(57)【要約】  モデル誤差値の影響を短時間で抑制することができる圧延材（７）の温度制御装置（１１）を提供する。圧延材（７）の温度制御装置（１１）は、圧延材（７）の温度の目標値とフィードバック値との偏差を入力として冷却装置（５）に対する制御量を演算する制御器（１２）と、当該制御量に基づいてむだ時間を含まない温度モデル（１３ａ）を用いて当該圧延材（７）の温度の予測値を演算し、当該予測値をフィードバックする第１フィードバック部（１３）と、むだ時間モデル（１４ａ）を用いて圧延材（７）の温度の予測値に対してむだ時間の分だけ位相を遅らせた値を演算し、圧延材（７）の温度の計測値と圧延材（７）の温度の予測値に対してむだ時間の分だけ位相を遅らせた値との偏差を演算し、当該偏差に対してローパスフィルタ（１４ｂ）を通過させた値をフィードバックする第２フィードバック部（１４）と、を備えた。
2017046846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延ラインの圧延機と巻取機との間に設けられた冷却装置により冷却された圧延材が前記冷却装置と前記巻取機との間に設けられた温度計に到達した際における当該圧延材の温度の目標値とフィードバック値との偏差を入力として前記冷却装置に対する制御量を演算する制御器と、
前記制御器により演算された制御量に基づいてむだ時間を含まない温度モデルを用いて前記冷却装置により冷却された圧延材が前記温度計に到達した際における当該圧延材の温度の予測値を演算し、当該予測値を前記フィードバック値の一部としてフィードバックする第１フィードバック部と、
むだ時間モデルを用いて前記第１フィードバック部により演算された圧延材の温度の予測値に対してむだ時間の分だけ位相を遅らせた値を演算し、前記温度計による圧延材の温度の計測値と前記第１フィードバック部により演算された圧延材の温度の予測値に対してむだ時間の分だけ位相を遅らせた値との偏差を演算し、当該偏差に対してローパスフィルタを通過させた値を前記フィードバック値の他部としてフィードバックする第２フィードバック部と、
を備えた圧延材の温度制御装置。
【請求項２】
前記第２フィードバック部は、圧延材が前記温度計に到達した際における当該圧延材の温度の目標値と前記温度計による圧延材の温度の計測値との間に定常偏差が生じた際に前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を上げる請求項１に記載の圧延材の温度制御装置。
【請求項３】
前記第２フィードバック部は、圧延材が前記温度計に到達した際における当該圧延材の温度の目標値と前記温度計による圧延材の温度の計測値との間の偏差が予め設定された閾値よりも小さくなった際に前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を上げる請求項１に記載の圧延材の温度制御装置。
【請求項４】
前記第１フィードバック部は、前記ローパスフィルタを通過した値に基づいて前記温度モデルを修正し、
前記第２フィードバック部は、前記ローパスフィルタを通過した値に基づいて前記むだ時間モデルを修正する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧延材の温度制御装置。
【請求項５】
熱間圧延ラインの仕上圧延機の複数のスタンドの間に設けられた冷却装置により冷却された圧延材が前記仕上圧延機の出側に設けられた温度計に到達した際における当該圧延材の温度の目標値とフィードバック値との偏差を入力として前記冷却装置に対する制御量を演算する制御器と、
前記制御器により演算された制御量に基づいてむだ時間を含まない温度モデルを用いて前記冷却装置により冷却された圧延材が前記温度計に到達した際における当該圧延材の温度の予測値を演算し、当該予測値を前記フィードバック値の一部としてフィードバックする第１フィードバック部と、
むだ時間モデルを用いて前記第１フィードバック部により演算された圧延材の温度の予測値に対してむだ時間の分だけ位相を遅らせた値を演算し、前記温度計による圧延材の温度の計測値と前記第１フィードバック部により演算された圧延材の温度の予測値に対してむだ時間の分だけ位相を遅らせた値との偏差を演算し、当該偏差に対してローパスフィルタを通過させた値を前記フィードバック値の他部としてフィードバックする第２フィードバック部と、
を備えた圧延材の温度制御装置。
【請求項６】
前記第２フィードバック部は、圧延材が前記温度計に到達した際における当該圧延材の温度の目標値と前記温度計による圧延材の温度の計測値との間に定常偏差が生じた際に前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を上げる請求項５に記載の圧延材の温度制御装置。
【請求項７】
前記第２フィードバック部は、圧延材が前記温度計に到達した際における当該圧延材の温度の目標値と前記温度計による圧延材の温度の計測値との間の偏差が予め設定された閾値よりも小さくなった際に前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を上げる請求項５に記載の圧延材の温度制御装置。
【請求項８】
前記第１フィードバック部は、前記ローパスフィルタを通過した値に基づいて温度モデルを修正し、
前記第２フィードバック部は、前記ローパスフィルタを通過した値に基づいてむだ時間モデルを修正する請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の圧延材の温度制御装置。
【請求項９】
熱間圧延ラインの仕上圧延機の複数のスタンドに対して隣接したスタンドの間にそれぞれ設けられた複数の冷却装置により冷却された圧延材が前記仕上圧延機の出側に設けられた温度計に到達した際における当該圧延材の温度の目標値とフィードバック値との偏差を入力として前記複数の冷却装置の各々に対する制御量を演算する複数の制御器と、
前記複数の制御器の各々により演算された制御量に基づいてむだ時間を含まない温度モデルを用いて前記複数の冷却装置により冷却された圧延材が前記温度計に到達した際における当該圧延材の温度の予測値を演算し、当該予測値を前記複数の制御器の各々に対応したフィードバック値の一部としてフィードバックする複数の第１フィードバック部と、
前記複数の冷却装置の各々に対応したむだ時間モデルを用いて前記複数の第１フィードバック部の各々により演算された圧延材の温度の予測値に対して前記複数の冷却装置の各々に対応したむだ時間の分だけ位相を遅らせた値を演算し、前記温度計による圧延材の温度の計測値と前記複数の第１フィードバック部の各々により演算された圧延材の温度の予測値に対して前記複数の冷却装置の各々に対応したむだ時間の分だけ位相を遅らせた値との偏差を演算し、当該偏差に対してローパスフィルタを通過させた値を前記複数の制御器の各々に対応したフィードバック値の他部としてフィードバックする複数の第２フィードバック部と、
を備えた圧延材の温度制御装置。
【請求項１０】
前記複数の第２フィードバック部の各々は、圧延材が前記温度計に到達した際における当該圧延材の温度の目標値と前記温度計による圧延材の温度の計測値との間に定常偏差が生じた際に対応したローパスフィルタのカットオフ周波数を上げる請求項９に記載の圧延材の温度制御装置。
【請求項１１】
前記複数の第２フィードバック部の各々は、圧延材が前記温度計に到達した際における当該圧延材の温度の目標値と前記温度計による圧延材の温度の計測値との間の偏差が予め設定された閾値よりも小さくなった際に、より出側の冷却装置に対応した第２フィードバック部のローパスフィルタから優先的にカットオフ周波数を上げる請求項９に記載の圧延材の温度制御装置。
【請求項１２】
前記複数の第１フィードバック部の各々は、対応したローパスフィルタを通過した値に基づいて対応した温度モデルを修正し、
前記複数の第２フィードバック部の各々は、対応したローパスフィルタを通過した値に基づいて対応したむだ時間モデルを修正する請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の圧延材の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧延材の温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、圧延材の温度制御装置を開示する。当該温度制御装置は、制御モデルを用いて圧延材の温度を制御する。当該温度制御装置は、実績制御量が安定しているときにオンラインで制御モデルを修正する。その結果、モデル誤差値の影響が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２０１１−００８４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のものにおいては、実績制御量が安定していないときに制御モデルが修正されない。このため、制御モデルの誤差の影響が抑制されるまでに時間がかかる。【０００５】
この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、モデル誤差値の影響を短時間で抑制することができる圧延材の温度制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る圧延材の温度制御装置は、熱間圧延ラインの圧延機と巻取機との間に設けられた冷却装置により冷却された圧延材が前記冷却装置と前記巻取機との間に設けられた温度計に到達した際における当該圧延材の温度の目標値とフィードバック値との偏差を入力として前記冷却装置に対する制御量を演算する制御器と、前記制御器により演算された制御量に基づいてむだ時間を含まない温度モデルを用いて前記冷却装置により冷却された圧延材が前記温度計に到達した際における当該圧延材の温度の予測値を演算し、当該予測値を前記フィードバック値の一部としてフィードバックする第１フィードバック部と、むだ時間モデルを用いて前記第１フィードバック部により演算された圧延材の温度の予測値に対してむだ時間の分だけ位相を遅らせた値を演算し、前記温度計による圧延材の温度の計測値と前記第１フィードバック部により演算された圧延材の温度の予測値に対してむだ時間の分だけ位相を遅らせた値との偏差を演算し、当該偏差に対してローパスフィルタを通過させた値を前記フィードバック値の他部としてフィードバックする第２フィードバック部と、を備えた。【０００７】
この発明に係る圧延材の温度制御装置は、熱間圧延ラインの仕上圧延機の複数のスタンドの間に設けられた冷却装置により冷却された圧延材が前記仕上圧延機の出側に設けられた温度計に到達した際における当該圧延材の温度の目標値とフィードバック値との偏差を入力として前記冷却装置に対する制御量を演算する制御器と、前記制御器により演算された制御量に基づいてむだ時間を含まない温度モデルを用いて前記冷却装置により冷却された圧延材が前記温度計に到達した際における当該圧延材の温度の予測値を演算し、当該予測値を前記フィードバック値の一部としてフィードバックする第１フィードバック部と、むだ時間モデルを用いて前記第１フィードバック部により演算された圧延材の温度の予測値に対してむだ時間の分だけ位相を遅らせた値を演算し、前記温度計による圧延材の温度の計測値と前記第１フィードバック部により演算された圧延材の温度の予測値に対してむだ時間の分だけ位相を遅らせた値との偏差を演算し、当該偏差に対してローパスフィルタを通過させた値を前記フィードバック値の他部としてフィードバックする第２フィードバック部と、を備えた。【０００８】
この発明に係る圧延材の温度制御装置は、熱間圧延ラインの仕上圧延機の複数のスタンドに対して隣接したスタンドの間にそれぞれ設けられた複数の冷却装置により冷却された圧延材が前記仕上圧延機の出側に設けられた温度計に到達した際における当該圧延材の温度の目標値とフィードバック値との偏差を入力として前記複数の冷却装置の各々に対する制御量を演算する複数の制御器と、前記複数の制御器の各々により演算された制御量に基づいてむだ時間を含まない温度モデルを用いて前記複数の冷却装置により冷却された圧延材が前記温度計に到達した際における当該圧延材の温度の予測値を演算し、当該予測値を前記複数の制御器の各々に対応したフィードバック値の一部としてフィードバックする複数の第１フィードバック部と、前記複数の冷却装置の各々に対応したむだ時間モデルを用いて前記複数の第１フィードバック部の各々により演算された圧延材の温度の予測値に対して前記複数の冷却装置の各々に対応したむだ時間の分だけ位相を遅らせた値を演算し、前記温度計による圧延材の温度の計測値と前記複数の第１フィードバック部の各々により演算された圧延材の温度の予測値に対して前記複数の冷却装置の各々に対応したむだ時間の分だけ位相を遅らせた値との偏差を演算し、当該偏差に対してローパスフィルタを通過させた値を前記複数の制御器の各々に対応したフィードバック値の他部としてフィードバックする複数の第２フィードバック部と、を備えた。
【発明の効果】
【０００９】
これらの発明によれば、モデル誤差値は、不安定になりにくい低周波数の領域において制御器にフィードバックされる。このため、低周波数の領域において、圧延材の温度の計測値と圧延材の温度の目標値との定常的な偏差を解消することができる。その結果、モデル誤差値の影響を短時間で抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１における圧延材の温度制御装置が適用された熱間圧延ラインの構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における圧延材の温度制御装置が適用された熱間圧延ラインの要部の構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１における圧延材の温度制御装置によるフィードバック制御を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１における圧延材の温度制御装置による制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１における圧延材の温度制御装置のハードウェア構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２における圧延材の温度制御装置によるフィードバック制御を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態３における圧延材の温度制御装置が適用された熱間圧延ラインの要部の構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３における圧延材の温度制御装置によるフィードバック制御を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態４における圧延材の温度制御装置によるフィードバック制御を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における圧延材の温度制御装置が適用された熱間圧延ラインの構成図である。
【００１３】
図１において、加熱炉１は、熱間圧延ラインの入側に設けられる。粗圧延機２は、加熱炉１の出側に設けられる。誘導加熱装置３は、粗圧延機２の出側に設けられる。仕上圧延機４は、誘導加熱装置３の出側に設けられる。仕上圧延機４は、複数のスタンド４ａを備える。例えば、仕上圧延機４は、５台から７台のスタンド４ａを備える。図１の仕上圧延機４は、６台のスタンド４ａを備える。冷却装置５は、仕上圧延機４の出側に設けられる。巻取機６は、冷却装置５の出側に設けられる。
【００１４】
圧延材７は、加熱炉１の内部に装入される。その後、圧延材７は、加熱炉１により加熱される。その後、圧延材７は、加熱炉１から抽出される。その後、圧延材７は、粗圧延機２により圧延される。その後、圧延材７の端部は、誘導加熱装置３により加熱される。その後、圧延材７は、仕上圧延機４の各スタンド４ａにより圧延される。その後、圧延材７は、冷却装置５に冷却される。その後、当該圧延材７は、巻取機６により巻き取られる。
【００１５】
次に、図２を用いて、熱間圧延ラインの要部を説明する。
図２はこの発明の実施の形態１における圧延材の温度制御装置が適用された熱間圧延ラインの要部の構成図である。
【００１６】
図２において、速度検出器８は、仕上圧延機４における最も出側のスタンド４ａに対応して設けられる。仕上温度計９は、仕上圧延機４における最も出側のスタンド４ａと冷却装置５との間に設けられる。仕上温度計９は、仕上圧延機４における最も出側のスタンド４ａの出側に設けられる。巻取温度計１０は、冷却装置５と巻取機６との間に設けられる。巻取温度計１０は、巻取機６の入側に設けられる。
【００１７】
冷却装置５は、第１注水設備５ａと第２注水設備５ｂとを備える。第１注水設備５ａは、冷却装置５の入側に配置される。第２注水設備５ｂは、冷却装置５の出側に配置される。
【００１８】
温度制御装置１１の入力部は、速度検出器８の出力部と仕上温度計９の出力部と巻取温度計１０の出力部とに接続される。温度制御装置１１の出力部は、第１注水設備５ａの入力部と第２注水設備５ｂの入力部とに接続される。
【００１９】
速度検出器８は、仕上圧延機４における最も出側のスタンド４ａの回転速度ωｆ（ｒａｄ／ｓ）を検出する。仕上温度計９は、仕上圧延機４における最も出側のスタンド４ａの出側における圧延材７の仕上温度Ｔｆ（℃）を計測する。巻取温度計１０は、巻取機６の入側における圧延材７の巻取温度Ｔｃ（℃）を計測する。
【００２０】
温度制御装置１１は、仕上圧延機４における最も出側のスタンド４ａの回転速度ωｆと仕上圧延機４における最も出側のスタンド４ａの出側における圧延材７の仕上温度Ｔｆとに基づいて第１注水設備５ａの所要注水量を演算する。温度制御装置１１は、第１注水設備５ａの所要注水量に対応した信号ＶＦＷＤを出力することにより第１注水設備５ａの注水バルブに対してフィードフォワード制御を行う。
【００２１】
温度制御装置１１は、圧延材７の巻取温度の目標値Ｔｔａｒｇｅｔ（℃）と巻取機６の入側における圧延材７の巻取温度Ｔｃとの偏差に基づいて第２注水設備５ｂの所要注水量を演算する。温度制御装置１１は、第２注水設備５ｂの所要注水量に対応した信号ＶＦＢＫを出力することにより第２注水設備５ｂの注水バルブに対してフィードバック制御を行う。
【００２２】
次に、図３を用いて、温度制御装置１１によるフィードバック制御を説明する。
図３はこの発明の実施の形態１における圧延材の温度制御装置によるフィードバック制御を示すブロック図である。
【００２３】
図３に示すように、温度制御装置１１は、ＰＩ制御器１２と第１フィードバック部１３と第２フィードバック部１４とを備える。
【００２４】
ＰＩ制御器１２の伝達関数は、ＣＦＢＫで表される。第１フィードバック部１３は、むだ時間を含まない温度モデル１３ａを備える。第２フィードバック部１４は、むだ時間モデル１４ａとローパスフィルタ１４ｂとを備える。むだ時間モデル１４ａの伝達関数は、総合的なむだ時間の予測値Ｔ´ＡＬＬとラプラス演算子ｓとを用いて表される。ローパスフィルタ１４ｂの伝達関数は、ＬＰＦで表される。
【００２５】
第１ブロック１５は、第２注水設備５ｂの注水バルブの応答を示す。第１ブロック１５の伝達関数は、第２注水設備５ｂの注水バルブの操作における制御遅れＴＳＣ（ｓ）と当該注水バルブの時定数ＴＳ（ｓ）とラプラス演算子ｓとを用いて表される。第２ブロック１６は、冷却プロセスを示す。第２ブロック１６の伝達関数は、冷却プロセスのゲインＫＰと冷却プロセスの時定数ＴＰ（ｓ）とラプラス演算子ｓとを用いて表される。第３ブロック１７は、移送遅れによるむだ時間を示す。第３ブロック１７の伝達関数は、移送遅れによるむだ時間Ｔｔ（ｓ）とラプラス演算子ｓとを用いて表される。第４ブロック１８は、巻取温度計１０の応答を示す。第４ブロック１８は、巻取温度計１０に計測された圧延材７の巻取温度ＴＣ（ｓ）とラプラス演算子ｓを用いて表される。
【００２６】
温度制御装置１１において、ＰＩ制御器１２は、当該圧延材７の温度の目標値Ｔｔａｒｇｅｔとフィードバック値との偏差を入力として冷却装置５に対する制御量を演算する。例えば、ＰＩ制御器１２は、当該圧延材７の温度の目標値Ｔｔａｒｇｅｔとフィードバック値との偏差を入力として第２注水設備５ｂの所要注水量を演算する。第２注水設備５ｂの所要注水量に対応した信号ＶＦＢＫは、第１ブロック１５と第２ブロック１６とを経由する。その結果、圧延材７の温度降下ＴＤＦＢＫ（℃）が得られる。
【００２７】
圧延材７の温度降下ＴＤＦＢＫは、第１注水設備５ａによる圧延材７の温度降下ＴＤＦＷＤ（℃）に加わる。圧延材７の温度降下ＴＤＦＷＤと圧延材７の温度降下ＴＤＦＢＫとは、圧延材７の仕上温度Ｔｆに加わる。その結果、圧延材７の温度は、（Ｔｆ＋ＴＤＦＷＤ＋ＴＤＦＢＫ）となる。圧延材７の温度（Ｔｆ＋ＴＤＦＷＤ＋ＴＤＦＢＫ）は、第３ブロック１７と第４ブロック１８とを経由する。その結果、圧延材７の巻上温度ＴＣが得られる。
【００２８】
第１フィードバック部１３は、ＰＩ制御器１２により演算された制御量に基づいて温度モデル１３ａを用いて冷却装置５により冷却された圧延材７が巻取温度計１０に到達した際における当該圧延材７の温度の予測値を演算する。例えば、第１フィードバック部１３は、第２注水設備５ｂの所要注水量に対応した信号ＶＦＢＫに基づいて圧延材７の温度の予測値Ｔ´Ｃを演算する。第１フィードバック部１３は、圧延材７の温度の予測値Ｔ´Ｃをフィードバック値の一部としてフィードバックする。その結果、温度制御装置１１の応答性が決定する。
【００２９】
第２フィードバック部１４は、むだ時間モデル１４ａを用いて第１フィードバック部１３により演算された圧延材７の温度の予測値Ｔ´Ｃに対してむだ時間の分だけ位相を遅らせた値を演算する。第２フィードバック部１４は、巻取温度計１０により計測された圧延材７の巻取温度ＴＣと第１フィードバック部１３により演算された圧延材７の温度の予測値Ｔ´Ｃに対してむだ時間の分だけ位相を遅らせた値との偏差を演算する。第２フィードバック部１４は、当該偏差に対してローパスフィルタ１４ｂを通過させた値をフィードバック値の他部としてフィードバックする。
【００３０】
次に、図４を用いて、温度制御装置１１による制御のシミュレーション結果を説明する。
図４はこの発明の実施の形態１における圧延材の温度制御装置による制御のシミュレーション結果を示す図である。図４の横軸は時間を表す。図４の縦軸は温度を表す。
【００３１】
シミュレーションにおいて、仕上温度Ｔｆは９００（℃）に設定される。第２注水設備５ｂの注水バルブの操作における制御遅れＴＳＣは１．５（ｓ）に設定される。第２注水設備５ｂの注水バルブの時定数ＴＳは０．５（ｓ）に設定される。冷却プロセスの時定数ＴＰは２（ｓ）に設定される。第１注水設備５ａによる圧延材７の温度降下ＴＤＦＷＤは１００（℃）に設定される。移送遅れによるむだ時間Ｔｔは３（ｓ）に設定される。
【００３２】
むだ時間モデル１４ａにおいて、第２注水設備５ｂの注水バルブの操作における制御遅れの推定値Ｔ´ＳＣは０．５（ｓ）に設定される。第２注水設備５ｂの注水バルブの時定数の推定値Ｔ´Ｓは０．３（ｓ）に設定される。冷却プロセスの時定数の推定値Ｔ´Ｐは１．５（ｓ）に設定される。第１注水設備５ａによる圧延材７の温度降下の推定値Ｔ´ＤＦＷＤは２００（ｓ）に設定される。移送遅れによるむだ時間の推定値Ｔ´ｔは２．４（ｓ）に設定される。
【００３３】
ローパスフィルタ１４ｂにおいて、カットオフ周波数は０．１２（ｒａｄ／ｓ）に設定される。
【００３４】
図４において、圧延材７の温度の目標値Ｔｔａｒｇｅｔは６００（℃）に設定される。図４に示すように、圧延材７の巻取温度ＴＣにおいて、アンダーシュートは生じない。このため、圧延材７の巻取温度ＴＣは、安定かつ正確に目標値Ｔｔａｒｇｅｔに追従する。
【００３５】
以上で説明した実施の形態１によれば、モデル誤差値は、不安定になりにくい低周波数の領域においてＰＩ制御器１２にフィードバックされる。このため、低周波数の領域において、圧延材７の巻取温度ＴＣと圧延材７の温度の目標値Ｔｔａｒｇｅｔとの定常的な偏差を解消することができる。その結果、安定した応答性を保ちつつ、モデル誤差値の影響を短時間で抑制することができる。
【００３６】
なお、第２フィードバック部１４において、ローパスフィルタ１４ｂのカットオフ周波数の初期値を０（ｒａｄ／ｓ）に設定し、圧延材７の温度制御開始後にローパスフィルタ１４ｂのカットオフ周波数を調整してもよい。
【００３７】
例えば、圧延材７の巻取温度ＴＣの変化率が予め設定された閾値以下になった時点から定常偏差が生じたと判定して、ローパスフィルタ１４ｂのカットオフ周波数の値を０から連続的に上げていけばよい。その後、定常偏差が予め設定された値よりも小さくなった時点でカットオフ周波数の変化を終了させればよい。
【００３８】
例えば、圧延材７の巻取温度ＴＣと目標値Ｔｔａｒｇｅｔとの偏差が予め設定された閾値よりも小さくなった時点からローパスフィルタ１４ｂのカットオフ周波数の値を０から連続的に上げていけばよい。その後、定常偏差が予め設定された値よりも小さくなった時点でカットオフ周波数の変化を終了させればよい。
【００３９】
次に、図５を用いて、温度制御装置１１の例を説明する。
図５はこの発明の実施の形態１における圧延材の温度制御装置のハードウェア構成図である。
【００４０】
温度制御装置１１の各機能は、処理回路により実現し得る。例えば、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１９ａと少なくとも１つのメモリ１９ｂとを備える。例えば、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア２０を備える。
【００４１】
処理回路が少なくとも１つのプロセッサ１９ａと少なくとも１つのメモリ１９ｂとを備える場合、温度制御装置１１の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ１９ｂに格納される。少なくとも１つのプロセッサ１９ａは、少なくとも１つのメモリ１９ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、温度制御装置１１の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ１９ａは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ１９ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等である。
【００４２】
処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア２０を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はこれらを組み合わせたものである。例えば、温度制御装置１１の各機能は、それぞれ処理回路で実現される。例えば、温度制御装置１１の各機能は、まとめて処理回路で実現される。
【００４３】
温度制御装置１１の各機能について、一部を専用のハードウェア２０で実現し、他部をソフトウェア又はファームウェアで実現してもよい。例えば、ＰＩ制御器１２の機能については専用のハードウェア２０としての処理回路で実現し、ＰＩ制御器１２以外の機能については少なくとも１つのプロセッサ１９ａが少なくとも１つのメモリ１９ｂに格納されたプログラムを読み出して実行することによって実現してもよい。
【００４４】
このように、処理回路は、ハードウェア２０、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、温度制御装置１１の各機能を実現する。
【００４５】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２における圧延材の温度制御装置によるフィードバック制御を示すブロック図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には、同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
【００４６】
実施の形態２において、第１フィードバック部１３は、ローパスフィルタ１４ｂを通過した値に基づいて温度モデル１３ａを修正する。第２フィードバック部１４は、ローパスフィルタ１４ｂを通過した値に基づいてむだ時間モデル１４ａを修正する。
【００４７】
以上で説明した実施の形態２によれば、温度モデル１３ａおよびむだ時間モデル１４ａは、ローパスフィルタ１４ｂを通過した値に基づいて修正される。このため、温度モデル１３ａおよびむだ時間モデル１４ａを急激に変化させることなく安定して修正することができる。
【００４８】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３における圧延材の温度制御装置が適用された熱間圧延ラインの要部の構成図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には、同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
【００４９】
図７において、仕上入側温度計２１は、仕上圧延機４の入側に設けられる。仕上出側温度計２２は、仕上圧延機４の出側に設けられる。
【００５０】
複数の冷却装置２３ａ〜２３ｆは、隣接したスタンド４ａの間に設けられる。複数の冷却装置２３ａ〜２３ｆは、冷却装置２３の入側から順々に並ぶ。
【００５１】
温度制御装置１１の入力部は、仕上入側温度計２１の出力部と仕上出側温度計２２の出力部とに接続される。温度制御装置１１の出力部は、冷却装置２３ａの入力部と冷却装置２３ｂの入力部と冷却装置２３ｃの入力部と冷却装置２３ｄの入力部と冷却装置２３ｅの入力部と冷却装置２３ｆの入力部とに接続される。
【００５２】
仕上入側温度計２１は、仕上圧延機４の入側における圧延材７の温度Ｔｅ（℃）を計測する。仕上出側温度計２２は、仕上圧延機４の出側における圧延材７の温度Ｔｆ（℃）を計測する。
【００５３】
温度制御装置１１は、仕上圧延機４の入側における圧延材７の温度Ｔｅに基づいて冷却装置２３ａの所要注水量と冷却装置２３ｂの所要注水量と冷却装置２３ｃの所要注水量とを演算する。温度制御装置１１は、冷却装置２３ａの所要注水量に対応した信号ＶＩＳＣ１を出力することにより冷却装置２３ａの注水バルブに対してフィードフォワード制御を行う。温度制御装置１１は、冷却装置２３ｂの所要注水量に対応した信号ＶＩＳＣ２を出力することにより冷却装置２３ｂの注水バルブに対してフィードフォワード制御を行う。温度制御装置１１は、冷却装置２３ｃの所要注水量に対応した信号ＶＩＳＣ３を出力することにより冷却装置２３ｃの注水バルブに対してフィードフォワード制御を行う。
【００５４】
温度制御装置１１は、仕上圧延機４の出側における圧延材７の温度に基づいて冷却装置２３ｄの所要注水量と冷却装置の所要注水量と冷却装置２３ｆの所要注水量とを演算する。温度制御装置１１は、冷却装置２３ｄの所要注水量に対応した信号ＶＩＳＣ４を出力することにより冷却装置２３ｄの注水バルブに対してフィードバック制御を行う。温度制御装置１１は、冷却装置２３ｅの所要注水量に対応した信号ＶＩＳＣ５を出力することにより冷却装置２３ｅの注水バルブに対してフィードバック制御を行う。温度制御装置１１は、冷却装置２３ｆの所要注水量に対応した信号ＶＩＳＣ６を出力することにより冷却装置２３ｆの注水バルブに対してフィードバック制御を行う。
【００５５】
次に、図８を用いて、温度制御装置１１によるフィードバック制御を説明する。
図８はこの発明の実施の形態３における圧延材の温度制御装置によるフィードバック制御を示すブロック図である。
【００５６】
仕上出側温度計２２に対し、冷却装置２３ｄからの距離と冷却装置２３ｅからの距離と冷却装置２３ｆからの距離とは互いに異なる。このため、冷却装置２３ｄと冷却装置２３ｅと冷却装置２３ｆとにおいては、移送遅れによるむだ時間も互いに異なる。
【００５７】
これに対し、温度制御装置１１は、複数のＰＩ制御器１２と複数の第１フィードバック部１３と複数の第２フィードバック部１４とを備える。例えば、一組目のＰＩ制御器１２と第１フィードバック部１３と第２フィードバック部１４とは、冷却装置２３ｄに対応して設けられる。例えば、二組目のＰＩ制御器１２と第１フィードバック部１３と第２フィードバック部１４とは、冷却装置２３ｅに対応して設けられる。例えば、三組目のＰＩ制御器１２と第１フィードバック部１３と第２フィードバック部１４とは、冷却装置２３ｆに対応して設けられる。
【００５８】
複数のＰＩ制御器１２の各々は、複数の冷却装置２３ａ〜２３ｆにより冷却された圧延材７が仕上出側温度計２２に到達した際における当該圧延材７の温度の目標値Ｔｔａｒｇｅｔとフィードバック値との偏差を入力として対応した冷却装置に対する制御量を演算する。
【００５９】
複数の第１フィードバック部１３の各々は、複数のＰＩ制御器１２の各々により演算された制御量に基づいてむだ時間を含まない温度モデル１３ａを用いて複数の冷却装置２３ａ〜２３ｆにより冷却された圧延材７が仕上出側温度計２２に到達した際における当該圧延材７の温度の予測値を演算する。複数の第１フィードバック部１３の各々は、当該予測値を複数のＰＩ制御器１２の各々に対応したフィードバック値の一部としてフィードバックする。
【００６０】
複数の第２フィードバック部１４の各々は、むだ時間モデル１４ａを用いて複数の第１フィードバック部１３の各々により演算された圧延材７の温度の予測値に対して冷却装置２３ｄ〜２３ｆの各々に対応したむだ時間の分だけ位相を遅らせた値を演算する。複数の第２フィードバック部１４の各々は、仕上出側温度計２２による圧延材７の温度の計測値と第１フィードバック部１３の各々により演算された圧延材７の温度の予測値に対して冷却装置２３ｄ〜２３ｆの各々に対応したむだ時間の分だけ位相を遅らせた値との偏差を演算する。複数の第２フィードバック部１４の各々は、当該偏差に対してローパスフィルタ１４ｂを通過させた値を複数のＰＩ制御器１２の各々に対応したフィードバック値の他部としてフィードバックする。
【００６１】
図８は、冷却装置２３ｆに対応したＰＩ制御器１２と第１フィードバック部１３と第２フィードバック部１４とを示す。ＰＩ制御器１２の伝達関数は、ＣＩＳＣ６で表される。
【００６２】
第５ブロック２４は、冷却装置２３ｆの注水バルブの応答を示す。第５ブロック２４の伝達関数は、冷却装置２３ｆの注水バルブの操作における制御遅れＴＳＣ（ｓ）と当該注水バルブの時定数ＴＳ（ｓ）とラプラス演算子ｓとを用いて表される。第６ブロック２５は、冷却プロセスを示す。第６ブロック２５の伝達関数は、冷却プロセスのゲインＫＰと冷却プロセスの時定数ＴＰ（ｓ）とラプラス演算子ｓとを用いて表される。第７ブロック２６は、移送遅れによるむだ時間を示す。第７ブロック２６の伝達関数は、移送遅れによるむだ時間ＴＩＳＣ６（ｓ）とラプラス演算子ｓを用いて表される。第８ブロック２７は、仕上出側温度計２２の応答を示す。第４ブロック１８は、仕上出側温度計２２により計測された圧延材７の温度Ｔｆとラプラス演算子ｓを用いて表される。
【００６３】
温度制御装置１１において、ＰＩ制御器１２は、当該圧延材７の温度の目標値Ｔｔａｒｇｅｔとフィードバック値との偏差を入力として冷却装置２３ｆの所要注水量ＶＩＳＣ６を演算する。冷却装置２３ｆの所要注水量に対応した信号ＶＩＳＣ６は、第５ブロック２４と第６ブロック２５とを経由する。その結果、圧延材７の温度降下ＴＤＩＳＣ６（℃）が得られる。
【００６４】
圧延材７の温度降下ＴＤＩＳＣ６は、冷却装置２３ａ〜２３ｅによる圧延材７の温度降下ＴＤＩＳＣ１−５（℃）に加わる。圧延材７の温度降下ＴＤＩＳＣ１−５と圧延材７の温度降下ＴＤＩＳＣ６とは、仕上圧延機４の入側における圧延材７の温度Ｔｅに加わる。その結果、圧延材７の温度は、（Ｔｅ＋ＴＤＩＳＣ１−５＋ＴＤＩＳＣ６）となる。圧延材７の温度（Ｔｅ＋ＴＤＩＳＣ１−５＋ＴＤＩＳＣ６）は、第７ブロック２６と第８ブロック２７とを経由する。その結果、仕上圧延機４の出側における圧延材７の温度Ｔｆが得られる。
【００６５】
第１フィードバック部１３は、冷却装置２３ａの所要注水量に対応した信号ＶＩＳＣ６に基づいて圧延材７の温度の予測値Ｔ´ｆを演算する。第１フィードバック部１３は、圧延材７の温度の予測値Ｔ´ｆをフィードバック値の一部としてフィードバックする。その結果、温度制御装置１１の応答性が決定する。
【００６６】
第２フィードバック部１４は、むだ時間モデル１４ａを用いて第１フィードバック部１３により演算された圧延材７の温度の予測値Ｔ´ｆに対してむだ時間の分だけ位相を遅らせた値を演算する。第２フィードバック部１４は、仕上出側温度計２２により計測された圧延材７の温度Ｔｆと第１フィードバック部１３により演算された圧延材７の温度の予測値Ｔ´ｆに対してむだ時間の分だけ位相を遅らせた値との偏差を演算する。第２フィードバック部１４は、当該偏差に対してローパスフィルタ１４ｂを通過させた値をフィードバック値の他部としてフィードバックする。
【００６７】
以上で説明した実施の形態３によれば、モデル誤差値は、不安定になりにくい低周波数の領域においてＰＩ制御器１２にフィードバックされる。このため、低周波数の領域において、圧延材７の温度Ｔｆと圧延材７の温度の目標値Ｔｔａｒｇｅｔとの定常的な偏差を解消することができる。その結果、安定した応答性を保ちつつ、モデル誤差値の影響を短時間で抑制することができる。
【００６８】
なお、第２フィードバック部１４において、ローパスフィルタ１４ｂのカットオフ周波数の初期値を０（ｒａｄ／ｓ）に設定し、圧延材７の温度制御開始後にローパスフィルタ１４ｂのカットオフ周波数を調整してもよい。
【００６９】
例えば、圧延材７の温度Ｔｆの変化率が予め設定された閾値以下になった時点から定常偏差が生じたと判定して、ローパスフィルタ１４ｂのカットオフ周波数の値を０から連続的に上げていけばよい。その後、定常偏差が予め設定された値よりも小さくなった時点でカットオフ周波数の変化を終了させればよい。
【００７０】
例えば、圧延材７の温度Ｔｆと目標値Ｔｔａｒｇｅｔとの偏差が予め設定された閾値よりも小さくなった時点からローパスフィルタ１４ｂのカットオフ周波数の値を０から連続的に上げていけばよい。その後、定常偏差が予め設定された値よりも小さくなった時点でカットオフ周波数の変化を終了させればよい。
【００７１】
例えば、圧延材７の温度Ｔｆと目標値Ｔｔａｒｇｅｔとの偏差が予め設定された閾値よりも小さくなった際により出側の冷却装置に対応した第２フィードバック部１４のローパスフィルタ１４ｂから優先的にカットオフ周波数を上げればよい。例えば、冷却装置２３ｆのローパスフィルタ１４ｂのカットオフ周波数が予め設定された周波数に到達しても圧延材７の温度Ｔｆと目標値Ｔｔａｒｇｅｔとの偏差が残る場合、冷却装置２３ｅのカットオフ周波数を上げればよい。
【００７２】
実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４における圧延材７の温度制御装置１１によるフィードバック制御を示すブロック図である。なお、実施の形態３と同一又は相当部分には、同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
【００７３】
実施の形態４において、第１フィードバック部１３の各々は、対応したローパスフィルタ１４ｂを通過した値に基づいて対応した温度モデル１３ａを修正する。第２フィードバック部１４の各々は、対応したローパスフィルタ１４ｂを通過した値に基づいて対応したむだ時間モデル１４ａを修正する。
【００７４】
以上で説明した実施の形態４によれば、温度モデル１３ａおよびむだ時間モデル１４ａは、ローパスフィルタ１４ｂを通過した値に基づいて修正される。このため、温度モデル１３ａおよびむだ時間モデル１４ａを急激に変化させることなく安定して修正することができる。
【００７５】
なお、１つの冷却装置に対して、実施の形態３と実施の形態４とのＰＩ制御器１２と第１フィードバック部１３と第２フィードバック部１４と同様のＰＩ制御器と第１フィードバック部と第２フィードバック部を適用してもよい。この場合も、安定した応答性を保ちつつ、モデル誤差値の影響を短時間で抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、この発明に係る圧延材の温度制御装置は、モデル誤差値の影響を短時間で抑制するシステムに利用できる。
【符号の説明】
【００７７】
１  加熱炉、  ２  粗圧延機、  ３  誘導加熱装置、  ４  仕上圧延機、  ４ａ  スタンド、  ５  冷却装置、  ５ａ  第１注水設備、  ５ｂ  第２注水設備、  ６  巻取機、  ７  圧延材、  ８  速度検出器、  ９  仕上温度計、  １０  巻取温度計、  １１  温度制御装置、  １２  ＰＩ制御器、  １３  第１フィードバック部、  １３ａ  温度モデル、  １４  第２フィードバック部、  １４ａ  むだ時間モデル、  １４ｂ  ローパスフィルタ、  １５  第１ブロック、  １６  第２ブロック、  １７  第３ブロック、  １８  第４ブロック、  １９ａ  プロセッサ、  １９ｂ  メモリ、  ２０  ハードウェア、  ２１  仕上入側温度計、  ２２  仕上出側温度計、  ２３ａ〜２３ｆ  冷却装置、  ２４  第５ブロック、  ２５  第６ブロック、  ２６  第７ブロック、  ２７  第８ブロック
【図１】
2017046846.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2017046846.tif 000010
【図９】
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【国際調査報告】
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2017046846.tif 000014
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