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JP4047875B2 - Method for determining optimum values of design parameters and method for determining rolling pass schedule using this method - Google Patents
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JP4047875B2 - Method for determining optimum values of design parameters and method for determining rolling pass schedule using this method - Google Patents

Method for determining optimum values of design parameters and method for determining rolling pass schedule using this method Download PDF

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本発明は、設計パラメータを備えた設計対象において、その設計対象内の設計パラメータの最適値を決める最適値決定方法と、かかる決定方法を圧延工程でのパススケジュールの設計に用いた圧延パススケジュールの決定方法に関するものである。   The present invention relates to an optimum value determining method for determining an optimum value of a design parameter in a design object having a design parameter, and a rolling pass schedule using such a determination method for designing a pass schedule in a rolling process. It relates to the decision method.

従来より、設計パラメータを備えた設計対象において、その設計パラメータの最適値を決める最適値決定方法としては、数々の手法が提案されている。
その1つとしては、非特許文献1に記載されたような「制約条件付きの最適化問題」がある。制約条件付きの最小問題とは、ある設計対象を考え、その設計対象に対して、設計パラメータや出力量を含む評価関数(目的関数)を設定し、制約条件下で該評価関数を最小とする設計パラメータを決定するものである。
2つめは、非特許文献2や非特許文献3に記載された「確率分布を仮定した最適化問題」がある。この技術は、乱数を取扱う方法であるモンテカルロ法を利用するものであって、変数の分布を仮定し、乱数を利用してその確率を考慮した最適化を行う。このような技術は非特許文献4にも開示されている。非特許文献4の技術は、FORM (First Order Reliability Method) といわれるものであって、一群のランダムな変数を相関のない標準ガウス分布の変数に変換し、限界状態基準の関数の表面と座標原点との最小距離である信頼性指標を探索する。この手法も、変数の分布を仮定した上で、最適化計算を行うものとなっている。
Conventionally, a number of methods have been proposed as an optimum value determination method for determining an optimum value of a design parameter in a design object having the design parameter.
One of these is the “optimization problem with constraints” as described in Non-Patent Document 1. A minimum problem with constraints refers to a design object, sets an evaluation function (objective function) including design parameters and output amounts for the design object, and minimizes the evaluation function under the constraint conditions Design parameters are determined.
The second is “optimization problem assuming probability distribution” described in Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3. This technique uses the Monte Carlo method, which is a method of handling random numbers, assumes a variable distribution, and performs optimization in consideration of the probability using random numbers. Such a technique is also disclosed in Non-Patent Document 4. The technique of Non-Patent Document 4 is called FORM (First Order Reliability Method), which converts a group of random variables into uncorrelated standard Gaussian distribution variables, and the surface and coordinate origin of the limit state criterion function. The reliability index that is the minimum distance between and is searched. This method also performs an optimization calculation assuming a distribution of variables.

以上述べた「制約条件付きの最適化問題」や「確率分布を仮定した最適化問題」は非特許文献5にも開示されている。すなわち、非特許文献5の式(10),式(11)が制約条件付きの最適化問題を解く際の制約条件であり、式(3),式(17),式(18)が確率分布を仮定した最適化問題での制約条件である。
一方、最適化問題を圧延工程でのパススケジュールの決定に適用したものとしては、非特許文献6が公知となっている。この技術は、評価関数および制約条件を設定しダイナミックプログラミングを用いて、タンデム圧延機のパススケジュールの決定(設計)するものである。特に、圧延材を元板厚(圧延前の板厚)から仕上板厚に圧延する際に、最終スタンド以外の圧延スタンドの出側板厚を最適化するものである。
システムの最適理論と最適化, 嘉納秀明, コロナ社,1987 Descriptive Sampling : A Better Approach to Monte Carlo Simulation,EDUARDO SALIBY, Journal of the Operational Research Society, Vol.41, No.12, pp.1133-1142, 1990 Descriptive sampling in structural safety,Kalman Ziha, Structural Safety, Vol.17, pp.33-41, 1995 STRUCTURAL RELIABILITY UNDER COMBINED RANDOM LOAD SEQUENCES,RUDIGER RACKWITZ and BERND FIESSLER, Computers & Structures, Vol.9, pp.489-494, 1978 Structural Optimization Using Probabilistic Constraints.,Thanedar, P.B. and S. Kodiyalam , Proceedings of AIAA/ASME/ACE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference,pp.205-212,1991 パススケジュールの最適化理論および圧延作業の評価関数,岡戸克,鈴木弘,塑性と加工,Vol.10,no.106,1969
The above-mentioned “optimization problem with constraints” and “optimization problem assuming a probability distribution” are also disclosed in Non-Patent Document 5. That is, Expressions (10) and (11) of Non-Patent Document 5 are the constraint conditions when solving the optimization problem with the constraint conditions, and Expressions (3), (17), and (18) are the probability distributions. This is a constraint condition in an optimization problem assuming that
On the other hand, Non-Patent Document 6 is known as an application of the optimization problem to the determination of the pass schedule in the rolling process. In this technique, an evaluation function and constraint conditions are set and dynamic programming is used to determine (design) a pass schedule of a tandem rolling mill. In particular, when the rolled material is rolled from the original plate thickness (plate thickness before rolling) to the finished plate thickness, the exit side plate thickness of the rolling stand other than the final stand is optimized.
Optimal theory and optimization of systems, Hideaki Kano, Corona, 1987 Descriptive Sampling: A Better Approach to Monte Carlo Simulation, EDUARDO SALIBY, Journal of the Operational Research Society, Vol.41, No.12, pp.1133-1142, 1990 Descriptive sampling in structural safety, Kalman Ziha, Structural Safety, Vol.17, pp.33-41, 1995 STRUCTURAL RELIABILITY UNDER COMBINED RANDOM LOAD SEQUENCES, RUDIGER RACKWITZ and BERND FIESSLER, Computers & Structures, Vol.9, pp.489-494, 1978 Structural Optimization Using Probabilistic Constraints., Thanedar, PB and S. Kodiyalam, Proceedings of AIAA / ASME / ACE / AHS / ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference, pp.205-212, 1991 Pass schedule optimization theory and evaluation function of rolling work, Katsura Okado, Hiroshi Suzuki, Plasticity and processing, Vol.10, no.106, 1969

「制約条件付きの最適化問題」の手法は、多くの教科書においてその解法が明らかとなっている。しかしながら、この手法は、通常、1つのデータ(設計対象の入力量、設計パラメータ、出力量)を用いて最適化を行うため、設計に用いた1つのデータに対しては良好な設計となるが、データの数が多くデータにバラツキが有る場合には、良好な設計となっている保証が無いという難点があった。
また、「確率分布を仮定した最適化問題」の手法では、上述のバラツキを考慮した設計が可能となるが、確率分布の仮定は、正規分布や正規分布に変換可能なワイブル分布などのピークが1つであって滑らかなものとするのが通常である。しかし、現実には、制約条件がピークを2以上有する不連続な分布となる場合がある。このような分布を、無理に従来の方法に当てはめて正規分布等で近似した場合には、設計パラメータの最適値を正確に求めることができなくなる。さらに、データ数が少ない場合には確率分布を決定することが困難な場合が多い。
The solution of the “optimization problem with constraints” has been clarified in many textbooks. However, this method usually performs optimization using one piece of data (input amount of design object, design parameter, output amount), so it is a good design for one piece of data used for the design. When the number of data is large and there are variations in data, there is a problem that there is no guarantee that the design is good.
The “optimization problem assuming a probability distribution” method allows the design considering the above-mentioned variation, but the assumption of the probability distribution has a peak such as a normal distribution or a Weibull distribution that can be converted into a normal distribution. One is usually smooth. However, in reality, the constraint condition may be a discontinuous distribution having two or more peaks. If such a distribution is forcibly applied to a conventional method and approximated by a normal distribution or the like, the optimum value of the design parameter cannot be obtained accurately. Furthermore, it is often difficult to determine a probability distribution when the number of data is small.

一方、上述した「制約条件付きの最適化問題」や「確率分布関数を仮定した最適化問題」を適用して、圧延工程における圧延パススケジュールを決定することを考えてみる。
圧延工程では、所定の板厚の圧延材が最終スタンドの出側において、目標とする仕上板厚まで圧延される。このとき、最終スタンド以外のスタンド出側の板厚またはスタンド間の張力の設定には自由度がある。
例えば、5つの圧延スタンドを有するタンデム型の圧延機において、#1スタンド〜#5スタンドまで板厚を均等に減少させることも可能であるし、相対的に上流側で板厚を大きく減少させることも可能である。このような板厚の設定は圧延パススケジュール又は単純にパススケジュールと呼ばれている。
On the other hand, suppose that the above-mentioned “optimization problem with constraints” and “optimization problem assuming a probability distribution function” are applied to determine the rolling pass schedule in the rolling process.
In the rolling process, a rolled material having a predetermined plate thickness is rolled to a target finished plate thickness on the exit side of the final stand. At this time, there is a degree of freedom in setting the thickness of the stand exit side other than the final stand or the tension between the stands.
For example, in a tandem type rolling mill having five rolling stands, it is possible to reduce the plate thickness evenly from # 1 stand to # 5 stand, and to greatly reduce the plate thickness relatively upstream. Is also possible. Such setting of the plate thickness is called a rolling pass schedule or simply a pass schedule.

なお、パススケジュールとは、通常、最終圧延スタンド以外の圧延スタンドでの出側板厚をいうが、スタンド間張力である場合や、前記出側板厚とスタンド間張力の両方である場合を含むものとする。圧延状態に影響を与える変数であるという点で、出側板厚とスタンド間張力とに違いはなく、両者とも圧延前に目標値が決定されるからである。
パススケジュールは、例えば、5つの圧延スタンドを備えた圧延機の場合には、#1圧延スタンド〜#4圧延スタンドの出側板厚、及び/又は、#12,#23,#34,#45スタンド間張力を示すこととなる。例えば、「#12スタンド間張力」とは、#1圧延スタンド〜#2圧延スタンドの張力を意味する。
In addition, although a pass schedule normally refers to the delivery side plate | board thickness in rolling stands other than a final rolling stand, the case where it is the tension | tensile_strength between stands and the case where it is both the said delivery side plate | board thickness and the tension | tensile_strength between stands shall be included. This is because there is no difference between the exit side plate thickness and the inter-stand tension in that it is a variable that affects the rolling state, and the target value is determined before rolling in both cases.
For example, in the case of a rolling mill having five rolling stands, the pass schedule is the thickness of the exit side of # 1 rolling stand to # 4 rolling stand and / or # 12, # 23, # 34, # 45 stand. Intertension will be shown. For example, “tension between # 12 stands” means tension of # 1 rolling stand to # 2 rolling stand.

さらに、圧延機において、入側張力や出側張力が設定可能な場合には、パススケジュールとして採用されたスタンド間張力に、圧延機の入側張力や出側張力を含めることもできる。
従来のよく用いられてきている圧延パススケジュールの決定方法では、1圧延材ごとにパススケジュール設計を行う。多品種(板厚、板幅、鋼種)の板を圧延する場合、品種それぞれについてこのような手法をもってパススケジュールを1つずつ持つことは非効率であるため、グループ化してパススケジュールを設定しており、このグループを層別とよぶ。各層別内では、例えば、対数歪と呼ばれる値をテーブルに設定し、パススケジュールである最終スタンド以外のスタンドの出側板厚を規定している。また、スタンド間張力についてもテーブル値が設けられている。
Further, in the rolling mill, when the entry side tension and the exit side tension can be set, the entry side tension and the exit side tension of the rolling mill can be included in the inter-stand tension adopted as the pass schedule.
In a conventional method for determining a rolling pass schedule, which is often used, a pass schedule is designed for each rolled material. When rolling various types of plates (plate thickness, plate width, steel type), it is inefficient to have one pass schedule with such a method for each type, so group the pass schedule and set it This group is called stratification. Within each stratification, for example, a value called logarithmic strain is set in a table, and the exit side plate thickness of a stand other than the final stand that is a pass schedule is defined. A table value is also provided for the tension between the stands.

以上の決定方法では、同一層別内では板厚、板幅、変形抵抗が異なるにも関わらず、複数の圧延材のパススケジュールが同一の値を基準にして算出されるといった欠点が存在する。ゆえに、非特許文献6に代表されるような圧延材毎にパススケジュールを設計する方法は、層別ごとの設計には適切ではない。
この問題を回避するため、各圧延材ごとにパススケジュールを最適化し、その平均値を該当層別のパススケジュールの値とすることも可能であるが、各圧延材ごとの板厚、板幅、変形抵抗等のバラツキを考慮していないため、それらバラツキが大きい場合にはパススケジュールの解が得られない場合もあり、また変形抵抗の変化に対して圧延荷重やモータ電流の感度が高く、ロバスト性のないパススケジュールとなる場合もあった。
The above determination method has a drawback that the pass schedules of a plurality of rolled materials are calculated on the basis of the same value even though the plate thickness, the plate width, and the deformation resistance are different within the same layer. Therefore, the method of designing the pass schedule for each rolled material as represented by Non-Patent Document 6 is not appropriate for the design for each layer.
In order to avoid this problem, it is possible to optimize the pass schedule for each rolled material, and to set the average value as the value of the pass schedule for each layer, but the thickness, width, Since variations such as deformation resistance are not taken into account, if the variation is large, the solution of the pass schedule may not be obtained, and the sensitivity of the rolling load and motor current to the change in deformation resistance is high and robust. In some cases, it was a pass schedule with no sex.

さらに、圧延時においては、たとえ、同一板厚、同一板幅、同一鋼種であっても、圧延状態のバラツキ、例えば、摩擦や圧延材の変形抵抗のバラツキが存在する。ところが、圧延材ごとの設計手法では、バラツキがないものとして圧延モデルを用いて設計しているため、得られるパススケジュールは、かかるバラツキによりロバスト性のないパススケジュールとなってしまう可能性大である。バラツキが大きい場合にはパススケジュールの最適解が得られない場合もある。
以上述べたようなことから考えると、板厚、板幅、変形抵抗等のバラツキを考慮した上で圧延パススケジュールを決定すれば、信頼性の高いパススケジュールを設計できるようになることは明らかであるが、その設計手法の選定は容易ではない。
Further, at the time of rolling, even if the same plate thickness, the same plate width, and the same steel type are used, there are variations in the rolling state, for example, variations in friction and deformation resistance of the rolled material. However, since the design method for each rolled material is designed using a rolling model assuming that there is no variation, the obtained pass schedule is likely to be a non-robust pass schedule due to such variation. . If the variation is large, the optimal solution for the path schedule may not be obtained.
Considering the above, it is clear that a highly reliable pass schedule can be designed if the rolling pass schedule is determined in consideration of variations such as plate thickness, width, and deformation resistance. However, it is not easy to select the design method.

例えば、前述した「制約条件付きの最適化問題」の手法を採用した場合、用いる実績データ(圧延機における入力量、設計パラメータであるパススケジュール、出力量)は1つであるため、板厚、板幅、摩擦、圧延材の変形抵抗などの圧延状態量のバラツキを反映させることは困難である。また、「確率分布関数を仮定した最適化問題」の手法を採用した場合は、制約条件を設けることによりバラツキを考慮することができるが、圧延状態量のバラツキを反映させうる確率分布の選定は困難を極めるものとなる。加えて、バラツキを伴うデータ数が少ない場合には確率分布を決定することが難しい場合が多い。   For example, when the above-described “optimization problem with constraints” is adopted, the actual data to be used (the input amount in the rolling mill, the pass schedule as the design parameter, the output amount) is one, so the thickness, It is difficult to reflect variations in the amount of rolling state such as sheet width, friction, and deformation resistance of the rolled material. In addition, when the method of “optimization problem assuming a probability distribution function” is adopted, variation can be taken into consideration by providing a constraint condition, but selection of a probability distribution that can reflect variation in the rolling state amount is possible. It will be extremely difficult. In addition, it is often difficult to determine the probability distribution when the number of data with variations is small.

換言するならば、これらの決定方法でバラツキの影響を吸収できない理由は、用いる実績データが1つであったり、実績データとは異なる確率分布関数を仮定して制約条件に用いている点にあると考えられる。このことから、最適化問題における制約条件に複数の実績データを反映させることで、バラツキの影響を小さくすることが可能と考えられる。制約条件を複数用意することも有効である。   In other words, the reason why the variation effect cannot be absorbed by these determination methods is that only one actual data is used or a probability distribution function different from the actual data is assumed and used as a constraint condition. it is conceivable that. From this, it is considered that the influence of variation can be reduced by reflecting a plurality of performance data in the constraint condition in the optimization problem. It is also effective to prepare a plurality of constraint conditions.

そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、圧延パススケジュールを設計パラメータとする圧延機に対して、該圧延機の2つ以上のデータにおける入力量の実績値及び/又は該実績値と圧延モデルとから計算される出力量の予測値を用いた制約条件を1又は複数設定し、該制約条件の下で評価関数を最小化又は最大化するように前記出側板厚を決定する圧延パススケジュールの決定方法を提供することを目的とする。
加えて、前記決定方法を一般化した設計パラメータの最適値決定方法を提供することを目的とする。
Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a rolling mill with a rolling pass schedule as a design parameter, the actual value of the input amount in two or more data of the rolling mill and / or the actual value and the rolling model. One or a plurality of constraint conditions using the predicted value of the output amount calculated from the above are set, and a rolling pass schedule for determining the delivery side plate thickness so as to minimize or maximize the evaluation function under the constraint conditions The purpose is to provide a decision method.
In addition, an object of the present invention is to provide a design parameter optimum value determination method that generalizes the determination method.

前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明にかかる技術的手段は、設計パラメータを備えた設計対象に対して、該設計対象の設計パラメータ及び出力量の少なくとも1つを含む評価関数を設定し、該評価関数を用いて前記設計パラメータを決定する設計パラメータの最適値決定方法において、前記設計対象への入力量の実績値を有するデータを2以上用意し、該データに含まれる入力量の実績値及び/又は該入力量の実績値と設計対象をモデル化した設計対象モデルとから計算される出力量の予測値を求め、前記入力量の実績値及び/又は出力量の予測値を用いた制約条件を1又は複数設定し、該制約条件の下で評価関数を最小化又は最大化するように前記設計パラメータを決定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means.
That is, the technical means according to the present invention sets an evaluation function including at least one of a design parameter and an output amount of the design object for the design object having the design parameter, and uses the evaluation function to In the design parameter optimum value determination method for determining a design parameter, two or more pieces of data having actual values of the input amount to the design target are prepared, and the actual value of the input amount included in the data and / or the input amount The predicted value of the output amount calculated from the actual value and the design target model obtained by modeling the design target is obtained, and one or more constraint conditions using the actual value of the input amount and / or the predicted value of the output amount are set. The design parameter is determined so as to minimize or maximize the evaluation function under the constraint condition.

この技術的手段によれば、実績データをそのまま使用した制約条件を用いて最適値の決定を行うことができるため、実績に合った設計パラメータの最適値(最適解)を得ることができる。加えて、実績データ数が少ない場合も多い場合も同じ手順で設計が可能となる。また、バラツキを仮定された確率分布で規定していないため、データ数が少ない場合でも実情にあった制約条件を設定できるようになる。これは、入力量の分布が2つ以上のピークを有しており、正規分布などの1つのピークの分布に変換できない場合などに特に有効である。   According to this technical means, since the optimum value can be determined using the constraint condition using the actual data as it is, the optimum value (optimum solution) of the design parameter suitable for the actual result can be obtained. In addition, it is possible to design with the same procedure when the number of actual data is small or large. In addition, since the variation is not defined by the assumed probability distribution, it is possible to set a constraint condition suited to the actual situation even when the number of data is small. This is particularly effective when the distribution of the input quantity has two or more peaks and cannot be converted into a single peak distribution such as a normal distribution.

好ましくは、前記制約条件は、予め定められた条件を満たす前記データの数と全データの数との割合を信頼率とし、該信頼率が所定の値を満たすことを示す関係式で定義するとよい。
こうすることで、制約条件を信頼率として定量的に評価できるようになる。
また、前記制約条件に微分可能な単調増加関数を適用し、該微分可能な単調増加関数を用いた新たな制約条件とするとよい。
こうすることで、制約条件が微分可能となり、微分を用いる最適化手法を用いることができる。例えば、逐次2次計画法(SQP:Sequential Quadratic Programming method)が利用でき、最適化計算が高速化且つ高精度化される。
Preferably, the constraint condition is defined by a relational expression indicating that a ratio between the number of the data satisfying a predetermined condition and the number of all data is a reliability rate, and the reliability rate satisfies a predetermined value. .
By doing so, the constraint condition can be quantitatively evaluated as a reliability rate.
Further, it is preferable to apply a differentiable monotonically increasing function to the constraint condition and set a new constraint condition using the differentiable monotone increasing function.
By doing so, the constraint condition can be differentiated, and an optimization method using differentiation can be used. For example, a sequential quadratic programming method (SQP) can be used, and the optimization calculation is speeded up and highly accurate.

また、前記入力量の実績値の代わりに入力量の仮定値を用いて制約条件を設定し、該制約条件の下で前記設計パラメータを決定するとよい。
こうすることで、入力量の実績値を利用できない場合にも、本発明にかかる設計パラメータの最適値決定方法を利用することができる。
なお、前記設計対象における入力量と出力量と設計パラメータの各実績値からなるデータを用いて、前記設計対象モデルを修正することは非常に好ましい。
こうすることで、設計対象モデルが高精度化されることにより、得られる最適解の精度が高くなる。
Further, it is preferable to set a constraint condition using an assumed value of the input quantity instead of the actual value of the input quantity, and to determine the design parameter under the constraint condition.
Thus, even when the actual value of the input amount cannot be used, the design parameter optimum value determination method according to the present invention can be used.
Note that it is very preferable to correct the design target model by using data including input values, output amounts, and actual values of design parameters in the design target.
By doing so, the accuracy of the optimum solution obtained is increased by increasing the accuracy of the model to be designed.

以上述べた設計パラメータの最適値決定方法を用いるに際し、最適な設計パラメータが求解不可能な場合には、当該設計パラメータを求解可能とすべく前記制約条件の少なくとも1つを緩めるようにすることは非常に好ましい。
こうすることで、いかなる制約条件下であっても、確実に設計パラメータを求めることができるようになる。
以上述べた設計パラメータの最適値決定方法を圧延パススケジュールの決定に適用する場合には、パススケジュールを設計パラメータとする圧延機に対して、該圧延機の設計パラメータ及び出力量の少なくとも1つを含む評価関数を設定し、該評価関数を用いて前記パススケジュールを決定する圧延パススケジュールの決定方法において、前記圧延機への入力量の実績値を有する圧延データを2以上用意し、該圧延データに含まれる入力量の実績値及び/又は該入力量の実績値と該圧延機をモデル化した圧延モデルとから計算される出力量の予測値を求め、前記入力量の実績値及び/又は出力量の予測値を用いた制約条件を1又は複数設定し、該制約条件の下で評価関数を最小化又は最大化するようにパススケジュールを決定するとよい。
When the optimum design parameter determination method described above is used, if the optimum design parameter cannot be solved, it is possible to loosen at least one of the constraints so that the design parameter can be solved. Highly preferred.
By doing so, the design parameters can be obtained reliably under any constraint conditions.
In the case where the optimum design parameter determination method described above is applied to the determination of the rolling pass schedule, at least one of the design parameters and the output amount of the rolling mill is applied to the rolling mill having the pass schedule as the design parameter. In the rolling pass schedule determination method of setting an evaluation function including and determining the pass schedule using the evaluation function, two or more rolling data having actual values of the input amount to the rolling mill are prepared, and the rolling data A predicted value of the output amount calculated from the actual value of the input amount and / or the actual value of the input amount and the rolling model obtained by modeling the rolling mill, and the actual value of the input amount and / or the output It is preferable to set one or a plurality of constraint conditions using the predicted value of the competence, and determine the path schedule so as to minimize or maximize the evaluation function under the constraint conditions.

こうすることで、圧延実績値をそのまま使用した制約条件を用い最適値の決定を行うことができるため、実績に合ったパススケジュールの最適解を得ることができる。つまり、設備制約、安定操業制約、品質制約、生産性制約を満たす最適なパススケジュールを設計することができる。加えて、圧延実績データ数が少ない場合も多い場合も同じ手順で設計が可能となる。
また、制約条件に、仮定された確率分布を用いないため、圧延実績データの数が少ない場合でも実情にあった制約条件を設定できるようになる。これは、入力量の実績値の分布が2つ以上のピークを有しており、正規分布などの1つのピークの分布に変換できない場合などに特に有効である。
By doing so, since the optimum value can be determined using the constraint condition using the actual rolling value as it is, the optimum solution of the pass schedule that matches the actual result can be obtained. That is, it is possible to design an optimal path schedule that satisfies equipment constraints, stable operation constraints, quality constraints, and productivity constraints. In addition, it is possible to design with the same procedure when the number of rolling record data is small or large.
In addition, since the assumed probability distribution is not used for the constraint condition, it is possible to set the constraint condition in accordance with the actual situation even when the number of rolling record data is small. This is particularly effective when the distribution of the actual value of the input amount has two or more peaks and cannot be converted into a distribution of one peak such as a normal distribution.

なお好ましくは、前記制約条件は、予め定められた条件を満たす前記圧延データの数と全圧延データとの割合を信頼率とし、該信頼率が所定の値を満たすことを示す関係式で定義されるとよい。
こうすることで、制約条件を信頼率として定量的に評価できるようになる。
また、前記圧延機が複数の圧延スタンドを備えるものである場合には、前記評価関数は、各圧延スタンドにおける圧下率、圧延荷重、モータ電流、圧延機における入側張力、出側張力、並びに圧延スタンド間張力、最終圧延スタンド以外の圧延スタンドでの出側板厚のうちの少なくとも1つを含むようにするとよい。
Preferably, the constraint condition is defined by a relational expression indicating that the ratio between the number of rolling data satisfying a predetermined condition and the total rolling data is a reliability rate, and the reliability rate satisfies a predetermined value. Good.
By doing so, the constraint condition can be quantitatively evaluated as a reliability rate.
In the case where the rolling mill includes a plurality of rolling stands, the evaluation function includes a rolling reduction ratio, a rolling load, a motor current, an entry side tension, an exit side tension in the rolling mill, and rolling. It is preferable to include at least one of the tension between the stands and the thickness of the exit side of the rolling stand other than the final rolling stand.

こうすることで、各圧延スタンドにおける圧下率、圧延荷重、モータ電流、圧延機における入側張力、出側張力、並びに圧延スタンド間張力、最終圧延スタンド以外の圧延スタンドでの出側板厚のそれぞれを適正化できるパススケジュールを決定することができる。出側板厚や圧下率を適正化することにより、圧延バランス向上、安定操業が可能となり、スタンド間張力や圧延機の入側・出側張力を適正化することで、安定操業が可能となり、圧延荷重を適正化することで、圧延材の蛇行防止、形状品質向上、安定操業が可能となる。モータ電流を適正化することで、生産性向上、安定操業が可能となる。   By carrying out like this, each reduction ratio in each rolling stand, rolling load, motor current, entry side tension in a rolling mill, exit side tension, tension between rolling stands, exit side plate thickness in rolling stands other than the final rolling stand A pass schedule that can be optimized can be determined. By optimizing the delivery side thickness and rolling reduction, the rolling balance can be improved and stable operation is possible. By optimizing the tension between the stands and the entrance and exit side tensions of the rolling mill, stable operation is possible. By optimizing the load, it is possible to prevent meandering of the rolled material, improve shape quality, and operate stably. By optimizing the motor current, productivity can be improved and stable operation can be achieved.

また、前記制約条件に単調増加関数を適用し、該微分可能な単調増加関数を用いた新たな制約条件とすることは好ましい。
こうすることで、制約条件が微分可能となり、微分を用いる最適化手法を用いることができる。例えば、逐次2次計画法が利用でき、最適化計算が、高速化且つ高精度化される。
また、前記入力量の実績値の代わりに入力量の仮定値を用いて制約条件を設定し、該制約条件の下でパススケジュールを決定するとよい。
In addition, it is preferable to apply a monotonically increasing function to the constraint condition to obtain a new constraint condition using the differentiable monotone increasing function.
By doing so, the constraint condition can be differentiated, and an optimization method using differentiation can be used. For example, sequential quadratic programming can be used, and optimization calculation is speeded up and highly accurate.
In addition, it is preferable that a constraint condition is set using an assumed value of the input amount instead of the actual value of the input amount, and a path schedule is determined under the constraint condition.

こうすることで、例えば、圧延機の建設前や改造前であって設計対象である圧延機が存在せず、実績データを利用できない場合にも、パススケジュールの最適設計が可能となる。さらに、実績のない板厚、板幅、鋼種の圧延材に対してもパススケジュールの最適設計が可能となり、新材料に対してもパススケジュール設計が可能となる。
また、前記圧延機における入力量と出力量とパススケジュールの各実績値からなるデータを用いて、当該圧延モデルを修正することは非常に好ましい。
これにより、圧延モデルが高精度化されることにより、得られる圧延パススケジュールの精度が高くなる。
By doing so, for example, even when the rolling mill before construction or remodeling of the rolling mill does not exist and there is no rolling mill to be designed, and the performance data cannot be used, the optimum design of the pass schedule becomes possible. Furthermore, it is possible to optimally design a pass schedule even for a rolled material of an unproven sheet thickness, width, and steel type, and it is possible to design a pass schedule for a new material.
Moreover, it is very preferable to correct the rolling model using data consisting of actual values of the input amount, output amount and pass schedule in the rolling mill.
Thereby, the precision of the rolling pass schedule obtained becomes high by making a rolling model highly accurate.

以上述べた圧延パススケジュールの決定方法を用いるに際し、最適なパススケジュールが求解不可能な場合には、当該パススケジュールを求解可能とすべく前記制約条件の少なくとも1つを緩めることは非常に好ましい。
こうすることで、いかなる制約条件下であっても、確実に最適な圧延パススケジュールを求めることができる。
以上述べたパススケジュールは、最終圧延スタンド以外の圧延スタンドでの出側板厚及び/又は圧延スタンド間張力であるとよい。
When using the rolling pass schedule determination method described above, if the optimum pass schedule cannot be solved, it is very preferable to loosen at least one of the constraints so that the pass schedule can be solved.
In this way, an optimum rolling pass schedule can be reliably obtained under any constraints.
The pass schedule described above may be the exit side plate thickness and / or the tension between the rolling stands at a rolling stand other than the final rolling stand.

圧延スタンドの出側板厚のみをパススケジュールとすれば、スタンド間張力を変えないパススケジュールが得られ、スタンド間張力のみをパススケジュールとすればスタンド出側板厚を変えないパススケジュールが得られる。両者をパススケジュールとすると、圧延スタンドの出側板厚とスタンド間張力との両方を変更するパススケジュールが得られる。
パススケジュールの変数の選択は、圧延バランスや安定操業を考慮して決定すればよい。例えば、安定操業を重視する場合には、圧延スタンドの出側板厚のみをパススケジュールとすればよい。また、最適化によるパススケジュールの変更量を小さくしたい場合には、圧延スタンドの出側板厚とスタンド間張力との両方をパススケジュールとすればよい。
If only the exit side plate thickness of the rolling stand is used as a pass schedule, a pass schedule that does not change the tension between the stands can be obtained, and if only the inter-stand tension is used as the pass schedule, a pass schedule that does not change the stand exit side plate thickness can be obtained. When both are set as pass schedules, a pass schedule for changing both the exit side thickness of the rolling stand and the tension between the stands is obtained.
The selection of the variable for the pass schedule may be determined in consideration of the rolling balance and stable operation. For example, when emphasizing stable operation, only the exit side plate thickness of the rolling stand may be used as the pass schedule. Moreover, when it is desired to reduce the amount of change of the pass schedule by optimization, both the exit side plate thickness of the rolling stand and the tension between the stands may be used as the pass schedule.

なお、最終圧延スタンド以外の圧延スタンドの出側板厚には、圧下率や対数歪等、すなわち圧延スタンドの出側板厚から一意に導出される量も同等のものとして含まれる。また、圧延機の入側・出側張力が変更可能な場合、スタンド間張力に、当該入側・出側張力を含めて最適化することも可能である。   It should be noted that the exit side plate thickness of the rolling stands other than the final rolling stand includes a reduction rate, logarithmic strain, and the like, that is, an amount uniquely derived from the exit side plate thickness of the rolling stand. Further, when the entry side / exit side tension of the rolling mill can be changed, the tension between the stands can be optimized including the entry side / exit side tension.

本発明にかかる設計パラメータの最適値決定方法によれば、2以上の実績データが反映された制約条件を1又は複数用意することで、圧延状態のバラツキの影響をなるべく小さして、設計パラメータの最適値を高精度、高速に求めることができる。
特に、圧延パススケジュールの決定においては、高精度、高信頼の圧延パススケジュールを高速に求めることを可能とし、オペレータの負担を軽減し、安定操業を維持し、圧延材寸法精度の向上や生産性向上に寄与できる。
According to the design parameter optimum value determination method according to the present invention, by preparing one or a plurality of constraint conditions reflecting two or more actual data, the influence of the variation in the rolling state is minimized, and the design parameter is optimized. The value can be obtained with high accuracy and high speed.
In particular, in determining the rolling pass schedule, it is possible to obtain a highly accurate and reliable rolling pass schedule at high speed, reducing the burden on the operator, maintaining stable operation, improving the dimensional accuracy of the rolled material, and improving productivity. It can contribute to improvement.

以下、本発明にかかる設計パラメータの最適値決定方法を、図を基に述べる。
最適値を求める対象となる設計対象としては、後述の実施例で述べる圧延パススケジュールを設計パラメータとして有する圧延機や、冷却水量を設計パラメータとして有する冷却装置、部材の寸法を設計パラメータとして有する構造物や機械部品など数々のものが考えられるが、以下述べる実施形態では特に限定せず、設計対象としておく。
これら設計対象は設計パラメータを備えるものであって、この設計対象の設計パラメータ及び出力量の少なくとも1つを含む評価関数を設定し、該評価関数を用いて設計パラメータを決定することで、その最適値を求めようとしている。
Hereinafter, a method for determining optimum values of design parameters according to the present invention will be described with reference to the drawings.
Design objects for obtaining the optimum values include a rolling mill having a rolling pass schedule described in the following examples as a design parameter, a cooling device having a cooling water amount as a design parameter, and a structure having a member dimension as a design parameter. There are a number of possible parts such as machine parts and the like, but in the embodiment described below, there is no particular limitation and it is a design object.
These design objects have design parameters, and an optimum function is set by setting an evaluation function including at least one of the design parameters and output amount of the design object, and determining the design parameters using the evaluation function. I am trying to find a value.

[第1実施形態]
図1は、本発明にかかる設定パラメータの最適値決定方法の第1実施形態のブロック図を示す。
まず、設計対象(制御対象)に入力された入力量uと設計パラメータxが、当該設計対象をモデル化した設計対象モデルGPLANTに入力され、出力量yが出力される。入力量uは、設計対象の状態を規定する変数をいい、時間を含めてもよい。ただし、設計パラメータxを除くものとする。ここで、u,x,yはスカラまたはベクトルである。なお、出力量yはuおよびxの一部または全部を含む場合がある。
設計対象モデルは式(1)で表され、図1のモデル設定部1で設定される。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment of a setting parameter optimum value determination method according to the present invention.
First, the input amount u and the design parameter x input to the design target (control target) are input to the design target model G PLANT that models the design target, and the output amount y is output. The input amount u is a variable that defines the state of the design target, and may include time. However, the design parameter x is excluded. Here, u, x, and y are scalars or vectors. The output amount y may include some or all of u and x.
The design target model is expressed by Expression (1), and is set by the model setting unit 1 in FIG.

Figure 0004047875
Figure 0004047875

ここで、GPLANTは非線形のモデルであるが、線形モデルであってもよい。
なお、本実施形態では、モデルが設計対象を正確に近似しているものとして、入力量の実績値(実績入力量とも呼ぶ)を、図1の実績入力量入力部2を介して設計対象モデルGPLANTに代入して得られた出力を用い、出力量の実績値(実績出力量とも呼ぶ)は用いない。
設計パラメータxの最適値を求めるために、評価関数が図1の評価関数設定部3にて設定される。具体的には、実績入力量の個数をNとして評価関数を式(2)のように決定する。
Here, G PLANT is a nonlinear model, but may be a linear model.
In the present embodiment, it is assumed that the model accurately approximates the design target, and the actual value of the input amount (also referred to as the actual input amount) is input to the design target model via the actual input amount input unit 2 in FIG. The output obtained by substituting for G PLANT is used, and the actual output value (also called the actual output amount) is not used.
In order to obtain the optimum value of the design parameter x, an evaluation function is set by the evaluation function setting unit 3 in FIG. Specifically, the evaluation function is determined as in Expression (2), where N is the number of actual input quantities.

Figure 0004047875
Figure 0004047875

ここで、Jj(uj,yj,x)はj番目の入力量uj、出力量yj、設計パラメータxからなる関数で、評価関数Jの一部であり、例えば2次形式として式(3)で与えられる。xは、入力量や出力量に関わらず共通であるため、添え字のjはない。
本実施形態では、yjは、式(1)を用いて、入力量と設計パラメータと設計対象モデルから計算するものとしている。
また、本実施形態の「データ」とは、入力量uj又は出力量yj又は設計パラメータxからなり、少なくとも入力量ujを含む一組の値のことである。このデータを構成する入力量uj、出力量yjは実績値であってもよく予測値であってもよい。また、設計パラメータxは、実績値であってもよく計算途中の値であってもよい。
Here, J j (u j, y j, x) is the j th input quantity u j, the output quantity y j, the function consisting of the design parameters x, a part of the evaluation function J, for example, as a quadratic form It is given by equation (3). Since x is the same regardless of the input amount and the output amount, there is no subscript j.
In the present embodiment, y j is calculated from the input amount, the design parameters, and the design target model using Expression (1).
Further, the "data" of the present embodiment, consists of an input quantity u j or output quantities y j or design parameter x, is that a set of values including at least input quantity u j. The input quantity u j and the output quantity y j constituting this data may be actual values or predicted values. Further, the design parameter x may be an actual value or a value during calculation.

Figure 0004047875
Figure 0004047875

なお、yjまたはxがスカラのときは、行列YまたはXはスカラとなる。なお、Jj(uj,yj,x)は2次形式に限られず、他の線形または非線形の式でもよい。
さらに、従来の最適化問題での制約条件にあたる「予め定められた条件」の数をmとし、かかる条件を信頼率をもって表現するようにする。
予め設定された条件(従来の最適化問題での制約条件)は、式(4)、式(5)で示されるものである。
When y j or x is a scalar, the matrix Y or X is a scalar. Note that J j (u j , y j , x) is not limited to the quadratic form, and may be another linear or non-linear expression.
Further, m is the number of “predetermined conditions” that are the constraint conditions in the conventional optimization problem, and such conditions are expressed with a reliability rate.
The preset condition (constraint condition in the conventional optimization problem) is expressed by Expression (4) and Expression (5).

Figure 0004047875
Figure 0004047875

本実施形態では、式(4),式(5)のような条件を満たすデータが全データに対して占める割合を信頼率として定義する。つまり信頼率は、式(6)で表現される。   In the present embodiment, the ratio of the data satisfying the conditions such as Expression (4) and Expression (5) to all data is defined as the reliability rate. That is, the reliability rate is expressed by Equation (6).

Figure 0004047875
Figure 0004047875

その上で、k番目の条件gk(u,y,x)≧0に対応する閾値(信頼率の閾値であって、単に信頼率と呼ぶこともある)をRk(k=1,・・・,m)とおき、本最適化問題における制約条件を式(7)のように定義する。かかる制約条件が図1の制約条件設定部4で設定される。式(7)のk=1,・・・,mからわかるように、制約条件は1つでもよく複数個あってもよい。 Then, a threshold value corresponding to the kth condition g k (u, y, x) ≧ 0 (threshold value of the reliability rate, which may be simply referred to as a reliability rate) is defined as R k (k = 1,. .., M) and the constraint conditions in this optimization problem are defined as shown in Equation (7). Such constraint conditions are set by the constraint condition setting unit 4 in FIG. As can be seen from k = 1,..., M in Expression (7), there may be one constraint condition or a plurality of constraint conditions.

Figure 0004047875
Figure 0004047875

以上定義した式を用いて、実績に符合する高精度な最適設計を行う際には、まず、実績入力量uj(j=1,・・・,N)を式(1)の設計対象モデルに入力し、出力量yj(j=1,・・・,N)を計算し、式(7)の制約条件(拘束条件)の下、式(2)の評価関数を最小化する最適化問題を解けばよいことになる。この計算は図1の信頼率最適化部5で行われる。
こうすることで、バラツキを考慮しつつも、従来の確率分布を用いて制約条件を設定した確率論的な(stochastic)な最適値決定方法ではなく、実績入力量すべて(複数の実績入力量)を用いた決定論的な(deterministic)最適値決定方法を行うことができるようになる。
When performing a highly accurate optimum design that matches the actual results using the equations defined above, first, the actual input amounts u j (j = 1,..., N) are represented by the design target model of the equation (1). , The output amount y j (j = 1,..., N) is calculated, and the evaluation function of equation (2) is minimized under the constraint condition (constraint condition) of equation (7). Solving the problem will help. This calculation is performed by the reliability factor optimization unit 5 of FIG.
In this way, all the actual input quantities (multiple actual input quantities) are used instead of the stochastic optimal value determination method in which constraints are set using conventional probability distributions, taking into account variations. It is possible to perform a deterministic optimal value determination method using.

ここで、最適値決定方法の具体的な解法としては、例えば、列挙法を用いることができる。列挙法とは、組合せ最適化問題での全ての組合せについて計算を行い、それらの計算から最適解を求める解法である。具体的には、この計算は図1の非線形最適化問題求解部6で行われる。
なお、最適値を求めるために実際に最適化計算を行った場合、制約条件が厳しすぎるため、最適な設計パラメータを求めることができない場合がある。そこで、制約条件(式(7))で設定した信頼率が厳しすぎるか否かを、図1の可解判断部7で判断する。例えば、可解判断部7は、所定の計算ステップ回数や計算時間で計算が収束するか否かを判断する機能を有するものである。
Here, as a specific solution of the optimum value determination method, for example, an enumeration method can be used. The enumeration method is a solution method for calculating all combinations in the combination optimization problem and obtaining an optimal solution from those calculations. Specifically, this calculation is performed by the nonlinear optimization problem solving unit 6 of FIG.
When the optimization calculation is actually performed in order to obtain the optimum value, the optimum design parameter may not be obtained because the constraint condition is too strict. Therefore, the solvability determination unit 7 in FIG. 1 determines whether or not the reliability rate set by the constraint condition (formula (7)) is too strict. For example, the solvable determination unit 7 has a function of determining whether or not the calculation converges with a predetermined number of calculation steps and calculation time.

可解判断部7が可解でないと判断した場合には、図1の信頼率変更部8へ信号を送り、当該信頼率変更部8で、信頼率Rkを徐々に小さくし、再度、非線形最適化問題求解部6にて計算を進めることで最適化問題を可解とできる。例えば、初期の信頼率を0.7とした場合に、可解でないときには、0.1ずつ減じ、0.6,0.5,・・・,0.0とする。なお、信頼率 が0の場合には、制約条件は無効となり、制約条件のない最適化問題となるため、求解可能となる。
ここで、信頼率Rkの全てを一律に減じてもよいし、信頼率Rkの中で優先度(プライオリティ)を設け、優先度の高い信頼率Rkは、満たすべき値を維持し、その他は減じてもよい。この場合には、維持した信頼率Rkに対応する制約は重視され、減じた信頼率に対応する制約は重視されない設計となる。なお、信頼率Rkの減少率を制約に応じて変更してもよい。
When the solvability determining unit 7 determines that the solvability is not solvable, a signal is sent to the reliability rate changing unit 8 in FIG. 1, and the reliability rate changing unit 8 gradually decreases the reliability rate R k , and again the nonlinearity. The optimization problem can be solved by advancing the calculation in the optimization problem solving unit 6. For example, when the initial reliability rate is 0.7, if it is not solvable, it is decreased by 0.1 to 0.6, 0.5,. When the reliability rate is 0, the constraint condition becomes invalid, and an optimization problem without the constraint condition is obtained, so that the solution can be obtained.
Here, to all trust rate R k may be reduced uniformly, priority within the confidence factor R k a (priority) provided, high priority reliable rate R k maintains the value to be satisfied, Others may be reduced. In this case, the constraint corresponding to the maintained reliability rate R k is emphasized, and the constraint corresponding to the reduced reliability rate is not emphasized. Note that the reduction rate of the reliability rate R k may be changed according to the restriction.

なお、信頼率Rkを徐々に大きくしていくことにより、可解である最大の信頼率Rkを採用してもよい。ここで、信頼率Rkを徐々に大きくまたは小さくすることは、全ての組合せについて計算し、制約条件に合致する信頼率Rkを探索することを含むものとする。
上述した信頼率最適化部5での計算で求められた最適な設計パラメータは、最適化結果出力部13を介して出力されることになる。
以上述べた最適値決定方法の理解を深めるべく、具体例を説明する。
設計対象モデルや評価関数、制約条件を以下のように定義する。
Note that by going trust rate R k is gradually increased, may be adopted maximum confidence factor R k is solvable. Here, gradually increasing or decreasing the reliability rate R k includes calculating all the combinations and searching for the reliability rate R k that matches the constraint condition.
The optimum design parameters obtained by the calculation in the reliability factor optimization unit 5 described above are output via the optimization result output unit 13.
Specific examples will be described in order to deepen the understanding of the optimum value determination method described above.
The design target model, evaluation function, and constraints are defined as follows.

Figure 0004047875
Figure 0004047875

本例では、信頼率を、R1=R2=R3=R4=1.0とし、設計パラメータは0〜1の範囲内になるように制限する。そして、yは0.4以上0.6以下となる確率、R5=R6が最大となる値を求めることとする。
ここで、x1=0.0,0.1,0.2,・・・,1.0、x2=0.0,0.1,0.2,・・・,1.0と離散化し、x1,x2のすべての組合せについて、評価関数と制約条件を計算する。これにより、x1,x2の制約条件の範囲で探索することになるため、x1,x2の制約条件は自動的に満たされることになる。そして、x1,x2のすべての組合せの中で、yに関する制約条件を満たす信頼率のうちで最も大きいものを選ぶ。
In this example, the reliability is set to R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 1.0, and the design parameters are limited to be in the range of 0-1. Then, y is a probability that is 0.4 or more and 0.6 or less, and a value that maximizes R 5 = R 6 is determined.
Here, x 1 = 0.0, 0.1, 0.2,..., 1.0, x 2 = 0.0, 0.1, 0.2,. The evaluation function and the constraint condition are calculated for all combinations of x 1 and x 2 . Accordingly, since the search is performed within the range of the constraint conditions of x 1 and x 2 , the constraint conditions of x 1 and x 2 are automatically satisfied. Then, among all the combinations of x 1 and x 2 , the largest one of the reliability rates that satisfy the constraint condition regarding y is selected.

具体的計算は以下のように行った。
yに関する信頼率R5=R6をまず1とし、全組合せについて調べ、全制約条件を満たすかどうかをチェックする。
1つでも満たさなければ、信頼率R5=R6を0.1ずつ減じ、再び、全組合せについて調べ、全制約条件を満たすかどうかをチェックする。その結果、x1=0.4,0.5のときに、R5=R6=2/3=0.67≧0.6と最大になる。
さらに、x1=0.4,0.5の範囲の中で、x1=0.5,x2=0.5のとき、y1=0.4,y2=0.55,y3=0.65 となり、評価関数の値は0.035となって最小値を取るようになる。ゆえに、このx1,x2が最適解となる。
The specific calculation was performed as follows.
First, the reliability rate R 5 = R 6 for y is set to 1, and all combinations are examined to check whether all constraint conditions are satisfied.
If even one of them is not satisfied, the reliability rate R 5 = R 6 is decreased by 0.1, and all the combinations are examined again to check whether all the constraint conditions are satisfied. As a result, when x 1 = 0.4, 0.5, the maximum is R 5 = R 6 = 2/3 = 0.67 ≧ 0.6.
Furthermore, within the range of x 1 = 0.4, 0.5, when x 1 = 0.5, x 2 = 0.5, y 1 = 0.4, y 2 = 0.55, y 3 = 0.65, and the value of the evaluation function is 0.035, which is the minimum value. Therefore, these x 1 and x 2 are optimum solutions.

設計パラメータが3つ以上のときも同様に解くことができる。
また、設計パラメータの求解精度を上げるためには、設計パラメータxの離散化の刻みを小さくする場合がある。このときは、計算量を減らすべく、分枝限定法(応用数理計画ハンドブック、久保幹雄、田村明久、松井知己編集、2002、朝倉書店、p.267を参照)を用いることができる。分枝限定法は、列挙法で列挙される枝のすべてを探索するのではなく、一部に限定することで、高速化を図るものである。 最適化手法はこれらの手法に限定されるものではなく、シミュレーティッドアニーリング法やタブーサーチ法など他の手法でもよい。
The same problem can be solved when there are three or more design parameters.
In addition, in order to increase the solution accuracy of the design parameter, the step of discretization of the design parameter x may be reduced. In this case, a branch and bound method (see Applied Mathematical Planning Handbook, Mikio Kubo, Akihisa Tamura, Tomomi Matsui, 2002, Asakura Shoten, p. 267) can be used to reduce the amount of calculation. The branch and bound method is not to search all of the branches enumerated by the enumeration method, but is limited to a part, thereby speeding up. The optimization method is not limited to these methods, and other methods such as a simulated annealing method and a tabu search method may be used.

図2は、以上述べた計算の手順をフローチャートで示したものである。
まず、2以上のデータの実績入力量を取り込み、設計対象モデルを取り込み、信頼率を評価する制約条件を設定し、評価関数を設定する。次に、全入力量を用いて制約条件付き最適化問題を解き、解が得られなかった場合には、信頼率を変更し、再度最適化問題を解く。解が得られた場合には終了する。
FIG. 2 is a flowchart showing the calculation procedure described above.
First, an actual input amount of two or more data is fetched, a design target model is fetched, a constraint condition for evaluating a reliability rate is set, and an evaluation function is set. Next, the optimization problem with constraints is solved using all input quantities, and when the solution cannot be obtained, the reliability is changed and the optimization problem is solved again. If a solution is obtained, the process ends.

[第2実施形態]
次に、本発明にかかる設計パラメータの最適値決定方法の第2実施形態を述べる。
本実施形態は第1実施形態とほぼ同様な手法ではあるものの、設計対象モデルを実績入出力量で修正するようにした点が大きく異なる。
図3は、設計対象モデルを実績入出力量で修正する場合のブロック図を示す。図1との比較で判るように、実績出力量を取り込むための実績出力量入力部9と、設計対象モデルを修正するためのモデル修正部10とを備えている。
実績の入出力量を用いて、モデル修正部10において、設計対象モデルを各データ毎に修正する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the design parameter optimum value determination method according to the present invention will be described.
Although this embodiment is almost the same method as the first embodiment, it is greatly different in that the design target model is corrected with the actual input / output amount.
FIG. 3 shows a block diagram when the design target model is corrected with the actual input / output amount. As can be seen from comparison with FIG. 1, an actual output amount input unit 9 for taking in an actual output amount and a model correction unit 10 for correcting a design target model are provided.
Using the actual input / output amount, the model correction unit 10 corrects the design target model for each data.

例えば、入力量、設計パラメータ、出力量の実績がuj_actual,xj_actual,yj_actualであり、設計対象モデルを用いた出力量の計算値が、yj_calculated=GPLANT(uj_actual,xj_actual)である場合に、下記のように式(1)の傾きをモデル修正部10において修正することができる。 For example, the actual input quantity, design parameter, and output quantity are u j_actual , x j_actual , y j_actual , and the calculated output quantity using the design target model is y j_calculated = G PLANT (u j_actual , x j_actual ) In some cases, the model correction unit 10 can correct the slope of the equation (1) as follows.

Figure 0004047875
また、式(9)の如く切片を変更してもよい。
Figure 0004047875
Further, the intercept may be changed as shown in Equation (9).

Figure 0004047875
Figure 0004047875

式(8),式(9)の考え方を同時に反映させ、傾きと切片を両方変更してもよいし、設計対象モデル内に、新たなパラメータを設けて非線形に修正してもよい。
そして、最適化計算の場合には、各データ毎に修正されたモデルを用いることで、最適解の精度を高めることができる。
本実施形態での設計対象モデルや入出力量は、以下の通りであって、評価関数、制約条件は第1実施形態と略同様である。
Both the inclination and the intercept may be changed by reflecting the ideas of Expressions (8) and (9) at the same time, or a new parameter may be provided in the design target model for non-linear correction.
In the case of optimization calculation, the accuracy of the optimal solution can be increased by using a model corrected for each data.
The design target model and the input / output amount in this embodiment are as follows, and the evaluation function and the constraint conditions are substantially the same as those in the first embodiment.

Figure 0004047875
Figure 0004047875

最適化計算において、u1,u2,u3からy1,y2,y3を計算する際には、上記の修正された設計対象モデルを用いることで、修正前の設計対象モデルが高精度化され、得られる最適解の精度が高くなる。
図4は、本実施例のフローチャートを示す。
まず、2以上のデータの実績入出力量を取り込み、1データ毎の実績入出力量を用いて1データ毎に設計対象モデルを修正する。次に、修正後の設計対象モデルを取り込み、信頼率を評価する制約条件を設定し、評価関数を設定する。その後、全入力量と1データ毎に修正されたモデルを用いて制約条件付き最適化問題を解く。解が得られなかった場合には、信頼率を変更し、再度最適化問題を解く。解が得られた場合には終了する。
In the optimization calculation, in calculating the y 1, y 2, y 3 from u 1, u 2, u 3, by using the above modified design object model, high design object model before correction is As a result, the accuracy of the optimum solution obtained is increased.
FIG. 4 shows a flowchart of this embodiment.
First, the actual input / output amount of two or more data is taken in, and the design target model is corrected for each data using the actual input / output amount for each data. Next, the modified design target model is taken in, a constraint condition for evaluating the reliability rate is set, and an evaluation function is set. After that, the optimization problem with constraints is solved using the total input amount and the model corrected for each data. If no solution is obtained, the reliability is changed and the optimization problem is solved again. If a solution is obtained, the process ends.

[第3実施形態]
次に、本発明にかかる設計パラメータの最適値決定方法の第3実施形態を述べる。
本実施形態は第1実施形態とほぼ同様な手法ではあるものの、複数の実績データを用いた制約条件を入力変数とする微分可能な単調増加関数を採用し、この採用された該微分可能な単調増加関数を新たな制約条件としている点が大きく異なっている。こうすることで、逐次2次計画法(SQP)等の微分係数を利用した最適化アルゴリズムが適用できるようになる。
図5は、本実施形態のブロック図を示す。図1との比較で判るように、微分可能な単調増加関数を設定する関数設定部11と、この関数設定部11が設定した微分可能な単調増加関数を用いて制約条件を近似する制約条件近似部12とを備えている。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the design parameter optimum value determination method according to the present invention will be described.
Although this embodiment is almost the same method as the first embodiment, it adopts a differentiable monotonically increasing function with a constraint condition using a plurality of performance data as an input variable, and this adopted differentiable monotonic function. The difference is that the increase function is a new constraint. By doing so, an optimization algorithm using differential coefficients such as sequential quadratic programming (SQP) can be applied.
FIG. 5 shows a block diagram of the present embodiment. As can be seen from comparison with FIG. 1, a function setting unit 11 that sets a differentiable monotonically increasing function and a constraint condition approximation that approximates a constraint using a differentiable monotonically increasing function set by the function setting unit 11. Part 12.

詳しくは、制約条件設定部4で設定される制約条件(式(7))の左辺は離散的な値をとるため微分不可能である。このため、最適化計算時に、逐次2次計画法のように、制約条件の微分係数を用いる計算手法を用いることができない。一方、逐次2次計画法は制約条件付きの非線形最適化問題を高速、高精度に求解可能なアルゴリズムであり、使用できることが望ましい。
そこで、まず関数設定部11で、−∞で0,+∞で1となるように単調に増加し且つ微分可能な関数(すなわち、非減少微分可能関数)を設定する。例えば、式(10)のようなシグモイド関数を設定する。シグモイド関数を図6に示す。
Specifically, the left side of the constraint condition (Expression (7)) set by the constraint condition setting unit 4 takes a discrete value and cannot be differentiated. For this reason, the calculation method using the differential coefficient of the constraint condition cannot be used during the optimization calculation as in the case of sequential quadratic programming. On the other hand, the sequential quadratic programming method is an algorithm that can solve a nonlinear optimization problem with constraints at high speed and with high accuracy, and it should be usable.
Therefore, first, the function setting unit 11 sets a monotonically increasing and differentiable function (that is, a non-decreasing differentiable function) such that 0 at −∞ and 1 at + ∞. For example, a sigmoid function like Formula (10) is set. The sigmoid function is shown in FIG.

Figure 0004047875
Figure 0004047875

なお、微分可能な単調増加関数であれば、シグモイド関数に限られず、逆正接関数(tan-1(ξ))のような他の関数を用いてもよい。
そして、制約条件近似部12において、式(10)を元の制約条件に適用したものを、近似した制約条件(式(11))とする。
As long as it is a monotonically increasing function that can be differentiated, it is not limited to a sigmoid function, and other functions such as an arctangent function (tan −1 (ξ)) may be used.
Then, the constraint condition approximating unit 12 applies the expression (10) to the original constraint condition as an approximate constraint condition (expression (11)).

Figure 0004047875
Figure 0004047875

ここで、式(11)で表される信頼率Rkは、式(7)の信頼率Rkの近似であって、この信頼率を満たす条件下で最適化問題を近似的に解くこととなる。xの変化が制約条件の関数値に連続的に現れ、最適化計算を行うことができる。
最適化計算には、前述した逐次2次計画法の他に、最急降下法、ニュートン法などを用いることができる。
例えば、N=1のとき、式(7)では、Rk=1の場合に制約gk(uj,yj,x)≧0を満たすが、式(11)では、Rk≧0.5の場合に制約gk(uj,yj,x)≧0を満たす。また、Nを偶数とし、N→∞のとき、式(7)では、Rk=0.5の場合に厳密にN/2のデータが制約gk(uj,yj,x)≧0を満たすが、式(11)では、約N/2のデータが制約gk(uj,yj,x)≧0を満たす。
Here, the confidence factor R k of the formula (11), a approximate confidence rate R k of Equation (7), and solving the optimization problem approximate under conditions satisfying the confidence factor Become. The change of x appears continuously in the function value of the constraint condition, and the optimization calculation can be performed.
For the optimization calculation, a steepest descent method, a Newton method, or the like can be used in addition to the above-described sequential quadratic programming method.
For example, when N = 1, Equation (7) satisfies the constraint g k (u j , y j , x) ≧ 0 when R k = 1, but in Equation (11), R k ≧ 0. In the case of 5, the constraint g k (u j , y j , x) ≧ 0 is satisfied. Further, when N is an even number and N → ∞, in Expression (7), when R k = 0.5, strictly N / 2 data is constrained g k (u j , y j , x) ≧ 0. In Expression (11), about N / 2 data satisfies the constraint g k (u j , y j , x) ≧ 0.

なお、信頼率は近似的な信頼率となるが、シグモイド関数において十分大きなβkを選べば、実用上問題ない。式(11)においてβkの大きさは、xが変化したときのgkの変化が、sigmf(gk(uj,yj,x),dk) の変化に現れるように、gkの変化の範囲を考慮して定める。すなわち、gkの変化の範囲でシグモイド関数が滑らかに変化し、且つ、gkの変化の範囲の端点において、0または1に漸近していればよい。例えば、−1≦gk≦1程度であれば、βk=0.1〜10程度、−0.01≦gk≦0.01程度であれば、βk=10〜1000程度とすればよい。なお、信頼率が0.5を上回れば、近似的に平均値が制約を満たすこととなる。 Although reliable index becomes approximate confidence factor, if you choose a sufficiently large beta k in the sigmoid function, no practical problem. Size of beta k in equation (11), the change of g k with respect to when x has changed, sigmf (g k (u j , y j, x), d k) to appear to changing, g k Determined by considering the range of changes. That is, the sigmoid function in the range of variation of g k with respect to smoothly change, and, in the end points of the range of variation of g k with respect to, as long as the asymptotic to 0 or 1. For example, if −1 ≦ g k ≦ 1, about β k = 0.1 to 10, and if −0.01 ≦ g k ≦ 0.01, about β k = 10 to 1000. Good. If the reliability rate exceeds 0.5, the average value approximately satisfies the constraint.

本実施形態の理解を深めるため、具体例を述べる。
設計対象モデルや評価関数、制約条件を以下のように定義する。
Specific examples will be described in order to deepen the understanding of the present embodiment.
The design target model, evaluation function, and constraints are defined as follows.

Figure 0004047875
Figure 0004047875

本具体例では、信頼率を、R1=R2=R3=R4=0.5とし、設計パラメータが0〜1の範囲になるように制限する。そして、yは0.4〜0.6となる確率、R5=R6が最大となる値を求める。
詳しくは、R5=R6を1から0.1刻みで小さくしながら、逐次2次計画法により上記の制約条件付き最適化問題を解いた。その結果、R5=R6=0.6で可解となり、x1=0.45,x2=0.5のとき、評価関数の値は0.027となり最小となった。ゆえに、この x1,x2が最適解となる。
In this specific example, the reliability is set so that R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 0.5, and the design parameters are in the range of 0-1. Then, y is a probability of 0.4 to 0.6, and a value that maximizes R 5 = R 6 is obtained.
For more information, while reducing the R 5 = R 6 in 1 0.1 increments, solved optimization problem with the above constraints by sequential quadratic programming. As a result, it became solvable when R 5 = R 6 = 0.6, and when x 1 = 0.45 and x 2 = 0.5, the value of the evaluation function was 0.027, which was the minimum. Therefore, these x 1 and x 2 are optimum solutions.

図7は、本実施形態にかかる計算手法のフローチャートを示す。
まず、2以上のデータの実績入力量を取り込み、設計対象モデルを取り込み、信頼率を評価する制約条件を設定する。次に、非減少微分可能関数を設定し、この非減少微分可能関数を用いて制約条件を近似する。その後、評価関数を設定し、全入力量と設計対象モデルを用いて制約条件付き最適化問題を解く。解が得られなかった場合には、信頼率を変更し、再度最適化問題を解く。解が得られた場合には終了する。
FIG. 7 shows a flowchart of a calculation method according to the present embodiment.
First, a record input amount of two or more data is fetched, a design target model is fetched, and a constraint condition for evaluating the reliability rate is set. Next, a non-decreasing differentiable function is set, and the constraint condition is approximated using this non-decreasing differentiable function. After that, an evaluation function is set, and the optimization problem with constraints is solved using the total input amount and the design object model. If no solution is obtained, the reliability is changed and the optimization problem is solved again. If a solution is obtained, the process ends.

[第4実施形態]
次に、本発明にかかる設計パラメータの最適値決定方法の第4実施形態を述べる。
本実施形態は、第2実施形態(設計対象モデルを修正する機能を有する)の技術と第3実施形態(制約条件に単調増加関数を採用)とを組み合わせて適用した設計パラメータの最適値決定方法である。
図8は、本実施形態のブロック図を示す。この図から判るように、図1の構成に対して、さらに実績出力量入力部9、モデル修正部10、関数設定部11、制約条件近似部12の全てを備える構成となっている。
図9には、本実施形態にかかる計算手法のフローチャートを示す。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the design parameter optimum value determining method according to the present invention will be described.
This embodiment is a method for determining optimum values of design parameters applied by combining the technique of the second embodiment (having the function of modifying the design target model) and the third embodiment (adopting a monotonically increasing function as a constraint). It is.
FIG. 8 shows a block diagram of the present embodiment. As can be seen from this figure, the configuration shown in FIG. 1 is further provided with an actual output amount input unit 9, a model correction unit 10, a function setting unit 11, and a constraint condition approximation unit 12.
FIG. 9 shows a flowchart of the calculation method according to the present embodiment.

まず、2以上のデータの実績入出力量を取り込み、1データ毎の実績入出力量を用いて設計対象モデルを修正し、修正された設計対象モデルを取り込む。次に、信頼率を評価する制約条件を設定する。さらに、非減少微分可能関数を設定し、この非減少微分可能関数を用いて制約条件を近似する。その後、評価関数を設定し、全入力量と1データ毎に修正された設計対象モデルを用いて制約条件付き最適化問題を解く。解が得られなかった場合には、信頼率を変更し、再度最適化問題を解く。解が得られた場合には終了する。
奏する作用効果は、第2実施形態ならびに第3実施形態と略同様なので、その説明は省略する。
First, the actual input / output amount of two or more data is taken in, the design target model is corrected using the actual input / output amount for each data, and the corrected design target model is taken in. Next, a constraint condition for evaluating the reliability rate is set. Furthermore, a non-decreasing differentiable function is set, and the constraint condition is approximated using this non-decreasing differentiable function. Thereafter, an evaluation function is set, and the optimization problem with constraints is solved using the total input amount and the design target model corrected for each data. If no solution is obtained, the reliability is changed and the optimization problem is solved again. If a solution is obtained, the process ends.
Since the operational effects are substantially the same as those of the second embodiment and the third embodiment, the description thereof is omitted.

[第5実施形態]
次に、本発明にかかる設計パラメータの最適値決定方法の第5実施形態を述べる。
本実施形態は第3実施形態とほぼ同様な手法ではあるものの、実績入力量の代わりに入力量の仮定値を用いて制約条件を設定している点が大きく異なる。
図10は、本実施形態のブロック図を示す。図5との比較で判るように、入力量の仮定値を入力するための予測入力量入力部14を備えている。
本手法は、例えば、設計対象が存在しないために実績入力量が無くて、類似した設計対象や設計条件から入力量が予測できる場合に、入力量の仮定値を予測に基づいて作成し、その仮定入力量を用いて信頼率を評価して最適化を行う際には特に有効である。また、圧延実績のない板幅、板厚、鋼種の材料を新たに圧延する際にもパススケジュール設計が可能となり有効である。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the design parameter optimum value determination method according to the present invention will be described.
Although this embodiment is almost the same method as the third embodiment, it is greatly different in that the constraint condition is set using the assumed value of the input amount instead of the actual input amount.
FIG. 10 shows a block diagram of the present embodiment. As can be seen from comparison with FIG. 5, a predicted input amount input unit 14 for inputting an assumed value of the input amount is provided.
For example, when there is no actual input amount because there is no design target, and this method can predict the input amount from similar design targets and design conditions, an assumed value of the input amount is created based on the prediction. This is particularly effective when performing optimization by evaluating the reliability rate using the assumed input quantity. In addition, it is effective because it is possible to design a pass schedule even when a material of a sheet width, a sheet thickness, and a steel type having no rolling record is rolled.

例として、入力uの73%が0.8であり、残りが1.1である場合には、uj=0.8(j=1,・・・,73),uj=1.1(j=74,・・・,100)とすればよい。
図11には、本実施形態にかかる計算手法のフローチャートを示す。
まず、2以上のデータに属する予測入力量を取り込み、設計対象モデルを取り込み、信頼率を評価する制約条件を設定する。次に、非減少微分可能関数を設定し、この非減少微分可能関数を用いて制約条件を近似する。その後、評価関数を設定し、全入力量と設計対象モデルを用いて制約条件付き最適化問題を解く。解が得られなかった場合には、信頼率を変更し、再度最適化問題を解く。解が得られた場合には終了する。
As an example, if 73% of the input u is 0.8 and the rest is 1.1, u j = 0.8 (j = 1,..., 73), u j = 1.1 (J = 74,..., 100) may be used.
FIG. 11 shows a flowchart of the calculation method according to the present embodiment.
First, a predicted input amount belonging to two or more data is fetched, a design target model is fetched, and a constraint condition for evaluating the reliability rate is set. Next, a non-decreasing differentiable function is set, and the constraint condition is approximated using this non-decreasing differentiable function. After that, an evaluation function is set, and the optimization problem with constraints is solved using the total input amount and the design object model. If no solution is obtained, the reliability is changed and the optimization problem is solved again. If a solution is obtained, the process ends.

以上述べた第1実施形態を、薄鋼板を圧延する冷間タンデム圧延機20のパススケジュール決定に適用した例を述べる。
図12に示すように、薄鋼板は、元となる圧延材21が複数の圧延スタンド22が備えられたタンデム圧延機20に導入され、連続的に圧延されることで製造される。最終段に備えられた圧延スタンド22を出た圧延材21(仕上板)は、圧延材21の移送方向下流側に配置された巻き取り機であるコイラ(図示せず)に巻き取られるようになっている。各圧延スタンド22間には、圧延材21の板厚を計る板厚計や板速を計測する板速計が適宜設けられている(両者とも図示せず)。
The example which applied 1st Embodiment described above to the pass schedule determination of the cold tandem rolling mill 20 which rolls a thin steel plate is described.
As shown in FIG. 12, the thin steel plate is manufactured by introducing a rolled material 21 as a base into a tandem rolling mill 20 provided with a plurality of rolling stands 22 and continuously rolling. The rolled material 21 (finished plate) exiting the rolling stand 22 provided in the final stage is wound up by a coiler (not shown) which is a winder disposed on the downstream side in the transfer direction of the rolled material 21. It has become. Between each rolling stand 22, a plate thickness meter for measuring the plate thickness of the rolled material 21 and a plate speed meter for measuring the plate speed are provided as appropriate (both are not shown).

図12の下側には、冷間タンデム圧延機20を模式的に示したものが記載されており、5つの圧延スタンド22、すなわち#1スタンド〜#5スタンドを備えている。各圧延スタンド22は、例えば、圧延材21を圧延する一対のワークロール23と中間ロール24とバックアップロール25とを有している。#1スタンドに導入された圧延材21(原材)は、所定の圧下率で圧延されると共に、下流側の圧延スタンド22に移送され、最終的に最下流の#5スタンドで圧延を施されて仕上板となる。
このタンデム圧延機20は、各圧延スタンド22の圧下率やスタンド間張力をどのようにするかを設計するパススケジュール設計装置26(制御部)を有している。パススケジュール設計装置26は、第1実施形態で説明した設計パラメータの最適値決定方法を実現するものであって、実績入力量入力部2、パススケジュール最適化部5A、制約条件設定部4、評価関数設定部3、圧延モデル設定部1Aを有するものとなっている。パススケジュール最適化部5Aは、非線形最適化問題求解部6(制約条件付き非線形最適化問題求解部6)、可解判断部7、信頼率変更部8を備えている。
12 schematically shows the cold tandem rolling mill 20, and includes five rolling stands 22, that is, # 1 stand to # 5 stand. Each rolling stand 22 has, for example, a pair of work rolls 23, an intermediate roll 24, and a backup roll 25 for rolling the rolled material 21. The rolled material 21 (raw material) introduced into the # 1 stand is rolled at a predetermined reduction ratio, transferred to the rolling stand 22 on the downstream side, and finally rolled at the # 5 stand on the most downstream side. It becomes a finishing board.
The tandem rolling mill 20 has a pass schedule design device 26 (control unit) that designs how to reduce the rolling reduction ratio and tension between the stands 22. The path schedule design device 26 implements the design parameter optimum value determination method described in the first embodiment, and includes an actual input amount input unit 2, a path schedule optimization unit 5A, a constraint condition setting unit 4, and an evaluation. It has the function setting part 3 and the rolling model setting part 1A. The path schedule optimization unit 5 </ b> A includes a nonlinear optimization problem solving unit 6 (a nonlinear optimization problem solving unit 6 with constraints), a solvability determination unit 7, and a reliability rate changing unit 8.

このパススケジュール設計装置26は、オフラインのコンピュータ上、又はタンデム圧延機20のオンラインのプロセスコンピュータやPLC上にプログラムという形で実現されている。ここで、パススケジュール設計装置26は、図12に示す如く、板厚・張力制御装置16や圧延スタンド22自体とオンラインで接続されている必要は必ずしも無く、実績入力量や目標板厚、目標張力等の授受が少なくともオフラインで可能であればよい。
パススケジュール設計装置26からは、各圧延スタンド22での目標板厚や各圧延スタンド22間の目標張力が出力され、シーケンサ等で構成された板厚・張力制御装置16を介して、各圧延スタンド22に適用される。
The pass schedule design device 26 is realized in the form of a program on an off-line computer or on-line process computer or PLC of the tandem rolling mill 20. Here, as shown in FIG. 12, the pass schedule design device 26 does not necessarily have to be connected online with the plate thickness / tension control device 16 or the rolling stand 22 itself, and the actual input amount, the target plate thickness, and the target tension. As long as it can be exchanged at least offline.
From the pass schedule design device 26, the target plate thickness at each rolling stand 22 and the target tension between each rolling stand 22 are output, and each rolling stand is connected via a plate thickness / tension control device 16 constituted by a sequencer or the like. 22 applies.

本パススケジュール設計装置26内で行われる圧延パススケジュールの決定方法(設計パラメータの最適値決定方法)は、以下の通りである。
前述のように、パススケジュールは最終圧延スタンド以外の圧延スタンドの出側板厚及び/又はスタンド間張力である。以降、パススケジュールとして最終圧延スタンド以外の圧延スタンドの出側板厚を扱う場合を考える。この際、スタンド間張力は入力量として従来の値をそのまま用いるか、一部変更して固定値として用いる。
なお、パススケジュールとして、スタンド間張力を扱う場合や、最終圧延スタンド以外の圧延スタンドの出側板厚とスタンド間張力との両方を扱う場合においても、パススケジュールとして、最終圧延スタンド以外の圧延スタンドの出側板厚を扱う場合と同様に設計できるため、以降の実施例がパススケジュールの意味を限定するものではない。
The rolling pass schedule determination method (design parameter optimum value determination method) performed in the pass schedule design device 26 is as follows.
As described above, the pass schedule is the exit side plate thickness and / or the inter-stand tension of a rolling stand other than the final rolling stand. Hereinafter, a case will be considered where the exit side plate thickness of a rolling stand other than the final rolling stand is handled as a pass schedule. At this time, the tension between the stands is used as the input value as it is, or is partially changed and used as a fixed value.
In addition, when handling the tension between the stands as the pass schedule, or when handling both the exit side plate thickness of the rolling stand other than the final rolling stand and the tension between the stands, the pass schedule is determined for the rolling stands other than the final rolling stand. Since the design can be performed in the same manner as in the case of handling the delivery side plate thickness, the following embodiments do not limit the meaning of the pass schedule.

なお、各圧延材21について、Hiを#iスタンド入側板厚、hiを#iスタンドの出側板厚、riを#iスタンド圧下率とする 。元板厚は、H1またはh0と表記する。
まず、圧下率と板厚の関係は式(12)の如くである。
For each rolled material 21, H i is the #i stand entry side plate thickness, h i is the #i stand exit side plate thickness, and r i is the #i stand reduction rate. The original plate thickness is expressed as H 1 or h 0 .
First, the relationship between the rolling reduction and the plate thickness is as shown in Equation (12).

Figure 0004047875
Figure 0004047875

圧延モデルへの入力量は、圧延材21の元板厚、仕上板厚、板幅、圧延機入側張力、圧延機出側張力、元素成分量、ロール粗度、同一ロールでの圧延長さなどを考える。これらは圧延状態を一意に決定するための変数である。ただし、後述の最適化する設計パラメータを除くものとする。
出力量としては、圧延荷重(線荷重)、モータ電流(圧延スタンドを駆動するモータの電流)を考える。なお、線荷重とは圧延材21の単位幅あたりの圧延荷重である。また、モータ電流に代えて、モータ電力やモータパワーを採用してもよい。
The input amount to the rolling model is the original plate thickness, finish plate thickness, plate width, rolling mill entry side tension, rolling mill exit side tension, element component amount, roll roughness, and rolling length in the same roll. Think about it. These are variables for uniquely determining the rolling state. However, design parameters to be optimized which will be described later are excluded.
As the output amount, a rolling load (line load) and a motor current (current of a motor that drives a rolling stand) are considered. The line load is a rolling load per unit width of the rolled material 21. In place of the motor current, motor power or motor power may be employed.

これら入力量、出力量、最適化される設計パラメータの関係は、モデル設定部1で設定される圧延モデルにより関連づけられている。本実施例の場合、圧延モデルとしては、式(13)〜式(15)を採用している。   The relationship between the input amount, the output amount, and the optimized design parameter is related by the rolling model set by the model setting unit 1. In the case of a present Example, Formula (13)-Formula (15) is employ | adopted as a rolling model.

Figure 0004047875
Figure 0004047875

ここで、圧延荷重とモータ電流との関係を示すモデルとしては、式(16)、式(17)を採用した。(「板圧延の理論と実際」,社団法人日本鉄鋼協会編(1984)pp.112〜113の記載を参照)   Here, as a model indicating the relationship between the rolling load and the motor current, Expression (16) and Expression (17) are employed. (Refer to "Theory and practice of plate rolling", edited by Japan Iron and Steel Institute (1984) pp. 112-113)

Figure 0004047875
Figure 0004047875

さてここで、同一のパススケジュールが適用される層別内の圧延材21の数、すなわち、圧延実績入力量の個数をNとする。その上で、各スタンドでの出側板厚の関係を式(18),式(19)のような関係とする。   Now, let N be the number of rolling materials 21 in the stratification to which the same pass schedule is applied, that is, the number of rolling performance input amounts. In addition, the relationship between the exit side plate thicknesses at the respective stands is expressed by the equations (18) and (19).

Figure 0004047875
Figure 0004047875

これにより、共通のパラメータで、元板厚や仕上板厚が異なる同一層別内の圧延材21の各スタンド出側板厚を決定することができる。なお、この関係式は別のものを採用してもよい。
以下、前述の如く話を簡単にするため、#5スタンド(最終スタンド)以外のスタンドの出側板厚のみを入力変数とする場合を考える。スタンド間張力も入力変数とする場合であっても、入力変数の数が増加するだけで同様に解くことができる。
Thereby, each stand exit side plate | board thickness of the rolling material 21 in the same layer from which original board thickness and finishing board thickness differ can be determined with a common parameter. This relational expression may be different.
Hereinafter, in order to simplify the story as described above, consider a case where only the exit side plate thickness of the stands other than the # 5 stand (final stand) is used as an input variable. Even when the tension between the stands is an input variable, it can be solved in the same manner only by increasing the number of input variables.

まず、N個のデータのうち、代表的な1つの圧延材21の#1スタンド〜#4スタンドの出側板厚を式(20)で示すように、設計パラメータとして選ぶ。   First, out of the N pieces of data, the thickness of the exit side of the # 1 stand to # 4 stand of one representative rolled material 21 is selected as a design parameter as shown by the equation (20).

Figure 0004047875
Figure 0004047875

なお、他の圧延材21の板厚[hj,1,hj,2,hj,3,hj,4Tは、式(18)、式(19)により、 Incidentally, the thickness [h j, 1, h j , 2, h j, 3, h j, 4] T of the other of the rolled material 21, equation (18), the equation (19),

Figure 0004047875
Figure 0004047875

で求めることができる。
u,yは式(13),式(15)と同様であり、それぞれN個のデータがある。
評価関数は、式(22),式(23)のように定める。
Can be obtained.
u and y are the same as in equations (13) and (15), and there are N pieces of data, respectively.
The evaluation function is determined as shown in equations (22) and (23).

Figure 0004047875
Figure 0004047875

なお、この例は一例であり、他の変数を選択することが可能であるし、指数関数や割り算を含んだような他の非線形な評価関数も可能である。例えば、隣接するスタンドの電流差の2乗の項を付加することもできる。また、圧下率の代わりに板厚を使用する場合や、電流の代わりにトルクやパワーを使用する場合も同様に評価関数に含めることができる。先進率や中立点の位置についても評価関数に含めることができる。
さらに、予め設定された条件(従来の制約条件)の数をmとし、一例として、式(24)〜式(37)のように決定する。
This example is merely an example, and other variables can be selected, and other nonlinear evaluation functions including exponential functions and division are also possible. For example, a term of the square of the current difference between adjacent stands can be added. Similarly, the evaluation function can include the case where the plate thickness is used instead of the rolling reduction, and the case where torque or power is used instead of the current. The advanced rate and the position of the neutral point can also be included in the evaluation function.
Furthermore, the number of preset conditions (conventional constraint conditions) is set to m, and as an example, the conditions are determined as in Expression (24) to Expression (37).

Figure 0004047875
Figure 0004047875

Figure 0004047875
Figure 0004047875

1〜g6,g12は、不適切な圧延荷重による蛇行、形状悪化を防止するため、及び設備保護のための制約条件である。上下限値は、過去の実績や知見から決定する。
7〜g11,g13〜g17は、圧延機モータ保護のための電流制約である。
18〜g21は、圧下率のバランスを確保するための制約条件であって、最終スタンドの圧下率の下限値や隣接スタンド同士での圧下率マージンをもとに、過去の実績や知見から決定する。
g 1 to g 6 and g 12 are constraints for preventing meandering and shape deterioration due to inappropriate rolling load, and for equipment protection. Upper and lower limits are determined from past performance and knowledge.
g 7 ~g 11, g 13 ~g 17 is a current limitation for the rolling mill motor protection.
g 18 ~g 21 is a constraint in order to ensure the balance of the reduction ratio, the reduction rate margin at the lower limit value and the adjacent stand each other of the reduction ratio of the final stand in the original, from past experience and knowledge decide.

ここで、理想圧延変数値の選択法は任意である。例えば、最適化前の圧延状態の値とすれば、最適化前の圧延状態に近いパススケジュールが得られる。変形抵抗等の性質の類似した圧延材21の圧延状態を流用することもできる。理想圧延変数値を最適化前と離れた新しい理想値にすれば、新理想値の圧延状態を実現するパススケジュールが得られる。なお、特定圧延スタンド22の荷重理想値を新しい理想値とし、他スタンドの荷重理想値を最適化前の荷重実績値とすることもできる。
本実施例の場合、理想圧延変数値、上下限値、理想偏差は、タンデム圧延機20についてのオペレータの知見や過去の圧延実績に基づいて決定した。
Here, the selection method of the ideal rolling variable value is arbitrary. For example, if the value of the rolling state before optimization is used, a pass schedule close to the rolling state before optimization can be obtained. The rolling state of the rolled material 21 having similar properties such as deformation resistance can also be used. If the ideal rolling variable value is set to a new ideal value that is different from that before optimization, a pass schedule that realizes the rolling state of the new ideal value can be obtained. In addition, the ideal load value of the specific rolling stand 22 can be used as a new ideal value, and the ideal load value of other stands can be used as the actual load value before optimization.
In the case of this example, the ideal rolling variable value, the upper and lower limit values, and the ideal deviation were determined based on the operator's knowledge about the tandem rolling mill 20 and past rolling results.

全データのうち、設計パラメータxの場合に各制約条件を満たすデータの数の割合を信頼率とし、式(38)のように表す。   Of the total data, the ratio of the number of data satisfying each constraint condition in the case of the design parameter x is defined as the reliability rate as expressed by the equation (38).

Figure 0004047875
Figure 0004047875

ここで、n(gk(u,y,x)≧0)は、全データNのうち、gk(u,y,x)≧0の条件をみたすデータ数を示す。
k番目の制約条件に対応する信頼率の閾値(単に信頼率と呼ぶこともある)をRkとおき、それぞれの制約条件を満たす信頼率を決定すると、信頼率を評価する制約条件は次のようになる。ただし、Rk は1以下の実数である。
Here, n (g k (u, y, x) ≧ 0) indicates the number of data satisfying the condition of g k (u, y, x) ≧ 0 among all data N.
When the reliability threshold corresponding to the k-th constraint (which may be simply referred to as a reliability) is set as R k and the reliability satisfying each constraint is determined, the constraint for evaluating the reliability is It becomes like this. However, R k is a real number of 1 or less.

Figure 0004047875
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以上より、実績に符合する高精度な最適設計を行うためには、実績入力量uj(j=1,・・・,N)、式(17)の圧延モデルを用い、式(24)〜式(37),式(39)の制約条件の下、式(22)式の評価関数を最小化する最適化問題を解く。
最適化問題の解法としては、列挙法を用いた。具体的には、例えば、圧延材21を2.8mm から1.4mmまで圧延する場合に、設計パラメータが、x=[x1,x2,x3,x4]の4つであるので、1.4<xi<2.8(i=1,・・・,4)である。一例として、xi= 1.40,1.414,1.428,・・・,2.786,2.800と1/100刻みで離散化し、x1〜x4のすべての組合せについて、制約条件を満たす解の中で、評価関数を最小にするものを選ぶ。
From the above, in order to perform a highly accurate optimum design that matches the actual results, the actual input amounts u j (j = 1,..., N) and the rolling model of the equation (17) are used. Under the constraint conditions of Expressions (37) and (39), an optimization problem that minimizes the evaluation function of Expression (22) is solved.
The enumeration method was used as a solution to the optimization problem. Specifically, for example, when the rolled material 21 is rolled from 2.8 mm to 1.4 mm, the design parameters are four , x = [x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ]. 1.4 <x i <2.8 (i = 1,..., 4). As an example, x i = 1.40, 1.414, 1.428,..., 2.786, 2.800 are discretized in increments of 1/100, and all combinations of x 1 to x 4 are restricted. The solution that satisfies the condition is selected to minimize the evaluation function.

ここで、最適値決定の計算量を減らしたい場合には、前述の如く分枝限定法を用いることができる。なお、最適化手法はこれらの手法に限定されるものではなく、シミュレーティッドアニーリング法やタブーサーチ法など他の手法でもよい。
ただし、最適化問題が解けない場合(計算を進めても収束しない場合)が存在する。これは、制約条件が厳しすぎる場合、すなわち設定した信頼率が大きすぎる場合である。このような状況にあるか否かは図12の可解判断部7で判断するものとしている。可解判断部7が可解状態にないと状況にないと判断した場合には、信頼率変更部8で、信頼率Rkを徐々に小さくしていくことにより、最適化問題を可解とできる。
Here, when it is desired to reduce the calculation amount for determining the optimum value, the branch and bound method can be used as described above. The optimization method is not limited to these methods, and other methods such as a simulated annealing method and a tabu search method may be used.
However, there is a case where the optimization problem cannot be solved (when the calculation does not converge even if the calculation is advanced). This is a case where the constraint condition is too strict, that is, the set reliability rate is too large. Whether or not such a situation exists is determined by the solvable determination unit 7 of FIG. When the solvability determination unit 7 determines that the situation is not in the solvable state, the reliability rate change unit 8 gradually decreases the reliability rate R k to make the optimization problem solvable. it can.

信頼率変更部8では、式(40),式(41)のように2種類の信頼率を設ける。   In the reliability rate changing unit 8, two types of reliability rates are provided as shown in equations (40) and (41).

Figure 0004047875
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Aを基準の信頼率とし、RAとRBの関係を図13のように決定する。
初期値として、RA=1.0から解が得られるまで、RAとRBを小さくしていく。例えば、0.1ずつ解が得られるまで小さくする。本実施例では、基準の信頼率が−1.0となったときに、制約条件が無効となり、制約条件のない最適化問題と等価となるため、必ず求解可能となる。
ここで、解が得られる最大の信頼率の場合を求める際には、解がでるまで信頼率を大きくしていってもよいし、2分法、逐次2次計画法等の他の最適化手法を用いてもよく、本方法に限られるものではない。また、一部の信頼率Rkは基準の信頼率の変化に関わらずに一定としてもよい。例えば、Rk=0.5の一定値にすれば、平均値がほぼ制約を満たすことになる。制約条件に応じた信頼率の決定方法は本実施例に限定されるものではない。
The R A as a reference trust rate, to determine the relationship R A and R B as in FIG. 13.
As initial values, R A and R B are decreased until a solution is obtained from R A = 1.0. For example, decrease by 0.1 until a solution is obtained. In the present embodiment, when the standard reliability rate becomes −1.0, the constraint condition becomes invalid and becomes equivalent to an optimization problem without the constraint condition, so that the solution can always be obtained.
Here, when obtaining the case of the maximum reliability rate at which a solution can be obtained, the reliability rate may be increased until the solution is obtained, or other optimizations such as bisection method, sequential quadratic programming method, etc. A method may be used and is not limited to the present method. Also, some of the reliability ratios R k may be constant regardless of changes in the reference reliability ratio. For example, if a constant value of R k = 0.5 is set, the average value almost satisfies the constraint. The method of determining the reliability rate according to the constraint condition is not limited to the present embodiment.

ここで、大きな値の信頼率に対応する制約は重視され、小さな値の信頼率に対応する制約は重視されない設計となる。本実施例では、#1スタンドの圧延荷重と圧下率関係に対する制約が重視され、#5スタンドの圧延荷重と圧下率関係の制約条件が重視されない。
以上の計算の結果、RA=0.4,RB=0.7の信頼率が得られ、最適解としては、x1=2.338,x2=1.946,x3=1.666,x4=1.470が得られた。
図14は、以上述べた圧延パススケジュールの決定方法の手順を示したフローチャートである。
Here, a constraint corresponding to a large value reliability is emphasized, and a constraint corresponding to a small value reliability is not designed. In the present embodiment, emphasis is placed on the restrictions on the relationship between the rolling load of the # 1 stand and the reduction ratio, and the constraints on the relationship between the rolling load of the # 5 stand and the reduction ratio are not emphasized.
As a result of the above calculation, a reliability rate of R A = 0.4 and R B = 0.7 is obtained. As optimal solutions, x 1 = 2.338, x 2 = 1.946, x 3 = 1. 666, x 4 = 1.470 was obtained.
FIG. 14 is a flowchart showing the procedure of the rolling pass schedule determination method described above.

まず、2以上の圧延データの圧延実績入力量を取り込み、圧延モデルを取り込み、信頼率を評価する制約条件を設定する。加えて、評価関数を設定する。次に、全圧延入力量を用いて制約条件付き最適化問題を解き、最適なパススケジュールが得られなかった場合には、信頼率を変更し、再度計算を進める。解が得られた場合には終了する。   First, a rolling record input amount of two or more rolling data is fetched, a rolling model is fetched, and a constraint condition for evaluating the reliability rate is set. In addition, an evaluation function is set. Next, the optimization problem with constraints is solved using the total input amount of rolling, and when the optimum pass schedule is not obtained, the reliability is changed and the calculation is performed again. If a solution is obtained, the process ends.

次に、前述した第2実施形態を薄鋼板を圧延する冷間タンデム圧延機20のパススケジュール決定に適用した例を述べる。タンデム圧延機20の構成は実施例1と略同様である。
図15は、本実施例のブロック図を示したものである。すなわち、実績出力量入力部9と圧延モデル修正部10Aを有し、圧延モデル修正部10Aにおいて、実績出力量入力部9を介して入力された圧延実績入出力量を用い、圧延モデルを修正する場合である。
例えば、入力量、設計パラメータ、出力量の圧延実績がuj_actual,xj_actual,yj_actualであり、設計対象モデルを用いた出力量の計算値が、yj_calculated=GPLANT(uj_actual,xj_actual)である場合に、式(42)又は式(43)のように修正することができる。
Next, the example which applied 2nd Embodiment mentioned above to the pass schedule determination of the cold tandem mill 20 which rolls a thin steel plate is described. The configuration of the tandem rolling mill 20 is substantially the same as that of the first embodiment.
FIG. 15 shows a block diagram of the present embodiment. That is, in the case where the actual output amount input unit 9 and the rolling model correction unit 10A are provided, and the rolling model is corrected by using the actual rolling output input / output amount input via the actual output amount input unit 9 in the rolling model correction unit 10A. It is.
For example, the rolling record of input quantity, design parameters, and output quantity is u j_actual , x j_actual , y j_actual , and the calculated value of output quantity using the design target model is y j_calculated = G PLANT (u j_actual , x j_actual ) If it is, it can be corrected as shown in Equation (42) or Equation (43).

Figure 0004047875
Figure 0004047875

図16は、図15の手法のフローチャートを示す。
まず、2以上の圧延データに属する圧延実績入力量を取り込み、圧延実績入出力量を用いて1データ毎に圧延モデルを修正する。次に、修正された圧延モデルを取り込み、信頼率を評価する制約条件を設定し、評価関数を設定する。その後、全圧延入力量と修正されたモデルを用いて制約条件付き最適化問題を解く。パススケジュールが得られなかった場合には、信頼率を変更し、再度計算を進める。解が得られた場合には終了する。
FIG. 16 shows a flowchart of the technique of FIG.
First, a rolling record input amount belonging to two or more rolling data is taken, and a rolling model is corrected for each data using a rolling record input / output amount. Next, the modified rolling model is taken in, a constraint condition for evaluating the reliability rate is set, and an evaluation function is set. Then, the optimization problem with constraints is solved using the total rolling input and the modified model. If the pass schedule cannot be obtained, the reliability rate is changed and the calculation is performed again. If a solution is obtained, the process ends.

次に、第3実施形態の技術を薄鋼板を圧延する冷間タンデム圧延機20のパススケジュール決定に適用した例を述べる。タンデム圧延機20の構成は実施例1と略同様である。
図17は、本実施例のブロック図を示したものであって、パススケジュール設計装置26内に関数設定部11を新たに設け、この関数設定部11で非減少の微分可能関数を設定し、これを用いて逐次2次計画法(SQP)等の最適化アルゴリズムを適用可能としたものである。
まず、関数設定部11(非減少微分可能関数設定部)で、−∞で0,+∞で1となる単調増加で微分可能な関数を設定する。例えば、式(44)のシグモイド関数を設定する。
Next, the example which applied the technique of 3rd Embodiment to the pass schedule determination of the cold tandem mill 20 which rolls a thin steel plate is described. The configuration of the tandem rolling mill 20 is substantially the same as that of the first embodiment.
FIG. 17 shows a block diagram of the present embodiment. A function setting unit 11 is newly provided in the path schedule design device 26, and a non-decreasing differentiable function is set by the function setting unit 11. Using this, an optimization algorithm such as sequential quadratic programming (SQP) can be applied.
First, in the function setting unit 11 (non-decreasing differentiable function setting unit), a function that can be differentiated by monotonically increasing that becomes 0 at −∞ and 1 at + ∞ is set. For example, the sigmoid function of Expression (44) is set.

Figure 0004047875
Figure 0004047875

そして、図17の制約条件近似部12において、上記関数を用いて式(45)の如く制約条件を近似する。   Then, the constraint condition approximating unit 12 shown in FIG. 17 approximates the constraint condition as shown in Expression (45) using the above function.

Figure 0004047875
Figure 0004047875

ここで、式(45)の信頼率Rkは、式(39)の信頼率Rkの近似となる。例えば、N=1のとき、式(39)では、Rk=1において制約gk(u,y,x)≧0を満たすが、式(45)では、Rk≧0.5の場合に制約gk(u,y,x)≧0を満たす。また、Nを偶数とし、N→∞のとき、式(39)では、Rk=0.5 の場合に厳密にN/2のデータが制約gk(u,y,x)≧0を満たすが、式(45)では、約N/2のデータが制約gk(u,y,x)≧0を満たす。 Here, the reliability rate R k in equation (45) is an approximation of the reliability rate R k in equation (39). For example, when N = 1, Equation (39) satisfies the constraint g k (u, y, x) ≧ 0 at R k = 1, but in Equation (45), when R k ≧ 0.5. The constraint g k (u, y, x) ≧ 0 is satisfied. In addition, when N is an even number and N → ∞, in Equation (39), exactly R / 2 data satisfies the constraint g k (u, y, x) ≧ 0 when R k = 0.5. However, in Expression (45), about N / 2 data satisfies the constraint g k (u, y, x) ≧ 0.

なお、式(45)において、βkの大きさは、xが変化したときのgkの変化がsigmf(gk(uj,yj,x),dk)の変化に現れるように、gkの変化の範囲を考慮して定める。本実施例の場合は、下記のように設定した。 In Equation (45), the magnitude of β k is such that the change in g k when x changes appears in the change in sigmf (g k (u j , y j , x), d k ). Determined in consideration of the range of change in g k . In the case of this example, settings were made as follows.

Figure 0004047875
Figure 0004047875

図18は、本実施例のフローチャートを示す。
まず、2以上の圧延データの圧延実績入力量を取り込み、圧延モデルを取り込み、信頼率を評価する制約条件を設定する。次に、非減少微分可能関数を設定し、この非減少微分可能関数を用いて制約条件を近似する。その後、評価関数を設定し、全圧延入力量と圧延モデルを用いて制約条件付き最適化問題を解く。解が得られなかった場合には、信頼率を変更し、再度計算を進める。解が得られた場合には終了する。
FIG. 18 shows a flowchart of this embodiment.
First, a rolling record input amount of two or more rolling data is fetched, a rolling model is fetched, and a constraint condition for evaluating the reliability rate is set. Next, a non-decreasing differentiable function is set, and the constraint condition is approximated using this non-decreasing differentiable function. After that, an evaluation function is set, and a constrained optimization problem is solved using the total rolling input and rolling model. If no solution is obtained, change the confidence factor and proceed with the calculation again. If a solution is obtained, the process ends.

次に、第4実施形態の技術を薄鋼板を圧延する冷間タンデム圧延機20のパススケジュール決定に適用した例を述べる。タンデム圧延機20の構成は実施例1と略同様である。
図19は、本実施例のブロック図を示したものであって、パススケジュール設計装置26内に関数設定部11を新たに設け、この関数設定部11で非減少の微分可能関数を設定し、これを用いて逐次2次計画法(SQP)等の最適化アルゴリズムを適用可能としたものである。加えて、実績出力量入力部9と圧延モデル修正部10Aを有し、圧延モデル修正部10Aにおいて、実績出力量入力部9を介して入力された圧延実績入出力量を用い、圧延モデルを修正する。
Next, the example which applied the technique of 4th Embodiment to the pass schedule determination of the cold tandem mill 20 which rolls a thin steel plate is described. The configuration of the tandem rolling mill 20 is substantially the same as that of the first embodiment.
FIG. 19 shows a block diagram of the present embodiment. A function setting unit 11 is newly provided in the path schedule design device 26, and a non-decreasing differentiable function is set by the function setting unit 11. Using this, an optimization algorithm such as sequential quadratic programming (SQP) can be applied. In addition, it has an actual output amount input unit 9 and a rolling model correction unit 10A. In the rolling model correction unit 10A, the rolling model is corrected using the rolling input / output amount input via the actual output amount input unit 9. .

図20は、本実施例の手法のフローチャートを示す。
まず、2以上の圧延データの圧延実績入力量を取り込み、圧延実績入出力量を用いて1データ毎に設計対象モデルを修正し、修正された設計対象モデルを取り込む。次に、信頼率を評価する制約条件を設定する。さらに、非減少微分可能関数を設定し、この非減少微分可能関数を用いて制約条件を近似する。その後、評価関数を設定し、全圧延入力量と修正された圧延モデルを用いて制約条件付き最適化問題を解く。解が得られなかった場合には、信頼率を変更し、再度計算を進める。解が得られた場合には終了する。
FIG. 20 shows a flowchart of the method of this embodiment.
First, a rolling record input amount of two or more rolling data is fetched, a design target model is corrected for each data using a rolling record input / output amount, and a corrected design target model is fetched. Next, a constraint condition for evaluating the reliability rate is set. Furthermore, a non-decreasing differentiable function is set, and the constraint condition is approximated using this non-decreasing differentiable function. After that, an evaluation function is set, and the optimization problem with constraints is solved using the total rolling input and the corrected rolling model. If no solution is obtained, change the confidence factor and proceed with the calculation again. If a solution is obtained, the process ends.

次に、第5実施形態の技術を薄鋼板を圧延する冷間タンデム圧延機20のパススケジュール決定に適用した例を述べる。タンデム圧延機20の構成は実施例1と略同様である。
図21は、本実施例のブロック図を示したものであって、圧延入力量の仮定値を入力するための予測入力量入力部14を備えている。
本実施例は、制御対象となるタンデム圧延機20がまだ無く圧延実績入力量はないが、類似した設計対象や設計条件から圧延入力量が予測できる場合に、圧延予測入力量を予測入力量入力部14を介してパススケジュール最適化部5Aに入力するようにするものである。
Next, the example which applied the technique of 5th Embodiment to the pass schedule determination of the cold tandem mill 20 which rolls a thin steel plate is described. The configuration of the tandem rolling mill 20 is substantially the same as that of the first embodiment.
FIG. 21 is a block diagram of the present embodiment, and includes a predicted input amount input unit 14 for inputting an assumed value of the rolling input amount.
In the present embodiment, there is no tandem rolling mill 20 to be controlled yet and there is no actual rolling input, but when the rolling input can be predicted from similar design objects and design conditions, the predicted rolling input is input as the predicted input. The data is input to the path schedule optimization unit 5A via the unit 14.

図22は、本実施例の手法のフローチャートを示す。
2以上の圧延データの圧延予測入力量を取り込み、圧延モデルを取り込み、信頼率を評価する制約条件を設定する。次に、非減少微分可能関数を設定し、この非減少微分可能関数を用いて制約条件を近似する。その後、評価関数を設定し、全圧延入力量と圧延モデルを用いて制約条件付き最適化問題を解く。解が得られなかった場合には、信頼率を変更し、再度最適化問題を解く。解が得られた場合には終了する。
図23は、実施例Xをタンデム圧延機20に実際に適用した場合と、適用しない場合の圧延実績データを示す。スタンド間張力は従来と同じ値を使用し、#1スタンド〜#4スタンドの出側板厚、すなわち#1スタンド〜#5スタンドの圧下率を最適化した。
FIG. 22 shows a flowchart of the method of this embodiment.
A rolling prediction input amount of two or more rolling data is taken in, a rolling model is taken in, and a constraint condition for evaluating the reliability rate is set. Next, a non-decreasing differentiable function is set, and the constraint condition is approximated using this non-decreasing differentiable function. After that, an evaluation function is set, and a constrained optimization problem is solved using the total rolling input and rolling model. If no solution is obtained, the reliability is changed and the optimization problem is solved again. If a solution is obtained, the process ends.
FIG. 23 shows the rolling record data when Example X is actually applied to the tandem rolling mill 20 and when it is not applied. The tension between the stands used the same value as before, and the exit side plate thickness of # 1 stand to # 4 stand, that is, the reduction ratio of # 1 stand to # 5 stand was optimized.

図23(c)に記された圧下率の設定値が、最適化された圧化率パススケジュールを示す。なお、圧下率のバラツキは、圧延材21の元板厚や仕上板厚の違いやオペレータの介入によるものである。
最適化の結果、#1スタンド,#5スタンドの圧下率が小さく設定されると共に、図23(a)で示される如く#1スタンド,#5スタンドの線荷重の理想値に入る割合が増加した。加えて、図23(b)で示される如く、モータ電流や圧下率バランスも適正化された。そして、オペレータによる介入が低減され、操業安定に寄与するとともに、公差外れ長さ(オフゲージ)が従来比で8%低減された。
The set value of the reduction rate shown in FIG. 23C indicates the optimized reduction rate pass schedule. Note that the variation in rolling reduction is due to the difference in the original plate thickness and finish plate thickness of the rolled material 21 and operator intervention.
As a result of the optimization, the reduction ratios of the # 1 stand and # 5 stand were set to be small, and the ratio of entering the ideal values of the line loads of the # 1 stand and # 5 stand increased as shown in FIG. . In addition, as shown in FIG. 23B, the motor current and the reduction ratio balance were also optimized. In addition, the intervention by the operator was reduced, contributing to operational stability, and the out-of-tolerance length (off gauge) was reduced by 8% compared to the prior art.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
すなわち、タンデム圧延機は5つのスタンドを有するものを例示して説明したが、圧延スタンドの数はこれに限定されず、圧延形態も冷間圧延に限られるものではなく、熱間圧延にも適用可能である。また、厚鋼材を圧延するためのリバース圧延機のようなシングルスタンドミルにも適用可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment.
In other words, the tandem rolling mill has been described with an example having five stands, but the number of rolling stands is not limited to this, and the rolling form is not limited to cold rolling, and is also applicable to hot rolling. Is possible. Further, the present invention can be applied to a single stand mill such as a reverse rolling mill for rolling a thick steel material.

第1実施形態のブロック図である。It is a block diagram of a 1st embodiment. 第1実施形態のフローチャートである。It is a flowchart of a 1st embodiment. 第2実施形態のブロック図である。It is a block diagram of 2nd Embodiment. 第2実施形態のフローチャートである。It is a flowchart of a 2nd embodiment. 第3実施形態のブロック図である。It is a block diagram of a 3rd embodiment. シグモイド関数を示す図である。It is a figure which shows a sigmoid function. 第3実施形態のフローチャートである。It is a flowchart of a 3rd embodiment. 第4実施形態のブロック図である。It is a block diagram of 4th Embodiment. 第4実施形態のフローチャートである。It is a flowchart of a 4th embodiment. 第5実施形態のブロック図である。It is a block diagram of a 5th embodiment. 第5実施形態のフローチャートである。It is a flowchart of a 5th embodiment. 実施例1のブロック図である。1 is a block diagram of Example 1. FIG. 求解可能とすべく信頼率を低減していく様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that the reliability rate was reduced so that it could be solved. 実施例1のフローチャートである。3 is a flowchart of the first embodiment. 実施例2のブロック図である。6 is a block diagram of Embodiment 2. FIG. 実施例2のフローチャートである。10 is a flowchart of Example 2. 実施例3のブロック図である。10 is a block diagram of Example 3. FIG. 実施例3のフローチャートである。10 is a flowchart of Example 3. 実施例4のブロック図である。FIG. 10 is a block diagram of Example 4. 実施例4のフローチャートである。10 is a flowchart of Example 4. 実施例5のブロック図である。10 is a block diagram of Embodiment 5. FIG. 実施例5のフローチャートである。10 is a flowchart of Example 5. 本発明にかかる圧延パススケジュールの決定方法を適用した場合としない場合の圧延実績データを示す図である。It is a figure which shows the rolling performance data when not applying with the case where the determination method of the rolling pass schedule concerning this invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

1 モデル設定部
2 実績入力量入力部
3 評価関数設定部
4 制約条件設定部
5 信頼率最適化部
6 非線形最適化問題求解部
7 可解判断部
8 信頼率変更部
9 実績出力量入力部
10 モデル修正部
11 関数設定部
12 制約条件近似部
13 最適化結果出力部
14 予測入力量入力部
16 板厚・張力制御装置
20 タンデム圧延機
21 圧延材
22 圧延スタンド
26 パススケジュール設計装置
1A 圧延モデル設定部
5A パススケジュール最適化部
10A 圧延モデル修正部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Model setting part 2 Actual input amount input part 3 Evaluation function setting part 4 Constraint condition setting part 5 Reliability rate optimization part 6 Nonlinear optimization problem solution part 7 Solvability judgment part 8 Reliability rate change part 9 Actual output amount input part 10 Model correction unit 11 Function setting unit 12 Restriction condition approximation unit 13 Optimization result output unit 14 Predicted input amount input unit 16 Plate thickness / tension control device 20 Tandem rolling mill 21 Rolled material 22 Rolling stand 26 Pass schedule design device 1A Rolling model setting Part 5A pass schedule optimization part 10A rolling model correction part

Claims (14)

設計パラメータを備えた設計対象に対して、該設計対象の設計パラメータ及び出力量の少なくとも1つを含む評価関数を設定し、該評価関数を用いて前記設計パラメータを決定する設計パラメータの最適値決定方法において、
前記設計対象への入力量の実績値を有するデータを2以上用意し、
該データに含まれる入力量の実績値及び/又は該入力量の実績値と設計対象をモデル化した設計対象モデルとから計算される出力量の予測値を求め、
前記入力量の実績値及び/又は出力量の予測値を用いた制約条件を1又は複数設定し、
該制約条件の下で評価関数を最小化又は最大化するように前記設計パラメータを決定することを特徴とする設計パラメータの最適値決定方法。
An evaluation function including at least one of the design parameter and the output amount of the design object is set for the design object having the design parameter, and the design parameter is determined using the evaluation function. In the method
Prepare two or more data having the actual value of the input amount to the design object,
Obtaining a predicted value of the output amount calculated from the actual value of the input amount included in the data and / or the actual value of the input amount and a design target model obtained by modeling the design target;
One or more constraint conditions using the actual value of the input amount and / or the predicted value of the output amount are set,
A method for determining an optimum value of a design parameter, wherein the design parameter is determined so as to minimize or maximize an evaluation function under the constraint condition.
前記制約条件は、予め定められた条件を満たす前記データの数と全データの数との割合を信頼率とし、該信頼率が所定の値を満たすことを示す関係式で定義されていることを特徴とする請求項1に記載の設計パラメータの最適値決定方法。   The constraint condition is defined as a relational expression indicating that the ratio of the number of data and the number of all data satisfying a predetermined condition is a reliability rate, and the reliability rate satisfies a predetermined value. The method for determining an optimum value of a design parameter according to claim 1. 前記制約条件に微分可能な単調増加関数を適用し、該微分可能な単調増加関数を用いた新たな制約条件とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の設計パラメータの最適値決定方法。   3. A design parameter optimum value determining method according to claim 1 or 2, wherein a different monotone increasing function is applied to the constraint condition, and a new constraint condition using the differentiable monotone increasing function is obtained. . 前記入力量の実績値の代わりに入力量の仮定値を用いて制約条件を設定し、該制約条件の下で前記設計パラメータを決定することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の設計パラメータの最適値決定方法。   The constraint parameter is set using an assumed value of the input quantity instead of the actual value of the input quantity, and the design parameter is determined under the constraint condition. Method for determining the optimum values of design parameters. 前記設計対象における入力量と出力量と設計パラメータの各実績値からなるデータを用いて、前記設計対象モデルを修正することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の設計パラメータの最適値決定方法。   The design parameter optimization according to any one of claims 1 to 3, wherein the design target model is modified using data including input values, output amounts, and actual values of design parameters in the design target. Value determination method. 請求項1〜5のいずれかに記載の設計パラメータの最適値決定方法を用いるに際し、最適な設計パラメータが求解不可能な場合には、当該設計パラメータを求解可能とすべく前記制約条件の少なくとも1つを緩めることを特徴とする設計パラメータの最適値決定方法。   In using the design parameter optimum value determination method according to any one of claims 1 to 5, if the optimum design parameter cannot be solved, at least one of the constraint conditions so that the design parameter can be solved. A method for determining an optimum value of a design parameter, characterized by loosening one. パススケジュールを設計パラメータとする圧延機に対して、該圧延機の設計パラメータ及び出力量の少なくとも1つを含む評価関数を設定し、該評価関数を用いて前記パススケジュールを決定する圧延パススケジュールの決定方法において、
前記圧延機への入力量の実績値を有する圧延データを2以上用意し、
該圧延データに含まれる入力量の実績値及び/又は該入力量の実績値と該圧延機をモデル化した圧延モデルとから計算される出力量の予測値を求め、
前記入力量の実績値及び/又は出力量の予測値を用いた制約条件を1又は複数設定し、
該制約条件の下で評価関数を最小化又は最大化するようにパススケジュールを決定することを特徴とする圧延パススケジュールの決定方法。
An evaluation function including at least one of a design parameter and an output amount of the rolling mill is set for a rolling mill having the pass schedule as a design parameter, and the pass schedule is determined using the evaluation function. In the decision method,
Prepare two or more rolling data having the actual value of the input amount to the rolling mill,
Obtaining the predicted value of the output amount calculated from the actual value of the input amount included in the rolling data and / or the actual value of the input amount and a rolling model that models the rolling mill,
One or more constraint conditions using the actual value of the input amount and / or the predicted value of the output amount are set,
A method for determining a rolling pass schedule, wherein the pass schedule is determined so as to minimize or maximize the evaluation function under the constraint condition.
前記制約条件は、予め定められた条件を満たす前記圧延データの数と全圧延データとの割合を信頼率とし、該信頼率が所定の値を満たすことを示す関係式で定義されていることを特徴とする請求項7に記載の圧延パススケジュールの決定方法。   The constraint condition is defined as a relational expression indicating that the ratio of the number of the rolling data satisfying a predetermined condition and the total rolling data is a reliability rate, and the reliability rate satisfies a predetermined value. The method for determining a rolling pass schedule according to claim 7, wherein the rolling pass schedule is determined. 前記圧延機は複数の圧延スタンドを備えるものであって、
前記評価関数は、各圧延スタンドにおける圧下率、圧延荷重、モータ電流、圧延機における入側張力、出側張力、並びに圧延スタンド間張力、最終圧延スタンド以外の圧延スタンドでの出側板厚のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項7又8に記載の圧延パススケジュールの決定方法。
The rolling mill comprises a plurality of rolling stands,
The evaluation function includes the rolling reduction at each rolling stand, rolling load, motor current, inlet side tension at the rolling mill, outlet side tension, and tension between rolling stands, and thickness of the outlet side at the rolling stand other than the final rolling stand. 9. The method for determining a rolling pass schedule according to claim 7 or 8, comprising at least one.
前記制約条件に単調増加関数を適用し、該微分可能な単調増加関数を用いた新たな制約条件とすることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の圧延パススケジュールの決定方法。   The method for determining a rolling pass schedule according to any one of claims 7 to 9, wherein a monotonically increasing function is applied to the restricting condition to obtain a new restricting condition using the differentiable monotonically increasing function. 前記入力量の実績値の代わりに入力量の仮定値を用いて制約条件を設定し、該制約条件の下でパススケジュールを決定することを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載の圧延パススケジュールの決定方法。   The constraint condition is set using an assumed value of the input quantity instead of the actual value of the input quantity, and a path schedule is determined under the restriction condition. How to determine the rolling pass schedule. 前記圧延機における入力量と出力量とパススケジュールの各実績値からなるデータを用いて、当該圧延モデルを修正することを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載の圧延パススケジュールの決定方法。   The determination of the rolling pass schedule according to any one of claims 7 to 10, wherein the rolling model is corrected by using data including input values, output amounts, and actual values of the pass schedule in the rolling mill. Method. 請求項7〜12のいずれかに記載の圧延パススケジュールの決定方法を用いるに際し、最適なパススケジュールが求解不可能な場合には、当該パススケジュールを求解可能とすべく前記制約条件の少なくとも1つを緩めることを特徴とする圧延パススケジュールの決定方法。   When using the method for determining a rolling pass schedule according to any one of claims 7 to 12, if an optimal pass schedule cannot be solved, at least one of the constraint conditions so that the pass schedule can be solved. A method for determining a rolling pass schedule, characterized by loosening the wire. 前記パススケジュールは、最終圧延スタンド以外の圧延スタンドでの出側板厚及び/又は圧延スタンド間張力であることを特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載の圧延パススケジュールの決定方法。   The method for determining a rolling pass schedule according to any one of claims 9 to 13, wherein the pass schedule is an exit side plate thickness and / or a tension between rolling stands at a rolling stand other than the final rolling stand.
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