设备控制装置、轧制控制装置、设备控制方法以及设备控制程序制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种设备控制装置、轧制控制装置、设备控制方法以及设备控制程序。设备控制装置基于对控制前状态量的时间序列数据进行快速傅立叶变换而得到的结果，提取控制前状态量中包含的多个频率成分，生成将提取出的频率成分进行合成后的控制前状态量合成波形，基于对控制前状态量和控制后状态量各自的时间序列数据进行快速傅立叶变换而得到的结果，取得控制后状态量相对于控制前状态量的相位差和衰减量，针对多个频率成分中的每一个频率成分，基于取得的相位差和衰减量，决定直到使控制前状态量反映到前馈控制为止的延迟时间即控制输出定时位移量和前馈控制的控制增益。控制输出定时位移量和前馈控制的控制增益。控制输出定时位移量和前馈控制的控制增益。

【技术实现步骤摘要】
设备控制装置、轧制控制装置、设备控制方法以及设备控制程序


[0001]本专利技术涉及设备控制装置、轧制控制装置、设备控制方法以及设备控制程序。

技术介绍

[0002]在通过对金属板进行轧制而高效地生产薄的金属材料的设备即轧制机中，有时会产生由于作为被轧制材料的金属板的硬度不均引起的板厚不良。硬度不均是指被轧制材料的硬度在整个被轧制材料中不均匀的状态。被轧制材料的硬度成为轧制时的变形阻力，因此如果在轧制时在作为输送被轧制材料的输送方向的轧制方向上产生硬度不均，则被轧制材料的压陷方式根据位置而不同，轧制后的板厚产生变动。
[0003]一般使被轧制材料多次通过轧制机而从原来的金属板的板厚即原板厚开始直到成为产品厚度为止进行轧制。如果存在硬度不均，则被轧制材料的硬度根据位置而不同，因此产生板厚变动，但在多次轧制中每次新产生板厚偏差。为了提高产品的板厚精度，在轧制机中执行板厚控制，但是难以通过以往的板厚控制来去除因硬度不均而在每次轧制时产生的板厚变动。
[0004]例如，对于在某次轧制时产生的硬度不均引起的板厚变动，能够在下一次轧制时利用入口侧板厚计来进行检测，通过前馈式的板厚控制来抑制板厚变动。然而，虽然通过该板厚控制抑制了至此为止的板厚变动，但由于硬度不均而产生新的板厚变动。此时，为了抑制新的板厚变动，需要比通常的控制增益大的控制增益。因此，在专利文献1所公开的板厚控制方法中，通过频率分析判断有无硬度不均，变更前馈板厚控制的控制增益。
[0005]另外，在前馈控制中，为了期待足够的控制效果，控制增益和控制输出的相移量都重要。因此，在专利文献2所公开的板厚控制装置中，基于多个控制状态量间的相位关系来调整控制增益以及相移量，由此发挥最大的控制效果。
[0006]另外，在专利文献3中公开了如下方法：为了准确地求出多个控制状态量间的相位关系、衰减量关系，利用快速傅里叶变换来调整控制增益以及相移量，由此发挥最大的控制效果。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本特开2000
‑
33409号公报
[0010]专利文献2：日本专利6404195号公报
[0011]专利文献3：日本特开2018
‑
05544号公报

技术实现思路

[0012]专利技术要解决的课题
[0013]在专利文献1所公开的技术中，为了去除基于硬度不均的被轧制材料的输送方向的变形阻力变动，通过前馈控制将上次轧制时产生的板厚变动在下次轧制时作为入口侧板
厚变动而去除。此时，根据有无硬度不均来变更前馈控制的控制增益。
[0014]前馈控制是比例控制，通过对成为对象的控制状态量的偏差赋予相位和振幅相匹配的控制输出，能够使控制效果成为最大限度。在此，假定正弦波来作为控制对象的控制状态量的偏差，研究针对该控制状态量的偏差，控制增益振幅如何变化。
[0015]例如，作为与表示控制状态量的偏差的正弦波sin(ωt)相对的控制输出，生成控制增益G以及相移量Δ的正弦波，将前馈控制的控制结果设为y。此时，y如式(1)那样表示。
[0016][数式1][0017]y＝sin(ωt)
‑
G sin(ωt+Δ)＝X sin(ωt+δ)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0018]在此，式(1)中的y的振幅X和相位差δ分别由式(2
‑
1)和(2
‑
2)表示。
[0019][数式2][0020][0021][0022]图25表示前馈控制中的控制输出的相移量Δ与控制前后的控制状态量的相位差δ及振幅X的关系，(a)表示相移量Δ与相位差δ的关系，(b)表示相移量Δ与控制后的控制状态量的振幅X的关系。如图25的(b)所示，可知当进行控制的相移量Δ变大时，振幅也变大，根据控制增益G，如果相移量Δ超过正或负60度，则不仅得不到控制效果，而且成为相反效果。即，可知当控制输出中包含了相移量Δ时，得到的控制结果y的相位偏离了原来的正弦波sin(ωt)。
[0023]即，在即使增大作为比例控制的前馈控制的控制增益G，控制输出的相位仍偏离了控制对象的控制状态量的相位的情况下，即，在存在相移量Δ(不为零)的情况下，控制效果不仅变小，反而还会恶化。
[0024]在此，在产生由硬度不均引起的板厚变动的情况下，在该轧制控制中，不仅进行板厚控制，还进行张力控制。因此，板厚变动与硬度不均的相位关系发生偏移。该相位关系表示各波形的峰值位置相对于1周期360度偏移了多少角度。因此，即使基于被轧制材料的入口侧板厚偏差来执行前馈控制，由于相位关系与本来的硬度不均产生了偏离，因此不会得到足够的控制效果。
[0025]另外，硬度不均有时也因多个原因而产生，在该情况下，与之相应地以多个频率产生板厚变动。除了硬度不均以外，还由于轧制的机械变动、被轧制材料的表面状态的差、母材的入口侧板厚变动等主要原因而产生板厚变动，产生主要原因与板厚变动的相位关系一般不同。因此，需要根据板厚变动的频率进行前馈控制的调整，但是通过入口侧板厚计能够测定的入口侧板厚偏差是它们的合成波形，无法针对每个频率成分进行调整。
[0026]这样的状况不限于金属材料的轧制中的被轧制材料的硬度不均，在一般的设备控制中也会产生。一种控制对象物，其包含基于成为基准的变动主要原因而产生的控制前的变动主要原因，特别是在对这样的控制对象物进行控制来得到控制结果的案例中，在成为基准的变动主要原因与控制前的变动主要原因的相位发生了偏离的情况下，与上述同样地无法得到足够的控制效果。
[0027]特别是在存在多个变动主要原因的情况下，由此而产生的状态量的频率为多个，关于各频率，成为基准的变动主要原因与控制前的变动主要原因的相位发生偏离，即使使用检测出的状态量来执行前馈控制，也无法得到足够的控制效果。
[0028]在专利文献2中公开了如下技术：在控制对象的控制状态量包含相位不同的多个变动主要原因那样的轧制机等设备的前馈控制中，适当地调整控制输出的相移量Δ来提高控制效果。根据该技术，首先，通过相位差取得部取得进行轧制等加工处理时的控制前的控制状态量(控制前状态量)的变动与控制后的控制状态量(控制后状态量)的变动的相位差δ。然后，基于该相位差δ，由前馈调整部决定使控制前状态量的测量结果反映到前馈控制时的相移量Δ。因此，能够适当地决定在前馈控制的控制输出中使用的控制增益G以及相移量Δ，能够提高控制效果。
[0029]但是，在该专利文献2所公开的专利技术中，所述相位差取得部生成时间序列的控制前状态量和控制后状态量的表，在将这两者的表进行比较的同时决定其相位差δ。因此，在控制前状态量以及控制后状态量中包含多个频率成分，其波形变得复杂的情况下，难以确定成为控制对象的板厚干扰(硬度不均)的频率或难以决定相位差δ。作为其结果，可知存在难以高精度地决定控制输出的相移量Δ等问题。
[0030]作为其对策，提出了专利文献3公开的设备控制装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设备控制装置，其基于对被加工物进行加工处理时的控制前的控制状态量即控制前状态量，对该控制后的控制状态量即控制后状态量进行前馈控制，其特征在于，所述设备控制装置具有：控制前状态量合成单元，其根据对所述控制前状态量的时间序列数据进行快速傅里叶变换而得到的结果，提取所述控制前状态量中包含的多个频率成分，生成将提取出的频率成分进行合成而得到的控制前状态量合成波形；频率响应测定单元，其根据对所述控制前状态量和所述控制后状态量各自的时间序列数据进行快速傅里叶变换而得到的结果，取得所述控制后状态量相对于所述控制前状态量的相位差和衰减量；前馈控制参数调整单元，其针对所述多个频率成分中的每一个频率成分，基于取得的所述相位差和衰减量，决定直到使所述控制前状态量反映到所述前馈控制为止的延迟时间即控制输出定时位移量以及所述前馈控制的控制增益；控制前状态量合成值修正单元，其使用由所述前馈控制参数调整单元求出的控制输出定时位移量以及前馈控制的控制增益来修正控制前状态量合成波形，决定控制前状态量合成值修正值；以及前馈控制单元，其使用所述控制前状态量合成值修正值进行前馈控制。2.根据权利要求1所述的设备控制装置，其特征在于，所述控制前状态量合成单元使用对所述控制前状态量的时间序列数据进行快速傅立叶变换而得到的结果以及对控制前状态量合成波形的时间序列数据进行快速傅立叶变换而得到的结果，来决定各频率成分间的振幅和相位差。3.根据权利要求1所述的设备控制装置，其特征在于，所述前馈控制参数调整单元基于针对所述多个频率成分中的每一个频率成分由所述频率响应测定单元取得的所述相位差和所述衰减量，来决定所述前馈控制的控制增益。4.根据权利要求3所述的设备控制装置，其特征在于，所述设备控制装置还具备存储有以下数据的数据库，该数据将所述被加工物的加工处理时的在所述前馈控制中使用的所述控制输出定时位移量以及所述前馈控制的控制增益与所述控制后状态量成为预定的范围内时的所述被加工物的加工处理时的加工条件的数据对应起来，所述前馈控制参数调整单元在加工处理开始时，检索所述数据库，在存储有与该加工处理相同的加工条件的数据时，基于在所述数据库中存储的数据，针对所述多个频率成分中的每一个频率成分决定所述控制输出定时位移量以及所述前馈控制的控制增益。5.根据权利要求1所述的设备控制装置，其特征在于，所述频率响应测定单元基于对所述控制前状态量的时间序列数据进行快速傅里叶变换而得到的结果，提取所述控制前状态量中包含的多个频率成分，取得比提取出的多个频率成分间的差值的最小值的二分之一大的值来作为干扰识别频率分辨率，所述频率响应测定单元对于按照由所述干扰识别频率分辨率决定的适合于快速傅立叶变换的采样周期以及数据数而取得的所述控制前状态量以及所述控制后状态量各自的时间序列数据进行快速傅立叶变换，基于各自的快速傅立叶变换结果，计算提取出的所述多个频率成分的调整对象频率下的所述控制后状态量相对于所述控制前状态量的相位差
以及衰减量。6.一种轧制控制装置，其基于对被轧制材料进行轧制时的控制前的控制状态量即入口侧板厚偏差，对该控制后的控制状态量即出口侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：服部哲，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
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