(57)【要約】【課題】圧延設備における板厚制御のような特性を有するプロセスの制御について、より安定的な制御を行えるようにする。【解決手段】入力量Ａと入力量Ｂがあり、影響係数が入力量Ａに相関しているプロセス３１を制御対象とし、当該制御対象プロセスの状態量３３からの制御量３８による積分制御を含むフィードバック制御を入力量Ｂに対して行うようにされているプロセス制御方法について、第１の積分器５５と第２の積分器５６を第１の入力量の状態に応じて使分けることで得られる第１の積分器からの第１の積分出力５８と第２の積分器からの第２の積分出力５９によりフィードバック制御の制御出力６０を得ることにより、第１の入力量が一定に保たれる定常領域について、先行の定常領域での制御出力が後続の定常領域に影響するのを抑制することで、より安定的な制御を行えるようにしている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入力量と第２の入力量があり、影響係数が前記第１の入力量に相関しているプロセスを制御対象とし、当該制御対象プロセスの状態量からの制御量による積分制御を含むフィードバック制御を前記第２の入力量に対して行うようにされているプロセス制御方法において、
第１の積分器と第２の積分器を前記第１の入力量の状態に応じて使分けることで得られる前記第１の積分器からの第１の積分出力と前記第２の積分器からの第２の積分出力により前記フィードバック制御の制御出力を得ることにより、前記第１の入力量が一定に保たれる定常領域について、先行の定常領域での前記制御出力が後続の定常領域に影響するのを抑制できるようにしたことを特徴とするプロセス制御方法。
【請求項２】
前記第１の積分器には、前記定常領域で積分動作を行わせる一方で、前記第１の入力量が変化する変化領域に入ると積分動作を停止させ、前記変化領域における積分動作停止中は積分動作停止時点での前記第１の積分出力を出力し続けさせるようにし、また積分動作停止中の前記第１の積分出力を前記第１の入力量の変化に伴う前記影響係数の変化に応じて変化させるようにするとともに、前記変化領域が終了した際に、その時点での前記第１の積分出力を前記第２の積分器の積分項に加算することで前記第１の積分器の積分項を０にするゼロクリアを行い、さらに前記第２の積分器には、前記変化領域において積分動作を行わせる一方で、前記定常領域に入ると積分動作を停止させ、前記定常領域における積分動作停止中は積分動作停止時点での前記第２の積分出力を出力し続けさせるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のプロセス制御方法。
【請求項３】
前記第１の入力量の変化に伴う影響係数の変化に応じたデッドバンド幅でデッドバンドを前記制御量に設定するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプロセス制御方法。
【請求項４】
制御対象プロセスが圧延プロセスであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプロセス制御方法。
【請求項５】
第１の入力量と第２の入力量があり、影響係数が第１の入力量に相関しているプロセスを制御対象とし、当該制御対象プロセスの状態量からの制御量による積分制御を含むフィードバック制御を前記第２の入力量に対して行うようにされているプロセス制御方法において、
前記第１の入力量の変化に伴う影響係数の変化に応じたデッドバンド幅でデッドバンドを前記制御量に設定することにより、前記第１の入力量の状態が異なる領域にまたがって前記フィードバック制御の制御出力量が影響するのを抑制するようにしたことを特徴とするプロセス制御方法。
【請求項６】
制御対象プロセスが圧延プロセスであることを特徴とする請求項５に記載のプロセス制御方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のプロセス制御方法の実行に用いられるプロセス制御システムであって、
前記フィードバック制御のために、前記第１の積分器と前記第２の積分器が設けられた可変フィードバック制御装置を備えるとともに、前記第１の積分器と前記第２の積分器の前記使分けのための操作を前記第１の入力量についての判定結果に基づいて行う積分器操作手段を備えていることを特徴とするプロセス制御システム。
【請求項８】
請求項５または請求項６に記載のプロセス制御方法の実行に用いられるプロセス制御システムであって、
前記デッドバンドの設定を行うデッドバンド設定器を備えていることを特徴とするプロセス制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば冷間圧延における板厚制御に好適なものとして用いることのできるプロセス制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延設備（冷間圧延設備）における従来の一般的な板厚制御システムの構成を模式化して示すと図７のようになる。圧延設備１は、圧延機２を備えており、入側テンションリール３から繰り出される被圧延材（鋼帯）４を圧延機２における上下の作業ロール５、５で押圧することで圧延して出側テンションリール６で巻き取るようになっている。こうした圧延プロセスでは、作業ロール５、５により被圧延材４に負荷される圧延荷重により圧下率が決まり、それにより被圧延材４の圧延後の板厚が与えられる。ここで、圧下率は、圧延による被圧延材４の板厚減少率である。圧延プロセスにおける板厚制御は、この圧下率に相関する圧延荷重の制御として行うことができる。ただ、圧延荷重の制御は応答性が劣る。そのため実際には、圧延荷重に相関することになる上下の作業ロール５、５の間隔（作業ロール間隔）の制御として板厚制御が行われている。
【０００３】
板厚制御における作業ロール間隔制御は、入側板厚計７で計測の入側板厚（入側板厚実績）に基づいて入側板厚制御装置８によりなされる入側板厚制御、出側板厚計９で計測の出側板厚（出側板厚実績）に基づいて出側板厚制御装置１０によりなされる出側板厚制御、および圧延速度に基づいて圧下加減速補正装置１１によりなされる圧下加減速補正を組み合わせてなさる。すなわち入側板厚制御、出側板厚制御、および圧下加減速補正それぞれの制御出力を油圧圧下制御装置１２に入力させ、これを受けて油圧圧下制御装置１２が上下の作業ロール５、５の間隔を調整する。
【０００４】
圧延機２には、速度制御装置１３が設置されており、停止状態から設備的に定まる最高速度まで圧延速度を変えて運転することできるようにされている。圧延速度の変更は、例えば１パスの圧延における圧延開始作業時と圧延終了作業時に必要となる。すなわち圧延では、１パスの圧延開始時に被圧延材４を作業ロール５に噛み込ませる圧延開始作業を必要とし、また１パスの圧延終了時に作業ロール５から被圧延材４を抜き取る圧延終了作業を必要とし、これら圧延開始作業時と圧延終了作業時では圧延速度を小さくする必要がある。こうした圧延の開始と終了に関する圧延速度の変化パターンは、一般に、図８の上段に示すようになり、この場合の圧延荷重の変化パターンは、図８の下段に示すようになる。
【０００５】
また圧延速度の変更は、圧延途中で被圧延材４の板継ぎ溶接を行う場合にも必要となる。板継ぎ溶接は、入側テンションリール３で更新した被圧延材コイルから繰り出される後続の被圧延材を先行の被圧延材に溶接する作業である。こうした板継ぎ溶接作業中にも圧延を継続できるようにするために、ルーパと呼ばれる鋼帯溜め（図示を省略）が設けられており、この鋼帯溜めに溜めてある先行被圧延材で板継ぎ溶接作業中の圧延を行えるようにされている。ただ、鋼帯溜めに溜めることのできる被圧延材の長さには限度があることから、板継ぎ溶接作業中の圧延は低速で進める必要があり、その圧延速度を低速にできるほど鋼帯溜めの負担を軽減することができる。このような板継ぎ溶接に伴う圧延速度の変化パターンは、例えば図９の上段に示すようになる。
【０００６】
以上のような圧延速度は、作業ロール５と被圧延材４の間の摩擦係数に相関し、圧延速度が大きくなるほど摩擦係数が小さくなる。そして摩擦係数は圧延荷重に相関し、摩擦係数が大きいほど大きな圧延荷重を必要とする。したがって作業ロール間隔が同じであれば、圧延速度が小さくなるほど必要な圧延荷重が大きくなる（図１０）。また、作業ロール間隔の影響係数（作業ロール間隔を１単位変化させた場合に出側板厚がどれくらい変化するかを表す係数）も圧延速度と相関し、圧延速度が大きくなるほど作業ロール間隔の影響係数が大きくなる（図１１）。
【０００７】
こうしたことから被圧延材４の出側板厚を目標の板厚とするための作業ロール間隔は、圧延速度に応じて定まる量となる。したがって圧延速度に応じて作業ロール間隔を調整する必要があり、そのために圧下加減速補正装置１１による圧下加減速補正がなされる。図１２に、圧下加減速補正装置１１の概要を示す。圧下加減速補正装置１１は、速度／圧下位置変換手段１４を備えている。速度／圧下位置変換手段１４は、ある圧延速度で出側板厚を目標板厚にするのに必要な作業ロール間隔をその圧延速度と関係付けた圧延速度／作業ロール間隔情報をグラフ形式や表形式で保持しており、速度制御装置１３から提供される圧延速度（実績圧延速度または指令圧延速度）１５を圧延速度／作業ロール間隔情報に基づいて作業ロール間隔に変換する。ここで、圧延速度／作業ロール間隔情報は、被圧延材の鋼種、入側板厚設定、出側板厚設定により分類し、過去の圧延実績データから作成される。速度／圧下位置変換手段１４から出力される作業ロール間隔は、差分系にしてからゲイン設定器１６で制御ゲインが設定され、さらに加算器１７で加算された後、圧下加減速補正出力（作業ロール間隔変更指令）１８として油圧圧下制御装置１２に出力される。
【０００８】
以上のような圧下加減速補正装置１１によるフィードフォワード的な板厚制御には、ある程度の誤差を避けられない。そこでこの誤差を抑制するためにフィードバック制御である出側板厚制御が出側板厚制御装置１０でなされる。図１３に、出側板厚制御装置１０の概要を示す。出側板厚制御装置１０は、出側板厚計９からの出側板厚と出側板厚設定値から得られる出側板厚偏差にゲイン設定器１９で制御ゲイン（積分ゲイン）を設定し、さらに積分器２０で積分動作を行うことで制御出力２１として作業ロール間隔操作量を出力する。
【０００９】
図９の上段の圧延速度変化パターンは、例えば上述のように板継ぎ溶接に伴う圧延速度変化の場合であり、圧延速度Ｖ１を保って定速で圧延がなされている高速部、この高速部から圧延速度Ｖ２まで徐々に減速しつつ圧延がなされている減速部、圧延速度Ｖ２を保って定速で圧延がなされている低速部、この低速部から圧延速度Ｖ１まで徐々に加速しつつ圧延がなされている加速部、および圧延速度Ｖ１を保って定速で圧延がなされている高速部を含むパターンとなっている。
【００１０】
このようなパターンの圧延速度変化時に、上述のような圧下加減速補正と出側板厚制御がなされる場合、作業ロール間隔の操作量の変化は図９の中段に示すようになり、出側板厚偏差（出側板厚設定値に対する出側板厚の偏差）の変化は図９の下段に示すようになる。
【００１１】
減速部においては、圧延速度が遅くなるのに応じて必要な圧延荷重が大きくなるので、圧下加減速補正は作業ロール間隔を狭める方向に動作する。この間、出側板厚制御もなされるが、図の例では出側板厚偏差がほとんど発生しないため、出側板厚制御の制御出力量はわずかである。
【００１２】
こうした減速部を経て低速部に移り、その低速部において板厚が厚めとなる方向への出側板厚偏差の変化を生じたとすると、出側板厚制御は作業ロール間隔を狭める方向に動作する。この場合、上述のように低速部では影響係数が小さい。このため、出側板厚制御の作業ロール間隔に対する制御出力は相対的に大きくなる。つまり低速部での厚め方向出側板厚偏差を解消するための作業ロール間隔閉方向制御出力は、高速部での同じ大きさの厚め方向出側板厚偏差を解消するための作業ロール間隔閉方向制御出力よりも大きくなる。この状態で圧下加減速補正による作業ロール間隔開方向動作がなされる加速部を経て減速前と同じ圧延速度の高速部での定速圧延に移る。この場合、他に外乱がなければ作業ロール間隔は減速開始前と同じとなる。しかし、図９の圧延速度変化パターンの場合、低速部から高速部への移行時間に比べて出側板厚制御での積分制御における積分時間が長くなることから、上述の低速部での出側板厚制御による相対的に大きな作業ロール間隔閉方向制御出力の影響が高速部への移行後に残る。そして低速部の影響が残った分だけ実際の作業ロール間隔が必要以上に狭い状態になってしまい、低速部から高速部への移行後しばらくの間、出側板厚偏差は薄目の方向に大きくなる、つまり被圧延材の板厚が薄目になってしまう。
【００１３】
以上のような圧延設備における板厚制御システムは、図１４に示すようなプロセス制御システムとして一般化することができる。プロセス制御システムの制御対象プロセス３１には、入力量Ａ（第１の入力量）と入力量Ｂ（第２の入力量）がある。制御対象プロセス３１では、入力量Ｂに応じた物理現象３２を生じ、状態量３３を出力する。入力量Ｂは入力量Ａに相関しており、状態量偏差（状態量３３と目標状態量の偏差）を一定以下にできるようにするには、入力量Ａに応じて入力量Ｂを変化させる必要がある。また例えば入力量Ｂの単位変化当たりの状態量３３の変化程度を表す影響係数などのような状態量３３に関する影響係数は、入力量Ａに相関しており、例えば入力量Ａが大きくなるほど大きくなるというように、入力量Ａに応じて変化する。
【００１４】
こうした制御対象プロセス３１に対してフィードバック制御（ＦＢ制御）装置３４により、ＦＢ制御がなされる。ＦＢ制御装置３４は、積分器３５とゲイン設定器３６を備えており、状態量３３から制御量選択器３７により選択する制御量３８にゲイン設定器３６で制御ゲインを設定し、さらに積分器３５による積分動作で制御出力量３９を生成し、この制御出力量３９を入力量Ｂに加算することでＦＢ制御を行う。なお、上述の板厚制御システムとの対応関係でいうと、物理現象３２が圧延による被圧延材の板厚減少であり、入力量Ａが圧延速度、入力量Ｂが作業ロール間隔となる。また、状態量３３としては、出側板厚や入側張力、出側張力、圧延荷重などがあり、制御量選択器３７で選択される制御量３８は出側板厚偏差となる。
【００１５】
入力量Ａ、制御量３８、制御出力量３９の関係を図１４の（ｂ）に示す。上段は入力量Ａの変化、中段は制御量３８の変化、そして下段は制御出力量３９の変化を示している。制御量３８は、ＦＢ制御なしの場合には点線で示すような動きをし、ＦＢ制御を行った場合には制御出力量３９に応じて実線で示すような動きをする。
【００１６】
図１４のプロセス制御システムに、上述の板厚制御システムにおける圧下加減速補正のようなフィードフォワード制御（ＦＦ制御）を付加した場合のプロセス制御システムを図１５に示す。ＦＦ制御装置４１は、入力量Ａに応じて入力量Ｂを変化させるＦＦ制御を行う。このようなＦＦ制御が加わることにより、入力量Ａ、制御量３８、制御出力量（制御出力量３９とＦＦ制御の制御出力量）の関係は図１５の（ｂ）に示すようになる。
【００１７】
図１５のプロセス制御システムにおける制御対象プロセス３１に外乱量４２が加わるとする。ここで、上述の板厚制御システムであれば、入側板厚の変動や機械要因による圧延荷重の変動などが外乱量４２となる。こうした外乱量４２がある場合の制御動作を図１６に示す。１段目は外乱量４２の変化、２段目は入力量Ａの変化、３段目は制御量３８の変化、そして４段目は制御出力量３９の変化を示している。入力量Ａは、Ａ１で一定に保たれるＡ１定常領域から増大してＡ２で一定に保たれるＡ２定常領域に移るように変化する。また外乱量４２は、Ａ１定常領域で発生し、その後同じ大きさで継続して加えられる。そして外乱量４２の状態量３３に対する影響係数は、Ａ１定常領域とＡ２定常領域で異なり、例えばＡ１定常領域では大きく、Ａ２定常領域では小さいとする。この場合、制御量３８は、制御なしの場合には点線で示すように変化し、ＦＦ制御とＦＢ制御がなされる場合には実線で示すように変化する。
【００１８】
外乱量４２の影響を除くためのＦＢ制御は、入力量ＡがＡ１定常領域にある状態で開始するが、Ａ１定常領域でのＦＢ制御の制御出力量３９は、外乱量４２の影響係数がＡ１定常領域で相対的に大きいことから、Ａ２定常領域に比べて大きい。したがって入力量ＡがＡ２定常領域になったら外乱量４２に対するＦＢ制御の制御出力量３９が減少することになるが、ＦＢ制御に積分制御による時間遅れがあるために、Ａ１定常領域からＡ２定常領域への移行後しばらくの間、Ａ１定常領域でのＦＢ制御の影響が残ることで制御出力量３９がＡ２定常領域で実際に必要な制御出力量よりも大きくなってしまい、そのために状態量偏差つまり制御量３８が大きくなってしまう。
【００１９】
なお、以上のような圧延設備における板厚制御やプロセス制御については、例えば特許文献１〜特許文献４に開示の例が知られている。
【００２０】
【特許文献１】特開２００３−１７０２１０号公報
【特許文献２】特開平０９−３１４２１１号公報
【特許文献３】特開平０３−６２２０１号公報
【特許文献４】特開平０８−４８２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上述のように圧延設備における板厚制御では、圧延後の板厚である出側板厚を与える作業ロール間隔が圧延速度に相関し、また作業ロール間隔などの影響係数が圧延速度に相関することから、圧延速度の変化に際し、ＦＢ制御における積分制御に起因して、高速部（または低速部）から低速部（または高速部）への移行時に高速部（または低速部）での制御出力量の影響が残り、そのために出側板厚に大きな変動を招くという問題がある。
【００２２】
このことは、圧延設備における板厚制御を一般化したプロセス制御の場合であれば、以下のようになる。すなわち制御対象プロセスに入力量Ａと入力量Ｂがあり、制御対象プロセスの状態量を与える入力量Ｂが入力量Ａに相関し、また入力量Ｂや外乱などにおける影響係数が入力量Ａに相関する場合、入力量Ａの変化に際し、ＦＢ制御における積分制御に起因して、例えば影響係数の小さい領域から影響係数の大きい領域への入力量Ａの移行時に影響係数の小さい領域での制御出力量の影響が影響係数の大きい領域に残るというように、影響係数の異なる領域にまたがって制御出力量が影響することで制御量に大きな変動を生じ、そのために制御の安定性が損なわれるという問題を招くということである。
【００２３】
本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、例えば圧延設備における板厚制御のような特性を有するプロセスの制御について、より安定的な制御を可能とするプロセス制御方法の提供を課題とし、またそのようなプロセス制御方法を実行するためのプロセス制御システムの提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するために本発明では、第１の入力量と第２の入力量があり、影響係数が前記第１の入力量に相関しているプロセスを制御対象とし、当該制御対象プロセスの状態量からの制御量による積分制御を含むフィードバック制御を前記第２の入力量に対して行うようにされているプロセス制御方法において、第１の積分器と第２の積分器を前記第１の入力量の状態に応じて使分けることで得られる前記第１の積分器からの第１の積分出力と前記第２の積分器からの第２の積分出力により前記フィードバック制御の制御出力を得ることにより、前記第１の入力量が一定に保たれる定常領域について、先行の定常領域での前記制御出力が後続の定常領域に影響するのを抑制できるようにしたことを特徴としている。
【００２５】
このように第１の積分器と第２の積分器の第１の入力量の状態に応じた使分けを行うことで、第１の入力量の状態が異なる領域にまたがってフィードバック制御の制御出力量が影響するのを抑制することにより、制御対象プロセスにおける制御の不安定化問題、つまり制御対象プロセスの状態量に対する影響係数が第１の入力量に相関することで、第１の入力量の状態が異なる領域にまたがってフィードバック制御の制御出力量が影響した場合に制御量に大きな変動を生じて制御の安定性が損なわれるという問題を効果的に解消することができ、制御の安定性を高めることができる。
【００２６】
また本発明では、上記のようなプロセス制御方法について、前記第１の積分器には、前記定常領域で積分動作を行わせる一方で、前記第１の入力量が変化する変化領域に入ると積分動作を停止させ、前記変化領域における積分動作停止中は積分動作停止時点での前記第１の積分出力を出力し続けさせるようにし、また積分動作停止中の前記第１の積分出力を前記第１の入力量の変化に伴う前記影響係数の変化に応じて変化させるようにするとともに、前記変化領域が終了した際に、その時点での前記第１の積分出力を前記第２の積分器の積分項に加算することで前記第１の積分器の積分項を０にするゼロクリアを行い、さらに前記第２の積分器には、前記変化領域において積分動作を行わせる一方で、前記定常領域に入ると積分動作を停止させ、前記定常領域における積分動作停止中は積分動作停止時点での前記第２の積分出力を出力し続けさせるようにしている。
【００２７】
このようにすることにより、第１の積分器と第２の積分器の使分けによる上述のような制御の安定性向上効果をより有効的に発揮させることができる。
【００２８】
また本発明では、上記のようなプロセス制御方法について、前記第１の入力量の変化に伴う影響係数の変化に応じたデッドバンド幅でデッドバンドを前記制御量に設定するようにしている。
【００２９】
このように、影響係数に応じたデッドバンド幅を制御量に設定することで制御量を影響係数に相関させることができ、これにより第１の入力量の状態が異なる領域にまたがって制御出力量が影響するのをさらに一層効果的に抑制することができる。
【００３０】
上記のようなデッドバンドの設定は、上述のような制御の安定化にとって、それだけでも有効性を発揮する。したがって本発明では上記課題を解決するために、第１の入力量と第２の入力量があり、影響係数が第１の入力量に相関しているプロセスを制御対象とし、当該制御対象プロセスの状態量からの制御量による積分制御を含むフィードバック制御を前記第２の入力量に対して行うようにされているプロセス制御方法において、前記第１の入力量の変化に伴う影響係数の変化に応じたデッドバンド幅でデッドバンドを前記制御量に設定することにより、前記第１の入力量の状態が異なる領域にまたがって前記フィードバック制御の制御出力量が影響するのを抑制するようにしたことを特徴としている。
【００３１】
上記のようなプロセス制御方法は、圧延プロセスの制御に特に適している。したがって本発明では、上記のようなプロセス制御方法について、その制御対象プロセスを圧延プロセスとするものとしている。
【００３２】
上記のようなプロセス制御方法の実行に用いるプロセス制御システムは、前記フィードバック制御のために、前記第１の積分器と前記第２の積分器が設けられた可変フィードバック制御装置を備えるとともに、前記第１の積分器と前記第２の積分器の前記使分けのための操作を前記第１の入力量についての判定結果に基づいて行う積分器操作手段を備えた構成とされ、また前記デッドバンドの設定を行うデッドバンド設定器を備えた構成とされる。
【発明の効果】
【００３３】
以上のような本発明によれば、例えば圧延設備における板厚制御のような特性を有するプロセスの制御について、より安定的な制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に第１の実施形態によるプロセス制御システムの構成を示す。本実施形態のプロセス制御システムは、基本的には上述した図１５のプロセス制御システムと同様で、図１５におけるＦＢ制御装置３４に代えて可変ＦＢ制御装置５１を設けるとともに、ＦＢ制御修正装置５２を設けている点で異なる。したがって以下では、可変ＦＢ制御装置５１とＦＢ制御修正装置５２について主に説明し、その他の構成については、図１５におけるのと同じ符号を付し、上での説明を援用する。
【００３５】
可変ＦＢ制御装置５１は、制御対象プロセス３１の出力である状態量３３に基づくＦＢ制御をＦＢ制御修正装置５２により入力量Ａに応じて修正できるようにされており、デッドバンド設定器５３、ゲイン設定器５４、第１の積分器５５、第２の積分器５６、および積分量変更器５７を備えている。
【００３６】
デッドバンド設定器５３は、制御量３８を影響係数に相関させるために、後述のようにしてＦＢ制御修正装置５２が入力量Ａの変化に伴う影響係数の変化に応じて生成するデッドバンド幅に基づいたデッドバンドを制御量３８に設定する。ゲイン設定器５４は、デッドバンドが設定された制御量３８に制御ゲイン（積分ゲイン）を設定する。
【００３７】
第１の積分器５５と第２の積分器５６は、入力量Ａの状態に応じて使分けられる。すなわち第１の積分器５５は、入力量Ａが一定に保たれている定常領域で積分動作を行って第１の積分出力５８を出力し、第２の積分器５６は、入力量Ａが変化している変化領域（減少領域または増加領域）で積分動作を行って第２の積分出力５９を出力する。そして第１の積分出力５８と第２の積分出力５９が加算されて可変ＦＢ制御装置５１の制御出力量６０となる。
【００３８】
積分量変更器５７は、変化領域で動作し、入力量Ａの変化に合わせて第１の積分出力５８を増減させる。すなわち積分量変更器５７は、入力量Ａの変化に伴って変化する影響係数に応じた積分量変更ゲインを設定することで第１の積分出力５８を増減させる。
【００３９】
図２に可変ＦＢ制御装置５１の制御動作の概要を示す。１段目は、入力量Ａの変化、２段目は、可変ＦＢ制御装置５１の制御出力量６０の変化、３段目は、第２の積分出力５９の変化、そして４段目は、積分量変更器５７で積分量変更ゲインが設定された第１の積分出力５８の変化を示している。入力量Ａは、Ａ１に保たれて推移するＡ１定常領域から減少領域で直線的な減少を経た後、Ａ２に保たれて推移するＡ２定常領域に移り、さらに増加領域で直線的な増加を経た後、再びＡ１定常領域に移るように変化している。
【００４０】
このような入力量Ａの変化にあって、第１の積分器５５は、定常領域（Ａ１定常領域、Ａ２定常領域）において積分動作を行い、入力量Ａが変化領域（減少領域、増加領域）に入ると積分動作を停止し、変化領域における積分動作停止中は積分動作停止時点の第１の積分出力５８を出力し続ける。そして変化領域で第１の積分器５５が積分動作を停止している間は、積分量変更器５７が入力量Ａの変化に伴う影響係数の変化に応じた積分量変更ゲインを設定することで第１の積分出力５８を減少または増大させ、さらに変化領域が終了した際に、その時点での第１の積分出力５８を第２の積分器５６の積分項に加算することで第１の積分器５５の積分項を０にするゼロクリアを行う。ここで、図２の例では、影響係数が入力量Ａに対して正の相関を有する場合としてある。したがって入力量Ａの減少領域では第１の積分出力５８も減少し、入力量Ａの増大領域では第１の積分出力５８も増大することになる。
【００４１】
一方、第２の積分器５６は、変化領域において積分動作を行い、入力量Ａが定常領域に入ると積分動作を停止し、定常領域における積分動作停止中は積分動作停止時点での第２の積分出力５９（これは上述のように変化領域終了時点での第１の積分出力５８が加算された出力）を出力し続ける。
【００４２】
ＦＢ制御修正装置５２は、可変ＦＢ制御装置５１におけるＦＢ制御を入力量Ａに応じて修正するのに機能し、図３に示すように、積分器操作手段６１、入力量変化判定手段６２、デッドバンド量設定手段６３、および積分量変更ゲイン演算手段６４を備えている。
【００４３】
積分器操作手段６１は、入力量変化判定手段６２と協働して上述のような第１の積分器５５と第２の積分器５６の使分けについての操作を行う。すなわち入力量Ａについてそれが定常状態にあるか変化状態にあるかを入力量変化判定手段６２が判定し、その判定結果に基づいて積分器操作手段６１が使分け操作を行う。こうした積分器操作手段６１と入力量変化判定手段６２の協働による使分け操作における処理の流れは、一例として図４に示すようになる。まずステップ１０１として入力量Ａの状態を判定する処理がなされる。ステップ１０１の判定結果は、変化なし（定常領域）、変化開始（変化領域開始）、変化終了（変化領域終了）の３つに分かれる。変化なしの場合はステップ１０２に進む。ステップ１０２では、第１の積分器５５に積分動作を許可する一方で、第２の積分器５６の積分動作を停止する。変化開始の場合はステップ１０３に進む。ステップ１０３では、第１の積分器５５の積分動作を停止する一方で、第２の積分器５６に積分動作を許可する。変化終了の場合はステップ１０４に進む。ステップ１０４では、変化終了時点の第１の積分出力５８を第２の積分器５６に加算して第１の積分器５５をゼロクリアする。
【００４４】
デッドバンド量設定手段６３は、入力量Ａの変化に伴う影響係数の変化に応じたデッドバンド幅６５を生成してデッドバンド設定器５３に提供する。デッドバンド量設定手段６３によるデッドバンド幅６５の生成は、例えば予め用意してある入力量Ａ・影響係数・デッドバンド幅対応関係データ（入力量Ａと影響係数およびデッドバンド幅の対応関係に関するデータ）を用いて行うことができる。
【００４５】
積分量変更ゲイン演算手段６４は、入力量Ａの変化に伴う影響係数の変化に応じた積分量変更ゲイン６６を生成して積分量変更器５７に提供する。積分量変更ゲイン演算手段６４による積分量変更ゲイン６６の生成は、例えば予め用意してある入力量Ａ・影響係数対応関係データ（入力量Ａと影響係数の対応関係に関するデータ）を用いて行うことができる。
【００４６】
以上のような可変ＦＢ制御装置５１とＦＢ制御修正装置５２によるＦＢ制御は、制御対象プロセス３１に対する制御の安定性を向上させる。上述のように制御対象プロセス３１は、入力量Ａとこれに相関する入力量Ｂがあり、さらに状態量３３に対する影響係数が入力量Ａに相関するという特性を有し、そのために先行の定常領域（例えばＡ２定常領域）での制御出力が後続の定常領域（例えばＡ１定常領域）に影響するというように、影響係数の異なる領域にまたがって制御出力が影響することで制御量３８が一時的に大きく変動するという問題を抱えている。可変ＦＢ制御装置５１とＦＢ制御修正装置５２によるＦＢ制御は、このような制御対象プロセス３１における問題を効果的に解消し、制御の安定性を向上させる。
【００４７】
こうした制御の安定化は、まずデッドバンド設定器５３によるデッドバンドの設定でもたらされる。すなわち影響係数に応じたデッドバンド幅を制御量３８に設定することで制御量３８を影響係数に相関させることができ、これにより入力量Ａの状態が異なる領域にまたがって制御出力量３９が影響するのを効果的に抑制することができ、このことで制御の安定性を向上させることができる。より具体的にいうと、影響係数に応じたデッドバンド幅を制御量３８に設定することで制御量３８を影響係数に相関させることにより、入力量Ａの状態が異なる領域にまたがって制御出力量３９が影響することによる制御量が一時的に大きく変動するという事態を効果的に抑制することができ、このことで制御の安定性を向上させることができる。
【００４８】
またこうしたデッドバンドによる制御の安定性向上に加えて、上述のような第１の積分器５５と第２の積分器５６の入力量Ａの状態に応じた使分けを行うことにより、入力量Ａの状態が異なる領域にまたがって制御出力量３９が影響するのをさらに一層効果的に抑制することができ、これにより制御の安定性をさらに高めることができる。
【００４９】
図５に示すのは、第１の実施形態によるプロセス制御システムにおける制御対象プロセス３１に外乱量４２が加わるとした場合の制御動作の例で、図１６に対応している。図５では楕円で囲った部分について制御量の変動が図１６の場合に比べて改善されている。
【００５０】
図６に、第２の実施形態によるプロセス制御システムの構成を示す。本実施形態のプロセス制御システムは、第１の実施形態によるプロセス制御システムを圧延設備に適用した場合である。つまり本実施形態のプロセス制御システムは、圧延プロセスを制御対象プロセスとする板厚制御システムである。本実施形態の板厚制御システムが制御対象とする圧延設備１は、上述した図７の圧延設備１と同じである。また本実施形態の板厚制御システムは、基本的には図７の板厚制御システムと同様で、図７の出側板厚制御装置１０に代えて可変出側板厚制御装置７１を備え、可変出側板厚制御修正装置７２が追加されている点で異なる。
【００５１】
可変出側板厚制御装置７１は、図１の可変ＦＢ制御装置５１と同様な構成とされ、出側板厚を図１の制御量３８として上述したような可変ＦＢ制御を行う。また可変出側板厚制御修正装置７２は、図１のＦＢ制御修正装置５２と同様な構成とされ、上述したのと同様にして可変出側板厚制御装置７１における出側板厚基づいたＦＢ制御を圧延速度に応じて修正する。
【００５２】
以上のように、可変出側板厚制御装置７１と可変出側板厚制御修正装置７２を用いることにより、圧延設備１における板厚制御の安定性をより向上させることができる。
【００５３】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これらは代表的な例に過ぎず、本発明は、その趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。例えば、以上の実施形態では、制御量への影響係数に応じたデッドバンドの設定と積分器の入力量に応じた使分けを組み合わせるものとしていたが、これに限られるものでなく、デッドバンドの設定と積分器の使分けのいずれか一方を用いる形態とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施形態のプロセス制御システムの構成を示す図である。
【図２】可変ＦＢ制御装置の制御動作の概要を示す図である。
【図３】ＦＢ制御修正装置の構成を示す図である。
【図４】積分器の使分けにおける処理の流れを示す図である。
【図５】第１の実施形態によるプロセス制御システムにおける制御動作の例を示す図である。
【図６】第２の実施形態のプロセス制御システムの構成を示す図である。
【図７】従来の一般的な板厚制御システムの構成を示す図である。
【図８】圧延速度の変化と圧延荷重の変化のパターンを示す図である。
【図９】圧延速度の変化パターンと関連させて作業ロール間隔操作量の変化と出側板厚偏差の変化を示す図である。
【図１０】圧延速度と必要圧延荷重の関係を示す図である。
【図１１】圧延速度と影響係数の関係を示す図である。
【図１２】圧下加減速補正装置の構成を示す図である。
【図１３】出側板厚制御装置の構成を示す図である。
【図１４】板厚制御システムに対応する一般的なプロセス制御システムの構成を示す図である。
【図１５】図１４のプロセス制御システムにＦＦ制御が加わった場合のプロセス制御システムの構成を示す図である。
【図１６】図１５のプロセス制御システムにおける制御対象プロセスに外乱量がある場合の制御動作を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
３１    制御対象プロセス
３３    状態量
３８    制御量
５１    可変ＦＢ制御装置
５３    デッドバンド設定器
５５    第１の積分器
５６    第２の積分器
５７    積分量変更器
５８    第１の積分出力
５９    第２の積分出力
６０    制御出力
６１    積分器操作手段
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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