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JPH07214133A - 熱延鋼帯の捲取温度制御方法 - Google Patents

熱延鋼帯の捲取温度制御方法

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Publication number
JPH07214133A
JPH07214133A JP6129474A JP12947494A JPH07214133A JP H07214133 A JPH07214133 A JP H07214133A JP 6129474 A JP6129474 A JP 6129474A JP 12947494 A JP12947494 A JP 12947494A JP H07214133 A JPH07214133 A JP H07214133A
Authority
JP
Japan
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temperature
rolled steel
steel strip
determined
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Prior art date
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JP6129474A
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English (en)
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JP3054031B2 (ja
Inventor
Akira Harada
明 原田
Toyohiko Ueda
豊彦 上田
Satoshi Kitao
聡 北尾
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 捲取温度制御のPID制御で要求される状況
に応じたフィードバック量を自由に決定することができ
るようにする。 【構成】 仕上圧延された熱延鋼帯に対し、その冷却を
行う為の冷却手段をフィードバック量に基づいてPID
制御し、前記熱延鋼帯の捲取温度を制御する捲取温度制
御設備において、前記P,I,Dの夫々のメンバーシッ
プ関数を求め、このメンバーシップ関数に基づいて前記
P,I,Dの夫々のゲインを決定し、前記P,I,D成
分の各組み合わせ毎に定義されるフィードバック量によ
り第2のメンバーシップ関数を求め、この第2のメンバ
ーシップ関数に基づいて加重平均法により、その状況に
おける最適なフィードバック量を決定する処理をバルブ
オン数決定部14により行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷却設備から熱延鋼帯
(以下、「ホットストリップ」という)に冷却水を噴射
させて捲取温度を制御する熱延鋼帯の捲取温度制御方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は熱延鋼帯の捲取温度制御設備の一
例を示す模式図である。
【0003】仕上圧延機1は上下に対称的に設置された
一対のローラによって構成され、その出側にはホットス
トリップの温度を測定する仕上出口温度計2及びホット
ストリップの板厚を測定する板厚計3が設置されてい
る。さらに、ランアウトテーブルの上部及び下部には、
ホットストリップ4の冷却を行うための冷却設備5,6
が設置されている。
【0004】冷却設備5,6は、その内部が長手方向に
N個の冷却バンク7に分割され、かつ、各冷却バンクに
はn個のバルブが設けられ、このバルブの開閉によって
冷却水の供給/停止が行えるようになっている。冷却設
備5,6の後段には、その出側におけるホットストリッ
プ4の温度を測定するための捲取温度計8が設置されて
いる。更に、捲取温度計8の後段には冷却処理の終了し
たホットストリップ4を捲き取るための捲取機9が設置
されている。
【0005】また、仕上圧延機1には、その圧延ロール
の回転速度を検出するための速度検出器10が連結さ
れ、同様に、捲取機9にはその回転速度を測定するため
の速度検出器11が連結されており、共にホットストリ
ップ4の速度を測定するために用いられる。
【0006】次に、以上の構成の捲取温度制御設備に対
する従来の捲取温度制御について説明する。
【0007】捲取温度制御はプリセットカウンタからの
一定長さピッチ割り込みにより、仕上圧延機1から捲取
機9へ向けて走行するホットストリップ4の一定長さ毎
に行われ、仕上出口温度計2及び板厚計3によって仕上
出口温度及び板厚を実測し、加減速率等の速度パターン
を予測する(この具体例については、例えば、特開昭4
9−118655号公報に記載がある)。さらに、モデ
ル式によって水冷のみによる温度降下及び放射のみによ
る温度降下を算出し、捲取目標温度になるまで繰り返し
計算を実行する。この捲取目標温度を制御目標として、
冷却設備5,6の各バルブの開閉を制御する。すなわ
ち、この方法は、温度推定モデルによる計算温度を目標
温度に一致させることを目的に各バンクのオンバルブ数
を決定することを特徴としている。
【0008】なお、この種の技術に関するものとして、
例えば、特願平4−330781がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術にあ
っては、熱延鋼帯の捲取温度制御にPID(P:センサ
による計測値と目標温度値との偏差、D:前回分との
差、I:今回とそれ以前の各制御時の累積)制御を用い
ており、各々のゲインのパラメータ値を一定にしている
(この場合のフィードバック量は、FB=P成分の誤差
+I成分の誤差+D成分の誤差で表されるが、各誤差値
は一定にしている)。このため、偏差が大きい場合の即
応性を改善しようとして高ゲインにすると、偏差が小さ
く実績温度が目標温度±20℃内のときでもフィードバ
ック量が大きくなり、不必要なバルブ変更を引き起こす
等の問題を生じる。
【0010】そこで、本発明の目的は、捲取温度制御の
PID制御で要求される状況に応じたフィードバック量
を自由に決定することのできる熱延鋼帯の捲取温度制御
方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、仕上圧延された熱延鋼帯に対し、そ
の冷却を行う為の冷却手段をフィードバック量に基づい
てPID制御し、前記熱延鋼帯の捲取温度を制御する捲
取温度制御設備において、前記P,I,Dの夫々のメン
バーシップ関数を求め、このメンバーシップ関数に基づ
いて前記P,I,Dの夫々のゲインを決定し、前記P,
I,D成分の各組み合わせ毎に定義されるフィードバッ
ク量により第2のメンバーシップ関数を求め、この第2
のメンバーシップ関数に基づいて加重平均法により、そ
の状況における最適なフィードバック量を決定するよう
にしている。
【0012】
【作用】上記した手段によれば、P,I,Dの夫々に対
して設定した第1のメンバーシップ関数に基づいて各ゲ
インが決定され、これらを用いて第2のメンバーシップ
関数が設定され、加重平均法により状況に応じた最適な
フィードバック量が決定される。
【0013】例えば、P成分とD成分について考察する
と、図7及び図8に示すように、従来技術によるフィー
ドバック(FB)量が誤差(実績温度−目標温度)特性
に対して或る位相をもった正弦波特性を示すのに対し、
本発明ではゲイン特性を変化させている。
【0014】具体的には、P成分においては誤差が小さ
い時にゲインを小さくして設備の安定性に配慮し、誤差
が大きい時にはゲインを大きくして応答性を良くする。
D成分にあっては、実績温度が低目に大きく外れるのが
防止されるようにフィードバック量を第1のメンバーシ
ップ関数のパラメータで調整する。ついで、図9に示す
ように、第1のメンバーシップ関数で決定したP,I,
D夫々のゲインを用いて第2のメンバーシップ関数によ
り最終的なフィードバック量を決定する。
【0015】以上により、P,I,Dの夫々の捲取温度
制御特有のその状況に応じて最適のゲイン、すなわち最
適のフィードバック量を決定することができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0017】図1は本発明の熱延鋼帯の捲取温度制御方
法を達成する捲取温度制御装置の一例を示すブロック図
である。
【0018】仕上出口温度計2及び速度検出器10の出
力信号は仕上出口コイル片温度計算部12に取り込まれ
る。この仕上出口コイル片温度計算部12はランアウト
テーブル上コイル片温度決定部13が接続されており、
このランアウトテーブル上コイル片温度決定部13には
板厚計3の出力信号及びバルブON−OFF(オン/オ
フ)実績入力部15の出力信号が印加されている。
【0019】さらにランアウトテーブル上コイル片温度
決定部13には、ファジィPID制御によるバルブオン
数決定部14が接続され、このバルブオン数決定部14
にはバルブON−OFF設定出力部16が接続されてい
る。
【0020】仕上出口コイル片温度計算部12では、速
度検出器10からホットストリップ4の一定進行のタイ
ミングと通板速度を受け、仕上出口温度計で検出される
コイル片温度を仕上出口温度計2から取り込み、通板速
度と仕上出口位置コイル片温度を出力する。
【0021】仕上出口コイル片温度計算部12の計算結
果を基にランアウトテーブル上コイル片温度決定部13
では、ホットストリップ4が一定長進行の間にランアウ
トテーブル上の各コイル片の温度降下量を計算する。こ
の計算は、バルブON−OFF実績をバルブON−OF
F実績入力部15から取り込むと共に板厚値を板厚計3
から取り込み、最も仕上圧延機1に近いコイル片につい
ては前回取り込みの仕上出口位置コイル片温度を用い、
既計算済の通板速度を入力として、温度降下量を以下の
式で求める。
【0022】(水冷のみによる温度降下) T1=TW+(T10−TW)exp(−αΔt/CpρH) ・・・(1) (放射のみによる温度降下) T2=〔(6ε0σΔt)/(CpρH)+1/
(T20 3)〕1/3 ただし、T1,2 :冷却温度(K) T10,T20 :冷却前温度(K) TW :冷却水温(K) α :熱伝達係数(Kcal/m2 hr℃) Cp :ホットストリップの比熱(Kcal/K
g・℃) ρ :圧延材の密度(Kg/m3 ) Δt :冷却所要時間(hr) ε0 :放射率 H :板厚 σ :ステファンボルツマン定数(Kcal/
2 hr℃) (1)式及び(2)式を用いて温度降下量を求め、現在
のランアウトテーブル上のコイル片温度を決定する。ま
た、既に仕上出口位置を通過しているコイル片について
は、前回求めたランアウトテーブル上コイル片温度を用
い、既計算済の通板速度を入力として、同様に(1)式
及び(2)式を用いて温度降下量を求め、現在のランア
ウトテーブル上のコイル片温度を決定する。さらに、今
回初めて注水開始したコイル片があれば、その注水を開
始した時のコイル片温度〔Ti〕と時間〔ti〕を不図示
の記憶装置に記憶する。
【0023】熱延鋼帯の捲取り温度制御のPID制御に
おいては、実績温度と目標温度の偏差が小さいときは設
備の安定性を考慮して各ゲインを極力小さくしてフィー
ドバック量を小さくし、一方、偏差が大きいときには即
応性を良くするために各ゲインを極力大きくするような
PID制御特有のローカルなゲイン変化ロジックが要求
される。
【0024】このようなロジックを満たすべく、ファジ
ィ技術を用いたバルブオン数決定部14によりバルブオ
ン数を決定する。バルブオン数決定部14では、P,
I,D夫々の成分からP,I,D夫々のメンバーシップ
関数を取り込む。そして、各成分毎に以下のようなメン
バーシップ関数値を定数テーブルから取り出し、図2に
示すようなメンバーシップ関数1(第1のメンバーシッ
プ関数)を作成する。 (1)誤差がマイナス側に大(NB:ネガティブ ビッ
グ) (2)誤差がマイナス側に小(NS:ネガティブ スモ
ール) (3)誤差がゼロ (ZR:ゼロ) (4)誤差がプラス側に小 (PS:ポジティブ スモ
ール) (5)誤差がプラス側に大 (PB:ポジティブ ビッ
グ) ついで、図3に示すように、各メンバーシップ関数値の
代表値をミニマム(MIN)値により求める。すなわ
ち、P,D,I成分の各交点の代表値を各メンバーシッ
プ関数値のMIN値によって求める。図3の例では、5
×5×5=125個の代表値が得られる。
【0025】次に、P,D,I成分の各組み合わせ毎に
定義されるフィードバック量が取り込まれる。これが図
4に示す「メンバーシップ関数2」第2のメンバーシッ
プ関数である。図中の, ,・・・は以下のよう
な関数を意味している。 :P成分=ZR、D成分=ZR、I成分=ZRの時の
フィードバック量の関数 :P成分=NS、D成分=ZR、I成分=ZRの時の
フィードバック量の関数 :P成分=NB、D成分=NB、I成分=NBの時の
フィードバック量の関数 :P成分=PS、D成分=ZR、I成分=ZRの時の
フィードバック量の関数 :P成分=PB、D成分=PB、I成分=PBの時の
フィードバック量の関数 図4で求めたフィードバック量の関数に対し、図3で求
めた代表値を掛け、そのMIN−MAX加重平均を取る
と図5のような関数が得られ、これが実際のフィードバ
ック量となる。すなわち、その状況における最適なフィ
ードバック量が決定されたことになる。更に、この最適
フィードバック量を目標温度に加算することによって制
御用目標温度が求められ、この温度値に基づいてバルブ
オン数を決定することによって、実績温度と目標温度の
偏差を小さくすることができる。
【0026】次に、バルブオン数決定部14で決定され
たバルブオン本数をバルブON−OFF設定出力部16
へ設定出力され、このバルブON−OFF設定出力部1
6によって各バルブのオン/オフが制御される。
【0027】以上のように、第1のメンバーシップ関数
と第2のメンバーシップ関数の各パラメータを調整する
ことにより、捲取温度制御特有の、その状況に応じた最
適な各P,I,Dのゲインを決定することができる。
【0028】
【発明の効果】以上より明らかな如く、本発明によれ
ば、仕上圧延された熱延鋼帯に対し、その冷却を行う為
の冷却手段をフィードバック量に基づいてPID制御
し、前記熱延鋼帯の捲取温度を制御する捲取温度制御設
備において、前記P,I,Dの夫々のメンバーシップ関
数を求め、このメンバーシップ関数に基づいて前記P,
I,Dの夫々のゲインを決定し、前記P,I,D成分の
各組み合わせ毎に定義されるフィードバック量により第
2のメンバーシップ関数を求め、この第2のメンバーシ
ップ関数に基づいて加重平均法により、その状況におけ
る最適なフィードバック量を決定するようにしたので、
P,I,Dの夫々の捲取温度制御特有のその状況に応じ
て最適のフィードバック量を決定することができ、ロー
カルな制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱延鋼帯の捲取温度制御方法を達成す
る捲取温度制御装置の一例を示すブロック図である。
【図2】PIDの各成分に関するメンバーシップ関数特
性を示す説明図である。
【図3】図2の各メンバーシップ関数の代表値を求める
方法を示す説明図である。
【図4】本発明における第2のメンバーシップ関数を示
す説明図である。
【図5】本発明におけるフィードバック量の算出方法を
示す説明図である。
【図6】熱延鋼帯の捲取温度制御設備の一例を示す模式
図である。
【図7】本発明と従来のP成分のフィードバック量の比
較図である。
【図8】本発明と従来のD成分のフィードバック量の比
較図である。
【図9】図7,図8の合成図である。
【符号の説明】
1 仕上圧延機 2 仕上出口温度計 3 板厚計 4 ホットストリップ 5,6 冷却設備 7 冷却バンク 8 捲取温度計 9 捲取機 10 速度検出器 11 速度検出器 12 仕上出口コイル片温度計算部 13 ランアウトテーブル上コイル片温度決定部 14 バルブオン数決定部 15 バルブON−OFF実績入力部 16 バルブON−OFF設定出力部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C21D 9/52 102 11/00 101 G05B 11/42 Z 7531−3H

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 仕上圧延された熱延鋼帯に対し、その冷
    却を行う為の冷却手段をフィードバック量に基づいてP
    ID制御し、前記熱延鋼帯の捲取温度を制御する捲取温
    度制御設備において、前記P,I,Dの夫々のメンバー
    シップ関数を求め、このメンバーシップ関数に基づいて
    前記P,I,Dの夫々のゲインを決定し、前記P,I,
    D成分の各組み合わせ毎に定義されるフィードバック量
    により第2のメンバーシップ関数を求め、この第2のメ
    ンバーシップ関数に基づいて加重平均法により、その状
    況における最適なフィードバック量を決定することを特
    徴とする熱延鋼帯の捲取温度制御方法。
JP6129474A 1994-02-07 1994-02-07 熱延鋼帯の捲取温度制御方法 Expired - Fee Related JP3054031B2 (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013013936A (ja) * 2011-06-07 2013-01-24 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 熱延鋼板の冷却装置及び冷却方法
JP2013013935A (ja) * 2011-06-07 2013-01-24 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 熱延鋼板の冷却方法
CN103464475A (zh) * 2013-09-06 2013-12-25 鞍钢股份有限公司 一种基于关联神经网络的热轧卷取温度预报方法
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