KR950013243B1 - Control method and apparatus for rolling mill - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 본 발명의 실시예인 제어모델 수정장치를 포함한 압연제어 시스텝의 구성도1 is a configuration diagram of a rolling control system including a control model correction apparatus according to an embodiment of the present invention.
제 2 도는 본 발명을 적용한 압연제어시스템의 기본 구성도2 is a basic diagram of a rolling control system to which the present invention is applied.
제 3 도는 압연기의 스탠드의 구성도3 is a block diagram of the stand of the rolling mill
제 4 도는 압연기의 동작설명도4 is an operation explanatory diagram of the rolling mill
제 5 도는 압연기의 동작점 설명도5 is an explanatory view of the operating point of the rolling mill
제 6 도는 모재 변화시의 동작점 설명도6 is an explanatory diagram of the operating point when the base material changes
제 7 도는 모재 변화시의 제어동작설명도7 is an explanatory diagram of control operation when the base material changes
제 8 도는 최적 서보계로서 구성된 DDC콘트롤러(Controller)제어계 구성을 설명하는 개요도8 is a schematic diagram illustrating the configuration of a DDC controller control system configured as an optimal servo system.
제 9 도는 이벤트 검출기구의 기능블록도9 is a functional block diagram of an event detector mechanism
제 10 도는 본 실시예의 의한 압연제어동작을 설명하는 설명도이다.10 is an explanatory diagram for explaining the rolling control operation according to the present embodiment.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 압연기 2 : 제어장치1: rolling mill 2: controller
2-1 : 피이드포워드(Feed Forward)제어부2-1: Feed Forward Control Unit
2-2 : 피이드백(Feed back)제어부 3 : 검출장치2-2: Feed back control unit 3: Detection device
3-1 : 판두께 검출계 3-2 : 판속검출계3-1: Plate thickness detector 3-2: Plate detector
4 : 동작기4: Actuator
5 : DDC(Direct Digital Controller : 직접수치제어)콘트롤러5: DDC (Direct Digital Controller) Controller
7 : 관측장치 10 : 제어모델적응수정장치7: Observation apparatus 10: Control model adaptive correction apparatus
13 : 압하장치 16 : 롤 구동장치13 pressure reduction device 16 roll drive device
20 : 감삼기구 21 : 비례기구20: Gamsam mechanism 21: Proportional mechanism
22 : 감산기구 23 : 적분기구22: subtraction mechanism 23: integration mechanism
24 : 지령생성기구 28 : 적응수정수단24: command generation organization 28: adaptive correction means
29 : 기동수단 30 : 이벤트검출기구29: starting means 30: event detection mechanism
31 : 기동기구 32 : 타이머기구31: starting mechanism 32: timer mechanism
33 : 압연파라메터계산기구 34 : 선형화기구33: rolling parameter calculation mechanism 34: linearization mechanism
35 : 압연모델 36 : 파라메터계산기구35: rolling model 36: parameter calculation mechanism
본 발명은 압연제어시스템, 특히 제어모델의 적응수정에 관계 압연기제어장치 및 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rolling mill control apparatus and method relating to adaptive modification of a rolling control system, in particular a control model.
다변수 제어이론에 의한 DDC제어계의 설계는 정확한 압연모델 및 이에 기초한 제어모델의 작성이 무척 어렵고, 모델이 흔들리면 1입력 1출력의 고전제어방법이 보다 강인성이 좋은것 등의 문제가 있다.The design of DDC control system by multivariable control theory is very difficult to make accurate rolling model and control model based on it. If the model is shaken, there is a problem that the classical control method of one input and one output is more robust.
이를 위해, 예를들면 "일본국특개평 1-133606호"에는 압연기의 실측치와 실정치의 오차 데이타 부터 설정모델(압연모델)을 보정하고 모의실험에 의해 검증후, 차 압연재의 제어에 반영하여 설정모델을 수정하는 방법이 제안되어 있다.To this end, for example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-133606 discloses correction of a set model (rolled model) from the measured and actual error data of a rolling mill, and verified by simulation, and then reflected in the control of the secondary rolling material. A method of modifying the configuration model is proposed.
상기 종래 제어기술에서는 근사식인 압연모델의 파라메터가 압연상태에 의해 달라지고 소정의 제어정도를 얻을수 없게되는 것을 고려하지 않았다. 따라서 최고속도등의 정상상태로 행해지는 차압연재의 압연동작의 정도는 개선가능해도 압연속도의 가감속시 등의 비정상 운전상태는 물론, 외전요인 및 내적 파라메터의 변화에 의해 압연상태가 급변되어 정도의 저하는 피할수 없다.The conventional control technique does not consider that the parameters of the rolling model, which is an approximate expression, vary depending on the rolling state and the predetermined degree of control cannot be obtained. Therefore, even if the degree of rolling operation of the differential rolling material performed at the steady state such as the highest speed can be improved, the rolling state is suddenly changed by the abduction factor and the internal parameter change as well as the abnormal operation state such as acceleration and deceleration of the rolling speed. The lowering is inevitable.
본 발명의 목적은 압연중의 제어모델 적응 수정에 의해, 압연정도를 향상시키는 압연제어방법과 장치를 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to provide a rolling control method and apparatus for improving the degree of rolling by adapting and modifying a control model during rolling.
본 발명의 목적은 압연모델에 기초를 두고 결정된 설정치와 소정 주기로 검출된 상태량과 제어량의 실측치와의 편차치를 구해, 이 편차를 소정의 제어 파라메터로 피드백 제어를 실시하는 동작기의 동작지령을 결정하는 압연기의 제어방법에 있어서, 상기 압연모델에 따른 역 설정계산에 의해 소정의 압연파라메타를 상기 실측치에 적응시켜, 이 소정이 압연파라메타로 원래의 제어모델(상태방정식)을 구하여 상기 제어파라메터를 변경하는 제어모델의 적응 수정을, 압연프로세스의 소정상태를 판정하여 실행하는 것에 의해 달성된다.An object of the present invention is to obtain a deviation value between a set value determined on the basis of a rolling model and a measured value of a state quantity and a control amount detected at a predetermined period, and determine an operation command of an actuator that performs feedback control with a predetermined control parameter. In the control method of the rolling mill, a predetermined rolling parameter is adapted to the measured value by an inverse setting calculation according to the rolling model, and the predetermined is obtained by obtaining a original control model (state equation) using the rolling parameter to change the control parameter. Adaptive modification of the control model is achieved by determining and executing a predetermined state of the rolling process.
상기 소정상태는 전술한 상태량 및 전체 요소 또는 일부 요소의 실측치와 대응하는 각 설정치와의 편차를 구해, 이 각 편차치에 근거하여 구해지는 평가치가 미리 규정된 경계치를 초과한 경우 또는 압연속도의 가감속시 등의 비정상 운전시를 판정한다.The predetermined state obtains a deviation between the above-described state quantities and actual values of all or some elements and corresponding set values, and the evaluation value calculated based on the respective deviation values exceeds a predetermined threshold value or acceleration and deceleration of the rolling speed. It determines the abnormal operation time such as time.
본 발명에 의하면 상태량과 그 설정치의 편차에 의한 오차가 일정치를 초과하는 이상시 압연기가 비정상 운전되고 있는 압연 상태를 판정하고, 압연파라메타의 재계산에 기초한 적응 수정을 적당한 다이나믹(실시간)으로 실행한다.According to the present invention, when the error caused by the deviation between the state quantity and the set value exceeds a certain value, the rolling mill is abnormally determined, and the adaptive correction based on the recalculation of the rolling parameters is performed in an appropriate dynamic (real time). do.
이결과, 급변된 압연상태와 미리 큰 변동이 생기는 것을 알고 있는 비정상 운전의 압연상태에 대응하는 제어파라메터를 온 라인(on-line) 리얼타임(실시간)에 최적화 시킬수 있기 때문에 제어동작에 대한 외적요소가 내부 파라메터의 변화의영향을 회피하여, 압연정도 향상이 가능하다.As a result, it is possible to optimize on-line real time (real-time) control parameters corresponding to the suddenly changed rolling state and the rolling state of abnormal operation in which large fluctuations are known in advance. It is possible to avoid the influence of the change of the internal parameters, to improve the degree of rolling.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
제 2 도는 본 발명을 적용하는 압연기제어시스템의 구성도를 표시한다 제어대상인 압연기 1은 제어장치 2로부터 제어지령 9를 받아 동작한다 제어장치 2는 압연기 1의 동작상태를 검출장치 3으로 검출한 상태량을 사용하여 동작기 8에 대한 지령을 생성한다. 압연기는 비선형이 강하여 선형제어방식을 적용하는 것이 불가능하다. 그래서 제어장치2는 동작점을 결정하는 설정 제어계 4가 동작점을 결정하기 위해 이용하는 압연모델 6 및 검출장치 3 으로부터의 출력을 사용하여 제어에 필요하지만 직접 계측이 불가능한 상태량을 추정하는 관측장치 7로부터 구성된다.2 shows a block diagram of a rolling mill control system to which the present invention is applied. The rolling mill 1, which is a control object, receives a control command 9 from the controlling device 2 and operates. The controlling device 2 detects the operating state of the rolling mill 1 with the detecting device 3. Use to generate a command for actuator 8. The rolling mill is non-linear and it is impossible to apply the linear control method. Therefore, the control device 2 uses the output from the rolling model 6 and the detection device 3 used by the set control system 4 for determining the operating point to determine the operating point from the observation device 7 for estimating the amount of state which is necessary for control but cannot be directly measured. It is composed.
제 3 도는 압연기 1의 구성을 표시한다. 압연기 1의 스탠드는 대응하는 1 대 1의 작업롤10, 중간 롤 11, 백업 롤 12로 구성된다. 백업롤 12에는 압하장치 13이 접속되어 압하장치 13의 위치를 제어하는 것으로 중간롤 11, 작업 롤 10의 간격을 변화시켜 압연재 14의 판두께를 변화시키는 것이 가능하다. 작업롤 10의 축에는 치차 장치 15를 개입시켜 롤 구동장치 16이 접속가능하다. 이 유압 압하장치 13 및 롤 구동장치 16으로 동작기 8이 구성된다.3 shows the configuration of the rolling mill 1. The stand of the rolling mill 1 is comprised with the corresponding one-to-one work roll 10, the intermediate roll 11, and the backup roll 12. It is possible to change the thickness of the rolled material 14 by varying the distance between the intermediate roll 11 and the work roll 10 by connecting the pressing device 13 to the backup roll 12 to control the position of the pressing device 13. The roll drive device 16 is connectable to the shaft of the work roll 10 via the gear device 15. The actuator 8 is constituted by the hydraulic pressing device 13 and the roll drive device 16.
제 4 도에 상기 작업롤 13과 압연재 14의 관계를 보여준다. 압연재 14는 상기 제 4 도의 좌측에서 우측으로 이동한다. 압연재 14의 압측판두께 H, 축측판두께 h, 작업롤의 간격 S작업롤 10에 걸려있는 하중P로 한다. 이것들의 크기중 압연 하중의 물리적 관계를 표시한 것이 (식1)에 표시된 힐의 근사식이다. 이중 점차 i는 다단 압연기 시스템에 있어서 i스탠드의 물리량을 의미한다. 즉 (식1)의 마찰보정항은 (식2)이다.4 shows the relationship between the work roll 13 and the rolled material 14. Rolled material 14 moves from the left side to the right side of FIG. The pressure side plate thickness H of the rolling material 14, the axial side plate thickness h, and the work space | interval S of the work roll S are made into the load P applied to the work roll 10. The approximation of the heel shown in (Equation 1) which shows the physical relationship of the rolling load among these sizes is shown. Gradually, i is the physical quantity of the i stand in the multi-stage rolling mill system. In other words, the friction correction term in (1) is (2).
여기서, b는 판독이고, ki는 장력보정항, ki는 편균변경저항, Dpi는 마찰보정항, Ri는 편평롤경, Hi는 입측판두께, hi는 출측판두께 이다.Where b is read, k i is the tension correction term, k i is the uniformity change resistance, D pi is the friction correction term, R i is the flat roll diameter, H i is the side plate thickness, and h i is the exit plate thickness.
여기서, a1는 정수, a2는 정수, a3는 정수, μi는 마찰계수이고, ri는 압하율이다.Here, a 1 is an integer, a 2 is an integer, a 3 is an integer, μ i is a friction coefficient, and r i is a reduction ratio.
한편, 게이지 메타(Gauge Meter)식은 하기(식3)으로 표시가능하다.On the other hand, the gauge meter (Gauge Meter) formula can be represented by the following (formula 3).
상기의 압연모델 6은 (식1)∼(식3)에 의해 표현가능하다.The rolling model 6 can be expressed by the following equations (1) to (3).
여기에서, Si는 압하위치(롤간격)이고 K는 밀정수이다.Here, Si is the rolling position (rolling interval) and K is a tight constant.
제 5 도는 (식1)과 (식2)의 관계를 표시하는 그래프로 세로축에는 압연하중, 가로축에는 압하위치 및 판두께를 표시하고 있다. (식1)과 가로축의 교차점이 입측두께 H이고, (식1)과 (식3)의 교차점이 동작점으로 이 가로축의 위치가 출측 판두께 h, 세포축의 위치가 하중 P가 된다.5 is a graph showing the relationship between the equations (1) and (2), in which the rolling load is shown on the vertical axis, and the pressing position and plate thickness are shown on the horizontal axis. The intersection of (1) and the horizontal axis is the side thickness H, the intersection of (1) and (3) is the operating point, the position of the horizontal axis is the exit plate thickness h, and the position of the cell axis is the load P.
제 6 도와 같이 모재의 판두께의 H0부터 H1으로 변화한 경우, 압연 하중식과 게이지 메타식의 교점민 동작이 변해버려 판두께는 h0에서 h1으로, 하중은 P0에서 P1으로 변화한다. 이 결과 판두께의 목표치 h에서 어긋나 버린다.As shown in Fig. 6, when the thickness of the base plate is changed from H0 to H1, the intersection action between the rolling load formula and the gauge metaform changes, and the plate thickness changes from h0 to h1, and the load changes from P0 to P1. As a result, it shifts from the target value h of plate | board thickness.
그래서, 압연기의 압하위치를 이동시켜 판두께를 소정의 정도에 이르게 하기 위하여 판두께 제어를 실시한다. 이때 지령의 변화분은 △S가 되고, 제 7 도와 같이 압하제어장치의 위치를 S1에서 S에로 제어를 실시한다. 이결과 게이지 메타식이 점선의 위치에서 실선의 위치로 평행이동하고, 하중식과의 교점이 판두께 h1에서 판두께 h, 하중P1에서 하중P로 이동한다.Thus, the plate thickness control is performed in order to move the pressing position of the rolling mill so that the plate thickness reaches a predetermined degree. At this time, the change of the command becomes ΔS, and the position of the pressure reducing control device is controlled from S1 to S as shown in FIG. As a result, the gauge meta expression moves in parallel from the position of the dotted line to the position of the solid line, and the intersection with the load equation moves from the plate thickness h1 to the plate thickness h and from the load P1 to the load P.
이와같이, 각종의 압연조건으로 압연 하중식과 게이지 메타식의 교점인 동작점을 구하는 것이 설정 제어계 4이다. 설정계산의 구체적인 방법으로서, 방정식의 근을 구하는 알고리즘이 적용가능하다. 예를들면, 회귀반복의 수치해를 구하는 뉴우톤-라프슨(Newton-Raphson)의 방법이 있다.As described above, the setting control system 4 determines the operating point that is the intersection point between the rolling load formula and the gauge metaform under various rolling conditions. As a concrete method of setting calculation, an algorithm for finding the root of an equation is applicable. For example, Newton-Raphson's method of solving the numerical solution of regression iterations.
설정제어계 4는 압연모델 6에 의해 각 장애에 따른 동작점에 설정치를 계산하여 DDC제어계 5에 부여한다. 한편, DDC제어계 5는 동작점 근방에 근방의 선형근사화가 가능한 범위에서, 제어량과 상태량의 설정치(동작점)와 이것의 계측치와의 편차가 "0"이 되도록 동작한다. 소위, 레귤레이터(Regulator)문제로서 구성된다. 따라서 DDC제어계 5의 제어모델을 설정치로부터 편차치를 구하는 편차치계로서 아래에서 구하는 상태방정식에 의해 기술된다.The setting control system 4 calculates the set value at the operating point according to each obstacle by the rolling model 6 and gives it to the DDC control system 5. On the other hand, the DDC control system 5 operates so that the deviation between the control value and the set value (operation point) of the state amount and the measured value thereof becomes "0" in the range in which linear approximation is possible near the operating point. It is configured as a so-called regulator problem. Therefore, the control model of the DDC control system 5 is described by a state equation obtained below as a deviation value calculator for finding a deviation value from a set value.
(식3)을 편차치계로 표시한 게이지 메타식과 (식1)을 동작점 근방에서 테일러(Taylor) 전개한 미소변화분을 표시한 압연하중식은 (식4)와 (식5)에 의해 표시된다.The gauge meta-expression in which Equation 3 is expressed as a deviation value and the rolling load equation indicative of a small change in which Taylor is developed in the vicinity of the operating point are expressed by Equations 4 and 5.
여기에서, △hi는 제i스탠드출측판두께이고, △Si는 제i스탠드압하위치, △Pi는 제i스탠드압연하중, Ki는 제i스탠드 밀정수이다.Here, Δh i is the i-th stand exit plate thickness, ΔS i is the i-stand pressing position, ΔP i is the i-stand rolling load, and K i is the i-stand stand constant.
(식4)와 (식5)에서 (식6)이 유도된다.(6) is derived from (4) and (5).
게이지 메타식의 압하장치 13 및 롤 구동장치 16의 응답을 1차지연계로 근사화 하면 (식7)과 (식8)이 된다.Equation 7 and Equation 8 are obtained by approximating the response of the gauge depressor 13 and the roll drive 16 to the primary delay system.
여기에서, △Spi는 제i스탠압하지령이다.[Delta] S pi is the i-th stand pressure command.
여기서, △Vpi는 제i스탠드 롤속도지령이고, △VRi는 제i스탠드롤속도이다. 압연기의 후방 장력은 (식9)로 표시되어 매스-플로우(Mass-Flow : 질량일정의 법칙)식으로부터 구하면 (식10)이 된다.DELTA V pi is the i-th stand roll speed command, and DELTA V Ri is the i-th stand roll speed. The rear tension of the rolling mill is expressed by Equation 9, and is obtained from Equation 10 by mass-flow equation.
출측판속 및 이것의 미소변화분을 (식11)에, 입측판 속의 미소변화분을 (식12)에 표시한다.The small change in the exit plate and its small change in (Eq. 11) is shown in (Equation 12).
(식11)과 (식12)를 (식9)에 대입하여(식13)을 얻는다.(Eq. 11) and (12) are substituted into (Eq. 9) to obtain (Eq. 13).
선진율식을 테일러(Taylor)전개한 미소변화식을 (식14)로 표시한다.The advanced rate equation Taylor is represented by (14).
(식14)를 (식13)에 대입하여 (식15)를 얻는다.(15) is obtained by substituting (14) into (13).
(식16)에 표시된 똑같은 정보를 통합해서 (식7)을 얻는다.(7) is obtained by integrating the same information shown in (16).
(식17)에 (식11)을 대입하면 (식18)이 된다.Substituting Equation 11 into Equation 17 results in Equation 18.
상기 식들을 조합하여 행렬식으로 표현하면(식19)의 상태방정식이 된다.Combining the above equations and expressing them in a determinant (Equation 19) gives a state equation.
(식19)의 각 항의 행렬과 변수벡터를 (식20)과(표 11)에 기호로 표시하고 제어주기 Ts로 이산화하면 (식21)의 상태방정식을 얻을수 있다. (식21)로 DDC 5의 제어모델을 표시하고 동작점에서의 행렬요소를 구하는 것으로 선형 근사화를 실행할수 있다.The state equation of equation (21) can be obtained by representing the matrix and variable vector of each term in equation (19) as symbols in (20) and (11) and discretizing them with the control period Ts. Equation 21 shows the control model of DDC 5 and finds the matrix element at the operating point to perform linear approximation.
여기에서,From here,
[표 1]TABLE 1
여기에서,From here,
제 8 도는 최적서보(Servo)계에 의해 구성된 DDC제어계 5의 기능블록도이다. 검출장치 3 또는 관측장치 7로부터의 상태량 X는 가산기구 20에 압력되어 설정제어계 4로부터의 상태량의 설정치 Xs(동작점)에 대한 편차치 △X가 구해진다.8 is a functional block diagram of a DDC control system 5 configured by an optimal servo system. The state quantity X from the detection apparatus 3 or the observation apparatus 7 is pressurized by the adder 20, and the deviation value (DELTA) X with respect to the setting value Xs (operating point) of the state quantity from the setting control system 4 is calculated | required.
본 예의 상태량은 압하위치 S, 롤 속도 VR, 후방장력 τb로 된다.State quantity of this example is a push-down position S, the roll speed V R, the rear tension τb.
상태량의 편차치 △X는 비례제어기구 21에 입력되어 피이드백 계수(비례이득) fx를 곱해, 압하위치성분(△Sp)과 속도성분(△VRP)각각의 상태량에 대응하는 제어지령(조작량) △U를 생성한다.The deviation value ΔX of the state quantity is input to the proportional control mechanism 21 and multiplied by the feedback coefficient (proportional gain) fx, and the control command (manipulation amount) corresponding to the state quantity of the pressing position component (ΔSp) and the speed component (ΔV RP ), respectively. Generate ΔU.
똑같은 방법으로, 본 예의 제어량 y인 출측판두께 h완 후방장력 τb는 가산기구 22로 설정치 ys(목표치)에 대응하는 편차치 e(오차)가 구해지고, 적분기구 23으로 피이드백 계수(비례이득) fe를 곱해 적분하면 압하위치성분 (Sp')과 속도성분(VRP')각각의 제어량에 대응하는 제어지령 Ue가 된다.In the same way, the side plate thickness h slack rear tension τb of the control amount y of this example is obtained by adding mechanism 22 to obtain the deviation value e (error) corresponding to the set value ys (target value), and the feedback mechanism (proportional gain) by the integrating mechanism 23. When multiplying by fe and integrating, it becomes a control command Ue corresponding to the control amount of each of the reduction position component Sp 'and the speed component VRP' .
지령생성기구 24는 상태량에 대응하는 제어지령 △U, 제어량에 대응하는 제어지력 Ue과 설정제어계 4로부터의 설정치 Us를, 압하위치성분과 속도성QNS에 가산하여 압하장치 13과 롤 구동장치 16에 출력하는 조작지령 U를 생성한다.The command generation mechanism 24 adds the control command ΔU corresponding to the state amount, the control force Ue corresponding to the control amount, and the set value Us from the setting control system 4 to the pushing down position component and the speed QNS to the pushing down device 13 and the roll driving device 16. Generate operation command U to be output.
여기서, 제어파라메터의 피이드백 계수 fx 와 fe는 (식19)의 확대행렬을 고려한 주지의 리카치(Riccati)방정식을 풀면 (식22)의 피이드백 행렬 fx, fe가 구해진다. 설정제어계 4에 따른 제어파라메터의 계산에 관해서는 [현대제어이론][土俗武士 저]에 상세히 나와있다.Here, the feedback coefficients fx and fe of the control parameters are obtained by solving the known Riccati equation in consideration of the expansion matrix of (19). The calculation of the control parameters according to the set control system 4 is described in detail in Theory of Modern Control.
상기의 압연하중식 (식11)과 동작점 근방의 선형화 기구에 의해 근사화된 상태방정식 (식21)은 근사식이기 때문에 압연중에 마찰계수(μ)와 변형저항(k) 등의 설정치가 상이하게 된다. 이 때문에 소기의 제어성능을 얻을수가 없어져 압연상태에 대응한 적응 수정이 필요하게 된다.Since the state equation (Equation 21) approximated by the rolling load equation (Equation 11) and the linearization mechanism near the operating point is an approximation equation, the friction coefficient (μ) and the deformation resistance (k) during rolling are different. do. For this reason, the desired control performance cannot be obtained, and an adaptive correction corresponding to the rolling state is required.
제 1 도에 본 발명의 실시예인 제어모델 적응수정장치 10의 기능블록도를 표시한다.1 is a functional block diagram of a control model adaptive modification apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
수정장치 10은 상태량x와 제어량y의 실적치에 근거한 제어모델을 온 라이(on-line)으로 수정하는 적응수정수단 28과 압연상태를 평가하여 필요시에 적응 수정수단을 기동하는 기동수단 29으로부터 구성된다.The correction device 10 is composed of an adaptive correction means 28 for modifying the control model based on the performance values of the state quantity x and the control amount y on-line, and a start means 29 for evaluating the rolling state and starting the adaptive correction means when necessary. do.
우선, 적응수정수단 28에 관해서 설명하면 압연파라메터 계산기 33은 검출장치 3으로부터 입력된 상태량x, 제어량 y등과 설정제어계 4를 개입시켜 참조된 압연모델 35에 따라 예측이 어려운 압연파라메터류를 역설정계산에 의해 구한다. 이 압연 파라메터에는 압연하중의 적응 수정계수 Zpi, 압연위치의 영점 보정△Soi, 유막두께 Cpi, 백분율비 αi, 선진율비 fai등이 있다. 이런 압연파라메터의 계산은 압연모델의 압연하중식(식1)을 사용하여 최소 자승근사의 회귀법에 의한다. 이하 적응수정계수 Zp를 예로 압연파라메터의 계산방법을 설명한다.First, the adaptive correction means 28 will be described. The rolling parameter calculator 33 reversely calculates rolling parameters that are unpredictable according to the rolling model 35 referenced through the state amount x, the control amount y, etc. input from the detection device 3, and the setting control system 4. Obtained by The rolling parameters include the adaptive correction factor Zpi of the rolling load, the zero point correction? Soi of the rolling position, the oil film thickness Cpi, the percentage ratio αi, and the advance rate ratio fai. The calculation of these rolling parameters is based on the regression method of least squares approximation using the rolling load equation (1) of the rolling model. Hereinafter, the calculation method of the rolling parameters will be described using the adaptive correction factor Zp as an example.
적응수정 계수 Zp는 실제의 압연하중 P와 압연모델로부터 구한 예측압연하중 P'의 오차를 흡수하는 계수로써 이 오차는 모델로 정량적으로 표현하는 것이 대입하여 계산한 값으로 이 시점의 압연하중검출계에 실하중 P와의 차이에는 (식23)의 관계가 성립한다.The adaptive correction factor Zp is a coefficient that absorbs the error between the actual rolling load P and the predicted rolling load P 'obtained from the rolling model, and this error is calculated by substituting quantitatively expressed in the model and the rolling load detection system at this point. In relation to the actual load P, the relationship of (Eq. 23) holds.
P=ZP·P'…………………………………………………………(식23)P = Z P P '... … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (Eq. 23)
적응수정계수 Zp는 표 2와같이 P', P, Zp의 데이터를 n개 모아 평가함수 (식24)를 만족하도록 구한다. (식24)의 최소해는 변수 Zp에 관해 1계 미분하면 좋으므로 이 1계 미분식에 의해 얻어진 (식25)에 의해 Zp를 구하는 것이 가능하다.The adaptive correction coefficient Zp is obtained by collecting n data of P ', P, Zp as shown in Table 2 to satisfy the evaluation function (Equation 24). Since the minimum solution of the expression (24) may be one-differential derivative with respect to the variable Zp, it is possible to obtain Zp by (25) obtained by this first-order differential expression.
[표 2]TABLE 2
이와같이 구해진 압연파라메터는 설정제어계 4에 전달되어 이후의 설정계산에 이용된다.The rolling parameters thus obtained are transferred to the setting control system 4 and used for the subsequent setting calculation.
한편, 선형화기구 34는 압연파라메터 계산기구 33으로부터의 압연파라메터를 전달받아 압연모델 35를 참조하여 (식4)∼(식21)의 계산을 실정하고, 제어모델이 상태방정식 (식21)의 행렬요소를 구한다 제어파라메터 계산기구 36은 이 상태 방정식의 행렬에 대해 고징의 리카치(Riccati) 방정식을 풀어 파라메터 fx, fe를 구해 DDC제어계 5의 비례기구 21, 적분기구 23의계수를 갱신한다.On the other hand, the linearization mechanism 34 receives the rolling parameters from the rolling parameter calculator 33 and calculates the equations (4) to (21) with reference to the rolling model 35, and the control model is the matrix of the state equation (Equation 21). Evaluate the elements. Control Parameter Calculator Calculation 36 solves Gojing's Riccicat equation for the matrix of this state equation, and obtains the parameters fx and fe to update the coefficients of proportional mechanism 21 and integrating mechanism 23 of DDC control system 5.
다음으로 기동수단 29에 대해 설명하면 제 9 도는 이벤트(Event)검출기구 31의 기능블록도이다. 검출장치 3으로부터 상태량 및 제어량을 합친 확대상태량벡터 (압하위치 S, 롤속도 VR, 후방장력 τb, 출측판두께 h)가 입력된다. 또한 설정제어계 4로부터는 확대상태량 벡터에 대응하는 기준치 벡터(Ss, VRS, τbs, hs)가 입력되어 차분기구 301로(식26)과 같이 요소마다 편차를 구할수 있다.Next, a description will be given of the activation means 29. FIG. 9 is a functional block diagram of an event detection mechanism 31. As shown in FIG. From the detection apparatus 3, an enlarged state quantity vector (rolling down position S, roll speed V R , rear tension τ b, exit plate thickness h) that combines the state quantity and the control amount is input. In addition, from the setting control system 4, the reference value vectors Ss, V RS , τbs, and hs corresponding to the enlarged state amount vector are input, and the difference can be determined for each element by the differential mechanism 301 (Equation 26).
확대편차 상태벡터 △Z는 필터기수 302에 입력되어 벡터에 포함되어 있는 노이즈(Noise)부분을 제거한다. 이 제거는 △Z의 이동평균을 구하는 등 공지의 평준화 처리에 의하여 이루어진다.The magnification deviation state vector ΔZ is input to the filter base 302 to remove a noise portion included in the vector. This removal is performed by a well-known leveling process, such as obtaining a moving average of ΔZ.
이상 검출기구 303은 확대편차상태 벡터 △Z의 평가치를 구해 이 값이 일정치(경계치)를 넘을 때 이벤트신호를 출력한다. 평가치에 대해서는 (식24)에 표시된 전 상태량과 제어량에 따라 확대상태편차의 자승평균오차 ε가 계산된다. 오차 ε는 일부의 상태량 또는 제어량에 대해서 구하는 것이 좋지만 거동이 복잡한 압연 현상에서는 실시예에 의한 방법이 상태를 바르게 반영할 수 있다.The abnormality detector mechanism 303 obtains an evaluation value of the enlarged deviation state vector ΔZ and outputs an event signal when this value exceeds a predetermined value (boundary value). For the evaluation value, the squared mean error ε of the enlarged state deviation is calculated according to the total state quantity and the control quantity indicated in (24). It is preferable to obtain the error? For a part of the state amount or the control amount, but in the rolling phenomenon where the behavior is complicated, the method according to the embodiment can properly reflect the state.
여기서, C : 정수Where C: integer
기동기구 31은 이벤트검출기구 30으로부터 이벤트를 받았을 때 적응수정수단을 기동하여 DDC 제어계 5의 제어파라메터를 수정한다. 즉, 기동기구 31은 적응수정수단 28의 기동에 맞추어 설정제어계 4를 기동하고 설정제어계 4는 압연상태에 대하여 그 목표치를 수정한다.When the activation mechanism 31 receives an event from the event detection mechanism 30, it activates the adaptive correction means to correct the control parameters of the DDC control system 5. That is, the starting mechanism 31 starts the setting control system 4 in accordance with the start of the adaptive correction means 28, and the setting control system 4 corrects the target value for the rolling state.
제 10 도는 본 실시예에 의한 압연 제어시스템의 동작을 보여주고 있다.10 shows the operation of the rolling control system according to the present embodiment.
상기 제10(a)도는 압연속도 V, 제10(b)도와 (c)는 판두께 h의 기준치 hs에 대한 추이를 보여준다. 압연속도가 저하되면 (식1)의 압연하중 P가 커지고 결국에는 제10도(b)처럼 판두께가 두껍게 된다.10 (a) is a rolling speed V, 10 (b) and (c) shows a trend with respect to the reference value hs of the plate thickness h. When the rolling speed decreases, the rolling load P of Equation 1 becomes large, and eventually the plate thickness becomes thick as shown in FIG.
본 실시예의 경우는 제10(c)도와 같이 판두께 h가 증가하여 자승평균오차 ε(사선부 ①의 면적)이 ②의 순간 경계치를 초과하면 이벤트 신호가 출력된어 제어모델적응수정장치 10이 기동된다. 제10(d)도는 설정제어계 4로부터의 압하위치기준치(목표치)로 ②의동작점에 대응하여 계산된 것이다. 제 10 (e)도는 피이드백계수 fx11를 표시하고, ②의동작점에 대해 최적화 된다. 이 결과 제 10 (c)도와 같이 기준치 hs에 대한 판두께편차가 제어 가능하다.In the present embodiment, as shown in FIG. 10 (c), when the plate thickness h increases and the squared mean error ε (area of the diagonal portion ①) exceeds the instantaneous threshold of ②, the control model adaptive correction apparatus 10 outputs an event signal. Is activated. 10 (d) is a pressure reduction position reference value (target value) from the setting control system 4, calculated in correspondence with the operating point of ②. 10 (e) shows the feedback coefficient fx 11 and is optimized for the operating point of ②. As a result, the plate thickness deviation with respect to the reference value hs can be controlled as shown in FIG. 10 (c).
이런방법을 사용하면 제어모델의 수정이 필요할 때 바르게 특정지을수 있기 때문에 파라메터 수정에 의한 정도의 향상이 가능하게 되고 또한 불필요한 모델변경처리와 이에 따른 제어계의 혼란이 회피가능하다.By using this method, it is possible to correctly specify when the control model needs to be modified. Therefore, the degree of parameter correction can be improved, and unnecessary model change processing and confusion of the control system can be avoided.
그러나, 압연기의 운전상태는 판속도가 최고 속도로 일정한 정상운전상태와 판속이 가감속상태인 경우와 모재 판두께가 변동하는 용접점 통과 등의 비정상 운정상태가 있고, 비정상시에는 압연상태가 크게 변동하는 비정상 운전상태가 있다는 것이 공지의 사실이다. 타이머(Timer)기구 32는 검출장치 3으로부터 판속 및 용접점 등을 감시하고, 비정상 운전상태의 계속시에는 소정주기로 적응수정수단 28을 기동한다.However, the operating state of the rolling mill has the normal operation state with the plate speed at the highest speed, the abnormal operation condition such as the case of the acceleration and deceleration of the plate speed and the passing of the welding point where the substrate thickness fluctuates. It is a known fact that there is a changing abnormal operating state. The timer mechanism 32 monitors the plate speed, the welding point, and the like from the detection device 3, and activates the adaptive correction means 28 at a predetermined cycle when the abnormal operation state continues.
예를들면, 수집주기 T, 일정가속도 α의 가속상태에서는 판속도가 αT증가때마다 타이머기구 32는 트리거신호를 출력하고, 기동기구 31을 통해 압연파라메터수정기구 33을 기동한다. 이런방식으로 압연상태가 크게 변동하는 비정상 운정상태에서는 제어파라메터의 재계산이 필요하고, 상기의 이벤트 검출보다 우선하여 소정의 주기에 의한 간단한 기동이 이루어진다.For example, in the acceleration state of the collection period T and the constant acceleration α, whenever the plate speed increases αT, the timer mechanism 32 outputs a trigger signal, and the rolling parameter correction mechanism 33 is activated through the activation mechanism 31. In the abnormal operation state in which the rolling state greatly fluctuates in this manner, the control parameters need to be recalculated, and a simple start is performed by a predetermined period in advance of the above-described event detection.
본 발명에 의하면 압연이상 및 비정상운전에 있어서 제어파라메터를 온라인 리얼타임(On-Line Real Time : 자동실시간)으로 최적화가 가능하기 때문에 제어시스템의 동작이 외적요인 및 내적 파라메터변화의 영향이 회피가능하게 되어 압연정도 향상이 가능하다.According to the present invention, since the control parameters can be optimized in online real time (On-Line Real Time) in abnormal rolling and abnormal operation, the operation of the control system can avoid the influence of external factors and internal parameter changes. It is possible to improve the degree of rolling.
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