TWI590881B - 軋延材的溫度控制裝置 - Google Patents

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TWI590881B
TWI590881B TW104140710A TW104140710A TWI590881B TW I590881 B TWI590881 B TW I590881B TW 104140710 A TW104140710 A TW 104140710A TW 104140710 A TW104140710 A TW 104140710A TW I590881 B TWI590881 B TW I590881B
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鈴木敦
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東芝三菱電機產業系統股份有限公司
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Description

軋延材的溫度控制裝置
本發明係有關軋延材的溫度控制裝置。
專利文獻1揭示有軋延材的溫度控制裝置。該溫度控制裝置係利用控制模型而控制軋延材的溫度。該溫度控制裝置在實際控制量穩定時會在線上修正控制模型。其結果，可抑制模型誤差值的影響。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2011-008437號公報
然而，於專利文獻1所記載的內容中，在實際控制量未穩定時不會修正控制模型。因此，直到控制模型的誤差的影響被抑制為止需耗費較多時間。
本發明即是為了解決上述課題而完成者。本發明的目的在於提供可在短時間內抑制模型誤差值的影 響之軋延材的溫度控制裝置。
本發明之軋延材的溫度控制裝置，係具備：控制器，係將藉由設置在熱軋延線之軋延機與捲繞機之間的冷卻裝置所冷卻的軋延材到達設置在前述冷卻裝置與前述捲繞機之間的溫度計之際之該軋延材之溫度的目標值與回饋值間的偏差作為輸入，而演算對前述冷卻裝置的控制量；第1回饋部，係依據由前述控制器所演算出的控制量，使用不含無效時間的溫度模型，而演算藉由前述冷卻裝置所冷卻的軋延材到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的預測值，且將該預測值作為前述回饋值的一部分來進行回饋；及第2回饋部，係使用無效時間模型而演算針對藉由前述第1回饋部所演算出之軋延材之溫度的預測值使相位延遲達相當於無效時間之量後的值，並演算由前述溫度計所得之軋延材之溫度的測量值與針對藉由前述第1回饋部所演算出之軋延材之溫度的預測值使相位延遲達相當於無效時間之量後之值的偏差，且將針對該偏差使之通過低通濾波器後的值作為前述回饋值的另一部分來進行回饋。
本發明之軋延材的溫度控制裝置，係具備：控制器，係將藉由設置在熱軋延線之精加工軋延機之複數個軋台之間的冷卻裝置所冷卻的軋延材到達設置在前述精加工軋延機之出口側的溫度計之際之該軋延材之溫度的目標值與回饋值間的偏差作為輸入，而演算對前述冷卻裝置的控制量；第1回饋部，係依據由前述控制器所演算 出的控制量，使用不含無效時間的溫度模型，而演算藉由前述冷卻裝置所冷卻的軋延材到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的預測值，且將該預測值作為前述回饋值的一部分來進行回饋；及第2回饋部，係使用無效時間模型而演算針對藉由前述第1回饋部所演算出之軋延材之溫度的預測值使相位延遲達相當於無效時間之量後的值，並演算由前述溫度計所得之軋延材之溫度的測量值與針對藉由前述第1回饋部所演算出之軋延材之溫度的預測值使相位延遲達相當於無效時間之量後之值的偏差，且將針對該偏差使之通過低通濾波器後的值作為前述回饋值的另一部分來進行回饋。
本發明之軋延材的溫度控制裝置，複數個控制器，係將藉由複數個冷卻裝置所冷卻的軋延材到達設置在熱軋延線之精加工軋延機之出口側的溫度計之際之該軋延材之溫度的目標值與回饋值間的偏差作為輸入，而演算對前述複數個冷卻裝置之各者的控制量，其中，前述複數個冷卻裝置係分別設置在相對於前述精加工軋延機之複數個軋台而鄰接之軋台之間；複數個第1回饋部，係依據由前述複數個控制器之各者所演算出的控制量，使用不含無效時間的溫度模型，而演算藉由前述複數個冷卻裝置所冷卻的軋延材到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的預測值，且將該預測值作為與前述複數個控制器之各者對應之回饋值的一部分來進行回饋；及複數個第2回饋部，係使用與前述複數個冷卻裝置之各者對應的無效時間模型而 演算針對藉由前述複數個第1回饋部之各者所演算出之軋延材之溫度的預測值使相位延遲達相當於與前述複數個冷卻裝置之各者對應的無效時間之量後的值，並演算由前述溫度計所得之軋延材之溫度的測量值與針對藉由前述複數個第1回饋部之各者所演算出之軋延材之溫度的預測值使相位延遲達相當於與前述複數個冷卻裝置之各者對應的無效時間之量後之值的偏差，且將針對該偏差使之通過低通濾波器後的值作為與前述複數個控制器之各者對應的回饋值的另一部分來進行回饋。
依據上述該等發明，模型誤差值係在不易成為不穩定之低頻的範圍中被回饋至控制器。因此，能在在低頻的範圍中，消解軋延材之溫度之測量值與軋延材之溫度的目標值之固定的偏差。其結果，能在短時間內抑制模型誤差值的影響。
1‧‧‧加熱爐
2‧‧‧粗軋延機
3‧‧‧感應加熱裝置
4‧‧‧精加工軋延機
4a‧‧‧軋台
5‧‧‧冷卻裝置
5a‧‧‧第1注水設備
5b‧‧‧第2注水設備
6‧‧‧捲繞機
7‧‧‧軋延材
8‧‧‧速度檢測器
9‧‧‧完成溫度計
10‧‧‧捲繞溫度計
11‧‧‧溫度控制裝置
12‧‧‧PI控制器
13‧‧‧第1回饋部
13a‧‧‧溫度模型
14‧‧‧第2回饋部
14a‧‧‧無效時間模型
14b‧‧‧低通濾波器
15‧‧‧第1方塊
16‧‧‧第2方塊
17‧‧‧第3方塊
18‧‧‧第4方塊
19a‧‧‧處理器
19b‧‧‧記憶體
20‧‧‧硬體
21‧‧‧完成入口側溫度計
22‧‧‧精加工出口側溫度計
23a至23f‧‧‧冷卻裝置
24‧‧‧第5方塊
25‧‧‧第6方塊
26‧‧‧第7方塊
27‧‧‧第8方塊
第1圖係應用有本發明之實施形態1之軋延材的溫度控制裝置之熱軋延線的構成圖。
第2圖係應用有本發明之實施形態1之軋延材的溫度控制裝置之熱軋延線之重要部分的構成圖。
第3圖係顯示依據本發明之實施形態1之軋延材的溫度控制裝置進行之回饋控制的方塊圖。
第4圖係顯示依據本發明之實施形態1之軋延材的溫 度控制裝置進行之控制之模擬結果的圖。
第5圖係本發明之實施形態1之軋延材的溫度控制裝置之硬體構成圖。
第6圖係顯示依據本發明之實施形態2之軋延材的溫度控制裝置進行之回饋控制的方塊圖。
第7圖係應用有本發明之實施形態3之軋延材的溫度控制裝置之熱軋延線之重要部分的構成圖。
第8圖係顯示依據本發明之實施形態3之軋延材的溫度控制裝置進行之回饋控制的方塊圖。
第9圖係顯示依據本發明之實施形態4之軋延材的溫度控制裝置進行之回饋控制的方塊圖。
以下，依照所附圖式來說明用以實施本發明之形態。此外，在各圖中，對於相同或相當的部分則賦與相同的符號。適當地簡略化或省略該部分的重複說明。
實施形態1
第1圖係係應用有本發明之實施形態1之軋延材的溫度控制裝置之熱軋延線的構成圖。
於第1圖中，加熱爐1設置在熱軋延線的入口側。粗軋延機2設置在加熱爐1的出口側。感應加熱裝置3設置在粗軋延機2的出口側。精加工軋延機4設置在感應加熱裝置3的出口側。精加工軋延機4具備複數個軋台(stand)4a。例如，精加工軋延機4具備5台至7台軋台 4a。第1圖的精加工軋延機4係具備6台軋台4a。冷卻裝置5設置在精加工軋延機4的出口側。捲繞機6設置在冷卻裝置5的出口側。
軋延材7被裝入加熱台1的內部。然後，軋延材7藉由加熱爐1而被加熱。然後，軋延材7被從加熱爐1抽出。然後，軋延材7藉由粗軋延機2而被軋延。然後，軋延材7的端部藉由感應加熱裝置3而被加熱。然後，軋延材7藉由精加工軋延機4的各軋台4a而被軋延。然後，軋延材7被冷卻裝置5冷卻。然後，該軋延材7藉由捲繞機6而被捲繞。
接著，利用第2圖來說明熱軋延線的重要部分。第2圖係應用有本發明之實施形態1之軋延材的溫度控制裝置之熱軋延線之重要部分的構成圖。
於第2圖中，速度檢測器8與精加工軋延機4中的最靠近出口側的軋台4a對應而設置。完成溫度計9設置在精加工軋延機4中的最靠近出口側的軋台4a與冷卻裝置5之間。完成溫度計9係設置在精加工軋延機4中的最靠近出口側的軋台4a的出口側。捲繞溫度計10設置在冷卻裝置5與捲繞機6之間。捲繞溫度計10係設置在捲繞機6的入口側。
冷卻裝置5具備第1注水設備5a及第2注水設備5b。第1注水設備5a係配置在冷卻裝置5的入口側。第2注水設備5b係配置在冷卻裝置5的出口側。
溫度控制裝置11的輸入部與速度檢測器8 的輸出部、完成溫度計9的輸出部及捲繞溫度計10的輸出部連接。溫度控制裝置11的輸出部與第1注水設備5a的輸入部及第2注水設備5b的輸入部連接。
速度檢測器8檢測在精加工軋延機4中的最靠近出口側的軋台4a的旋轉速度ωf(rad/s)。完成溫度計9測量在精加工軋延機4中的最靠近出口側的軋台4a的出口側之軋延材7的完成溫度Tf(℃)。捲繞溫度計10測量在捲繞機6之入口側之軋延材7的捲繞溫度Tc(℃)。
溫度控制裝置11根據在精加工軋延機4中的最靠近出口側的軋台4a的旋轉速度ωf與在精加工軋延機4中的最靠近出口側的軋台4a的出口側之軋延材7的完成溫度Tf而演算第1注水設備5a所需要的注水量。溫度控制裝置11藉著輸出與第1注水設備5a所需要的注水量對應的信號VFWD而對第1注水設備5a的注水閥進行前饋(feedforward)控制。
溫度控制裝置11根據軋延材7之捲繞溫度的目標值Ttarget(℃)與在捲繞機6之入口側之軋延材7之捲繞溫度Tc間的偏差，來演算第2注水設備5b所需要注水量。溫度控制裝置11藉著輸出與第2注水設備5b所需要注水量對應的信號VFBK而對第2注水設備5b的注水閥進行回饋(feedback)控制。
接著，利用第3圖來說明溫度控制裝置11所為的回饋控制。
第3圖係顯示依據本發明之實施形態1之軋延材的溫 度控制裝置進行之回饋控制的方塊圖。
如第3圖所示，溫度控制裝置11具備PI控制器12、第1回饋部13及第2回饋部14。
PI控制器12的轉移函數(transfer function)係以CFBK來表示。第1回饋部13具備不含無效時間的溫度模型13a。第2回饋部14具備無效時間模型14a及低通濾波器(low pass filter)14b。無效時間模型14a的轉移函數係利用綜合性的無效時間的預測值T’ALL與拉普拉斯算符(Laplace)s來表示。低通濾波器14b的轉移函數係以LPF來表示。
第1方塊15表示第2注水設備5b之注水閥的應答。第1方塊15的轉移函數係利用第2注水設備5b之注水閥之操作的控制延遲TSC(s)、該注水閥之時常數TS(s)及拉普拉斯算符s來表示。第2方塊16表示冷卻處理。第2方塊16的轉移函數係利用冷卻處理之增益(gain)Kp、冷卻處理之時常數Tp(s)及拉普拉斯算符s來表示。第3方塊17表示移送延遲所造成的無效時間。第3方塊17的轉移函數係利用移送延遲所造成的無效時間Tt(s)及拉普拉斯算符s來表示。第4方塊18表示捲繞溫度計10的應答。第4方塊18之轉移函數係利用捲繞溫度計10所測量到的軋延材7的捲繞溫度Tc(s)及拉普拉斯算符s來表示。
於溫度控制裝置11中，PI控制器12將該軋延材7之溫度的目標值Ttarget與回饋值的偏差作為輸入而演算對冷卻裝置5的控制量。例如，PI控制器12將該軋 延材7之溫度的目標值Ttarget與回饋值間的偏差作為輸入而演算第2注水設備5b所需要注水量。與第2注水設備5b所需要注水量對應的信號VFBK會經過第1方塊15及第2方塊16。其結果，可獲得軋延材7的下降溫度TD FBK(℃)。
軋延材7的下降溫度TD FBK加上以第1注水設備所造成軋延材7的下降溫度TD FWD(℃)。軋延材7的下降溫度TD FWD與軋延材7的下降溫度TD FBK加上軋延材7的完成溫度Tf。其結果，軋延材7的溫度為(Tf+TD FWD+TD FBK)。軋延材7的溫度(Tf+TD FWD+TD FBK)會經過第3方塊17及第4方塊18。其結果，可獲得軋延材7的捲起溫度TC。
第1回饋部13依據由PI控制器12所演算出的控制量並利用溫度模型13a演算藉由冷卻裝置5所冷卻之軋延材7到達捲繞溫度計10之際之該軋延材7之溫度的預測值。例如，第1回饋部13依據與第2注水設備5b所需要注水量對應的信號VFBK而演算軋延材7之溫度的預測值T’C。第1回饋部13將軋延材7之溫度的預測值T’C作為回饋值的一部分來進行回饋。其結果決定溫度控制裝置11的應答性。
第2回饋部14使用無效時間模型14a而演算針對藉由第1回饋部13所演算出之軋延材7之溫度的預測值T’C使相位延遲達相當於無效時間之量後的值。第2回饋部14演算藉由捲繞溫度計10所測量到軋延材7之捲繞溫度TC與針對藉由第1回饋部13所演算出之軋延材7之溫度的預測值T’C而使相位延遲達相當於無效時間之量 後的值之偏差。第2回饋部14將針對該偏差使之通過低通濾波器14b後之值作為回饋值的另一部分並進行回饋。
接著，使用第4圖來說明溫度控制裝置11所進行之控制的模擬結果。
第4圖係顯示依據本發明之實施形態1之軋延材的溫度控制裝置進行之控制之模擬結果的圖。第4圖的橫軸表示時間。第4圖的縱軸表示溫度。
關於模擬，完成溫度Tf係設定為900(℃)。第2注水設備5b之注水閥的操作上的控制延遲TSC係設定為1.5(s)。第2注水設備5b之注水閥的時常數TS係設定為0.5(s)。冷卻處理的時常數TP係設定為2(s)。第1注水設備5a所造成軋延材7的下降溫度TD FWD係設定於100(℃)。移送延遲所造成的無效時間Tt係設定為3(s)。
關於無效時間模型14a，第2注水設備5b之注水閥的操作上的控制延遲的預測值T’SC係設定為0.5(S)。第2注水設備5b之注水閥的時常數的推定值T’s係設定為0.3(S)。冷卻處理的時常數的推定值T’P係設定於1.5(S)。第1注水設備5a所造成軋延材7的下降溫度的推定值T’D FWD係設定為200(℃)。移送延遲所造成的無效時間T’t係設定為2.4(s)。
關於低通濾波器14b，截止頻率(cut-off frequency)係設定為0.12(rad/s)。
於第4圖中，軋延材7之溫度的目標值Ttarget係設定為600(℃)。如第4圖所示，於軋延材7的捲繞溫度 TC不會產生欠量(undershoot)。因此，軋延材7的捲繞溫度TC係穩定且正確地追隨目標值Ttarget。
依據以上所說明的實施形態1，模型誤差值會在不易變得不穩定的低頻的範圍被回饋至PI控制器12。因此，於低頻的範圍，能消除軋延材7的捲繞溫度TC與軋延材7之溫度的目標值Ttarget間之固定的偏差。其結果，可保持穩定的應答性且可在短時間內抑制模型誤差值的影響。
此外，亦可於第2回饋部14，將低通濾波器14b之截止頻率的初始值設為0(rad/s)，而於軋延材7的溫度控制開始後調整低通濾波器14b的截止頻率。
例如，判定從軋延材7之捲繞溫度TC的變化率達到預先設定的臨限值以下的時間點產生固定的偏差，而將低通濾波器14b之截止頻率的值從0連續地提高即可。然後，在固定偏差變得比預先設定的值還小的時間點使截止頻率的變化結束即可。
例如，從軋延材7之捲繞溫度TC與目標值Ttarget間的偏差達到比預先設定的臨限值還小的時間點起，將低通濾波器14b之截止頻率的值從0連續地提高即可。然後，在固定偏差變得比預先設定的值還小的時間點使截止頻率的變化結束即可。
其次，於第5圖說明溫度控制裝置11的例子。
第5圖係本發明之實施形態1之軋延材的溫度控制裝 置之硬體構成圖。
溫度控制裝置11的各功能係可藉由處理電路而實現。例如，處理電路具備至少1個處理器19a及至少1個記憶體19b。例如，處理電路具備至少1個專用的硬體(hardware)20。
處理電路具備至少1個處理器19a及至少1個記憶體19b時，溫度控制裝置11的各功能係可藉由軟體(software)、韌體(firmware)、或軟體與韌體的組合來實現。軟體及韌體之至少一者係以程式之形態記述。軟體及韌體之至少一者係儲存於至少1個記憶體19b。至少1個處理器19a藉由讀出並執行至少1個記憶體19b所記憶的程式，來實現溫度控制裝置11的各功能。至少1個處理器19a也指為CPU(Central Processing Unit)、中央處理裝置、處理裝置、演算裝置、微處理器、微電腦、DSP。例如，至少1個記憶體19b係RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體)、ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)、快閃記憶體、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory；可消除式程式化唯讀記憶體)、EEPROM(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory；電子可消除式程式化唯讀記憶體)等非揮發性或揮發性半導體記憶體、磁碟、軟碟、光碟、壓縮光碟(compact disc)、迷你光碟、DVD(Digital Versatile Disc；數位多功能影音光碟)等。
處理電路具備至少1個專用的硬體20時，處理電路例如係單一電路、複合電路、程式化處理器、並 聯程式化處理器、ASIC(Application-specific integrated circ；特殊應用積體電路)、FPGA(Field-programmable gate array；現場可程式化閘陣列)、或此等的組合體。例如，溫度控制裝置11的各功能分別能以處理電路來實現。例如，溫度控制裝置11的各功能可整合以處理電路來實現。
針對溫度控制裝置11的各功能，也可以專用的硬體20來實現其一部分功能，而以軟體來實現其他部分的功能。例如，也可以作為專用的硬體20的處理電路來實現PI控制器12的功能，而PI控制器12以外的功能則可以至少1個處理器19a讀出並執行儲存在至少1個記憶體19b之程式的方式來實現。
如上所述，處理電路依據硬體20、軟體、韌體、或此等的組合來實現溫度控制裝置11的各功能。
實施形態2
第6圖係顯示依據本發明之實施形態2之軋延材的溫度控制裝置進行之回饋控制的方塊圖。此外，與實施形態1相同或相當的部分係賦予相同符號。省略該部分的說明。
於實施形態2中，第1回饋部13根據通過低通濾波器14b之值來修正溫度模型13a。第2回饋部14根據通過低通濾波器14b之值來修正無效時間模型14a。
依據以上所說明的實施形態2，係根據通過低通濾波器14b之值來修正溫度模型13a及無效時間模型14a。因此，能以不會急劇地變化的方式穩定地進行修正溫 度模型13a及無效時間模型14a。
實施形態3
第7圖係應用有本發明之實施形態3之軋延材的溫度控制裝置之熱軋延線之重要部分的構成圖。此外，與實施形態1相同或相當的部分係賦予相同符號。省略該部分的說明。
於第7圖中，完成入口側溫度計21係設置在精加工軋延機4的入口側。精加工出口側溫度計22係設置在精加工軋延機4的出口側。
複數個冷卻裝置23a至23f係設置在相鄰接的軋台4a之間。複數個冷卻裝置23a至23f係從冷卻裝置23的入口側依序排列。
溫度控制裝置11的輸入部與完成入口側溫度計21的輸出部及精加工出口側溫度計22的輸出部連接。溫度控制裝置11的輸出部與冷卻裝置23a的輸入部、冷卻裝置23b的輸入部、冷卻裝置23c的輸入部、冷卻裝置23d的輸入部、冷卻裝置23e的輸入部及冷卻裝置23f的輸入部連接。
完成入口側溫度計21係測量在精加工軋延機41之入口側之軋延材7的溫度Te(℃)。精加工出口側溫度計22係測量在精加工軋延機4之輸出口側之軋延材7的溫度Tf(℃)。
溫度控制裝置11根據在精加工軋延機4的 入口側之軋延材7的完成溫度Te而演算冷卻裝置23a所需要的注水量及冷卻裝置23b所需要的注水量。溫度控制裝置11藉著輸出與冷卻裝置23a所需要的注水量對應的信號VISC1而對冷卻裝置23a的注水閥進行前饋控制。溫度控制裝置11藉著輸出與冷卻裝置23b所需要的注水量對應的信號VISC2而對冷卻裝置23b的注水閥進行前饋控制。溫度控制裝置11藉著輸出與冷卻裝置23c所需要的注水量對應的信號VISC3而對冷卻裝置23c的注水閥進行前饋控制。
溫度控制裝置11根據在精加工軋延機4的出口側之軋延材7的溫度而演算冷卻裝置23d所需要的注水量及冷卻裝置23f所需要的注水量。溫度控制裝置11藉著輸出與冷卻裝置23d所需要的注水量對應的信號VISC4而對冷卻裝置23d的注水閥進行回饋控制。溫度控制裝置11藉著輸出與冷卻裝置23e所需要的注水量對應的信號VISC5而對冷卻裝置23e的注水閥進行回饋控制。溫度控制裝置11藉著輸出與冷卻裝置23f所需要的注水量對應的信號VISC6而對冷卻裝置23f的注水閥進行回饋控制。
接著，利用第8圖來說明溫度控制裝置11所進行的回饋控制。
第8圖係顯示依據本發明之實施形態3之軋延材的溫度控制裝置進行之回饋控制的方塊圖。
相對於精加工出口側溫度計22，距離冷卻裝置23d的距離、距離冷卻裝置23e的距離、以及距離冷卻裝置23f的距離係相互不同。因此，於冷卻裝置23d、冷 卻裝置23e及冷卻裝置23f，因移送延遲所造成的無效時間也相互不同。
針對於此，溫度控制裝置11係具備複數個PI控制器12、複數個第1回饋部13及複數個第2回饋部14。例如，第一組的PI控制器12、第1回饋部13及第2回饋部14係對應於冷卻裝置23d而設置。例如，第二組的PI控制器12、第1回饋部13及第2回饋部14係對應於冷卻裝置23e而設置。例如，第三組的PI控制器12、第1回饋部13及第2回饋部14係對應於冷卻裝置23f而設置。
複數個PI控制器12之各者將藉由複數個冷卻裝置23a至23f所冷卻之軋延材7到達精加工出口側溫度計22之際之該軋延材7之溫度的目標值Ttarget與回饋值間之偏差作為輸入，而演算對於所對應之冷卻裝置的控制量。
複數個第1回饋部13之各者根據複數個PI控制器12之各者所演算出的控制量，並使用不含無效時間的溫度模型13a而演算藉由複數個冷卻裝置23a至23f所冷卻之軋延材7到達精加工出口側溫度計22之際之該軋延材7之溫度的預測值。複數個第1回饋部13之各者將該預測值作為與複數個PI控制器12之各者對應的回饋值的一部分來進行回饋。
複數個第2回饋部14之各者使用無效時間模型14a來演算針對藉由複數個第1回饋部13之各者所演算出之該軋延材7之溫度的預測值使相位延遲達相當於與 複數個冷卻裝置23a至23f之各者對應的無效時間之量後的值。複數個第2回饋部14之各者演算精加工出口側溫度計22所測量之軋延材7之溫度的測量值，與針對藉由複數個第1回饋部13之各者所演算出之該軋延材7之溫度的預測值使相位延遲達相當於與複數個冷卻裝置23a至23f之各者對應的無效時間之量後之值的偏差。複數個第2回饋部14之各者將針對該偏差使之通過低通濾波器14b後之值作為與複數個PI控制器12之各者對應之回饋值的另一部分來進行回饋。
第8圖係顯示與冷卻裝置23對應的PI控制器12、第1回饋部13及第2回饋部14。PI控制器12的轉移函數係以CISC6表示。
第5方塊24表示冷卻裝置23f之注水閥的應答。第5方塊24的轉移函數係利用冷卻裝置23f之注水閥的操作中的控制延遲TSC(s)、該注水閥的時常數TS(s)及拉普拉斯算符s來表示。第6方塊25表示冷卻處理。第6方塊25的轉移函數係利用冷卻處理的增益KP、冷卻處理的時常數TP(s)及拉普拉斯算符s來表示。第7方塊26表示因移送延遲所造成無效時間。第7方塊26的轉移函數係利用因移送延遲所造成無效時間TISC6(s)及拉普拉斯算符s來表示。第8方塊27表示精加工出口側溫度計22的應答。第4方塊18係利用以精加工出口側溫度計22所測量出的軋延材7的溫度Tf及拉普拉斯算符s來表示。
於溫度控制裝置11中，PI控制器12將該 軋延材7的溫度的目標值Ttarget與回饋值間的偏差作為輸入來演算冷卻裝置23f的需要注水量VISC6。與演算冷卻裝置23f的需要注水量VISC6對應的信號VISC6會經過第5方塊24及第6方塊25。其結果，可獲得軋延材7之下降溫度TP ISC6(℃)。
軋延材7之下降溫度TD ISC6係加入由冷卻裝置23a至23e所產生之軋延材7的下降溫度TD ICS1-5(℃)。軋延材7的下降溫度TD ICS1-5與軋延材7的下降溫度TD ICS6係加入精加工軋延機4之入口側之軋延材7的溫度Te。其結果，軋延材7的溫度成為(Te+TD ICS1-5+TD ICS6)。軋延材7的溫度(Te+TD ICS1-5+TD ICS6)會經過第7方塊26及第8方塊27。其結果，可獲得精加工軋延機4之出口側之軋延材7的溫度Tf。
第1回饋部13根據與冷卻裝置23a的需要注水量對應的信號VISC6來演算軋延材7之溫度的預測值T’f。第1回饋部13將軋延材7之溫度的預測值T’f作為回饋值的一部分而進行回饋。其結果，決定溫度控制裝置11的應答性。
第2回饋部14利用無效時間模型14a而演算針對藉由第1回饋部13所演算出之軋延材7之溫度的預測值T’f使相位延遲達相當於無效時間之量後的值。第2回饋部14演算藉由精加工出口側溫度計22所測量到的軋延材7之溫度Tf與針對藉由第1回饋部13所演算出之軋延材7之溫度的預測值T’f使相位延遲達相當於無效時間 之量後之值的偏差。第2回饋部14將針對該偏差使之通過低通濾波器14b後之值作為回饋值的另一部分並進行回饋。
依據以上所說明的實施形態3，模型誤差值會在不易變得不穩定的低頻的範圍被回饋至PI控制器12。因此，於低頻的範圍，能消除軋延材7的溫度Tf與軋延材7之溫度的目標值Ttarget間之固定的偏差。其結果，可保持穩定的應答性且可在短時間內抑制模型誤差值的影響。
此外，亦可於第2回饋部14，將低通濾波器14b之截止頻率的初始值設為0(rad/s)，而於軋延材7的溫度控制開始後調整低通濾波器14b的截止頻率。
例如，判定從軋延材7之溫度Tf的變化率達到預先設定的臨限值以下的時間點產生固定的偏差，而將低通濾波器14b之截止頻率的值從0連續地提高即可。然後，在固定偏差變得比預先設定的值還小的時間點使截止頻率的變化結束即可。
例如，從軋延材7之溫度Tf與目標值Ttarget間的偏差達到比預先設定的臨限值還小的時間點起，將低通濾波器14b之截止頻率的值從0連續地提高即可。然後，在固定偏差變得比預先設定的值還小的時間點使截止頻率的變化結束即可。
依據軋延材7之溫度Tf與目標值Ttarget間的偏差達到比預先設定的臨限值還小之際，從與出口側之冷 卻裝置對應的第2回饋部14之低通濾波器14a優先地提高截止頻率即可。例如，在冷卻裝置23f之低通濾波器14b之截止頻率達到預先設定的頻率也會殘留有軋延材7之溫度Tf與目標值Ttarget間的偏差時，只要將冷卻裝置23e之截止頻率提高即可。
實施形態4
第9圖係顯示依據本發明之實施形態4之軋延材7的溫度控制裝置11進行之回饋控制的方塊圖。此外，與實施形態3相同或相當的部分係賦予相同符號。省略該部分的說明。
於實施形態4中，第1回饋部13之各者依據通過所對應之低通濾波器14b後之值來修正所對應之溫度模型13a。第2回饋部14之各者依據通過所對應之低通濾波器14b後之值來修正所對應的無效時間模型14a。
依據以上所說明的實施形態4，係依據通過低通濾波器14b後之值，來修正溫度模型13a及無效時間模型14a。因此，能以不會急劇地變化的方式穩定地進行修正溫度模型13a及無效時間模型14a。
此外，也可將與實施形態3及實施形態4之PI控制器12、第1回饋部13及第2回饋部14同樣的PI控制器、第1回饋部及第2回饋部適用於1個冷卻裝置。此情形下亦可保持穩定的應答性且可在短時間內抑制模型誤差值的影響。
(產業上可利用性)
如以上說明，本發明之軋延材的溫度控制裝置可利用於短時間內抑制模型誤差值之影響的系統。
11‧‧‧溫度控制裝置
12‧‧‧PI控制器
13‧‧‧第1回饋部
13a‧‧‧溫度模型
14‧‧‧第2回饋部
14a‧‧‧無效時間模型
14b‧‧‧低通濾波器
15‧‧‧第1方塊
16‧‧‧第2方塊
17‧‧‧第3方塊
18‧‧‧第4方塊

Claims (12)

  1. 一種軋延材的溫度控制裝置，係具備：控制器，係將藉由設置在熱軋延線之軋延機與捲繞機之間的冷卻裝置所冷卻的軋延材到達設置在前述冷卻裝置與前述捲繞機之間的溫度計之際之該軋延材之溫度的目標值與到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的回饋值間的偏差作為輸入，而演算對前述冷卻裝置的控制量；第1回饋部，係依據由前述控制器所演算出的控制量，使用不含無效時間的溫度模型，而演算藉由前述冷卻裝置所冷卻的軋延材到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的預測值，且將該預測值作為前述回饋值的一部分來進行回饋；及第2回饋部，係使用無效時間模型而演算針對藉由前述第1回饋部所演算出之軋延材之溫度的預測值使相位延遲達相當於無效時間之量後的值，並演算由前述溫度計所得之軋延材之溫度的測量值與針對藉由前述第1回饋部所演算出之軋延材之溫度的預測值使相位延遲達相當於無效時間之量後之值的偏差，且將針對該偏差使之通過低通濾波器後的值作為前述回饋值的另一部分來進行回饋。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之軋延材的溫度控制裝置，其中，於軋延材到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的目標值與由前述溫度計所得之軋延材之溫度的 測量值之間產生固定偏差之際，前述第2回饋部係提高前述低通濾波器的截止頻率。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之軋延材的溫度控制裝置，其中，於軋延材到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的目標值與由前述溫度計所得之軋延材之溫度的測量值之間的偏差變得比預先設定之臨限值還小之際，前述第2回饋部係提高前述低通濾波器的截止頻率。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之軋延材的溫度控制裝置，其中，前述第1回饋部係根據通過前述低通濾波器後的值來修正前述溫度模型，前述第2回饋部係根據通過前述低通濾波器後的值來修正前述無效時間模型。
  5. 一種軋延材的溫度控制裝置，係具備：控制器，係將藉由設置在熱軋延線之精加工軋延機之複數個軋台之間的冷卻裝置所冷卻的軋延材到達設置在前述精加工軋延機之出口側的溫度計之際之該軋延材之溫度的目標值與到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的回饋值間的偏差作為輸入，而演算對前述冷卻裝置的控制量；第1回饋部，係依據由前述控制器所演算出的控制量，使用不含無效時間的溫度模型，而演算藉由前述冷卻裝置所冷卻的軋延材到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的預測值，且將該預測值作為前述回饋值的一部分來進行回饋；及 第2回饋部，係使用無效時間模型而演算針對藉由前述第1回饋部所演算出之軋延材之溫度的預測值使相位延遲達相當於無效時間之量後的值，並演算由前述溫度計所得之軋延材之溫度的測量值與針對藉由前述第1回饋部所演算出之軋延材之溫度的預測值使相位延遲達相當於無效時間之量後之值的偏差，且將針對該偏差使之通過低通濾波器後的值作為前述回饋值的另一部分來進行回饋。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之軋延材的溫度控制裝置，其中，於軋延材到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的目標值與由前述溫度計所得之軋延材之溫度的測量值之間產生固定偏差之際，前述第2回饋部係提高前述低通濾波器的截止頻率。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之軋延材的溫度控制裝置，其中，於軋延材到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的目標值與由前述溫度計所得之軋延材之溫度的測量值之間的偏差變得比預先設定之臨限值還小之際，前述第2回饋部係提高前述低通濾波器的截止頻率。
  8. 如申請專利範圍第5項至第7項中任一項所述之軋延材的溫度控制裝置，其中，前述第1回饋部係根據通過前述低通濾波器後的值來修正前述溫度模型，前述第2回饋部係根據通過前述低通濾波器後的值來修正前述無效時間模型。
  9. 一種軋延材的溫度控制裝置，係具備：複數個控制器，係將藉由複數個冷卻裝置所冷卻的軋延材到達設置在熱軋延線之精加工軋延機之出口側的溫度計之際之該軋延材之溫度的目標值與到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的回饋值間的偏差作為輸入，而演算對前述複數個冷卻裝置之各者的控制量，其中，前述複數個冷卻裝置係分別設置在相對於前述精加工軋延機之複數個軋台而鄰接之軋台之間者；複數個第1回饋部，係依據由前述複數個控制器之各者所演算出的控制量，使用不含無效時間的溫度模型，而演算藉由前述複數個冷卻裝置所冷卻的軋延材到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的預測值，且將該預測值作為與前述複數個控制器之各者對應之回饋值的一部分來進行回饋；及複數個第2回饋部，係使用與前述複數個冷卻裝置之各者對應的無效時間模型而演算針對藉由前述複數個第1回饋部之各者所演算出之軋延材之溫度的預測值使相位延遲達相當於與前述複數個冷卻裝置之各者對應的無效時間之量後的值，並演算由前述溫度計所得之軋延材之溫度的測量值與針對藉由前述複數個第1回饋部之各者所演算出之軋延材之溫度的預測值使相位延遲達相當於與前述複數個冷卻裝置之各者對應的無效時間之量後之值的偏差，且將針對該偏差使之通過低通濾波器後的值作為與前述複數個控制器之各者對 應的回饋值的另一部分來進行回饋。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之軋延材的溫度控制裝置，其中，於軋延材到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的目標值與由前述溫度計所得之軋延材之溫度的測量值之間產生固定偏差之際，前述複數個第2回饋部之各者係提高所對應之低通濾波器的截止頻率。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之軋延材的溫度控制裝置，其中，於軋延材到達前述溫度計之際之該軋延材之溫度的目標值與由前述溫度計所得之軋延材之溫度的測量值之間的偏差變得比預先設定之臨限值還小之際，前述複數個第2回饋部之各者從與較靠近出口側之冷卻裝置對應的第2回饋部的低通濾波器起優先地提高截止頻率。
  12. 如申請專利範圍第9項至第11項中任一項所述之軋延材的溫度控制裝置，其中，前述複數個第1回饋部之各者係根據通過所對應之低通濾波器後的值來修正所對應之溫度模型，前述複數個第2回饋部之各者係根據通過所對應之低通濾波器後的值來修正所對應之無效時間模型。
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