차로 되지 않도록 하는 것이다. 그 때문에, 피드 포워드 제어가 적절하게 작용하여, 출구측 판 두께 편차가 작아지면 상술한 입구측 판 두께 편차와 출구측 판 두께 편차의 위상 관계의 판단이 곤란해진다. 그 때문에, 제어 출력 및 판 두께 변동의 원인으로 되는 경도 불균일의 영향을 받는 압연 하중과 입구측 판 두께 편차의 위상 관계도 사용하여 위상 조정을 실시하는 것도 본 실시 형태에 따른 특징의 하나이다.
PP값 연산 장치(103)에 있어서는, 입력된 출구측 판 두께 편차 검출값 Δh 및 입구측 판 두께 편차 ΔHTRK로부터, 입구측 판 두께 편차 ΔHTRK의 1주기에 해당하는 범위 내의 최댓값 및 최솟값을 구하고, 최댓값으로부터 최솟값을 감산함으로써, 출구측 판 두께 편차 PP값 ΔhPP를 구한다. 여기서, 1주기에 해당하는 범위는, 위상차 연산 장치(104a, 104b)와 마찬가지로 하여 결정한다. ΔhPP는, 출구측 판 두께가 어느 정도 변동하였는지, 즉 출구측 판 두께의 변동폭을 나타내는 값이다.
위상차 연산 장치(104a, 104b)에 있어서는, 도 11에 도시한 바와 같은 방법에 의해, 기준 신호에 대한 비교 신호의 위상 어긋남을 구한다. 먼저, 기준 신호의 변동 1주기분의 신호를 취출한다(S1101). 즉, S1101에 있어서 위상차 연산 장치(104a, 104b)가 제어 전 위상 취득부로서 기능한다. 1주기는, 기준 신호로부터 FFT(Fast Fourier Transform)를 사용하여 진동 주파수를 구하고, 1주기의 시간을 구해도 되고, 예를 들어 기준 신호의 최댓값의 시간 간격으로부터 구해도 된다. 엄밀하게 1주기분일 필요는 없고, 1주기 이상으로 되어도 된다.
마찬가지로, 위상차 연산 장치(104a, 104b)는, 비교 신호에 대해서도 기준 신호에서의 취출 개시점으로부터 취출 종료점까지의 신호를 취출한다(S1101). 즉, S1101에 있어서 위상차 연산 장치(104a, 104b)는, 제어 후 위상 취득부 및 제어량 위상 취득부로서도 기능한다. 구체적으로는, 도 12의 (a)에 도시한 바와 같이, 기준 신호 및 비교 신호용으로 계산기의 샘플링 주기(정주기)마다 데이터를 저장하는 테이블을 준비하고, 현 샘플링 시에 있어서의 데이터가 마지막으로 기록되도록 한다. 1주기의 시간을 알면, 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 현 샘플링점으로부터 시간분 거슬러 올라간 테이블 개수를 취출하고, 1주기분 테이블에 카피한다.
다음에, 1주기분 테이블 내의 최댓값, 최솟값을 구하여 각각 상한값, 하한값으로 하고, 상한값, 하한값이 각각 +1, -1로 되도록 1주기분 테이블 내 데이터를 규격화한다(S1102). 그리고, 기준 신호를 기준으로 하여 비교 신호의 위상을 어긋나게 한다(S1103). 비교 신호의 위상을 어긋나게 하는 처리는, 도 12의 (c)에 도시한 바와 같이, 비교 신호용 변경 테이블을 설치하고, 비교 신호용 1주기분 테이블로부터 테이블 위치를 어긋나게 하여 카피함으로써 행해진다. 도 12의 (c)는 2샘플링분 어긋나게 하는 경우이다.
그리고, 위상차 연산 장치(104a, 104b)는, 비교 신호용 변경 테이블과 기준 신호 1주기분 테이블의 각 테이블 데이터의 차의 2승을 1주기분 테이블 전부에 대하여 총합을 구한다(S1104). 이 값(이후, 「2승 오차 1주기분」이라 함)이, 기준 신호와 위상을 어긋나게 한 비교 신호가 어느 정도 유사한지의 판단 지표값으로 된다.
위상차 연산 장치(104a, 104b)는, 위상을 어긋나게 하는 양(이후, 「위상 어긋남량」이라 함)을 변화시키면서, S1103으로부터의 처리를 반복한다(S1105/"아니오"). 그리고, 미리 정해진 소정수의 위상 어긋남량에 대하여 처리를 완료하면(S1105/"예"), 2승 오차 1주기분이 최소로 되는 어긋남량을 선택하고(S1106), 처리를 종료한다. S1106에 있어서의 선택 결과가, 위상 어긋남의 산출 결과로 된다.
여기서, 위상 어긋남량은, 기준 신호에 대하여 비교 신호의 위상이 앞서는 방향을 +측, 뒤지는 방향을 -측이라 한다. 테이블 어긋남량으로서는, 도 12의 (c)와 같이 어긋나게 한 경우가 -측으로 된다. 위상차 연산 장치(104a)는 기준 신호로서 입구측 판 두께 편차 ΔHTRK, 비교 신호로서 출구측 판 두께 편차 검출값 Δh를 취득하고, 입구측 판 두께-출구측 판 두께간 위상차 ΔTED를 얻는다. 또한, 위상차 연산 장치(104b)는 기준 신호로서 입구측 판 두께 편차 ΔHTRK, 비교 신호로서 압연 하중 PTRK를 취득하고, 입구측 판 두께-압연 하중간 위상차 ΔTEP를 얻는다.
피드 포워드 제어에 있어서는, 입구측 판 두께 편차를 사용하여, 출구측 판 두께 편차를 작게 하는 것을 목적으로 한다. 즉 제어 대상 상태량은 출구측 판 두께 편차이다. 경도 불균일인 변형 저항 변동의 영향이 입구측 판 두께 편차로서 #4스탠드 입구측에 있어서는 이미 나타나 있으므로, #4스탠드의 판 두께 제어부(64)는, 입구측 판 두께 편차를 사용한 피드 포워드 제어를 실시한다. 그리고, 피드 포워드 제어 조정 장치(101)는, 입구측 판 두께 편차와 출구측 판 두께 편차의 위상 관계로부터 피드 포워드 제어를 조정한다.
이에 대하여, 피드 포워드 제어의 효과가 적절하게 나타나면, 출구측 판 두께 편차 검출값 Δh가 작아지고, 이상적으로는 0으로 된다. 이 경우, 입구측 판 두께 편차와 출구측 판 두께 편차의 위상 관계를 구하는 것은 곤란해진다. 이에 대하여, 압연 하중은 경도 불균일에 의한 출구측 판 두께 편차 제거의 결과로서, 크게 변동하고 있기 때문에, 이것을 출구측 판 두께 편차의 대용으로 할 수 있다. 즉, 피드 포워드 제어 조정 장치(101)는, 입구측 판 두께 편차와 압연 하중의 위상 관계로부터 피드 포워드 제어의 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF의 조정을 실시하는 기능을 갖는다.
제어 게인ㆍ타이밍 시프트량 설정 장치(102)에 있어서는, 상기의 판단을 행할 필요가 있기 때문에, 퍼지 추론을 실시한다. 멤버십 함수(105)에 있어서는, 출구측 판 두께 편차 PP값 ΔhPP를 입력으로 하고, 도 10에 도시한 바와 같은 멤버십 함수를 사용하여, SHS, SHB를 구한다. SHS는, 출구측 판 두께 편차가 작은 경우를 나타내는 값이다. 한편 SHB는, 출구측 판 두께 편차가 큰 경우를 나타내는 값이다.
멤버십 함수(106)에 있어서는, 입구측 판 두께-출구측 판 두께간 위상차 ΔTED를 입력으로 하고, 도 10에 도시한 바와 같은 멤버십 함수를 사용하여, TEDB, TEDM, TEDZ, TEDP, TEDT를 구한다. TEDB는, 입구측 판 두께-출구측 판 두께간 위상차가 -측에서 큰 정도를 나타내는 값이다. TEDM은, 입구측 판 두께-출구측 판 두께간 위상차가 -측인 정도를 나타내는 값이다. TEDZ는, 입구측 판 두께-출구측 판 두께간 위상차가 없음 정도를 나타내는 값이다. TEDP는, 입구측 판 두께-출구측 판 두께간 위상차가 +측인 정도를 나타내는 값이다. TEDT는, 입구측 판 두께-출구측 판 두께간 위상차가 +측에서 큰 정도를 나타내는 값이다.
멤버십 함수(107)에 있어서는, 입구측 판 두께-압연 하중간 위상차 ΔTEP를 입력으로 하고, 도 10에 도시한 바와 같은 멤버십 함수를 사용하여, TEPM, TEPZ, TEPP를 구한다. TEPM은, 입구측 판 두께-압연 하중간 위상차가 -측인 정도를 나타내는 값이다. TEPZ는, 입구측 판 두께-압연 하중간 위상차가 없음 정도를 나타내는 값이다. TEPP는, 입구측 판 두께-압연 하중간 위상차가 +측인 정도를 나타내는 값이다.
각 멤버십 함수에 있어서의 횡축의 값은, 미리 정한 것을 사용한다. 멤버십 함수(105)에 있어서의 SB는 출구측 판 두께 편차를 사용한 피드 포워드 제어의 조정의 실시 가부의 판정에 사용하는 역치이다. 예를 들어 출구측 판 두께 변동이 1㎛ 이하인 경우에, 피드 포워드 제어의 조정 시에 출구측 판 두께 편차를 사용하지 않는 것이면 SB=1㎛이다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따른 제어 게인ㆍ타이밍 시프트량 설정 장치(102)는, 출구측 판 두께 편차의 변동폭이 소정의 범위 내인 경우, 출구측 판 두께 편차가 아니라 압연 하중의 변동의 위상을 참조한다.
멤버십 함수(106)에 있어서의 DB, DT는, 제어 게인이 지나치게 높은 것의 판정에 사용하는 역치이다. 예를 들어, 입구측 판 두께-출구측 판 두께간 위상차가 90도를 초과하는 경우에는, 제어 게인이 높다고 판단되고, 그 경우에는, 제어 게인 낮춤을 실시할 필요가 있다. 그 때문에 DB=-90도, DT=90도이다.
멤버십 함수(106)에 있어서의 DM, DP 및 멤버십 함수(107)에 있어서의 PM, PP는, 출력 타이밍 시프트량의 조정이 불필요한 것의 판정에 사용하는 역치이다. 예를 들어, 입구측 판 두께-출구측 판 두께간 위상차가 ±20도 이내인 경우에는 출력 타이밍 시프트량의 조정은 불필요하다. 그 때문에, DM=-20도, DP=20도이다. 마찬가지로 PM=-20도, PP=20도이다. 또한, 이들 값은 일례이며, 압연 상황이나 설비의 특성에 따라서 적시 변경하는 것이다.
또한, DP, PZ는, 출구측 판 두께 편차가 최소로 되어, 피드 포워드 제어의 효과가 최대한으로 되는 입구측 판 두께-출구측 판 두께간 위상차, 입구측 판 두께-압연 하중간 위상차를 설정한다. 이들 위상차의 설정은, 압연 시뮬레이션이나 실제 압연에 있어서의 수동 조정 시의 실적 데이터 등으로부터 결정하여 행하면 된다. 이와 같이, 제어 게인ㆍ타이밍 시프트량 설정 장치(102)에 있어서는, 위상차에 대하여 미리 정해진 값과 위상차의 관계에 기초하여 타이밍 시프트량을 결정한다.
퍼지 추론 장치(108)에 있어서는, 멤버십 함수를 사용하여 구한 상기 각 정도로부터, 퍼지 추론을 사용하여, 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF를 증가측으로 변경하는 정도 TFFP, 감소측으로 변경하는 정도 TFFM, 피드 포워드 제어 게인 GFF를 증가측으로 변경하는 정도 GFFP, 감소측으로 변경하는 정도 GFFM을 이하의 같은 추론 룰을 사용하여 구한다.
추론 룰의 처리 방법으로서는 여러 가지가 있지만, 본 실시 형태에 따른 퍼지 추론 장치(108)는, 이하의 수학식 4, 5로 되는 바와 같은 처리를 행한다.
Figure pat00004
Figure pat00005
또한, 사용하는 추론 룰로서는, 출구측 판 두께 편차가 크고, 입구측 판 두께-출구측 판 두께간의 위상차가 제로인 경우, 피드 포워드 제어 게인이 작다고 생각되기 때문에, 이하의 수학식 6과 같은 처리로 된다.
Figure pat00006
또한, 출구측 판 두께 편차가 크고, 입구측 판 두께-출구측 판 두께간의 위상차 있음의 경우, 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF가 어긋나 있다고 판단할 수 있고, 어긋남을 없앰으로써 출구측 판 두께 편차를 작게 하는 것을 기대할 수 있기 때문에, 이하의 수학식 7, 8과 같은 처리로 된다.
Figure pat00007
Figure pat00008
또한, 출구측 판 두께 편차가 크고, 입구측 판 두께-출구측 판 두께간의 위상차가 커서 90도를 초과하는 바와 같은 경우, 피드 포워드 제어 게인이 지나치게 크다고 판단할 수 있다. 이 경우, 먼저 게인을 낮추고, 적정한 제어 게인으로 되고 나서 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF를 조정한 쪽이 좋다고 생각되기 때문에, 이하의 수학식 9, 10과 같은 처리로 된다.
Figure pat00009
Figure pat00010
또한, 출구측 판 두께 편차가 작고, 입구측 판 두께-압연 하중간의 위상차가 큰 경우, 제어 출력 타이밍 시프트량을 조정함으로써 출구측 판 두께 편차를 더욱 작게 하는 것을 기대할 수 있기 때문에, 이하의 수학식 11, 12와 같은 처리로 된다.
Figure pat00011
Figure pat00012
압연 현상의 시뮬레이션을 행하면, 입구측 판 두께-압연 하중간의 위상차가 -측인 경우에 제어 타이밍 시프트량 ΔTFF를 증가측으로, 입구측 판 두께-압연 하중간의 위상차가 +측인 경우에 제어 타이밍 시프트량 ΔTFF를 감소측으로 변경하면 입구측 판 두께-압연 하중간의 위상차가 작아지기 때문에 상기의 제어 룰로 하고 있다. 도 19의 관계는, 입구측 판 두께 편차와 출구측 판 두께 편차와 같이, 제어 대상 상태량이 제어 전후에서 어떻게 변화하는지를 나타내는 것이다. 압연 하중은 입구측 판 두께 변동과 출구측 판 두께 변동 및 입출구측 장력에 의한 압연 현상에 의해 발생하는 것이기 때문에, 입구측 판 두께-압연 하중간의 위상차와 제어 타이밍 시프트량의 관계는 도 19와는 상이하다. 그러나, 제어 타이밍 시프트량을 변경한 경우에 있어서의 위상차의 변화 경향을 알 수 있으면 본 실시예와 같이 제어 타이밍의 조정에 이용 가능하다.
이상의 추론 룰을 사용함으로써, 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF를 증가측으로 변경하는 정도 TFFP, 감소측으로 변경하는 정도 TFFM, 피드 포워드 제어 게인 GFF를 증가측으로 변경하는 정도 GFFP, 감소측으로 변경하는 정도 GFFM을 구한다.
또한, 이상에서 설명한 추론 룰은 일례이며, 피드 포워드 제어에 있어서의 상태량과 피드 포워드 제어 게인 GFF, 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF를 변경하여 출구측 판 두께 편차를 작게 할 수 있을 가능성이 있는 것이면 제어 룰로서 설정하고, 이용 가능하다. 또한, 압연 현상의 시뮬레이션뿐만 아니라, 실제 압연에서 수동으로 조정해 본 결과에 의해 제어 룰을 결정하는 쪽이, 보다 실제 압연 현상에 합치한 조정 방법으로 할 수 있다.
파라미터 변경 장치(109)에 있어서는, 상기에서 구한 변경 정도 TFFP, TFFM, GFFP, GFFM으로부터, 이하의 수학식 13, 14에 의해, 피드 포워드 제어 게인 GFF 및 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF를 변경한다.
Figure pat00013
Figure pat00014
여기서, CTFFP, CTFFM, CGFFP, CGFFM은 조정용의 파라미터이며, CTFFP는 제어 출력 타이밍 시프트량의 1회당의 증가측의 변경량을 나타내는 값이다. CTFFM은 제어 출력 타이밍 시프트량의 1회당의 감소측의 변경량을 나타내는 값이다. CGFFP는 제어 게인의 1회당의 증가측의 변경량을, CGFFM은 감소측의 변경량을 나타내는 값이다.
이상과 같이 함으로써, 피드 포워드 제어 조정 장치(101)에 의해, 4스탠드 판 두께 제어부(64)에 있어서의 피드 포워드 제어의, 피드 포워드 제어 게인 GFF 및 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF를 항상 최적의 상태로 조정하는 것이 가능해져, 피드 포워드 제어의 제어 효과가 대폭 향상된다.
도 13 내지 도 17에, 피드 포워드 제어 조정 장치(101)의 효과를 압연 시뮬레이터에 의해 검증한 결과를 도시한다. 도 13은 도 8의 상태에, #4스탠드의 판 두께 제어부(64)에 있어서의 피드 포워드 제어를 추가한 경우이다. 도 13에 있어서, 입구측 판 두께의 위상은 실선의 세로선으로, 출구측 판 두께의 위상은 파선의 세로선으로, 압연 하중의 위상은 일점쇄선의 세로선으로 도시되어 있다.
즉, 입구측 판 두께-출구측 판 두께간 위상차 ΔTED는, 실선의 세로선과 파선의 세로선의 간격으로 표시되며, 앞섬 위상인 것을 알 수 있다. 또한, 입구측 판 두께-압연 하중간 위상차 ΔTEP는 실선의 세로선과 일점쇄선의 세로선의 간격으로 표시되며, 뒤짐 위상으로 되어 있다. 그리고, 도 13에 도시한 바와 같이 출구측 판 두께 편차는 크기 때문에, 여기에서는 먼저 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF가 앞섬 위상측, 즉 증가 방향으로 변경된다. 그 결과는 도 14와 같이 된다.
도 14에 도시한 바와 같이, 실선과 파선 사이에서 나타나는 입구측 판 두께-출구측 판 두께간 위상차 ΔTED, 실선과 일점쇄선 사이에서 나타나는 입구측 판 두께-압연 하중간 위상차 ΔTEP 모두 작아지고, 또한 출구측 판 두께의 진폭도 약간이지만 작아져 있다. 이 상태에서는 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF는 맞지만, 피드 포워드 제어 게인 GFF가 부족하다고 판단되어, 피드 포워드 제어 게인 GFF가 증대된다. 그 결과는 도 15와 같이 된다.
도 15에 도시한 바와 같이, 출구측 판 두께 편차는 상당히 작아진다. 이 상태에서도, 입구측 판 두께-출구측 판 두께간 위상차 ΔTED는 뒤짐 위상이라 판단되는 경우, 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF가 위상 뒤짐 방향으로 변경된다. 그 결과, 출구측 판 두께 편차는 도 16에 결과를 나타내는 바와 같이 거의 제거하는 것이 가능하다.
이때, 도 16에 도시한 바와 같이, 입구측 판 두께-압연 하중간 위상차 ΔTEP는 뒤짐 위상으로 되어 있고, 이 값을 멤버십 함수(107)의 PZ로서 설정함으로써, 입구측 판 두께-압연 하중간 위상차 ΔTEP에 의해서도 마찬가지로 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF의 조정을 행할 수 있다.
도 17은, 도 13과 반대측으로 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF를 어긋나게 한 경우를 도시하는 도면이다. 입구측 판 두께-압연 하중간 위상차 ΔTEP는 앞섬 위상으로 되어 나타나 있고, 본 시뮬레이션에 있어서는, 입구측 판 두께-압연 하중간의 위상차가 +측인 경우, 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF를 감소측으로 조정함으로써 출구측 판 두께 편차를 더욱 작게 하는 것을 기대할 수 있는 것을 알 수 있다.
이상에 의해, 압연 조업 중에 압연 실적 데이터를 도입하면서, 피드 포워드 제어에 있어서의 타이밍 시프트량 ΔTFF 및 제어 게인 GFF를 수정해 감으로써 피드 포워드 제어의 효과를 향상시킬 수 있다. 이 밖에, 압연 속도나 강종, 판 두께 등의 압연 상태에 따라서 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF 및 피드 포워드 제어 게인 GFF를 관련지어 기억하여 데이터베이스를 작성해 두고, 마찬가지의 압연 조건으로 된 경우에는 데이터베이스에 기억된 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트량 ΔTFF 및 피드 포워드 제어 게인 GFF를 취출하여 사용하고, 압연 실적에 의해 수정함으로써, 피드 포워드 제어에 있어서의 제어 효과를 최대한으로 해 갈 수도 있다. 이 데이터베이스가 조건 정보 기억부로서 기능한다.
또한, 본 실시예에서는, 4스탠드 압연기에 있어서의 #4스탠드의 판 두께 제어부(64)에 대하여 피드 포워드 제어 조정 장치(101)를 적용하는 경우에 대하여 설명하였다. 이에 한하지 않고, 마찬가지로 #2스탠드의 판 두께 제어부(62), #3스탠드의 판 두께 제어부(63) 등, 피드 포워드 제어를 행하는 임의의 스탠드의 판 두께 제어에 대해서도 적용 가능하다.
또한, 본 방식은 4스탠드 탠덤 압연기 이외의 임의의 스탠드수의 탠덤 압연기에도 적용 가능하다. 또한, 본 방식은 싱글 스탠드 압연기에 있어서의 입구측 판 두께계에서 검출한 입구측 판 두께 편차에 의한 피드 포워드 제어에도 적용 가능하다.
또한, 본 명세서에서는, 입구측 판 두께계의 검출 결과에서 검출한 입구측 판 두께 편차를 사용한 피드 포워드 제어의 조정 방법으로 하였지만, 입구측 판 두께 편차와 입출구측 판 속도를 사용한 매스 플로우 판 두께 제어에 있어서의 비례 제어에 대해서도, 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예는, 4스탠드 탠덤 압연기를 제어 대상으로서 설명하였지만, 압연기 이외라도 제어 대상에 대하여 비례 제어 또는 피드 포워드 제어를 실시하는 임의의 플랜트에 적용 가능하다.
상술한 #4스탠드의 판 두께 제어부(64)나, 피드 포워드 제어 조정 장치(101)를 중심으로 한 압연 제어 장치는, 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해 실현된다. 여기서, 본 실시 형태에 따른 압연 제어 장치의 각 기능을 실현하기 위한 하드웨어에 대해서, 도 18을 참조하여 설명한다. 도 18은 본 실시 형태에 따른 압연 제어 장치를 구성하는 정보 처리 장치의 하드웨어 구성을 도시하는 블록도이다. 도 18에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 압연 제어 장치는, 일반적인 서버나 PC(Personal Computer) 등의 정보 처리 단말기와 마찬가지의 구성을 갖는다.
즉, 본 실시 형태에 따른 압연 제어 장치는, CPU(Central Processing Unit)(201), RAM(Random Access Memory)(202), ROM(Read Only Memory)(203), HDD(Hard Disk Drive)(204) 및 I/F(205)가 버스(208)를 통해 접속되어 있다. 또한, I/F(205)에는 LCD(Liquid Crystal Display)(206) 및 조작부(207)가 접속되어 있다.
CPU(201)는 연산 수단이며, 압연 제어 장치 전체의 동작을 제어한다. RAM(202)은, 정보의 고속 판독 기입이 가능한 휘발성의 기억 매체이며, CPU(201)가 정보를 처리할 때의 작업 영역으로서 사용된다. ROM(203)은, 판독 전용의 불휘발성 기억 매체이며, 펌웨어 등의 프로그램이 저장되어 있다.
HDD(204)는, 정보의 판독 기입이 가능한 불휘발성의 기억 매체이며, OS(Operating System)나 각종 제어 프로그램, 어플리케이션 프로그램 등이 저장되어 있다. I/F(205)는, 버스(208)와 각종 하드웨어나 네트워크 등을 접속하여 제어한다. 또한, I/F(205)는, 각각의 장치가 정보를 주고받거나, 혹은 압연기에 대하여 정보를 입력하기 위한 인터페이스로서도 사용된다.
LCD(206)는, 각종 정보를 표시하고, 오퍼레이터가 압연 제어 장치의 상태를 확인하기 위한 시각적 유저 인터페이스이다. 조작부(207)는, 키보드나 마우스 등, 오퍼레이터가 압연 제어 장치에 정보를 입력하기 위한 유저 인터페이스이다. 이와 같은 하드웨어 구성에 있어서, ROM(203)이나 HDD(204) 혹은 도시하지 않은 광학 디스크 등의 기록 매체에 저장된 프로그램이 RAM(202)에 판독되고, CPU(201)가 그 프로그램에 따라서 연산을 행함으로써, 소프트웨어 제어부가 구성된다. 이와 같이 하여 구성된 소프트웨어 제어부와, 하드웨어의 조합에 의해, 본 실시 형태에 따른 압연 제어 장치의 기능이 실현된다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 각 기능이 압연 제어 장치에 모두 포함되어 있는 경우를 예로서 설명하였다. 이와 같이 모든 기능을 하나의 정보 처리 장치에 있어서 실현해도 되고, 보다 많은 정보 처리 장치에 각 기능을 분산하여 실현해도 된다.
또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어떤 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한 어떤 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성 일부에 대해서, 다른 구성의 추가ㆍ삭제ㆍ치환을 하는 것이 가능하다.
11 : #1스탠드 압연기
12 : #2스탠드 압연기
13 : #3스탠드 압연기
14 : #4스탠드 압연기
15 : 출구측 브라이들 롤
21, 22, 23, 24 : 전동기 속도 제어 장치
25 : 속도 제어 장치
31, 32, 33, 34 : 롤 갭 제어 장치
41, 42, 43, 44 : 판 두께계
51, 52, 53, 54 : 장력계
61, 62, 63, 64 : 판 두께계
71, 72, 73, 74 : 장력 제어부
101 : 피드 포워드 제어 조정 장치
102 : 제어 게인ㆍ타이밍 시프트량 설정 장치
103 : PP값 연산 장치
104a, 104b : 비교 신호 위상차 연산 장치
105, 106, 107 : 멤버십 함수
108 : 퍼지 추론 장치
109 : 파라미터 변경 장치

Claims (9)

  1. 제어 대상이 포함하는 변동 요인에 기초하여 상기 제어 대상에 발생한 제어 전 상태량의 변동에 기초하여, 상기 제어 대상의 가공 처리 시에 피드 포워드 제어를 행하는 플랜트 제어 장치로서,
    상기 제어 전 상태량의 변동과, 상기 가공 처리가 행해진 후의 상기 제어 대상의 상태량인 제어 후 상태량의 변동의 위상차를 취득하는 위상차 취득부와,
    상기 위상차에 기초하여, 상기 제어 전 상태량의 계측 결과를 상기 피드 포워드 제어에 반영시킬 때까지의 위상 시프트량을 결정하는 피드 포워드 조정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피드 포워드 조정부는, 상기 위상차에 대하여 미리 정해진 값과 상기 위상차의 관계에 기초하여 상기 위상 시프트량을 결정하는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피드 포워드 조정부는, 상기 위상차에 기초하여 상기 피드 포워드 제어에 있어서의 제어 게인을 결정하는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피드 포워드 조정부는, 상기 제어 후 상태량의 변동폭 및 상기 위상차에 기초하여 상기 위상 시프트량을 결정하는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가공 처리 시에 상기 변동 요인에 따라서 발생하는 제어량의 변동의 위상인 제어량 위상을 취득하는 제어량 위상 취득부를 포함하고,
    상기 피드 포워드 조정부는, 상기 제어 후 상태량의 변동폭이 소정의 범위 내인 경우, 상기 제어 전 상태량의 변동의 위상과 상기 제어량 위상의 위상차에 기초하여, 상기 위상 시프트량을 결정하는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 후 상태량의 변동폭이 소정의 범위 내로 된 상태에 있어서의 상기 위상 시프트량을, 상기 가공 처리의 제어에 영향을 미치는 조건과 관련지어 기억 매체에 기억시키는 조건 정보 기억부를 포함하고,
    상기 피드 포워드 조정부는, 상기 가공 처리의 제어에 영향을 미치는 조건에 대응하여 상기 기억 매체에 기억되어 있는 상기 위상 시프트량에 기초하여, 상기 제어 전 상태량의 계측 결과를 상기 피드 포워드 제어에 반영시킬 때까지의 위상 시프트량을 결정하는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어 장치.
  7. 피압연재가 포함하는 위치에 따른 고도의 변동에 기초하여 상기 피압연재에 발생한 압연 전의 판 두께 변동에 기초하여, 상기 피압연재의 압연 처리 시에 피드 포워드 제어를 행하는 압연 제어 장치로서,
    상기 압연 전의 판 두께 변동과, 상기 압연 처리가 행해진 후의 상기 피압연재의 판 두께인 압연 후 판 두께의 변동의 위상차를 취득하는 위상차 취득부와,
    상기 위상차에 기초하여, 상기 압연 전의 판 두께 변동의 계측 결과를 상기 피드 포워드 제어에 반영시킬 때까지의 위상 시프트량을 결정하는 피드 포워드 조정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 제어 장치.
  8. 제어 대상이 포함하는 변동 요인에 기초하여 상기 제어 대상에 발생한 제어 전 상태량의 변동에 기초하여, 상기 제어 대상의 가공 처리 시에 피드 포워드 제어를 행하는 플랜트 제어 방법으로서,
    상기 제어 전 상태량의 변동과, 상기 가공 처리가 행해진 후의 상기 제어 대상의 상태량인 제어 후 상태량의 변동의 위상차를 취득하고,
    상기 위상차에 기초하여, 상기 제어 전 상태량의 계측 결과를 상기 피드 포워드 제어에 반영시킬 때까지의 위상 시프트량을 결정하는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어 방법.
  9. 제어 대상이 포함하는 변동 요인에 기초하여 상기 제어 대상에 발생한 제어 전 상태량의 변동에 기초하여, 상기 제어 대상의 가공 처리 시에 피드 포워드 제어를 행하는 플랜트 제어 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체로서,
    상기 제어 전 상태량의 변동과, 상기 가공 처리가 행해진 후의 상기 제어 대상의 상태량인 제어 후 상태량의 변동의 위상차를 취득하는 스텝과,
    상기 위상차에 기초하여, 상기 제어 전 상태량의 계측 결과를 상기 피드 포워드 제어에 반영시킬 때까지의 위상 시프트량을 결정하는 스텝을 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체.
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