JP4354978B2 - Plating adhesion amount control device and control method - Google Patents
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Description
本発明は、鉄鋼プラントの連続めっきラインにおいて、鋼板に所望の厚みのめっきを付着させるめっき付着量制御装置およびその制御方法に係り、とりわけめっき付着量の目標変更時に種々の外乱の影響を補償した適切な制御指令値を算出する制御方法に関する。 The present invention relates to a plating adhesion amount control apparatus and a control method for depositing a plating of a desired thickness on a steel sheet in a continuous plating line of a steel plant, and particularly compensates for the influence of various disturbances when changing the target of the plating adhesion amount. The present invention relates to a control method for calculating an appropriate control command value.
めっき付着量制御を行う従来方法として、例えば、特許文献1には、めっき付着量の目標変更時に実施するプリセット制御手段の記載がある。目標めっき付着量を得るための操作量を、めっき付着量予測モデルを用いて直接算出する絶対値プリセット手段と、目標付着量の変更量に相当する操作量の変分をめっき付着量予測モデルを用いて算出する。これを現在の操作量に加減算して新たな操作量を算出する相対値プリセット手段を備え、めっき目標値の変更量等に着目して、適切な手段を選択して、プリセットを行う手法が示されている。 As a conventional method for performing plating adhesion amount control, for example, Patent Document 1 describes a preset control unit that is performed when a target of plating adhesion amount is changed. An absolute value preset means that directly calculates the operation amount for obtaining the target plating adhesion amount using the plating adhesion amount prediction model, and a variation of the operation amount corresponding to the change amount of the target adhesion amount Use to calculate. This method includes a relative value presetter that calculates the new manipulated variable by adding or subtracting this value to the current manipulated variable, and shows a technique for selecting and presetting appropriate means focusing on the amount of change in the plating target value. Has been.
また特許文献2には、めっき付着量予測モデルの出力と実際に付着しためっき量との差分を算出し、これをモデル誤差蓄積手段に蓄え、操作量算出時にモデル誤差蓄積手段の情報を用いて、めっき付着量予測モデルを補正する手法が示されている。
Also, in
しかしながら、特許文献1の手法では、めっき付着量予測モデルと実際のめっきプラントとの挙動の乖離を補償することについて考慮されていない。したがって、めっき付着量予測モデルと実際のめっきプラントの特性との間に乖離があった場合には、乖離の大きさに応じて制御指令値の適切さが損なわれ、めっき付着量制御の精度が低下する問題があった。 However, in the method of Patent Document 1, no consideration is given to compensating for the difference in behavior between the plating adhesion amount prediction model and the actual plating plant. Therefore, if there is a discrepancy between the plating adhesion amount prediction model and the actual plating plant characteristics, the appropriateness of the control command value will be impaired depending on the magnitude of the discrepancy, and the accuracy of plating adhesion amount control will be reduced. There was a problem of lowering.
また特許文献2の手法では、めっき付着量予測モデルと実際のめっきプラントとの挙動の乖離を補償することについては考慮されている。しかし、この乖離が、めっき付着量予測モデルの表現能力の不足やめっきプラントの特性の経時的変化により普遍的に発生しているのか、鋼板温度、ノズル零調精度、溶融めっきの粘度等、種々のばらつきに起因した直近のめっきプラントの状態により一時的に発生しているのかを、分離して考慮することはなされていない。このため、めっき付着量の目標値が大きく変化するときに使用するモデル誤差が、時間的に大きく隔たった過去の類似の目標値での操業で蓄積されたものである場合がある。このときモデル誤差の補償が不適切となり、めっき付着量の制御精度を低下させる問題があった。
Further, in the method of
また両方の場合において、複数のプリセット手段を備えた場合に、プリセット手段の選択とプリセット計算に使用するめっき付着量予測モデルの補償方法の適切な組み合わせについては開示されていなかった。 In both cases, when a plurality of preset means are provided, an appropriate combination of the selection of the preset means and the compensation method of the plating adhesion amount prediction model used for the preset calculation has not been disclosed.
本発明が解決しようとする課題は、めっき付着量予測モデルと実際のめっきプラントとの挙動の乖離を、普遍的なモデル誤差と一時的に発生しているモデル誤差に対応して分離して記憶する。さらに複数備えたプリセット手段と、めっき付着量予測モデルの補償方法を、めっき付着量目標値やその変更量に応じて適切に選択することにより、高精度のプリセット制御を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to store the difference in behavior between the plating adhesion amount prediction model and the actual plating plant separately according to the universal model error and the temporarily generated model error. To do. Furthermore, it is to provide highly accurate preset control by appropriately selecting a plurality of preset means and a compensation method for a plating adhesion amount prediction model according to a plating adhesion amount target value and a change amount thereof.
上記課題を解決するために本発明は、連続的に送られてくるストリップを溶融めっきの浴槽に浸し、引き上げざまにノズルから高圧のガスを吹き付け、不要なめっきを落とすことでストリップに所望の厚みのめっきを付着させるめっきプラントから実績信号を受信し、めっき付着量を制御するための制御信号をめっきプラントに送信するめっき付着量制御装置において、ストリップ速度、ガスの圧力、ノズル位置におけるノズルとストリップの距離(ノズルギャップ)等とこの結果付着するめっき付着量の関係を記述しためっき付着量予測モデルと、ストリップ速度、ガスの圧力、ノズルギャップ等の実績を取り込み、前記めっき付着量予測モデルを用いてめっき付着量を推定する付着量推定手段と、前記付着量推定手段の出力と直近の操業で実際に付着しているめっき付着量とから、制御モデルと実際のめっき付着挙動との乖離の度合いを求め、該乖離の度合いを用いてめっき付着量予測モデルを直近のめっきプラントの状態に近づけるための適応量を算出する適応手段と、算出した適応量を記憶する適応結果記憶手段と、前記付着量推定手段の出力と実際に付着しためっき付着量の実績値の偏差をめっきプラントの操業状態の類似性に着目した層別毎に学習する学習手段と、学習結果である学習量を記憶する学習結果記憶手段と、前記めっき付着量予測モデルに基づいてプラントの制御指令値を出力するプリセット手段を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention immerses a continuously fed strip in a hot dipping bath, blows a high-pressure gas from a nozzle to a lifting plate, and drops unnecessary plating to a desired thickness on the strip. In a plating adhesion amount control device that receives a performance signal from a plating plant for depositing a plating and transmits a control signal for controlling the plating adhesion amount to the plating plant, the strip speed, gas pressure, nozzle and strip at the nozzle position The plating adhesion amount prediction model describing the relationship between the distance (nozzle gap) etc. and the resulting adhesion amount of the plating, and the results of strip speed, gas pressure, nozzle gap, etc. An adhesion amount estimation means for estimating the adhesion amount of plating and the output of the adhesion amount estimation means and the latest operation To determine the degree of deviation between the control model and the actual plating adhesion behavior from the actual plating adhesion amount, and to use the degree of deviation to bring the plating adhesion prediction model closer to the state of the most recent plating plant The difference between the output value of the adhesion amount estimation means and the actual value of the plating adhesion amount actually adhered to the operating state of the plating plant. Learning means for learning for each layer focusing on similarity, learning result storage means for storing a learning amount as a learning result, and preset means for outputting a control command value of a plant based on the plating adhesion amount prediction model It is characterized by providing.
本発明によると、プリセット手段はめっき付着量目標値の変更量等に着目して、めっき付着量予測モデルと実際のめっき付着挙動の乖離を補償するパラメータである適応結果と学習結果を適切に選択するとともに、プリセット計算の処理を適切に選択し、高精度な制御指令値を算出する。さらに、めっき付着プラントの安定状態のデータのみを選択的に使用して適応処理および学習処理を行うことにより、学習結果と適応結果の妥当性を高めることができる。 According to the present invention, the preset means pays attention to the amount of change of the plating adhesion target value, etc., and appropriately selects the adaptation result and the learning result which are parameters for compensating for the difference between the plating adhesion prediction model and the actual plating adhesion behavior. At the same time, a preset calculation process is appropriately selected to calculate a highly accurate control command value. Furthermore, the validity of the learning result and the adaptation result can be enhanced by selectively using only the stable state data of the plating adhesion plant and performing the adaptation process and the learning process.
本発明のめっき付着量制御装置を実施するための最良の形態によれば、鉄鋼プロセスラインのめっき付着量制御において、めっき付着量を高精度化し,品質不良を低減できる。以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。 According to the best mode for carrying out the plating adhesion amount control apparatus of the present invention, in the plating adhesion amount control of the steel process line, the plating adhesion amount can be made highly accurate and quality defects can be reduced. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施例によるめっき付着量制御装置の構成図を示す。めっき付着量制御装置100はめっきプラント150を制御し、ストリップ(鋼板)151に所望の厚みのめっきを付着させる。
FIG. 1 is a configuration diagram of a plating adhesion amount control apparatus according to an embodiment of the present invention. The plating adhesion
まず、めっきプラント150について説明する。めっきプラント150のポット152には溶融めっきが溜められており、連続的に送られてくるストリップ151は種々のロール154で支持されている。板速Vで送られてくるストリップ151は、一旦溶融めっきに浸された後、引き上げざまにノズル153から高圧の気体が吹き付けられ、不要な溶融めっきを削ぎ落とすことで、付着するめっきの量を所望の値に制御する。ストリップ151に付着するめっきの量は、おおむねストリップ151の速度(板速)、ノズル153から吹きつける気体の圧力、ノズル吹き付け位置におけるノズル153とストリップ151の距離(ノズルギャップ)により決定される。これらの関係は、例えば(数1)で表される。
ln(W)=a0+a1・ln(P)+a2・ln(V)+a3・ln(D) (1)
ここで、W:めっき付着量,P:ノズルのガス圧,V:板速,D:ノズルギャップ,a0〜a3:定数である。
First, the
ln (W) = a0 + a1 · ln (P) + a2 · ln (V) + a3 · ln (D) (1)
Here, W: plating adhesion amount, P: nozzle gas pressure, V: plate speed, D: nozzle gap, a0 to a3: constant.
本実施例では数1を、めっき付着量予測モデルと称する。前後のストリップは溶接点156において溶接によりつなげられており、溶接点156は通常、めっき付着量目標値の切り替わり箇所と対応する。付着量計155は実際に付着しているめっきの量を測定するが、ノズル153から数十〜数百m隔たったところに取り付けられる。さらに、ストリップを幅方向にトラバースして平均値を出力する測定形態なので、現在のP,V,Dに対応しためっき付着量が計測できるまでに1〜2分を必要とする。 In this embodiment, Equation 1 is referred to as a plating adhesion amount prediction model. The front and rear strips are connected by welding at a welding point 156, and the welding point 156 usually corresponds to a switching position of the plating adhesion amount target value. The adhesion meter 155 measures the amount of plating actually attached, but is attached at a distance of several tens to several hundreds m from the nozzle 153. Further, since the strip is traversed in the width direction and the average value is output, it takes one to two minutes before the plating adhesion amount corresponding to the current P, V, and D can be measured.
次に、めっき付着量制御装置100の構成を説明する。めっき付着量制御装置100は溶接点で接続されている各ストリップのめっき付着量の目標値や、各ストリップの長さ等の製造情報を格納している製造情報テーブル101からめっき目標値を取り込み、ストリップの変わり目で新しい目標値が実現されるように操作端の制御指令値を計算するプリセット手段102を備えている。また、めっきプラント150からストリップ速度を取り込み、溶接点位置をトラッキングすることでプリセット手段102の起動タイミングを生成するプリセットタイミング生成手段103を備えている。さらにノズル153のギャップや圧力、板速が安定した値を保っており、付着量計155が検出した付着量がこれらに対応した値であることを判別する安定判別手段104を有している。また(数1)に示しためっき付着量予測モデルを有して、ノズル153のギャップや圧力、板速等からストリップに付着しているめっき量を推定する付着量推定手段105を有している。
Next, the configuration of the plating adhesion
さらに付着量推定手段105の出力と付着量計155からの検出値との差分Wdを取り込み、現在のめっきプラントの状態におけるめっき付着量予測モデルとめっきプラント100におけるめっき付着挙動との乖離の度合いを算出する適応手段106と、適応手段106の計算結果を蓄積する適応結果記憶手段107を有している。同様に、付着量推定手段105の出力と付着量計155から検出した値との差分を、対応しためっき付着量やストリップ速度とともに取り込み、長期間に渡って蓄積するモデル誤差蓄積手段110を有している。このモデル誤差蓄積手段110に蓄積されているデータを用いて、類似の制御状態におけるめっき付着量予測モデルとめっきプラント100におけるめっき付着挙動との長期間に渡る乖離の度合いを獲得する学習手段108と、学習手段108の計算結果を制御状態毎に対応づけて蓄積する学習結果記憶手段109を備えている。学習手段108における類似の制御状態の判定として、本実施例ではめっき付着量とストリップ速度の両方が類似であることを指標としたが、ノズルギャップやガスの圧力を加える等、指標としては種々の組み合わせが考えられる。また本実施例では操作端がノズル圧力Pの場合を示すが、操作端がノズルギャップD、またはノズル圧力PとノズルギャップDの両方の場合にも、同様の考え方で本発明を適用できる。
Further, the difference Wd between the output of the adhesion amount estimation means 105 and the detected value from the adhesion amount meter 155 is taken in, and the degree of deviation between the plating adhesion amount prediction model in the current plating plant state and the plating adhesion behavior in the
図2は安定判別手段が実行する処理を示すフロー図である。安定判別手段104は、S2−1で制御の安定状態が鋼板長手方向に継続した距離を示すトラッキングの値Lを初期化する。S2−2で板速とノズルギャップのいずれかが変化したかどうかを判定する。変化した場合にはS2−1に戻り、トラッキング値Lを初期化する。変化していない場合には、S2−3で板速Vに安定判別手段104の起動周期Δtを乗じた値をLに加算し、新たにLとする。S2−4では、Lがノズル153と付着量計155までの距離L1,板速Vと付着量計155が板を幅方向に走査する時間Twの積、さらにマージンMを加えた値より大きいかどうかを判定する。大きい場合には、めっきプラント150が十分長い間安定であり、付着量計155からのめっき付着量検出値が、現在のP,V,D等と対応していることを示している。したがって、S2−5で安定判別信号を出力する。大きくない場合には、S2−2に戻り、S2−2〜S2−4の処理を繰り返す。
FIG. 2 is a flowchart showing the processing executed by the stability determination means. The stability determination means 104 initializes a tracking value L indicating the distance at which the stable state of control continues in the longitudinal direction of the steel sheet in S2-1. In S2-2, it is determined whether either the plate speed or the nozzle gap has changed. If changed, the process returns to S2-1 to initialize the tracking value L. If not changed, a value obtained by multiplying the plate speed V by the activation period Δt of the stability determination means 104 is added to L in S2-3, and is newly set to L. In S2-4, is L greater than the product of the distance L1, the plate speed V, and the adhesion amount meter 155 that scans the plate in the width direction, plus the margin M, to the nozzle 153 and the adhesion amount meter 155? Determine if. If it is large, it indicates that the
図3は付着量推定手段が実行する処理を示す。付着量推定手段105は、S3−1でめっきプラント150からP,V,Dの実績を取り込む。次にめっき付着量予測モデルである(数1)にP,V,Dを代入してln(W)を求め、この値からP,V,Dに対応して付着すると予想されるめっき付着量の推定値W~を計算する。
FIG. 3 shows processing executed by the adhesion amount estimation means. The adhesion amount estimation means 105 fetches the results of P, V, and D from the
図4に適応手段が実行する処理を示す。適応手段106はS4−1で付着量計の検出値Wと、付着量推定手段105の出力W~を取り込む。S4−2で適応結果記憶手段107に蓄積されている適応量ΔWを取り込み、(数2)により新たな適応量を算出する。
ΔW←(1−α)・ΔW+α・(W−W~) (2)
ただし、α:適応ゲインである。すなわちΔWに対して、当該のめっき操業で生じためっき付着量予測モデルの出力値W~と実際に計測されためっき付着量Wの乖離の影響を、一定割合で加算することで、ΔWを更新する。適応ゲインαは調整パラメータであるが、相対的に大きくすることで、ΔWはより直近の操業に重きをおいた適応量となる。S4−3で適応結果記憶手段107のΔWを、(数2)で求めた新たな適応量に更新する。適応量算出方法として、(数2)は代表的な式であるが、この他にも考えられる。
FIG. 4 shows processing executed by the adaptation means. The adaptation means 106 takes in the detected value W of the adhesion amount meter and the output W˜ of the adhesion amount estimation means 105 in S 4-1. In S4-2, the adaptation amount ΔW stored in the adaptation result storage means 107 is taken in, and a new adaptation amount is calculated from (Equation 2).
ΔW ← (1−α) ・ ΔW + α ・ (WW−) (2)
Where α is an adaptive gain. In other words, ΔW is updated by adding, at a fixed rate, the effect of the difference between the output value W ~ of the plating adhesion prediction model generated in the plating operation and the actually measured plating adhesion W to ΔW. To do. Although the adaptive gain α is an adjustment parameter, by making it relatively large, ΔW becomes an adaptive amount that emphasizes the latest operation. In S4-3, ΔW in the adaptation result storage means 107 is updated to the new adaptation amount obtained in (Equation 2). As an adaptive amount calculation method, (Equation 2) is a typical equation, but other methods are also conceivable.
図5にモデル誤差蓄積手段110のデータ構成を示す。モデル誤差蓄積手段110は、モデル誤差Wdに加え、モデル誤差Wdが算出されたときのめっき付着量W、ストリップ速度Vをセットにして記憶している。新たなWdが算出される毎に対応する3つのデータの組み合わせが蓄積されるが、一定期間を過ぎたデータはモデル誤差蓄積手段110から消去される。データの消去としては、一定データ数に達した以後、古いデータから消去する方法でも良い。
FIG. 5 shows the data structure of the model
図6に学習手段が実行する処理を示す。学習結果記憶手段109は、例えば図7のデータ構成をしている。すなわち、めっき付着量と板速を、図の例では概ね10g/m2および10mpm毎に層別し、各層別毎に学習量δWijが蓄積されている。学習手段108はS6−1で付着量Wと板速Vのある層別に対応したモデル誤差を、モデル誤差蓄積手段110から抽出する。そしてS6−2で、(数3)にしたがって学習量δWijを算出する。
δWij=(ΣWd)/n (3)
ただし,n:モデル誤差蓄積手段110から抽出した当該層別のWdの個数である。δWijとして、データが蓄積されている期間の類似の層別におけるめっき付着量予測モデルと実際のめっきプラントにおけるめっき付着挙動との乖離が算出できる。S6-3で、学習結果記憶手段109のδWijを、(数3)で求めた新たな学習量に更新する。S6−4で付着量Wと板速Vのすべての層別について学習量の更新が終わったことを確認し、終わってない場合はS6−1〜S6−3を繰り返す。
FIG. 6 shows processing executed by the learning means. The learning result storage means 109 has a data configuration shown in FIG. 7, for example. That is, the plating adhesion amount and the plate speed are stratified approximately every 10 g /
δWij = (ΣWd) / n (3)
Here, n is the number of Wd for each layer extracted from the model
図6の例では、学習結果記憶手段109で蓄積する学習結果を、めっき付着量と板速で層別したが、めっき付着量とノズルギャップ、またはノズル位置、ガスの圧力値等、他の組み合わせで層別することもできる。また学習手段108の起動タイミングは、めっきプラントが運転を停止したタイミング、定周期、使用者による手動で与えたタイミングでの起動等、種々、考えられる。
In the example of FIG. 6, the learning results accumulated in the learning
図8はプリセットタイミング生成手段が実行する処理を示す。プリセットタイミング生成手段103はS8−1で板速Vを取り込む。S8−2で通過長Lを、板速Vにプリセットタイミング生成手段103の起動周期Δtを乗じた値をLに加算し、新たなLとする。S8−3では、Lが製造情報テーブル101から取り込んだ当該ストリップの長さより大きいかどうかを判定する。大きい場合には、次のストリップに替わりめっき付着量目標値が変更となるタイミングなので、S8−4でプリセット手段102にプリセットタイミングを出力する。さらに通過長Lをクリアする。小さい場合にはS8−1に戻り、S8−1〜S8−3の処理を繰り返す。 FIG. 8 shows processing executed by the preset timing generation means. The preset timing generation means 103 takes in the plate speed V in S8-1. In S8-2, the value obtained by multiplying the passage length L by the plate speed V and the activation period Δt of the preset timing generation means 103 is added to L to obtain a new L. In S8-3, it is determined whether L is larger than the length of the strip fetched from the manufacturing information table 101. If it is larger, it is the timing at which the plating adhesion amount target value is changed instead of the next strip, so the preset timing is output to the preset means 102 in S8-4. Further, the passage length L is cleared. If it is smaller, the process returns to S8-1, and the processes of S8-1 to S8-3 are repeated.
図9にプリセット手段が実行する処理を示す。プリセット手段102は、プリセットタイミング生成手段103から起動タイミングを受信し、次のストリップのめっき付着量目標値を実現するノズル圧力Pを算出する処理を開始する。まずS9−1でめっきプラント150からV,Dを、また製造情報テーブル101から次のストリップのめっき付着量目標値W*、現在のストリップのめっき付着量目標値Wpre*を取り込む。S9−2では、W*とWpre*の差があらかじめ定められた一定値(Wth)以下かどうかを判定する。
FIG. 9 shows processing executed by the preset means. The preset means 102 receives the activation timing from the preset timing generation means 103, and starts a process of calculating the nozzle pressure P that realizes the plating adhesion amount target value of the next strip. First, in S9-1, V and D are taken from the
Wth以下の場合は、今回と次回のめっき付着量目標値に大きな差異がなく、類似の動作点でめっき制御が継続できるので、現在のめっきプラントの状態におけるめっき付着量予測モデルとめっきプラント100におけるめっき付着挙動との乖離を補償することで、高精度な制御が行える。そこでS9−3で適応結果記憶手段107から適応量ΔWを取り込む。そしてS9−4でめっき付着量予測モデルをΔWで補償して、プリセット制御の操作量Pを算出する。すなわち、(数1)をノズル圧力について解いた上で、Wの代わりにW−ΔWを用いることで、めっき付着量予測モデルが現在のめっき付着特性に対して有していると予想されるモデル誤差を補償して、(数4)によりln(P)を算出する。
ln(P)={ln(W*−ΔW)−(a0+a2・ln(V)+a3・ln(D))/a1 (4)
ここで、W*:次のストリップのめっき付着量目標値,ΔW:適応量,V:ライン速度,D:ノズルギャップ,P:ノズルのガス圧,a0〜a3:定数である。右辺に値を代入し、ln(P)を求めた後、ノズル圧力Pに変換する。
In the case of Wth or less, there is no significant difference between the current and next plating adhesion amount target values, and plating control can be continued at similar operating points, so the plating adhesion amount prediction model in the current plating plant state and the
ln (P) = {ln (W * −ΔW) − (a0 + a2 ・ ln (V) + a3 ・ ln (D)) / a1 (4)
Here, W *: target value of plating adhesion of the next strip, ΔW: adaptive amount, V: line speed, D: nozzle gap, P: nozzle gas pressure, a0 to a3: constant. A value is substituted into the right side, and ln (P) is obtained, and then converted into nozzle pressure P.
一方、S9−2でW*とWpre*の差があらかじめ定められた一定値Wth以下でない場合には、今回と次回のめっき付着量目標値に大きな差がある。このため、現在のめっきプラントの状態におけるめっき付着量予測モデルとめっきプラント100におけるめっき付着挙動との乖離に着目しても有意な補償が行えず、普遍的な乖離に着目して制御した方が有効である場合が多い。そこでS9−5で、めっき付着量の目標値と現在の板速の層別に対応した学習結果δWijを、学習結果記憶手段108から取り込む。そしてS9−6でめっき付着量予測モデルをδWijで補償して、(数5)によりプリセット制御の操作量Pを算出する。
ln(P)={ln(W*−δWij)−(a0+a2・ln(V)+a3・ln(D))/a1 (5)
ここで、W*:次のストリップのめっき付着量目標値,δWij:学習量,V:ライン速度,D:ノズルギャップ,P:ノズルのガス圧,a0〜a3:定数である。右辺に値を代入し、ln(P)を求めた後、ノズル圧力Pに変換する。S9−6で算出したPを、めっきプラント150に出力する。
On the other hand, if the difference between W * and Wpre * is not less than or equal to the predetermined constant value Wth in S9-2, there is a large difference between the current and next plating adhesion amount target values. For this reason, significant compensation cannot be performed even if attention is paid to the discrepancy between the plating adhesion amount prediction model in the current plating plant state and the plating adhesion behavior in the
ln (P) = {ln (W * −δWij) − (a0 + a2 · ln (V) + a3 · ln (D)) / a1 (5)
Here, W *: target value of the plating adhesion amount of the next strip, δWij: learning amount, V: line speed, D: nozzle gap, P: nozzle gas pressure, a0 to a3: constants. A value is substituted into the right side, and ln (P) is obtained, and then converted into nozzle pressure P. The P calculated in S9-6 is output to the
図10は本発明の実施例2によるめっき付着量制御装置の構成を示す。本実施例では、実施例1のモデル誤差蓄積手段110を備えず、学習手段1101はWdを取り込む都度、逐次計算でδWijを算出し、学習結果記憶手段109の記憶内容を更新する。 FIG. 10 shows the configuration of the plating adhesion amount control apparatus according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the model error accumulating means 110 of the first embodiment is not provided, and the learning means 1101 calculates δWij by sequential calculation and updates the stored contents of the learning result storage means 109 every time Wd is taken.
図11は学習手段が実行する処理を示す。本実施例で学習手段1001は、付着量推定手段105が新たな付着量を推定する度に逐次的に実行される。S11−1で付着量計の検出値Wと、付着量推定手段105の出力W~、および板速Vを取り込む。この例では、めっき付着量と板速を概ね10g/m2および10mpm毎に層別し、各層別毎に学習量δWijが蓄積されている。S11−2で付着量と板速の当該値であるVとWに対応した学習結果記憶手段109の層別に蓄積されている学習量δWijを取り込み、(数6)で新たな学習量δWijを算出する。
δWij←{η・δWij+β・(W−W~)}/(η+β) (6)
ただし、β:学習ゲイン,η:忘却係数である。学習ゲインβは、(数2)のαに比べ小さな値である。このようにして直近のWdの影響を小さくすることで、同一の層別で生じためっき付着量予測モデルの出力値と実際に計測されためっき付着量の乖離を、長期にわたって学習により獲得できる。この結果、めっき付着量予測モデルの出力値と実際に計測されためっき付着量の普遍的な乖離が抽出できる。またηは忘却係数であり、現在の学習量の情報をどの程度の時定数で喪失するかを調整する。学習速度はβとηの相対関係で決定される。S11−3で、学習結果記憶手段109のδWijを、(数6)で求めた新たな学習量に更新する。学習量の計算式として(数6)は一例であり、この他にも種々考えられる。
FIG. 11 shows processing executed by the learning means. In this embodiment, the
δWij ← {η · δWij + β · (W−W ~)} / (η + β) (6)
Where β is a learning gain and η is a forgetting factor. The learning gain β is a smaller value than α in (Equation 2). In this way, by reducing the influence of the latest Wd, the difference between the output value of the plating adhesion amount prediction model generated in the same layer and the actually measured plating adhesion amount can be obtained by learning over a long period of time. As a result, it is possible to extract a universal difference between the output value of the plating adhesion amount prediction model and the actually measured plating adhesion amount. Also, η is a forgetting factor, and adjusts how much time constant the information of the current learning amount is lost. The learning speed is determined by the relative relationship between β and η. In S11-3, δWij in the learning result storage means 109 is updated to the new learning amount obtained in (Equation 6). Equation (6) is an example of a learning amount calculation formula, and various other methods are conceivable.
図12は実施例3によるめっき付着量制御装置の構成を示す。本実施例では、実施例2のプリセット手段102に代えて、異なった数式で制御指令の計算を行う第1のプリセット手段1201と第2のプリセット手段1202をもつプリセット手段1200を備えている。 FIG. 12 shows the configuration of the plating adhesion amount control apparatus according to the third embodiment. In this embodiment, instead of the preset means 102 of the second embodiment, a preset means 1200 having a first preset means 1201 and a second preset means 1202 for calculating a control command with different mathematical expressions is provided.
図13にプリセット手段が実行する処理を示す。プリセット手段1200は、まずS13−1でめっきプラント150から板速V、ノズルギャップDに加え、現在のノズル圧力設定値であるPcurを、また製造情報テーブル101から次のストリップのめっき付着量目標値W*、現在のストリップのめっき付着量目標値Wpre*を取り込む。S13−2では、W*とWpre*の差があらかじめ定められた一定値Wth以下かどうかを判定する。
FIG. 13 shows processing executed by the preset means. In S13-1, the preset means 1200 first adds the plate speed V and the nozzle gap D from the
Wth以下の場合は、類似の動作点でめっき制御が継続できるので、S13−3で第1のプリセット手段1201を起動し、さらに適応結果記憶手段107から適応量ΔWを取り込む。S13−4では現在のノズル圧力指令値Pcurを基に、付着量目標値の変更分に相当する圧力の変更分を加減算することで、ノズル圧力の指令値を相対的に算出する。さらに計算に用いるめっき付着量予測モデルを、適応量ΔWを用いて補償することで、制御指令値を高精度化する。具体的にはS13−4では、(数7)にしたがって制御指令値の算出を行う。
P=Pcur+f-1(W*−ΔW,V,D)−f-1(Wpre*−ΔW,V,D) (7)
ここで、ln{f-1(W,V,D)}={ln(W)−(a0+a2・ln(V)+a3・ln(D))/a1,W*:次のストリップのめっき付着量目標値,Wpre*:現在のストリップのめっき付着量目標値,ΔW:適応量,V:ライン速度,D:ノズルギャップ,P:ノズルのガス圧,a0〜a3:定数である。
If it is equal to or less than Wth, the plating control can be continued at a similar operating point. Therefore, the first preset means 1201 is activated in S13-3, and the adaptation amount ΔW is fetched from the adaptation result storage means 107. In S13-4, based on the current nozzle pressure command value Pcur, the command value for nozzle pressure is relatively calculated by adding or subtracting the pressure change corresponding to the change in the adhesion amount target value. Furthermore, the control command value is made highly accurate by compensating the plating adhesion amount prediction model used for the calculation using the adaptive amount ΔW. Specifically, in S13-4, the control command value is calculated according to (Equation 7).
P = Pcur + f −1 (W * −ΔW, V, D) −f −1 (Wpre * −ΔW, V, D) (7)
Where ln {f −1 (W, V, D)} = {ln (W) − (a0 + a2 · ln (V) + a3 · ln (D)) / a1, W *: Plating adhesion amount target value, Wpre *: Current strip plating adhesion amount target value, ΔW: Adaptation amount, V: Line speed, D: Nozzle gap, P: Nozzle gas pressure, a0 to a3: Constants.
一方、S13−2でW*とWpre*の差があらかじめ定められた一定値Wth以下でない場合には、今回と次回のめっき付着量目標値に大きな差があり制御の動作点が隔たっている。このため、現在のめっきプラントの状態に着目しても有効な補償が行えず、めっき付着量予測モデルとめっきプラント100のめっき付着挙動との普遍的な乖離に着目して、めっき付着量予測モデルを補償する必要がある。そこでS13−5でめっき付着量の目標値と現在の板速の層別に対応した学習量δWijを、学習結果記憶手段108から取り込む。そしてS13−6でめっき付着量予測モデルをδWijで補償して制御指令値を高精度化する。具体的にはS13−6では(数8)により制御指令値の算出を行う。
P=f-1(W*−δWij,V,D) (8)
ここで、ln{f-1(W,V,D)}={ln(W)−(a0+a2・ln(V)+a3・ln(D))/a1,W*:次のストリップのめっき付着量目標値,δWij:学習量,V:ライン速度,D:ノズルギャップ,P:ノズルのガス圧,a0〜a3:定数である。最終的に計算されたガス圧の制御指令値は、S13−7で制御対象150に出力される。
On the other hand, if the difference between W * and Wpre * is not less than a predetermined value Wth in S13-2, there is a large difference between the current and next plating adhesion amount target values, and the control operating point is separated. Therefore, effective compensation cannot be performed even if attention is paid to the current state of the plating plant, and the plating adhesion amount prediction model is focused on the universal divergence between the plating adhesion amount prediction model and the plating adhesion behavior of the
P = f −1 (W * −δWij, V, D) (8)
Where ln {f −1 (W, V, D)} = {ln (W) − (a0 + a2 · ln (V) + a3 · ln (D)) / a1, W *: Plating adhesion amount target value, δWij: learning amount, V: line speed, D: nozzle gap, P: nozzle gas pressure, a0 to a3: constant. The finally calculated gas pressure control command value is output to the controlled
次に本発明の実施例4を示す。図14は本実施例のプリセット手段が実行する処理を示す。実施例1との違いは、S14−6でめっき付着量予測モデルをδWijで補償して算出した圧力を基準の圧力指令値とし、付着量目標値の変更分に相当する圧力の変更分を加減算することで、プリセット制御におけるノズル圧力の指令値を相対的に算出することである。さらに圧力変更分の計算に用いるめっき付着量予測モデルを、適応量ΔWを用いて補償することで、制御指令値を高精度化する。 Next, Example 4 of the present invention will be described. FIG. 14 shows processing executed by the preset means of this embodiment. The difference from Example 1 is that the pressure calculated by compensating the plating adhesion amount prediction model with δWij in S14-6 is used as a reference pressure command value, and the change in pressure corresponding to the change in adhesion amount target value is added or subtracted. Thus, the command value of the nozzle pressure in the preset control is relatively calculated. Furthermore, the control command value is made highly accurate by compensating the plating adhesion amount prediction model used for the calculation of the pressure change by using the adaptive amount ΔW.
具体的にS14−6では、(数9)にしたがって制御指令値の算出を行う。右辺第1項が基準の圧力指令値、また第2項から第3項を減じることで圧力の変更分を計算している。
P=f-1(W*−δWij,V,D)+f-1(W*−ΔW,V,D)−f-1(Wpre*−ΔW,V,D) (9)
ここで、ln{f-1(W,V,D)}={ln(W)−(a0+a2・ln(V)+a3・ln(D))/a1,W*:次のストリップのめっき付着量目標値,Wpre*:現在のストリップのめっき付着量目標値,ΔW:適応量,δWij:学習量,V:ライン速度,D:ノズルギャップ,P:ノズルのガス圧,a0〜a3:定数である。最終的に計算されたガス圧の制御指令値は、S14−7で制御対象150に出力される。
Specifically, in S14-6, the control command value is calculated according to (Equation 9). The first term on the right side is the reference pressure command value, and the pressure change is calculated by subtracting the third term from the second term.
P = f −1 (W * −δWij, V, D) + f −1 (W * −ΔW, V, D) −f −1 (Wpre * −ΔW, V, D) (9)
Where ln {f −1 (W, V, D)} = {ln (W) − (a0 + a2 · ln (V) + a3 · ln (D)) / a1, W *: Plating adhesion amount target value, Wpre *: Current plating plating amount target value, ΔW: Adaptation amount, δWij: Learning amount, V: Line speed, D: Nozzle gap, P: Nozzle gas pressure, a0 to a3: It is a constant. The finally calculated gas pressure control command value is output to the controlled
次に本発明の実施例5を示す。図15は本実施例のプリセット手段が実行する処理を示す。本実施例では、S15−2でプリセットの処理を選択するときに、次のストリップのめっき付着量目標値W*と現在のストリップのWpre*の差があらかじめ定められた一定値Wth1以上かどうかに加え、次のストリップのめっき付着量目標値W*が一定値Wth2以上かを判定する。両方を満足している場合に限りS15−5に進み、それ以外の場合はS15−3に進む。以下、実施例1と同じ処理を行う。このように、プリセット処理の選択基準としては、次ストリップのめっき付着量目標値と現ストリップのめっき付着量目標値の差、めっき付着量目標値の絶対値、ストリップ速度、ノズル位置等、種々の条件が考えられる。 Next, Example 5 of the present invention will be described. FIG. 15 shows processing executed by the preset means of this embodiment. In this embodiment, when the preset processing is selected in S15-2, whether the difference between the plating adhesion target value W * of the next strip and the current strip Wpre * is equal to or larger than a predetermined constant value Wth1. In addition, it is determined whether the plating adhesion target value W * of the next strip is equal to or greater than a certain value Wth2. The process proceeds to S15-5 only when both are satisfied, and otherwise proceeds to S15-3. Thereafter, the same processing as in the first embodiment is performed. As described above, the selection criteria for the preset processing include various differences such as the difference between the plating adhesion target value of the next strip and the plating adhesion target value of the current strip, the absolute value of the plating adhesion target value, the strip speed, and the nozzle position. Conditions can be considered.
次に本発明の実施例6示す。図16は学習結果記憶手段のデータ構成を示す。本実施例の学習結果は、(数1)のめっき付着量予測モデルのa0〜a3のパラメータとして獲得される。パラメータの更新は逐次最小二乗法で行えばよく、実施例2と同様のタイミングでめっき付着量予測モデルのa0〜a3を算出する計算をその都度行い、学習結果記憶手段1601に蓄える。本実施例で、プリセット手段102はδWijでめっき付着量予測モデルを補正する代わりに、学習結果記憶手段1601の該当層別に蓄積されているa0〜a3を用いて、(数10)にしたがってガス圧の制御指令値を算出する。
ln(P)={ln(W*)−(a0+a2・ln(V)+a3・ln(D))/a1 (10)
逐次最小二乗法については多くの文献で参照できるが、例えば、『最小二乗法の理論と応用(田島稔、小牧数雄、東洋書店(1986))』で詳しく述べられている。
Next, Example 6 of the present invention will be described. FIG. 16 shows the data structure of the learning result storage means. The learning result of the present embodiment is acquired as parameters a0 to a3 of the plating adhesion amount prediction model of (Equation 1). The parameters may be updated by the successive least squares method. Calculations for calculating a0 to a3 of the plating adhesion amount prediction model are performed each time at the same timing as in the second embodiment, and stored in the learning result storage unit 1601. In this embodiment, the preset means 102 uses a0 to a3 stored for each layer of the learning result storage means 1601 instead of correcting the plating adhesion amount prediction model with δWij, and the gas pressure according to (Equation 10). The control command value is calculated.
ln (P) = {ln (W *) − (a0 + a2 · ln (V) + a3 · ln (D)) / a1 (10)
The sequential least square method can be referred to in many literatures. For example, it is described in detail in “Theory and Application of Least Square Method (Akira Tajima, Kazuo Komaki, Toyo Shoten (1986))”.
以上、各実施例に説明した本発明は、鉄鋼のプロセスラインにおけるめっき付着量制御に広く適用することができる。 As described above, the present invention described in each of the embodiments can be widely applied to control of the amount of plating adhesion in the steel process line.
100…めっき付着量制御装置、101…製造情報テーブル、102…プリセット手段、103…プリセットタイミング生成手段、104…安定判別手段、105…付着量推定手段、106…適応手段、107…適応結果記憶手段、108…学習手段、109…学習結果記憶手段、150…制御対象、151…ストリップ(鋼板)、153…ノズル、155…付着量計、1200…プリセット手段、1201…第1のプリセット手段、1202…第2のプリセット手段、1601…学習結果記憶手段。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
ストリップ速度、ガスの圧力、ノズル吹き付け位置(ノズル位置)におけるノズルとストリップの距離(ノズルギャップ)等とこの結果付着するめっき付着量の関係を記述しためっき付着量予測モデルと、
ストリップ速度、ガスの圧力、ノズルギャップ等の実績を取り込み、前記めっき付着量予測モデルを用いてめっき付着量を推定する付着量推定手段と、
前記付着量推定手段の出力と直近の操業で実際に付着しているめっき付着量とから、めっき付着量予測モデルと実際のめっき付着挙動との乖離の度合いを求め、該乖離の度合いを用いてめっき付着量予測モデルを直近のめっきプラントの状態に近づけるための適応量を算出する適応手段と、算出した適応量を記憶する適応結果記憶手段と、
前記付着量推定手段の出力と実際に付着しためっき付着量の実績値の偏差を蓄積するモデル誤差蓄積手段と、
該モデル誤差蓄積手段に蓄積された偏差をめっきプラントの操業状態の類似性に着目した層別毎に学習する学習手段と、学習結果である学習量を記憶する学習結果記憶手段と、
めっき付着量の目標値が変更になったとき、前記適応結果記憶手段と前記学習結果記憶手段の少なくとも一方の内容を用いて前記めっき付着量予測モデルを補正し、補正しためっき付着量予測モデルを用いて所望のめっき付着量を得るための制御指令値を算出するプリセット手段を備えることを特徴とするめっき付着量制御装置。 The continuous strip is immersed in a hot dipping bath, and high pressure gas is blown from a nozzle to the lifting plate, and unnecessary plating is dropped, and a performance signal is sent from a plating plant that attaches plating of the desired thickness to the strip. In the plating adhesion amount control device that receives and transmits a control signal for controlling the plating adhesion amount to the plating plant,
A plating adhesion amount prediction model describing the relationship between the strip speed, gas pressure, nozzle-to-strip distance (nozzle gap) at the nozzle blowing position (nozzle position), and the amount of plating adhesion deposited as a result,
Adhesion amount estimation means for taking in the results of strip speed, gas pressure, nozzle gap, etc., and estimating the plating adhesion amount using the plating adhesion amount prediction model;
From the output of the adhesion amount estimation means and the plating adhesion amount actually adhered in the latest operation, the degree of deviation between the plating adhesion amount prediction model and the actual plating adhesion behavior is obtained, and the degree of deviation is used. An adaptive means for calculating an adaptive amount for approximating the plating adhesion amount prediction model to the state of the latest plating plant; an adaptive result storage means for storing the calculated adaptive amount;
Model error accumulation means for accumulating the deviation between the output of the adhesion amount estimation means and the actual value of the amount of adhesion of plating that has actually adhered ,
Learning means for learning the deviation accumulated in the model error accumulation means for each stratification focusing on the similarity of the operation state of the plating plant, and a learning result storage means for storing a learning amount as a learning result;
When the target value of the plating adhesion amount is changed, the plating adhesion amount prediction model is corrected using at least one of the contents of the adaptive result storage unit and the learning result storage unit, and the corrected plating adhesion amount prediction model is obtained. A plating adhesion amount control device comprising preset means for calculating a control command value for obtaining a desired plating adhesion amount .
変更前のめっき付着量目標値と変更後のめっき付着量目標値の差分が小さいときには、前記適応結果記憶手段の適応量を用いて前記めっき付着量予測モデルを補正し、補正しためっき付着量予測モデルを用いて前記第1のプリセット手段で所望のめっき付着量を得るための制御指令値を算出し、前記差分が大きいときには、前記学習結果記憶手段の学習量を用いて前記めっき付着量予測モデルを補正し、補正しためっき付着量予測モデルを用いて第2のプリセット手段により所望のめっき付着量を得るための制御指令値を算出することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のめっき付着量制御装置。 The preset means adds a control command value calculated using the plating adhesion target value of the next strip to the current control command value, and further calculates a control command value calculated using the plating adhesion target value of the current strip And a second preset means for calculating the control command value from the plating adhesion amount target value of the next strip using the plating adhesion amount prediction model. Have
When the difference between the target amount of plating adhesion before the change and the target amount of plating adhesion after the change is small, the plating amount prediction model is corrected by correcting the plating amount prediction model using the adaptive amount of the adaptation result storage means. A control command value for obtaining a desired plating adhesion amount is calculated by the first preset means using a model, and when the difference is large, the plating adhesion amount prediction model is calculated using the learning amount of the learning result storage means. corrected, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that calculates a control command value for obtaining the desired coating weight by the second preset means using coating weight prediction model correction Plating adhesion amount control device.
変更前のめっき付着量目標値と変更後のめっき付着量目標値の差分が小さいときには、前記第1のプリセット手段により所望のめっき付着量を得るための制御指令値を算出し、前記差分が大きいときには、前記第2のプリセット手段で所望のめっき付着量を得るための制御指令値を算出することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のめっき付着量制御装置。 The preset means adds a control command value calculated using the plating adhesion target value of the next strip to the current control command value, and further calculates a control command value calculated using the plating adhesion target value of the current strip The first preset means for calculating the final control command value by subtracting the value and the plating adhesion amount prediction model obtained by correcting the plating adhesion amount target value of the next strip with the learning amount of the learning result storage means. The control command value, the control command value calculated using the plating adhesion amount prediction model corrected by the adaptive amount of the adaptive result storage means to the plating adhesion amount target value of the next strip, and the plating adhesion amount target value of the current strip A second preset for calculating a final control command value from three values of the control command value calculated using the plating adhesion amount prediction model corrected by the adaptive amount of the adaptation result storage means We have the means,
When the difference between the plating adhesion amount target value before the change and the plating adhesion amount target value after the change is small, a control command value for obtaining a desired plating adhesion amount is calculated by the first preset means, and the difference is large. sometimes, coating weight control apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that calculates a control command value for obtaining the desired coating weight in the second preset means.
ストリップ速度、ガスの圧力、ノズル位置におけるノズルとストリップの距離(ノズルギャップ)等とめっき付着量の関係を記述しためっき付着量予測モデルを用いて、ストリップ速度、ガスの圧力、ノズルギャップ等の実績からめっき付着量を推定し、この推定結果と直近の操業で実際に付着しているめっき付着量とから、めっき付着量予測モデルと実際のめっき付着挙動との乖離の度合いを求め、該乖離の度合いを用いてめっき付着量予測モデルを直近のめっきプラント状態に近づけるための適応量を算出して記憶し、並行して前記推定結果と実際に付着しためっき付着量の実績値との長期間に渡る平均的な偏差をめっきプラントの操業状態の類似性に着目した層別毎に学習量として記憶し、めっき付着量の目標値が変更になったとき、適応量と学習量の少なくとも一方の内容を用いて該めっき付着量予測モデルを補正し、補正した制御モデルを用いて所望のめっき付着量を得るための制御指令値を算出することを特徴とするめっき付着量制御方法。 In a plating plant where a strip that is continuously fed is immersed in a hot dipping bath, a high pressure gas is blown from a nozzle to a lifting plate, and unnecessary plating is dropped to adhere a plating of a desired thickness to the strip.
The results of strip speed, gas pressure, nozzle gap, etc., using a plating adhesion prediction model that describes the relationship between strip speed, gas pressure, nozzle-to-strip distance at the nozzle position (nozzle gap), etc. From this estimation result and the actual plating adhesion amount in the most recent operation, the degree of deviation between the plating adhesion prediction model and the actual plating adhesion behavior is obtained. Using the degree, the adaptive amount for approximating the plating deposition amount prediction model to the state of the latest plating plant is calculated and stored, and in parallel, the estimated result and the actual value of the actual coating adhesion amount are in a long period of time. When the average deviation is stored as a learning amount for each layer focusing on the similarity of the operation state of the plating plant, and the target value of the plating adhesion amount is changed, The plating characterized in that the plating adhesion amount prediction model is corrected using at least one of the response amount and the learning amount, and a control command value for obtaining a desired plating adhesion amount is calculated using the corrected control model Amount control method.
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