CN1105296A - 辊轧机控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种辊轧机控制方法及装置，通过将状态、预测值与上次值之差乘以控制参数而求出的偏差与上次操作量累计后输至传动机构，可抑制操作量急剧变化。又通过判定误差超值异常或非稳定运转状态后，以精确定时执行根据控制参数再计算的控制模型自适应修正，克服干扰和内部参数变化影响来提高轧制精度。方法中，当相对目标值的张力实测值偏差在预定范围内时以板厚控制优先，范围外时则以张力控制优先，可保持稳定运转并提高控制精度。

Description

本发明涉及辊轧机的控制方式，特别是关于伴随控制参数变更的多变量控制系统的稳定化。

本发明涉及辊轧控制系统，特别是有关控制模型的自适应修正。

本发明涉及辊轧机的控制，特别是关于板厚和张力的优先控制。

本发明涉及辊轧机控制装置，特别是关于可提高板厚精度的前馈控制方式。

本发明与最佳伺服系统构成的多变量控制的辊轧机控制装置及其控制方法有关。

以往技术方面，第一，辊轧机的控制可以区分为调定控制以及对由此所定的稳定状态（动作点）产生的偏差进行处理的DDC（直接数控）两种。

在非线性较强且动作点经常会变化的辊轧机工艺流程中，经常实施调定控制以决定动作点，并在其动作点附近将控制对象做成线性近似（模型化），为了取得所希望的板厚数值对传动机构的控制指令进行计算。关于这种调定控制，例如社团法人日本钢铁协会发行（S59年9月）《钢板轧制的理论和实际（p283-294）》中已有详细论述。

采用调定计算取得的控制指令等设定值与占轧制时间大半的最高速度状态下的运转（稳定运转）相对应。但是，在实际轧制加工中，会产生加速·减速运转以及干扰等，使其实际的轧制状态（计测值）与设定值之间产生偏差。为了消除来自这一设定值的偏差，可进行DDC方式的传动机构（压下装置和轧辊驱动装置）控制。

在构成DDC的多变量控制系统中，有一种状态反馈控制系统。这是通常除了重叠固定的值的稳定部分之外，为消除状态量偏差进行高响应控制的系统。将这种状态反馈控制系统和为消除控制量（计测值）与控制指令值之间的偏差进行控制的反馈控制系统组合，可形成最佳伺服系统，已众所周知（计测自动控制学会编：自动控制手册：第1部p154）。

在构成DDC的其它控制系统中，还有预测前馈控制系统。这是利用能在执行控制前预测随时间变更的控制指令及板厚等部分干扰，对这些指令和干扰进行预先考虑的控制，以使提高控制精度和稳定性。

第二，采用多变量控制理论的DDC控制系统设计存在着难于编制正确的轧制模型和根据这一模型的控制模型，一旦模型出了毛病，就会出现1输入1输出的古典控制方式强有力控制性好等这样的问题。

为此，例如特开平1-133606号提出：根据辊轧机的实际值和调定值的误差数据对调定模型（轧制模型）进行修正，并在通过模拟检验之后，于控制副卷材时修正调定模型的方法。

第三，在配置有连续式多个轧制机座的辊轧机中，为获得所希望的产品质量，对各机座的板厚的和张力进行控制。通常将板厚恒定控制作为优先，例如为设定值的70％以下时，则进行相对板厚优先控制张力的带条控制。

在各机座上，具有控制轧辊圆周速度的轧辊驱动装置（电动机）和控制辊隙的压下装置。在冷轧时，在板厚的控制方面可以变更轧辊速度，在张力的控制方面可以变更压下位置。在热轧时，与此相反操作。

但是，在辊轧现象中的板厚和张力之间具有一方变化会影响另一方的相互干扰性，成为降低控制精度的原因。此外，在带条张力控制中，会牺牲此期间的板厚，使产品质量和成品率下降。

最近，应用多变量控制理论对板厚和张力同时进行控制，排除相互干扰，使控制精度提高的辊轧控制获得实际应用。

在辊轧机的板厚控制中，检测形成干扰的各机座的送入侧板厚变动，并在该板厚干扰达到轧辊正下方的定时，向压下装置以及轧辊驱动装置施加消除此干扰的控制指令，进行前馈压下控制以及速度控制。

但是，由于压下装置和轧辊驱动装置的传动机构存在有响应的无效时间，因此在前馈指令的定时中出现问题。例如，特开平3-165914号公报提出：对于压下控制系统的延迟，在轧制动作中对控制量的送出侧板厚偏差进行数点取样，再将其送出侧板厚偏差的平均值与上次的平均偏差值作出比较后，变更控制定时，使偏差为最小。

第四，作为采用最佳伺服系统的辊轧机控制的以往一例，可列举有计算轧辊No    27（1989年）记载的辊轧控制。该例为串联式辊轧机的条钢辊轧的控制，将压下位置、前方张力、轧辊转速作为状态量，将板厚、板宽、轧制负载以及转矩作为控制量，构成多变量控制的控制模式。

本例，考虑到利用轧制负载和张力拉长母材的方式进行辊轧，将用于控制前方张力的机座轧辊自身转速作为状态量。此外，作为控制量的板厚，直接采用板厚计进行计测。

本发明要解决的第一课题是：在由多个辊轧机座构成的串联式辊轧机的板厚控制时，辊轧机速度在+0m/分钟至1千几百m/分钟范围内变化，动作点也随着此速度，作很大变化。

此场合下，若通过调定控制，变更上述反馈控制系统和前馈控制系统的控制参数，并变更控制指令，则由状态反馈和预测前馈决定的操作量会急剧变化，从而使响应快的液压压下装置等因这种急剧变化的操作指令而产生动作不稳定。最坏时，会因张力急速度化而造成轧制中的板材断裂。

本发明解决第一课题的目的在于，在上述这样的非线性性极强的辊轧机控制中提供一种由状态反馈控制系统和预测前馈控制系响应控制的辊轧机控制方式。

要解决的第二课题是：在上述以往技术中，没有考虑到近似式的轧制模型的参数类根据辊轧状态的不同而与实情不一致，不能获得所定的控制精度。因此，即使能改善最高速度等稳定状态下进行的副卷材轧制动作的精度，也难以避免因外来因素和内部参数的变化而造成的轧制状态急剧变化那种异常状态下的精度下降，更不用说轧制速度的减速时等的非稳定运转状态。

本发明解决第二课题的目的在于，通过轧制中的控制模式的自适应修正，提供一种可提高轧制精度的辊轧控制方法及其装置。

要解决的第三课题是：在应用多变量控制理论的高精度DDC控制系统设计时，必需要有正确把握轧制情况动态特性的模型。但是，例如轧制材料的一部分有结构异常或形状不良现象时，就很难正确把握动态特性。在实际中，按照希尔（Hill）的近似式等，用影响系数等调整模型的预测值与实测值之间的误差。而且，由于轧制现象具有很强的非线性，因此采取根据轧制状态决定动作点，在该动作点周围进行线性近似的手法。

因此，在以往多变量控制中对板厚和张力进行同时控制的场合下，一旦模型和影响系数大不一样时，就会产生不能对应轧制情况的变化来排除相互干扰，以至出现控制精度比1输入1输出的古典式控制更低的问题。

再则，以往多变量控制中，没有充分注意对于轧辊驱动装置和压下装置具有的响应时间差异，存在不能充分跟踪短周期的控制指令的问题。

本发明解决第3课题的第1目的在于，提供一种能同时控制板厚和张力，并能使板厚控制和张力控制的控制效果一起提高的高精度而又稳定的辊轧控制方法及其装置。

本发明解决第3课题的第2目的在于，提供一种可有效利用传动构件之间的相应速度差异，高响应排除轧制造成的干扰，并能提高控制精度的辊轧控制方法及其装置。

本发明解决第3课题的第3目的在于，提供一种适用冷轧、热轧等辊轧工艺的，能不管采用的传动机构差异，通用性地适用于同时控制板厚的张力时的优先控制和非干扰控制的辊轧控制系统。

要解决的第四课题是：在上述传统技术中，由于在轧制动作中需要经常求送出侧板厚偏差的平均值，以修正控制定时，因此在到达定时稳定之前的期间不能获得充分的控制效果，处理开销也大。而且，由于传动机构以各自不同的无效时间进行动作，在压下装置和轧辊驱动装置中，未考虑到对应不同的响应延迟时间，用同一定时对某一点的板厚变动发出指令时，就不能取得前馈控制的充分效果。

本发明解决第四课题的一个目的在于，提供一种能解决上述以往技术的问题，能对各具有不同响应延迟时间的传动装置变更运算前馈指令的板厚数据，并使控制效果提高的辊轧控制方法及其装置。

本发明解决第四课题的另一个目的在于，提供使具有不同响应延迟时间的压下装置和轧辊驱动装置协调动作，以消除因板厚变动产生的板厚和张力的干扰，并提高板厚控制精度的辊轧控制方法及其装置。

本发明要解决的第五课题是：在上述的实例中，使用前方张力作为最佳伺服系统的状态量。但是，比较前方张力和后方张力对板厚的影响度时，存在前方张力影响变小、控制效果也小的问题。

另一方面，对于控制量没有注意到采用应变数的轧制负载会造成因张力急剧变化引起的不稳定控制。

此外，送出侧板厚计检测的板厚具有轧制材料从轧辊正下方移动到板厚计之间的大量无效时间（约500ms）。因此，根据轧辊正下方板厚产生的控制输出就要延迟这段无效时间，出现对应母材干扰等的板厚精度下降和产品质量恶化的问题。

本发明解决第五课题的目的在于，提供一种有效且最小限度选择多变量控制的状态量和控制量，由最佳伺服机构组成的高精度而又稳定的辊轧控制装置及其方法。

为了实现本发明第一课题的上述目的，本发明结构为如下：

即，对于在根据调定计算各自变更控制参数和指令值（目标值）时，为消除该指令值和所定周期中测量的控制量之间的偏差而决定操作量，从而控制成所要求的板厚的辊轧机控制方法，其特征在于每当用上述所定周期测量轧制工艺流程的多个状态量时，对各状态量求出与上次值之间的状态差分值，再将此状态差分值和作为上述控制参数之一的状态量反馈系数相乘，算出状态反馈系统的操作量偏差；在各个上述所定周期中，对根据上述调定计算输出的先行指令值和/或作为状态量之一所测量的送入侧板厚等的各预测值，求出与上述值之间的预测差分值并在控制时点前依次进行存贮，再将控制时点及其以后（未来）的多个工序的预测差分值和作为上述控制参数之一的预测前馈系数相乘，求出预测控制系统的操作量偏差，然后将上述状态反馈系统的操作量偏差和上述预测控制系统的操作量偏差累计加在上一个工序的操作量中，再输出到辊轧机的传动机构。

本发明的第二课题目的是这样实现的：对于求出根据轧制模型决定的调定值和以所定周期检测的状态量和控制量的实测值之间的偏差，再用所定的控制参数对该偏差进行反馈控制，以决定传动机构操作指令的辊轧机控制方法，用上述轧制模型的反调定计算，使所定的轧制参数适应上述实测值，再根据使适应上述实测值的所定轧制参数，判定轧制工艺过程的所定状态，执行用于决定上述控制参数的控制模型（状态方程式）的自适应修正。

在上述所定状态下，求出与上述状态量以及控制量的全部要素或一部分要素的实测值对应的各调定值之间的偏差，对按照这些各偏差值求出的评价值超过预定阈值时和/或轧制速度的加减速时等的非稳定运转时进行判定。

本发明第三课题的上述第1目的是这样实现的：对于同时控制板厚和张力的辊轧机控制方法，在相对目标值的张力实测值的偏差处在预定的张力范围（阈值）内时让板厚控制优先，处在范围外时则让张力控制优先。

本发明第三课题的上述第2目的是这样实现的：对于使压下装置和轧辊驱动装置的传动机构动作来同时控制板厚和张力的辊轧机控制方法，通过响应速度快的一方的传动机构的非干扰控制来消除因板厚或张力控制所引起的对张力或板厚的干扰。

本发明第三课题的上述第3目的是这样实现的：对于设有为消除实测的板厚和张力与各自目标值之间的偏差而同时进行控制的反馈控制系统、消除因板厚或张力控制所引起干扰的非干扰控制系统、按照这些控制系统的控制指令而动作的压下装置的轧辊驱动装置，并同时控制板厚和张力的辊轧机控制装置，使其具有：根据适用的冷加工或热加工的差异和/或板厚优先或张力优先控制，对与上述反馈控制系统所设板厚偏差对应的控制增益、与张力偏差对应的控制增益进行变更的控制增益调整构件以及根据与上述压下装置和上述轧辊驱动装置响应时间常数，对与上述非干扰控制系统所设板厚偏差对应的张力非干扰控制增益、与张力偏差对应的板厚非干扰控制增益进行调整的非干扰控制增益调整构件。

本发明第四课题的上述目的是这样实现的：对于对各自压下装置和轧辊驱动装置进行前馈控制，并控制轧制材料的板厚和张力的多级机座辊轧机控制方法，用所定周期检测各机座的压下位置、轧辊圆周速度、送出侧板厚以及与后一个机座之间的板速，根据前一机座送出侧检测的上述板速，对与上述送出侧板厚的检测位置开始至后一个机座为止的位置相对应存贮的上述板厚履历数据串进行移位，同时存贮新检测的上述板厚，再从上述履历数据串的上述后一个机座侧来选择与预给的上述压下装置响应延迟时间内移动的轧制材料移动距离相当的板厚数据，并根据此选择的板厚数据，求出送至作压下前馈的上述压下装置的压下指令，同样根据上述轧辊驱动装置的响应延迟时间，根据从上述履历数据串中选择的板厚数据求出送至作速度前馈的上述轧辊驱动装置的速度指令。

本发明第五课题的上述目的是这样实现的：对于设有用所定周期对由多个机座组成的辊轧机的多个状态量和多个控制量的实际值进行检测的检测装置以及为了消除由调定控制装置决定的动作点及目标设定值与上述实际值之间的误差进行控制的DDC控制装置的辊轧机控制装置，上述DDC控制装置由具有：将压下位置、后方张力及轧辊速度作为状态量进行反馈控制的状态反馈控制构件和具有将送出侧板厚及后方张力作为控制量进行反馈控制的控制量反馈控制构件的最佳伺服系统所构成。

而且，上述控制量的送出侧板厚采用通过观测装置根据质量流定律推定的轧辊正下方的板厚。

若利用解决第一课题的本发明，则操作量一旦在与上次值之间出现状态量、预测值差分，则将控制参数和这一差分值相乘可得到操作量偏差值，再将该偏差值和上次操作量进行累计，就可以得到操作量。由于这是一种差分/累计变换，因此宏观性来看的控制动作方面不会产生变更，但瞬间性的变更会产生极大的差别。即，通过差分值和参数相乘可减小参数变化和指令值变化的影响，其后，由于可以累计在上次操作量中，因此，能限制操作量的急剧变化。

其次，若利用解决第一课题的本发明，则通过前馈控制部分利用已了解的控制时点前的指令值和送入侧板厚，对到达多个工序之前考虑的操作指令作出决定，以改善响应性和稳定性，因此作为控制系统整体来讲，在保持高响应的同时可以实现非线性的辊轧机稳定且高精度的控制。

若利用解决第二课题的本发明，则在判定因状态量、控制量与其调定值之间的偏差造成的误差超过一定值的异常时，或者辊轧机正处在非稳定运转的轧制状态之后，能以精确定时执行根据轧制参数再计算的控制模型自适应修正。

其结果，由于能对应于正在急剧变化的轧制状态以及预先知道将要产生大的变动的非稳定运转的轧制状态，使控制参数在联机且实时方面达到最佳化，因此能避开对控制动作的外来因素和内部参数变化的影响，并可提高轧制精度。

解决第三课题的本发明的优先控制是通过根据在所定范围内有无张力偏差，使板厚控制增益或张力控制增益的一方相对另一方提高来实现。特别是转换优先控制对象的张力范围（阈值）分每个机座且分根据动作点变更设定的每个张力设定值的分类挡而定。由此，可以设定对应于动作点的精密的阈值，对即时轧制状态执行最佳的优先控制，从而可一同提高张力偏差影响下的板厚和张力精度。此外，由于可始终监视张力状况以防止其急剧变化，因此能实现稳定的辊轧机运转。

若利用解决第三课题的本发明的非干扰控制，则通过响应速度快的传动机构并配合相位下，对响应速度慢的传动机械进行非干扰控制因此可彻底消除干扰，提高板厚和张力的控制效果。

若利用解决第三课题的本发明辊轧机控制装置，则可将板厚或张力的优先控制适用于用轧辊驱动装置控制板厚、用压下装置控制张力的冷轧加工以及与此相反控制方式的热轧加工两种工艺。此外，由于还可以将非干扰控制的执行装置适用于压下装置响应答速度为快的和与此相反的轧辊驱动装置响应速度为快的两者中的任一情况，因此使轧制控制系统的结构组成和变更变得容易。

若利用解决第四课题的本发明，则考虑到因无效时间和延迟系数造成的响应延迟时间在各个传动机构中不一致，通过对应并跟踪板速和响应延迟时间来选择运算前馈指令的板厚数据。结果，可以不依赖于各传动机构的响应延迟时间和板速，进行符合板厚变动相位定时的前馈控制。

其次，由于对轧辊驱动装置进行前馈控制，以消除厚度变动所包含的张力变动部分，因此可实现两种传动机构的协调控制，可谋求提高控制稳定性和板厚精度。

若利用解决第五课题的本发明，则采用轧制工艺流程影响程度大的独立变数作为多变量控制中的状态量，在采用状态反馈控制系统高响应控制轧制工艺流程的同时，采用控制量反馈控制系统进行板厚的稳定控制。

特别是将比以往前方张力控制效果大的后方张力和为控制该后方张力的前机座的轧辊速度与压下位置一起作为状态量，可以提高板厚精度。此外，由于在控制量中使用张力值，可限制张力的急剧变化，实现不存在钢板断裂等现象的稳定作业。而且，由于在控制量的送出侧板厚中采用轧辊正下方的推定值，因此可进行不存在移至送出侧板厚计的无效时间的高响应控制，并可防止因干扰等引起的板厚精度下降，提高产品质量。

图1为解决第一课题的本发明实施例的辊轧控制装置的功能结构图；

图2为应用本发明的辊轧机控制系统的结构图；

图3为轧制机座的结构图；

图4为采用串联式辊轧机的控制系统的结构概要图；

图5为表示差分机构功能的模型图；

图6为表示状态反馈机构功能的模式图；

图7为表示累计机构功能的模式图；

图8为预测指令控制系统的功能结构图；

图9为预测干扰控制系统的功能结构图；

图10为表示反馈控制系统动作的说明图；

图11为表示预测指令控制系统动作的说明图；

图12为表示预测干扰控制系统动作的说明图；

图13为包括解决第二课题的本发明一实施例的控制模型修正装置的轧制控制系统的结构图；

图14为辊轧机的动作说明图；

图15为辊轧机动作点的说明图；

图16为母材变化时动作点的说明图；

图17为母材变化时控制动作的说明图；

图18为说明作为最佳伺服系统组成的DDC控制器的控制系统结构的模式图；

图19为事件检测机构的功能方框图；

图20为说明本实施例的轧制控制动作的说明图；

图21为解决第三课题的本发明一实施例的辊轧控制装置的结构图；

图22为在轧辊速度控制指令系统中详细表示反馈控制构件和非干扰控制构件的功能方框图；

图23为在压下位置控制指令系统中详细表示反馈控制构件和非干扰控制构件的功能方框图；

图24为详细说明优先控制构件和控制增益运算构件的功能方框图；

图25为表示优先控制构件和控制增益运算构件处理顺序的流程图；

图26为表示非干扰优先控制构件处理顺序的流程图；

图27为本实施例的板厚优先控制时轧制系统一动态图；

图28为本实施例的张力优先控制时轧制系统一动态图；

图29为解决第四课题的本发明一实施例的辊轧机控制装置的结构图；

图30为说明板厚跟踪部结构的模式图；

图31为说明压下无效时间修正板厚跟踪部的模式图；

图32为说明速度无效时间修正板厚跟踪部的模式图；

图33为说明本实施例辊轧控制装置动作的流程图；

图34为说明影响系数计算顺序的操作流程图；

图35为说明速度指令计算顺序的操作流程图；

图36为说明压下指令计算顺序的操作流程图；

图37为说明压下指令和压下装置响应的定时图；

图38为说明速度指令和轧辊驱动装置响应的定时图；

图39为说明压下指令和压下装置的其它响应的定时图；

图40为说明速度指令和轧辊驱动装置的其它响应的定时图；

图41为解决第五课题的本发明一实施例辊轧控制装置的结构图；

图42为逐次式控制的说明图。

图43为在图1结构中的控制参数和输入信号关系的说明图；

图44为状态反馈控制系统的说明图；

图45为控制量反馈控制系统的说明图；

图46为指令产生机构的说明图；

图47为质量流板厚推定装置的说明图；

图48为消除偏移过程的说明图；

图49为表示本实施例的辊轧控制动作有效性的说明图。

下面，参见附图说明解决第一课题的本发明第1实施例。

图2为辊轧机控制装置的一般性结构图。控制对象辊轧机1接受来自控制装置2的控制指令9后进行动作。控制装置2采用由检测装置3检测辊轧机1动作状态的状态量，产生对传动机构8的指令。辊轧机1的非线性强，不能适用线性控制方式。为此，控制装置2其结构包括：调定控制系统4；由上述调定控制系统4接受目标值后进行工作，使来自目标值的偏差为零的DDC控制系统5；用于调定控制系统4决定动作点的轧制模型6；以及用来自检测装置3的输出，推定控制所必需的但不能直接测量的状态量的观测装置7。

图3为表示辊轧机的结构图。辊轧机1的机座由对向的1对工作轧辊10、中间轧辊11和支承轧辊12所构成。在支承轧辊12上连接有压下装置13，通过控制压下装置13的位置，改变中间轧辊11和工作轧辊10的间隔，可改变轧制材料14的板厚。在工作轧辊10的轴上，通过齿轮装置15连接轧辊驱动装置16。传动机构8由这些液压压下装置13及轧辊驱动装置16所构成。

图4为以串联式辊轧机为对象的辊轧控制系统的示意图。将多节机座的辊轧机1的动作状态作为模型化的状态量，可用板厚检测器3-1测得轧制材料14的送出侧板厚h、用张力检测器3-3测得作用于轧制材料14的张力τ、用轧制负载检测器3-4测得轧制负载P以及用轧辊速度检测器3-5测得轧辊速度V_R。而且，也可以将用压下位置检测器3-6测得的压下位置S替代轧制负载P来作为状态量。用板速检测计3-2测量用于跟踪的板速。

DDC控制器5由下列部件组成：进行反馈，使轧制状态保持稳定的反馈控制部5-1；进行指令和预测干扰的前馈控制的前馈控制部5-2；以及将来自该控制部5-1和5-2的压下位置操作量和及轧辊速度操作量各自进行加法计算，然后输出到作为传动机构8的压下装置13和轧辊驱动装置16的加法部5-3。

图1为表示解决第一课题的本发明1个实施例的辊轧控制装置2的结构图。除了作为调定控制系统4一部分的控制参数修正机构41和指令产生机构42之外，是将DDC控制器5作出详细表示的功能系统图。

图1中，状态量的差分机构51-1、反馈控制机构52以及积分机构53组成了保持辊轧机1稳定状态的是佳稳定器。而且，还包括控制量和指令的加（减）机构54、反馈控制机构55以及加法运算机构56，组成图4的反馈控制部5-1。这也是一种最佳伺服系统。

其次，对来自指令产生机构42的指令进行跟踪的跟踪机构59-1、差分机构51-2以及指令前馈控制机构57相当于图4的前馈控制部5-2。而且，还附加有由输入送入侧板厚的差分机构51-3、跟踪机构59-2和预测干扰前馈控制机构57组成的预测干扰的前馈控制。

串联式辊轧机的控制模型是将负载式、前滑率式、板速及其微小变动式、质量流及其微小变动式、机架的延迟时间及其微小变动式、液压装置的延迟及其微小变动式、速度装置的延迟及其微小变动式、仪表测量及其微小变动式、张力及其微小变动式等各种公知的方程式在动作点附近局部线性化，现用（式1）那样的能以一般式表现各自特征的多状态方程式来进行说明。

式中，A：系统矩阵、B：操作矩阵、C：观测矩阵、E：干扰矩阵、X：状态矢量、u：输入（操作量）矢量、y：输出（控制量）矢量、d：干扰矢量，以（式2）至（式5）表示各矢量。但添加i字母的表示轧制机座的变量。此外，各公式的符号说明示于表1。

X_i＝[X_i1，X_i2，X_i3，X_i4]^T＝[△h_i，△p_i，△V_Ri，△τ_fi]^T…（式2）

U_i＝[U_i1，U_i2]^T＝[△S_pi，△U_pi-1]^T…（式3）

E_i＝[E_i1，E_i2，E_i3]^T＝[△H_i，△S_r1，d△S_r/dt]^T…（式4）

Y_i＝[Y₁，Y₂]^T＝[△h_i，△τ_fi]^T…（式5）

注：在（式1）至（式5）中，〔^T〕表示换位矩阵

通过上述式子，辊轧机的状态方程式可以分别引伸出下列4种状态量和2种控制量，在状态量（x₁-x₄）方面有送出侧板厚偏差△h_i、负载偏差△P_i、轧辊速度偏差△V_Ri和送出侧张力偏差△τ_fi，在控制量（y₁，y₂）方面有板厚偏差和张力偏差。此外，操作量u分为压下位置指令偏差△S_pi（U₁）和轧辊速度指令偏差△V_pi-1（U₂）。还有，控制模型由于采用线性控制系统的设计手法，因此可用偏差值系统来处理。下面，在偏差值差分值上分别标有三角“△”和倒三角“

”标号。

表2为表示矩阵A、B、C和E的内容，表3为表示它的要素，表4进一步表示其要素。

上述状态方程式所等同的控制模型在每次根据被取样的辊轧机1状态而变更动作点时，通过控制参数修正机构41运算控制模型的参数（状态方程式的各系数），可修正反馈控制机构53和55的反馈系数F_x、F_e以及前馈控制机构57和58的前馈系数F_r、F_d

根据最佳调节理论和H∞控制理论等现代控制理论，可以用分各状态而定的李卡其方程式计算控制参数。关于这点，现代控制工艺学（第7章141-158页；土谷武士、江上正共著；产业图书株式会社出版、1991年4月26日）”和“系统控制理论（第6章222-256页；伊藤正美著；昭晃堂社出版、1973年5月20日）”中都有详述。

下面，详细说明图1所示的实施例的动作。对于用（式1）的状态方程式而通用化的辊轧机1，用设在各机座上的检测装置3以所定周期T检测（式2）的状态量（送出侧板厚、压下负载、轧辊速度以及送出侧张力）。这些状态量可由差分机构51-1求出与上次值的差分值。此外，i机座的状态量xi，在偏差值系统中，如（式2）那样，由来自规定值的偏差值提供。通过调定系统4可预先计算规定值。

图5为说明图1差分机构51-1结构的模型图。而且，差分机构51-2、3都基本上为相同结构。差分机构51根据输入数（本例为4）设置差分器120（123）。差分器120由无效时间机构121和加法器123组成，按（式6）、（式7）那样对从直接加在加法器122上的输入开始，经过无效时间机构121的输入［即1个周期前（k-1）T的输入］进行运算，再输出差分值

X_i（ X_i1- X_i4。无效时间机构121的无效时间为控制系统的取样周期T（秒）。

X_ij（K）＝X_ij（K）-X_ij（K-1）（j＝1，～，4）…（式6）

X_i（K）＝[

X_i1（K），

X_i2（K），

X_i3（K），

X_i4（K）]…（式7）

图6为说明反馈机构52结构的模式图。来自差分机构51-1的差分值 X_i在乘法器130中与（式8）所示的反馈系数F_x相乘，再按（式9）和（式10）可求出（式3）所示的压下位置指令成分U₁和轧辊速度指令成分U₂的偏差值△U¹ ₁和△U¹ ₂。

$\mathrm{\Δ}{U}_i^l[\mathrm{\Δ}{U}_{\mathrm{il}}^l,\mathrm{\Δ}{U}_{i2}^l]T$

式中，DX₁：送出侧板厚的差分值

h、 X₂：送出侧张力的差分值

τ_f、

X₃：压下负载的差分值

P₃、

X₄：轧辊速度的差分值

V_R

另一方面，从指令产生机构42提供的（式11）所示指令r（板厚偏差值指令△h_ref和张力偏差指令△τ_fref在加法器54中同（式5）所示的辊轧机1的控制量y（送出侧板厚偏差△h和送出侧张力偏差△τ_f）按（式12）求出偏差ε。

r_i＝[r_i1，r_i2]^T＝[△h_iref，△τ_firef]^T…（式11）

式中，ε_i1为压下位置指令成分、ε_i2为轧辊速度指令成分。该偏差ε被输入到反馈控制机构55，与（式13）所示的反馈系数F_e相乘，按（式14）和（式15）可求出压下位置指令成分的操作量偏差值△U² ₁和轧辊速度指令成分的偏差值△U² ₂

再用加法机构56分各成分按（式16）将来自反馈控制机构52的△U¹ ₁和△U¹ ₂进行加法运算。

图7为说明累计机构53结构的模型图。设置有与来自加法机构56的各成分输入对应的累计器125，在周期T内对被离散化的输入值△U₁或△U₂累计后进行输出。累计器125用加法器126将来自反馈机构52的输入和输出在此之前的加法结果的无效时间要素127的输出进行相加后，将新的加法结果作为操作量U输出到传动机构8。在本例中，压下装置13、轧辊驱动装置16分别输出压下位置操作量U₁、轧辊速度操作量U₂。若用积分形式来表示通过该加法机构53的操作量U的运算，则为（式17）和（式18）。

这样，就可决定反馈控制系统5-1的各操作量，即，轧辊压下装置13输出的压下位置指令偏差（△S_pi）和轧辊驱动装置16输出的轧辊速度指令偏差（△V_pi）。

图10为说明采用反馈控制系统5-1效果的定时图。控制参数修正机构41每隔一定周期对辊轧机1的状态进行计测，如该图（a）所示，在时间t₂和t₄使反馈控制机构52的系数F_x产生变化。并使辊轧机1检测的板厚偏差△h产生如同该图（b）所示的变动。

被反馈的△h产生的操作量，以往是反馈系数F_x和△h相乘后形成该图（C）的波形；在时间t₂和t₄变为阶梯状的指令。此时，若控制增益F_x大，则会使指令急剧变化而造成控制系统不稳定。

另一方面，在本发明的反馈系统中，由于设置差分机构51-1，可得到反馈系数F_x乘以与上次值的差分[△h（t）-△h（t-1）]后的偏差指令值，从而变化缩小，而且，在累计机构53中，通过将该偏差指令值和上次指令值相加来决定操作量，因此如该图（d）所示，操作量不会产生急剧变化。

下面，说明前馈控制部5-2的结构和动作。前馈控制可分为下列的预测指令控制系统、预测干扰控制系统，还有将两者组合而成的预测控制系统。

首先，说明预测指令控制系统。由于指令产生机构42通过调定计算，可了解比DDC控制时点的指令更往前（未来）的发生指令，因此可提前输出指令。下面，以输出提前4个工序指令的实例进行说明。

图8为详细表示预测指令控制系统的功能系统图，由跟踪机构59-1、差分机构51-2以及指令前馈控制机构57组成。跟踪机构59-1输入3个工序前的指令r（K+3），在与控制系统的取样周期（控制周期）T相等的无效时间Z^-1内进行保持的同时，在每个控制周期内进行往复继电式指令传送，然后输出r（K+2）·r（K+1）和r（K）。最终输出的r（K）的作为通常的指令，如上述那样输入加法器54内。

各预测指令可由差分机构51-2-1至51-2-3分别获取与上次工序指令之间的差分。例如，最先的差分机构51-2-1在取得本次输入的r（K+3）与保持的上次工序的r（K+3）′[＝r（K+2）]的差分之后输出预测指令差分值

r（K+3）。同样，可由其它的差分机构51-2-2、1分别输出

r（K+2）、

r（K+1）。

在指令前馈控制机构57中，预测指令差分值各自与（式19）所示的前馈系数F_R相乘，按（式20）和（式21）可求出压下位置指令成分操作量的偏差值△U³ ₁和轧辊速度指令成分的偏差量△U³ ₂

再用加法机构56，按（式22）在各自成分上，加上来自反馈控制部5-1的△U₁、△U₂。

实际的指令r为（式11）所示的板厚偏差△h_ref和张力偏差△τ_ref。如图8所示，相对各自预测指令具有跟踪构件和差分机构。此外，如式（21）所示，前馈系数F_R在每次动作点变更时通常调定计算，可在考虑板厚偏差△h_ref和张力偏差△τ_ref各自前3工序下进行修正。

图11为说明本实施例的预测指令控制系统动作的定时图。如该图（a）所示，现在的张力指令△τ_o向着将来从工序（K）开始变更为（K+1）、（K+2）……。并且，如该图（b）所示，还可以用（K+4）变更前馈系数F_R

在此场合下，如该图（c）所示，基于未用以往差分的张力指令与系数F_R之积的操作量的速度指令成分，在（K+）中会急剧变化工序状态，使预测控制成为干扰造成其它控制系统不稳定。

对此，若利用本实施例，则能根据与前工序的差分值和系数F_R之积来决定操作量，而且，由于从工序（K）的3工序前考虑指令变更，如该图（d）所示，操作指令的变化就会变得平稳，不会出现如以往那样的急剧变化。而且，与只用反馈控制系统5-1的场合相比较，可以避免因采用差分值引起的响应延迟，能进行稳定又高精度的控制。

下面说明预测干扰控制系统。如（式4）所示，可预测的干扰有送入侧板厚偏差△H、轧辊偏心偏差△S_r等，但这里举送入侧板厚偏差△H为例进行说明。

在使用串联式辊轧机时，通过前机座的送出侧板厚检测计3-1（第1机座时为送入侧板厚检测计），后级机座可以预先知道母材干扰，因此对前机座的测量值进行存贮，并跟踪与该值对应的轧制材料在第n工序时是否到达后级机座的轧辊正下方位置，在到达时点的同时对母材干扰进行预测控制。

图9为详细表示预测干扰控制系统的系统图，由差分机51-3、跟踪机构59-2和预测干扰前馈控制机构58组成。在取样周期内测得的送入侧板厚H（k），在第K工序到达轧辊正下方。同样，下一个H（K+1）在第K+1工序到达。

首先，取得差分机构51-3所测的送入侧板厚H（K+1）和上次H（K）的差分，然后将差分值 H（K+1）存贮在跟踪机构59-2的跟踪存储器内。同样，在此之前，将上次的差分值 H（K）、上上次的差分值

H（K₁）……与轧辊正下方轧制材料相对应的差分值

H（0）存贮在跟踪存储器内。存贮在跟踪存储器的、超过轧辊正下方的差分值可被舍弃。

送入侧板厚H（K）被取样之后，在K工序，由跟踪存储器输出送入侧板厚差分值 H（K）和 H（K+1），在预测干扰前馈控制机构58中，与（式23）所示的前馈系数F_d相乘，按（式24）和（式25）求出压下位置指令成分的操作量的偏差值△U⁴ ₁和轧辊速度指令成分的偏差值△U⁴ ₂

再用加法机构56，按（式26）分各成分与来自上述前馈控制部和预测指令控制部分的输入进行加法计算。

若利用本实施例，则由于用差分值于干扰，因此即使在前馈系数F_d变得很大时，也能抑制操作指令的急剧变化。而且，操作指令利用2个工序的差分值，例如，在第（K+1）工序预测到工序上的母材变动时，就产生根据前一个的K工序考虑K+1工序的干扰的预测干扰指令。

图12为表示本实施例预测干扰控制系统动作的定时图。该图（a）表示前馈系数F_d的值，在工序K进行修正。该图（b）表示母材干扰，在工序（K+1）中产生工序上的变动。该图（C）为由母材干扰和系数F_d之积形成的以往预测干扰操作量，在工序K和K+1时，会产生因系数变更和干扰引起的急剧变化，使控制系统动作不稳定。

与此相反，该图（d）为本实施例的预测干扰操作量，由于工序K采用差分值，并由于工序K+1进行考虑有差分值和2工序的差分值的运算，可以限制操作量的急剧变化。

由此，本实施例的预测干扰控制即使因动作点变化引起控制参数变更时，由于用差分值输入预测干扰，而且顾及多个工序的差分值，形成预测干扰指令，因此能对干扰进行稳定控制。

在上述预测干扰控制系统中，只输入送入侧板厚H，但也可以用控制之前通过检测装置3或观测装置7取得的数据作为输入，例如轧辊偏心量Sr等。

此外，在每个取样周期中作为状态量取得的送入侧板厚（前机座的送出侧板厚），若用其照上述那样进行积极的预测控制，则可提高整个控制系统的响应性，并提高精度。特别是在上述状态反馈系统中加入累计构件时，可补偿响应性下降。两者组合的本实施例控制装置，在动作点和指令变更时，能在保持高响应和高精度的同时，进行稳定的轧制控制。

下面，再参见附图说明解决第二课题的本发明实施例。

应用本发明的辊轧机控制系统结构图与图2、图3相同。

图14表示上述工作轧辊13和轧制材料14的关系。轧制材料14从该图的左侧移至右侧。设定轧制材料14的送入侧板厚H、送出侧板厚h、工作轧辊的间隔S以及加于工作轧辊10的负载P。这些量中，表示轧制负载物理关系的是（函数1）所示的Hill的近似式。下标i字母表示在多级辊轧机系统中i机座的物理量。此外，（函数1）的磨擦修正项为（函数2）。

$P_i=b\·k_i\·k_i\·D_{\mathrm{pi}}\sqrt{R_i^{\′}\·(H_i-h_i)}$

…（函数1）

式中，b：板宽

κ_i：张力修正项

k₁i：平均变形阻力

D_pi：摩擦修正项

R_i：扁平轧辊直径

H_i：送入侧板厚

h_i：送出侧板厚

$D_{\mathrm{pi}}=a_1-a_2\·r_i+a_3\·{\mathrm{\μ}}_i\·r_i\·\sqrt{1-r_i}\·\sqrt{1-r_i}\·\sqrt{\frac{R_i}{h_i}}\mathrm{...(函数2)}$

式中，a₁：常数

a₂：常数

a₃：常数

μ_i：摩擦系数

r₁：压下率

另一方面，仪表测量式可以用下式（函数3）表示。上述的轧制模型6可以用这些（函数1）至（函数3）来表示。

h_i= Si + (P₁)/(K) …（函数3）

式中，Si：压下位置（辊隙）

K：辊轧机弹簧常数

图15为表示（函数1）和（函数3）关系的曲线图，纵坐标轴表示轧制负载，横坐标轴表示压下位置及板厚。（函数1）与横轴的交点为送入侧板厚H。（函数1）和（函数3）的交点为动作点，其横轴的位置作为送出侧板厚h，纵轴的位置作为负载P。

如图16所示，母材的板厚从H_o变化为H_i时，轧制负载式和仪表测量式交点即动作点产生了变化，板厚从h_o变为h₁，负载从p_o变为p₁。结果，板厚就会偏离目标值h。

为此，实施板厚控制，以移动辊轧机的压下位置使板厚控制为所定精度内。此时的指令的变化部分为△S，如图17所示，将压下控制装置的位置从S₁向S方向控制。结果，仪表测量式从虚线的位置平行移至实线位置，与负载式的交点从板厚h₁移至板厚h，从负载P₁移至负载p。

这样，调定控制系统4就是在各种轧制条件下，求取轧制负载式和仪表测量式的交点即动作点。作为调定计算的具体方法来讲，可应用求取方程式根的算法，例如求取重复的数值解的牛顿-拉布逊法等。

调定控制系统4根据轧制模型6对各状态中的动作点，即调定值进行计算后提供给DDC控制系统5。另一方面，DDC控制系统5在动作点附近的可线性近似的范围内进行动作，以使其控制量和状态量的调定值（动作点）与它们的测量值之间偏差为零，构成所谓的调节系统。因此，DDC控制系统5的控制模型作为求取偏离调定值的偏差的偏差值系统来讲，可以通过下列求出状态方程式来记述。

用偏差值系统表示（函数3）的仪表测量式和在动作点附近泰勒展开并用微小变化部分表示（函数1）的轧制负载式可用（函数4）和（函数5）来表示。

△h_i=△S_i+ (△P_i)/(K_i) …（函数4）

式中，△h_i：第i机座送出侧板厚

△S_i：第i机座压下位置

△P_i：第i机座轧制负载

K_i：第i机座辊轧机常数

可以从（函数4）和（函数5）引导出（函数6）。

若分别用1次延迟系统对传动机构的压下装置13及轧辊驱动装置16的响应作近似时，则为（函数7）和（函数8）。

(d△Si)/(dt) = 1/(T_si) (△S_pi- △S_i)…（函数7）

△S_pi：第i机座压下指令

$\frac{\mathrm{d\ΔSi}}{\mathrm{dt}}=\frac{1}{T_{\mathrm{si}}}(\mathrm{\Δ}{S}_{\mathrm{pi}}-\mathrm{\Δ}{S}_i)$ ...(函数7)

△V_pi：第i机座轧辊速度指令

△V_Ri：第i机座轧辊速度

辊轧机的后方张力可用（函数9）表示，若根据质量流式求取其微小变化部分时则为（函数10）。

(d △τb_i)/(dt) = (E_i)/(L_i) (△V_{O i}- △V_{Oi - 1})…（函数9）

H_iV_oi=h_iV_oi

△V_oi= 1/(H_i) ｛h_i△V_oi+△h_iV_oi-△H_iV_oi｝

                                                                                                                                            …（函数10）

（函数11）、（函数12）分别表示送出侧板速及其微小变化部分、送入侧板速的微小变化部分。

V_oi=(1+f_i)V_Ri

△V_oi=(1+f_i)△V_Ri+V_Ri△f_i

= 1/(H_i) ｛h_i△V_oi+ △h_iV_oi｝…（函数11）

△V_oi= 1/(H_i) ｛h_i(1+f_i)△V_Ri+ h_iV_Ri△f_i

+(1 + f_i)V_Ri△h_i｝…（函数12）

将（函数11）和（函数12）代入（函数9），则可引出（函数13）。

(d △τb_i)/(dt) = (E_i)/(L_i) ［ (h_i(1+f_i))/(H_i) △V_Ri+ (h_iV_Ri)/(H_i) △f_i

+ ((1+f_i)V_Ri)/(H_I) △ h_i

+ (E_i)/(L_i) ［- (1+f_i-1)△V_Ri-1-V_R-1△f_i-1］ …（函数13）

（函数14）表示泰勒展开前滑率式的微小变化式。

若将（函数14）代入（函数13），则可得到（函数15）。

式中，将（函数16）表示的相等的信息进行综合，可得到（函数17）。

△τ_fi＝△τ_bi+1…（函数16）

若将（式式11）代入（数式17），则为（函数18）。

若将这些函数式综合，以矩阵式表示时，则为（函数19）的状态方程式。

若用（函数20）和（表1）所示的符号来表示（函数19）的各项矩阵及变数矢量，在控制周期T_s内离散化时，可得到（函数21）的状态方程式。该（函数21）表示DDC5的控制模型，通过求取动作点上的矩阵要素进行线性近似。

(d)/(dt) x = Ax+Bu

                y=Cx

式中，

x = ［△S△VR△τb］^T

u=［△S_p△ V_P］^T…（函数20）

注：T_s：压下装置的延迟时间

T_v：速度控制输入装置的延迟时间

E：杨氏系数        L：机座间距离        K：弹性系数

x (k + 1)=A_OX(k) + B_Ou(k)…（函数21）

式中，

图18为用最佳伺服系统组成的DDC控制系统5的功能方框图。来自检测装置3或观察装置7的状态量X被输入至加法机构20，可求出相对于来自调定控制系统4的状态量调定值X_s（动作点）的偏差值△X。本例的状态量为压下位置S、轧辊速度V_R、后方张力τ_b

状态量的偏差值△_x被输入到比例控制机构21后，与反馈系数（比例增益）f_x相乘，形成与压下位置成分（△S_p）和速度成分（△V_RP）各状态量对应的控制指令（操作量）△U。

同样，本例的控制量y即出侧板厚h和后方张力τ_b，可用加法机构22求出相对调定值Y_s（目标值）的偏差值e（误差），再用积分机构23与反馈系数（比例增益）f_e相乘进行积分，形成与压下位置成分（S_p′）和速度成分（V_Rp′）各控制量相对应的控制指令U_e

指令产生机构24将对应于状态量的控制指令△U、对应于控制量的控制指令U_e和来自调定控制系统4的调定值U_s分压下位置成分和速度成分各自相加，形成输出至压下装置13和轧辊驱动装置16的操作指令U。

其中，控制系数的反馈系数f_x和f_e若考虑（函数19）的扩大矩阵来解众所周知的李卡其方程式时，可求出（函数22）的反馈矩阵f_x、f_e。至于调定控制系统4的控制参数计算，例如土谷武士青的“现代控制理论”中已有详细论述。

由于上述的轧制负载式（函数1）和用线性化机构对动作点附近进行近似的状态方程式（函数21）为近似式，轧制中会引起磨擦系数（μ）和变形阻力（K）等设定值与实际状态不一致。因此不能得到所期望的控制性能，有必要根据轧制状态作自适应修正。

图13表示解决第二课题的本发明一实施例的控制模型自适应修正装置10的功能方框图。修正控制10包括根据状态量x和控制量y的实际值以联机方式修正控制模型的自适应修正构件28以及需要评价轧制状态时启动自适应修正构件的启动构件29。

先说明自适应修正构件28。轧制参数计算机构33根据检测装置输入的状态量x、控制量y等和通过调定控制系统4可参照用的轧制模型35，对难以对等的轧制参数类通过反调定计算方式求取。这种轧制参数包括轧制负载的自应修正系数Z_pi、压下位置的零点修正△S_oi、油膜厚度C_pi、分配率比a_i以及前滑率比f_ai等。

这些轧制参数的计算可采用轧制模型的轧制负载式（函数1）和最小平方近似的回归法。下面，以自适应修正系数Z_p为例，说明轧制参数的计算方法。

自适应修正系数Z_p是一种吸收实际轧制负载P和用轧制模型求出的预测轧制负载P′之间误差的系数。这误差是因不能以模型定量表现的情况所产生。预测轧制负载P′是一种将板厚的板宽等实测值代入（函数1）和（函数2）后算出的值，与该时点的轧制负载检测计的实际负载p之间成立（函数23）的关系式。

P＝Z_p·P′…（函数23）

自适应修正系数Z_p可以按照（表2）所示，将P′、P、Z_p作n个数据收集来进行计算，以满足评价函数（函数24）。（函数24）的最小解，只要对变量Z_P进行1阶微分即可，因此按照从该1阶微分式得到的（函数25），可求出Z_p

$\mathrm{Zp}=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{Zpj}}{n}\mathrm{...(函数25)}$

按照这种方式求出的轧制参数被传递到调定控制系统4后，即可用于其后的调定计算。

另一方面，线性化机构34一旦被输入来自轧制参数计算机构33的轧制参数，就会参照轧制模型35进行（函数4）至（函数21）的运算，以求出控制模型即状态方程式（函数21）的矩阵要素。控制运算机构36对该状态方程方式的矩阵解众所周知的李卡基方程式，求出控制参数f_x和f_e，以更新DDC控制系统5的比例机构21和积分机构23的系数。

其次说明启动构件。图19为事件检测机构31的功能方框图。由检测装置3输入组合状态量及控制量的扩大状态量矢量（压下位置S、轧辊速度V_R、后方张力τ_b和送出侧板厚h）。而且，由调定控制系统4输入与扩大状态量矢量对应的基准值矢量（S_S、V_RS、τ_bs、h_s），用差分机构301按（函数26）求出各要素的偏差。

△Z＝Z-Zs＝[△s，△v_R，△τ_b，τh]＝[S-S_s，v_R-v_RS，τ_b-τ_bs，h-h_s]…（函数26）

扩大偏差状态矢量△Z输入到滤波机构302，去除矢量中重叠的噪声成分。这种清除通过求出△Z的移动平均等众所周知的平均化处理来进行。

异常检测机构303求出扩大偏差状态矢量△Z的评价值，当该值超出一定值（阈值）时输出事件信号。作为评价值来讲，可计算（函数24）所示的由全部状态量和控制量产生的扩大状态偏差的均方误差ε。虽然也可以就部分状态量或控制量来求取误差ε，但在动作复杂的轧制情况中，还是采用本实施例的方法才能正确反映状态。

$\mathrm{\ϵ}={\∫}_0^T(\mathrm{\Δ}{S}^2+\mathrm{\Δ}{V}_R^2+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_b^2+\mathrm{\Δ}{h}^2)$ ...(函数27) 式中，c：常数

启动机构31在接受来自事件检测机构30的事件信号后，启动自适应修正构件，以修正DDC控制系统5的控制参数。此外，启动机构31在启动自适应修正构件28之前，先启动调定控制系统4，调定控制系统4根据轧制状态修正其目标值。

图20表示采用本实施例的轧制控制系统的动作。

该图（a）表示轧制速度，该图（b）和（c）表示相对于板厚h的基准值h_s的推移。当轧制速度下降时，（函数1）的轧制负载P就增大，以往则如该图（b）所示，增大板厚的厚度。

在本实施例中，如该图（c）所示增加板厚h后，当均方误差ε（斜线部分①的面积）在②的定时内超过阈值，则输出事件信号，启动控制模型自适应修正装置10。图（d）为来自调定控制系统4的压下位置基准值（目标值），与②动作点相对应而计算的动作图。该图（e）表示反馈系数fx11，可对应于②的动作点实现最佳化。其结果，如该图（c）所示，可以限制相对基准值h_s的板厚偏差。

根据这一特征，由于在需要修正控制模型时能正确进行特别设定，可使采用参数修正的精度提高。此外，还可以免去不必要的模型变更处理以及避免由此引起的控制系统的干扰。

辊轧机的运转状态有板速在最高转速状态下基本保持稳定的稳定运转状态以及板速的加速状态和减速状态或者母材板厚变动的焊接点通过等的非稳定运转状态，可以预知非稳定时轧制状态会产生大变动。定时机构32对来自检测装置3的板速和焊接点等进行监视，在非稳定运转状态持续时，以所定周期启动自适应修正构件28。

例如，在取样周期T和恒定加速度a的加速状态下，板速每次增加aT时，定时机构32输出触发信号，通过启动机构31启动轧制参数修正机构33。

根据这一特征，在轧制状态大变动的非稳定运转状态下，需要控制参数的再计算，不根据上述的事件检测或优先地进行所定周期的简单启动决定。

下面，参见附图详细说明解决第三课题的本发明实施例。

应用本发明的轧制控制系统的概要结构略图与图2相同。这种控制系统是在联机下变更DDC控制器5的控制增益的最佳控制系统。

调定控制系统4具有设定值运算构件4-1，该构件根据轧制模型6，对与跟随轧制进程的各机座目标值、轧制条件、以及来自检测装置3的轧制状态对应的动作点和影响系数进行运算。

（函数31）至（函数33）表示轧制模式。

$P_i=b\·k_i\·k_i{\·D}_{\mathrm{pi}}\sqrt{R_i^{\′}\·(H_i-h_i)}$ ...(函数31)

式中，b：板宽

κ_i：张力修正项

k_i：平均变形阻力

D_pi：摩擦修正项

R_i′：扁平轧辊直径

H_i：送入侧板厚

h_i：送出侧板厚

$D_{\mathrm{pi}}=a_1\·a_2\·r_i+a_3{\·\mathrm{\μ}}_i\·r_i\·\sqrt{1-r_i}\·\sqrt{\frac{R_i^{\′}}{h_i}}\mathrm{...(函数32)}$

式中，a₁：常数

a₂：常数

a₃：常数

μ_i：摩擦系数

r_i：压下率

η_i= S_i+ (P_i)/(K) …（函数33）

式中，S：压下位置

K：轧辊弹簧常数

表示轧制负载物理关系的（函数31）是Hill的近似式，它的摩擦修正项由（函数2）表示。（函数31）的轧制负载曲线和（函数3）的仪表测量式的交点为动作点。

调定控制系统4在各种轧制条件下，采用牛顿法等计算该负载式和仪表测量式设定的动作点。

DDC控制器5对调定控制系统4设定的目标值、动作点等的设定值与来自检测装置3的实测值的偏差进行运算，并运算控制指令使其偏差为零。传动机构8按照此控制指令使辊轧机1产生动作。

图21为解决第三课题的本发明的1个实施例，为控制由多级机座组成的辊轧机的辊轧控制装置模型式结构图。在各轧制机座上，作为检测装置3设置有板厚检测计3-1、张力检测计3-2、轧辊圆周速度检测计3-3、压下位置检测计3-4、压下负载检测计3-5以及板速检测计3-6等。来自这些检测计的送出侧板厚h_i、后方张力τ_bi、压下位置Si、轧辊速度V_Ri-1、压下负载Pi等输入到调定控制系统4，根据其轧制状态变更动作点和影响系数等的设定值。

板厚检测计3-1检测的轧制材料送出侧板厚h和张力检测计3-2检测的后方张力τ_b输入到反馈控制部5-1。控制部5-1求出这些输入值与来自调定控制系统的板厚目标值h_s、τ_bs之间的偏差，再使控制增益和这些偏差各自相乘进行积分，输出控制指令。该控制指令由压下指令成分和速度指令成分所组成。

反馈控制部分5-1设定的控制增益（设定值）可采用控制模型进行计算。即，根据在动作点附近对（函数1）泰勒展开的微小变化部分的轧制负载式和用偏差值系统表述（函数31）的仪表测量式来求取状态量x和操作量U以及控制量y的关系式，若以一般式来表示，则可得到作为控制模型的（函数34）的状态方程式。

(d)/(dt) X_i= A_iX_i+ B_iU_i…（函数34）

Y_i＝C_iX_i

式中，

A_i，b_i，C_i：系统矩阵要素

X_i＝[△S_i△V_Ri-1△τ_bi]^T

U_i＝[△S_Pi△U_pi-1]^T

Y_i＝[△h_i△τ_bi]^T

i＝机座顺序

通过在控制周期内使状态方程式（函数34）离散化，对每个动作点求出矩阵要素，可以计算反馈控制系统5-1的控制增益F。这种计算方法是根据离散化的状态方程式解李卡其方程式，在自动学会编的“自动控制手册第1部分（154页）”等文章中已被大家所了解，故予以省略。

非干扰控制部分5-2输入来自控制部分5-1的由板厚偏差形式的控制指令或由张力偏差形成的控制指令，将非干扰控制增益和这些各自的偏差相乘后，输出压下指令成分或速度指令成分的非干扰控制指令。

控制输出部分5-3将反馈控制部分5-1的控制指令和来自非干扰控制部分5-2的非干扰控制指令分各自成分相加后，速度指令V_p输出到前机座（i-1）速度控制装置即轧辊驱动装置8，压下指令S_p输出到本机座（i）的压下位置控制装置即压下装置9。

在图21中，虽然对前机座i-1、当前机座i分别图示了轧辊驱动装置8、压下装置9，但在实际中，每个机座上都设置有轧辊驱动装置和压下装置。也可让上述速度指令V_P输出到当前机座（i）的轧辊驱动装置。此外，控制的张力也可以是前方张力τ_f〔τbi＝τf（i-1）〕。

图21中，作为本实施例特征性组成部分，包括有进行同时控制的板厚和张力的优先决定以及与此同时执行非干扰控制决定的优先控制决定部5-4、用来自优先控制部5-4的调整系数对由调定控制系统4设定的（通常为线圈变更时）控制增益设定值可优先控制地进行修正，并设在反馈控制部5-1以及非干扰控制部5-2的控制增益运算部5-5。

图22为反馈控制部5-1和非干扰控制部5-2的更详细的单表示速度指令产生系统的模式图。速度控制输出运算部5-1-1，按照上述的运算，通过控制增益运算部5-5，设定如（函数35）所示的与板厚偏差△h_i相乘的控制增益Fh_vi和如（函数式36）所示的与张力偏差△τ_i相乘的控制增益Fτ_vi。前者在冷轧加工时设定，后者在热轧加工时设定。

$\mathrm{\ΔVhi}=\∫F{h}_{\mathrm{vi}}\·\mathrm{\Δ}{h}_i$ …（板厚控制用速度指令）（函数35）

$\mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{\τi}}=\∫\mathrm{F\τvi}\·\mathrm{\Δ\τi}$ …（张力控制用速度指令）（函数36）

速度非干扰控制部分5-2-1包括有板厚非干扰控制输出运算部5-2-11、张力非干扰控制输出运算部5-2-12以及延迟电路5-2-13。如后文将说明的，它是一种轧辊驱动装置8的响应答速度为快场合下构成的非干扰控制系统。

运算部5-2-11在冷轧加工时，在反馈控制系统5-1执行张力优先控制的过程中，设定控制增益Fdhvi，形成（函数37）的板厚非干扰控制输出（△V_dhi）。运算部5-2-12在热轧加工时，执行厚优先控制的过程中，设定控制增益Fdτvi，形成（函数38）的张力非干扰控制输出（△Vdτi）。

△Vdhi＝Fdhvi·△Sτi…（函数37）

式中，△Sτi：张力偏差形成的压下指令

△Vdτi＝Fdτvi·△Shi…（函数38）

式中，△Shi：板厚偏差形成的压下指令

该非干扰控制输出△Vdhi或△Vdτi通过无效时间电路5-2-13在延迟无效时间Tdvi后，与输出至轧辊驱动装置的、来自反馈控制系统5-1的控制指令进行减法计算。根据轧辊驱动装置8和压下装置9响应时间常数以及无效时间运算无效时间Tdvi，使非干扰控制的定时符合干扰产生的相位。

图23为单表示反馈控制部5-1和非干扰控制部5-2的压下指令产生系统的模式图。压下位置控制输出运算部5-1-2中，设有如（函数39）所示的与板厚偏差△hi相乘的控制增益Fhsi和如（函数40）所示的与张力偏差△τi相乘的控制增益Fτsi。前者在热轧加工时设定增益，后者在冷轧加工时设定增益。

$\mathrm{\ΔShi}=\∫\mathrm{Fhsi}\·\mathrm{\Δhi}$ …（板厚控制用压下指令）…（函数39）

$\mathrm{\ΔS\τi}=\∫\mathrm{F\τsi}\·\mathrm{\Δ\τi}$ …（张力控制用压下指令）…（函数40）

压下非干扰控制部5-2-2包括有板厚非干扰控制输出运算部5-2-21、张力非干扰控制输出运算部5-2-22以及无效时间电路5-2-23。如后文将说明的，它是一种压下装置9的响应速度为快场合下构成的非干扰控制系统。

运算部5-2-21在热轧加工时，在反馈控制系统5-1执行张力优先控制的过程中，设定控制增益Fdhvi，产生（函数41）的板厚非干扰控制输出（△Sdhi）。运算部5-2-22在冷轧加工时，在执行板厚优先控制的过程中，设定控制增益F_dτSi，形成（函数42）的张力非干扰控制输出（△Sdτi）。

△Sdhi＝Fdhsi·△Vτi…（函数41）

△Sdτi＝Fdτsi·△Vhi…（函数42）

该非干扰控制输出通过无效时间电路5-2-23延迟无效时间Tdsi。

上述非干扰控制部各结构，通过后述的按优先控制部5-4输出的调整系数使非干扰控制增益为有效（系数1）或无效（系数0）进行转换。

图24为表示优先控制部5-4和控制增益运算部5-5的结构的功能方框图。优先控制部分5-4由张力优先控制部5-4-1和非干扰优先控制部5-4-2组成。

首先，说明板厚、张力优先控制部分5-4-1。阈值设定构件21参照预先阶梯性分类表（表7）对调定控制系统4在每个机座设定的后方张力设定值τbrefi设定阈值。在分类表中，存贮有各类别后方张力设定值τbrefi的上下限值和相对该类别实测值τbi的阈值（张力范围）±τbDij。而且，阈值也可以处在0-τbDij范围内。

此外，为了便于掌握特性，也可以用张力设定值比（％△τi＝△τi/τbrefi），替代与阈值相比较的张力偏差△τi。

张力偏差值输出构件22在取得设定值τbrefi和来自张力计3-2的后方张力实测值τbi的差分之后，将以过滤方式清除了噪声成分的张力偏差△τi输出。优先控制判定构件23判定偏差△τi是否处在阈值（张力范围）±τbDij的范围内，若在范围内，则输出板厚优先信号，若在范围之外，则输出张力优先信号。

控制调整系数运算构件24为了执行板厚或张力的优先控制，如以下那样决定变更反馈控制部5-1的各控制增益的调整系数G，然后输出到控制增益运算部5-5。

该整系数G由对应于图22和图23所示各控制增益、且由各阈值的范围内（板厚优先）和范围外（张力优先）决定的8的系数所组成。即调整控制增益Fhvi的Gvhi1、2；调整Fτvi的Gvτi1、2；调整Fhsi的Gshi1、2以及调整Fτsi的Gsτi1、2。添加在各系数后面的数字尾标，1表示范围内，2表示范围外。这些各自的调整系数取决于（函数43）的关系。

（函数43）

Gsτi1＜Gsτi2…压下控制输出的张力调整系数关系

Gvτi1＜Gvτi2…速度控制输出的张力调整系数关系

Gshi2≤Gshi1…压下控制输出的板厚调整系数关系

Gvhi2≤Gvhi1…速度控制输出的板厚调整系数关系

即，压下控制输出的张力增益（Fτsi）关系及速度控制输出的张力增益（Fτvi）关系定为范围外大于范围内。压下控制输出的板厚增益（Fhsi）关系及速度控制输出的板厚增益（Fhvi）关系定为范围外小于范围内。由此，范围内可执行板厚优先控制，范围外可执行张力优先控制。从而，表示冷轧加工时和热轧加工时各调整系数之间的关系如表8所示。

此外，各板厚调整系数和板厚偏差△hi取决于（函数44）的函数关系。

〔函数44〕

Gshi1、2＝fs（△hi）        Gvhil1、2＝fv（△hi）

或者

Gshi1、2＝fs（％△hi）        Gvhil1、2＝fv（％△hi）

式中，％△hi＝△hi/hrefi        （href：设定值）

即，范围内的板厚调整系数Gshi1和Gvhi1根据板厚偏差，增大其数值以提高板厚控制的增益。范围外的场合也同样。

图25为表示为进行上述板厚和张力优先控制的处理顺序的流程图。首先，设定对应于已设定的张力设定值τbrefi的张力阈值±τbDij（S101），求出实测的后方张力τbi的偏差值△τbi（S102）。其次，判定偏差值△τbi是否在所设阈值±τbDij的范围内（S103）。

处在范围内时，决定调整系数G，使板厚控制优先（S104）。将此调整系数G与控制增益设定值相乘后求出联机的控制增益（S106）。例如，可决定调整数G，使板厚控制用控制增益（Fhvi）成为大于张力控制用控制增益（Fτsi）的值。

另一方面，决定调整系数，使偏差值△τbi处在阈值±τbDij范围外时，让张力控制优先（Fτsi＞Fhvi）（S105）。

其次，说明非干扰优先控制部5-4-2。非干扰控制装置决定构件24先将轧辊驱动装置8和压下装置9的响应时间常数TVi和TSi作比较，选择时间常数小（响应答速度快）的装置，然后输出其非干扰调整系数名称。并根据轧辊驱动装置8的响应时间常数Tvi、无效时间Td1i和压下装置9的响应时间常数Tsi、无效时间Td2i，以（函数45）计算使非干扰控制定时符合干扰相位的无效时间Tdi。此外，装置的应答速度和无效时间由于在系统的设计或变更时决定，因此可以预先决定来自构件24的输出。

Tdi＝F（Tvi·Tsi）+｜Td1i-Td2i｜…（函数45）

非干扰调整系数包括：图22的板厚非干扰控制增益Fdhvi、调整各张力非干扰控制增益Fdτvi的Gd1、Gd2、图23的板厚非干扰控制增益Fdhsi、调整各张力非干扰控制增益Fdτsi的Gd3、Gd4。非干扰控制装置决定构件24输出的调整系数名称可由（函数46）的关系来决定。

〔函数46〕

Tvi＜Tsi→Gd1，Gd2

Tvi＞Tsi→Gd3，Gd4

通常，在Tvi＞Tsi时压下装置9的响应速度快，因此可以选择（运算输向压下装置的非干扰控制输出的）板厚非干扰控制增益Fdhsi和调整张力非干扰控制增益Fdτsi的Gd3、Gd4。

非干扰调整系数决定构件25根据构件24提供的非干扰调整系数名称和来自优先控制判定构件23的板厚控制优先信号或张力控制优先信号，按（函数47）决定各非干扰调整系数，然后输出到控制增益运算部5-5。

〔函数47〕

＜板厚控制优先时＞

Gd1＝0.0，Gd3＝0.0

Gd2＝1.0（Tvi＜Tsi），Gd4＝1.0（Tvi＞Tsi）

＜张力控制优先时＞

Gd2＝0.0，Gd4＝0.0

Gd1＝1.0（Tvi＜Tsi），Gd3＝1.0（Tvi＞Tsi）

顺便提一下，响应快的压下装置9在执行非干扰控制的场合下，由于转变为冷轧中的张力非干扰控制，因而Gd1至Gd3全部为0.0，只有Gd4在板厚优先控制时为1.0，张力优先控制时为0.0。

由此，非干扰优先控制部5-4-2决定与非干扰控制增益相乘的调整系数，以利用响应速度快的传动机构来执行非干扰控制。

再说明控制增益运算构件5-5的功能。控制增益运算构件30由调定控制系统4来设定反馈控制部5-1的控制增益设定值（Frefi1、2）。如上所述，该控制增益设定值是以众所周知的李卡其方程式对（函数4）表示的状态方程式求出的值。将来自调整系数运算构件23的调整系数与这些控制增益设定值相乘，以（函数48）求出如图22和图23所示的各种控制增益。

〔函数48〕

Fhvi＝Fhvrefi1、2·Gvhi1、2

Fτvi＝Fτvrefi1、2·Gvτi1、2

Fhsi＝Fhsrefi1、2·Gshi1、2

Fτsi＝Fτsrefi1、2·Gsτi1、2

利用添加在（数式48）各自系数后面的数字尾标方式，用1表示板厚优先控制时，用2表示张力优先控制时。若按照表8所示的调整系数的关系，在冷轧时，Fτvi、Fhsi为零；板厚控制优先时，Fhvi＞Fτsi；张力控制优先时Fhvi＜Tτsi。此外，冷轧加工时为零，在构筑系统已被决定时，即使将热轧加工时用的控制增益及其控制系统从设计对象中除去也无妨。

非干扰控制增益运算构件31由调定控制系统4设定非干扰控制部5-2的非干扰控制增益设定值（Fdrefi）。作为一个实例，（函数49）表示在冷轧加工中压下装置响应为快时的张力非干扰控制增益。式中的影响系数可通过调定计算来提供。按（函数50）将来自非干扰调整系数设定构件25的非干扰调整系数和这些控制增益设定值相乘，即可求出图22和图23所示的各种非干扰控制增益。

〔函数49〕

Fdτsrefi＝（Ki-

Pi/

hi）/Ki

式中，

Pi/

hi：影响系数 Ki：轧辊弹簧常数

〔函数50〕

Fdhvi＝Fdhvrefi·Gd1

Fdτvi＝Fdτvrefi·Gd2

Fdhsi＝Fdhsrefi·Gd3

Fdτsi＝Fdτsrefi·Gd4

图26为表示以上说明的非干扰控制增益决定过程的流程图。附带作一说明，在冷轧加工中压下装置9的响应速度为快情况下，（S201），在板厚优先控制（S202）时，Gd4＝1.0（S204），因此可设定非干扰控制增益Fdτsi＝Fdτ·srefi（S206），用压下装置进行张力非干扰控制。另一方面，在张力控制优先时，Fdτsi＝0，因而不能进行非干扰控制。

非干扰控制增益运算构件31根据来自非干扰控制装置决定构件25的响应时间常数差分值Td，对轧辊速度装置快时的延迟时间Td1i和压下装置快时的延迟时间Td2i进行运算，设定于非干扰控制构件5-2。这种设定在系统设计时或变更时进行。此外，在构筑系统被决定之时，也可以根据不同场合将不用的非干扰控制增益及其控制系统从设计对象中排除。

图27和图28为表示以上说明的本实施例的轧制系统的动态图。图27为压下控制部响应时间比速度控制部响应时间短且板厚优先控制时的情况。通常的冷轧加工的系统结构在压下控制部采用液压压下装置，在速度控制部采用直流电动机，相当于此情况。该图中，粗实线部分表示优先控制，细实线部分表示同时控制的非优先控制，虚线供参考表示不能执行的控制。

图28为压下控制部响应时间比速度控制部响应时间短且张力优先控制时的情况。相当于通常的热轧系统的结构。

若利用本实施例，则在同时控制板厚和张力的轧制控制中，若实测的张力偏差处在阀值范围内时可提高板厚控制增益来进行优先控制，若超过阈值范围时可提高张力控制增益来进行优先控制。而且，由于对每个机座且对张力设定值的各挡级精细设定阈值，因此可以进行跟随动作点变更的精密优先控制。

从而，可以共同提高板厚和张力的控制精度，以提高产品质量，而且可高响应地控制张力偏差，实现迅速稳定化的辊轧机运转。

再由于利用响应快的传动机构，使相位配合响应慢的传动机构的干扰现象，对由板厚控制指令产生的加于轧制材料张力的影响（干扰）、或者对张力控制指令产生的加于轧制材料板厚的影响（干扰）进行非干扰控制，因此可实时排除干扰，提高板厚或张力的控制精度。

再则，本实施例的辊轧控制装置在热轧或冷轧的工艺和传动机构性能等方面不受系统结构不一致的影响，可广泛使用，因此可以灵活对应于系统构筑及其变更。

下面说明解决第三课题的本发明的另一实施例。图21的反馈控制系统5-1仅表示控制量反馈控制，但也可做成添加控制轧制工艺流程状态量偏差的状态反馈控制的最佳伺服系统。即，求出压下位置检测计3-4检测的压下位置Si、轧辊圆周速度检测计3-3检测的前机座轧辊速度VR_i-1、后方张力τb的实测值与各自的调定值之间的偏差，运算使该偏差为零的速度控制指令、压下控制指令，再与上述控制量反馈控制系统的速度控制指令或压下控制指令相加后输出。此外，将当前机座轧辊速度VRi和前方张力τf作为状态量与前实施例的情况相同。

根据这一特征，通过响应快的状态反馈控制，可更迅速抑制板厚及张力的干扰，进一步提高本发明优先控制的效果。

作为其它的实施例，还有在控制量中采用轧辊正下方板厚值的结构。采用图21所示板厚计3-1的送出侧板厚hi、送入侧板厚Hi（前机座的送出侧板厚）、送入侧板速Vei以及送出侧板速Voi，在观察装置中进行基于质量流定律的（函数51）的运算，计算出轧辊正下方板厚hmi。

hmi＝Vei·Hi/Voi…（函数51）

根据该hmi和来自调定系统的目标值基准hrefi求出板厚偏差△hi，对控制指令进行运算。

若利用此实施例，由于轧制材料从轧辊正下方移至送出侧板厚计3-1的到达之前的控制无延迟现象，因此可使本发明优先控制的效果更加提高。

作为又一其他实施例，可以组成将板厚偏差△hi或张力偏差△τi作为直接输入的非干扰控制系统。此场合下，可以按照（函数52）对（函数37）、（函数38）或（函数41）、（函数42）进行修正。

〔函数52〕

△Vdh_i＝Fdhv_i′·△τ_i·e^-Tdis…（函数3′）

△Vdτ_i＝Fdτv_i′·△h_i·e^-Tdis…（函数4′）

△Sdh_i＝Fdhs_i′·△τ_i·e^-Tdis…（函数7′）

△Sdτ_i＝Fdτs_i′·△h_i·e^-Tdis…（函数8′）

若利用此实施例，由于不进行控制指令时的积分运算，因此可使输入信号的变化率增大，一旦提高非干扰控制增益即可取得同样的效果。

下面，参照附图说明解决第四课题的本发明的实施例。

辊轧机控制装置的一般结构图与图2、图3相同。

辊轧机的工作轧辊13和轧制材料14的关系也与图4至图6所示的情况相同。

图29为表示解决第四课题的本发明一实施例的辊轧控制装置结构图。

表示多级机座的辊轧机1动作状态的轧制状态量，可用板厚检测器3-1检测轧制材料14的板厚、用板速检测器3-2检测板速、用张力检测器3-3检测作用于轧制材料14的张力、用轧制负载检测器3-4检测轧制负载、用轧辊速度检测器3-5检测轧辊圆周速度以及用压下位置检测器3-6检测压下位置。此外，由传动机构8即压下装置13和轧辊驱动装置16使多级机座的辊轧机1的轧制状态产生变化。

控制装置2由前馈控制部2-1和反馈控制部2-2所组成。反馈控制部2-2根据张力检测器3-3等检测的轧制状态量运算控制指令。作为反馈控制2-2的实例，有利用轧制负载和压下位置的英国钢铁研究协会（Bisra）-AGC。

前馈控制部2-1由板厚跟踪部100、压下无效时间修正板厚跟踪部101、速度无效时间修正板厚跟踪部102、压下前馈运算部103以及速度前馈运算部104组成。由响应的无效时间输入部105向该前馈控制部2-1输入压下装置13及轧辊驱动装置16的响应无效时间。

板厚跟踪部100让通过前机座即第i-1机座送出侧的板厚检测器3-1（i-1）检测的板厚数据的履历，对应于第i-1机座至第i机座之间的位置，在以板速检测器3-2（i-1）检测的当前板速进行移动控制的同时进行预先存贮。

压下无效时间修正板厚跟踪部101，根据响应的无效时间输入部105输入的压下装置13的响应无效时间和板速检测器3-2（i-1）检测的当前板速中，推定流经压下装置13的响应无效时间的轧制材料14的移动距离，再从板厚跟踪部100的板厚履历数据中，对到达第i机座轧辊正下方位置的距离与其移动距离相对应的板厚数据进行选择。而且，也可以由无效时间输入部105提供在响应无效时间中添加1次延迟等延迟时间的响应延迟时间。

同样，速度无效时间修正板厚跟踪部102根据响应的无效时间输入部105输入的轧辊驱动装置16的响应无效时间或响应延迟时间和板速检测器3-2（i-1）检测的当前板速，对流经轧辊驱动装置16的响应无效时间的轧制材料14的移动距离进行推定，再从板厚跟踪部100的板厚履历数据中，选择到达第i机座轧辊正下方距离与该移动距离对应的板厚数据。

压下前馈运算部103用压下无效时间修正板厚跟踪部101选择的板厚数据和预定的前馈增益，算出输入至压下装置的前馈控制指令。此时，压下前馈运算部103根据考虑了压下装置13延迟时间的板厚数据，在该板厚数据与目标值之间的偏差即板厚变动到达第i机座轧辊正下方时，使压下装置13动作，以消除这一板厚变动部分，并运算前馈压下指令后输出。

速度前馈运算部104，用速度无效时间修正板厚跟踪部102选择的板厚数据和预定的前馈增益，算出输入至轧辊装置的前馈控制指令。此时，速度前馈运算部104为了根据考虑了轧辊驱动装置16延迟时间的板厚数据运算前馈速度指令，在与该板厚数据对应的板厚变动到达第i机座的轧辊正下方时对轧辊驱动装置16进行前馈控制，以消除因该板厚变动部分引起的轧制情况变动。

从前馈控制部分2-1和反馈控制部分2-2输出的输向压下装置13的各操作量和输向轧辊驱动装置16的各操作量，在加法部20中作为压下指令及速度指令各自相加后输出。

图30为说明板厚跟踪部分100结构的模式图，由板厚存贮表100-1和板厚数据移动控制部100-2组成。板厚存贮表100-1是将自（i-1）机座送出侧的板厚检测器3-1（i-1）至下1个（i）机座的轧辊正下方之间的距离（L）进行n分割，与各分割区域至（i）机座的轧辊正下方的距离对应，对处于该机座间位置的轧制材料的被取样点的当前位置进行跟踪，并存贮板厚的履历数据串。

各板厚数据的被取样点的跟踪按照下列方法进行。首先，将来自板厚检测器3-1（i-1）的该正下方的板厚数据以及来自位于（i-1）和（i）机座之间的板速检测器3-2（i-1）的板速值以一定周期的取样间隔存入板厚跟踪部100。再将其板速值送至板厚数据移动控制部100-2。

在板厚数据移动控制部100-2中，从上次的检测取样时点起，对轧制材料14被推定为已移动的移动距离进行计算。而且，在对应于该移动距离的分割区域内，将对应于机座间的各位置并存在板厚存贮表100-1中的板厚履历数据串预先朝（i）机座方向传送。

例如，设想被推定为移动了距离1的情况。此时，首先，消除与离第i机座正下方位置距离1位置对应的板厚数据。然后，将离第i机座距离1的下一个存贮板厚数据作为与第i机座正下方位置对应的板厚数据进行更新。这样，板厚存贮表100-1的数据就依次进行更新。履历数据串的各板厚在对应于轧制材料被取样点的当前位置的状态下，最终被移动到板厚存贮表100-1的各存贮区域。此外，当前点检测的板厚数据存贮在对应于板厚检测器3-1（i-1）位置的存贮区域内。

存贮在板厚存贮表100-1内的机座间位置和该位置的板厚数据被送至压下无效时间修正板厚跟踪部101和速度无效时间修正板厚跟踪部102。

图31为表示压下无效时间修正板厚跟踪部101结构的功能方框图，由压下装置无效时间设定部101-1、无效时间距离运算部101-2、板厚数据选定部101-3以及修正板厚存贮部101-4组成。

首先，响应的无效时间输入部105输入的压下装置13的无效时间被存贮在压下装置无效时间设定部101-1内。板速检测器3-2（i-1）检测的板速值与压下装置13的无效时间一起被输入压下无效时间修正板厚跟踪部101的无效时间距离运算部101-2内。

无效时间距离运算部101-2，根据上述压下装置无效时间和当前板速值求出压下装置无效时间内移动的轧制材料14的移动距离，然后送至板厚数据选定部101-3。

板厚数据选定部101-3根据板厚跟踪部100输入的板厚履历数据和压下装置13的无效时间内的移动距离进行修正跟踪。即，从第i机座轧辊正下方开始上流侧的板厚履历数据串中，将相当于压下装置无效时间的移动距离的、与离轧辊正下方的距离对应的板厚数据〔△H（n）等〕除去，使剩余的数据串的下流侧前头部位对应于第i机座轧辊正下方而进行移动，并存贮在修正板厚存贮部101-4内。从此修正和被存贮的板厚数据中把与第i机座轧辊正下方对应的新的△H（n）送到压下前馈运算部103。

压下前馈运算部103利用（函数64）至（函数66）的关系运算作为压下指令的压下变更量△S。压下变更量△S、送入侧板厚变动干扰△H、作为轧制内部状态量的张力变动量△τb以及作为控制量的送出侧板厚变动△h的关系可由（函数64）表示。

式中，△h：机座送出侧板厚变动量

△S：压下变更量

△τb：张力变动量

△H：机座送入侧板厚变动干扰

：对于压下变更的送出侧板厚变化的影响系数

：对于张力变化的送出侧板厚变化的影响系数

：对于送入侧板厚变动的送出侧板厚变化的影响系数

在（函数64）中，假设张力无变动（△τb＝0），则可得到（函数65）。

由于控制的目标是要不发生送出侧板厚变动（△h＝0），因此压下变更量可按（函数66）求出。

在此（函数66）所使用的△H是对应于用压下无效时间修正板厚跟踪部101修正无效时间部分后的轧辊正下方的送入侧板厚变动干扰△H（n）。

图32为表示速度无效时间修正板厚跟踪部102结构的功能方框图，由速度装置无效时间设定部102-1、无效时间距离运算部102-2、板厚数据选定部102-3和修正板厚存贮部102-4组成。

首先，响应的无效时间输入部105输入的轧辊驱动装置16的无效时间被存贮于速度装置无效时间设定部102-1。板速检测器3-2（i-1）检测的板速值与轧辊驱动装置的无效时间一起被输入到距离运算部102-2。

在无效时间距离运算部102-2中，根据上述速度装置无效时间和当前的板速值中求出在轧辊驱动装置无效时间内移动的轧制材料14的移动距离，然后传送到板厚数据选定部102-3。

板厚数据选定部102-3根据来自板厚跟踪部100的板厚履历数据和来自无效时间距离运算部102-2的移动距离进行修正跟踪。即，从第i机座轧辊正下方开始从上流侧的板厚履历数据串中，将与相当于轧辊驱动装置无效时间之间的移动距离的、离轧辊正下方的距离相对应的板厚数据〔△H（n）等〕除去，使其剩余的数据串下流侧的前头部位对应于第i机座轧辊正下方而进行移动，并存贮在修正板厚存贮部102-4内。把从此修正和被存贮的板厚数据中与第i机座轧辊正下方对应的新的△H（n）送到速度前馈运算部104。

速度前馈运算部104采用（函数67）至（函数69）的关系运算作为速度指令的速度变更量△V_R。速度变更量△V_R、压下变更量△S、送入侧板厚变动干扰△H以及作为轧制内部状态量的张力变动量△τb的关系可用（函数67）表示。

式中，△V_R：速度变更量

△S：压下变更量

△τb：张力变动量

△H：机座送入侧板厚变动干扰

：对于压下变更的张力变化的影响系数

：对于速度变化的张力变化的影响系数

：对于送入侧板厚变动的张力变化的影响系数

在（函数67）的关系中，压下变更量△S成为前馈的压下指令。因此，用已修正速度无效时间修正板厚跟踪部送来的无效时间部分的送入侧板厚变动（△H），按照（函数66）对压下指定作出推定。若将这一推定结果代入（函数67），则形成（函数68）。

在使用上述压下指令时，假设无张力变动，则可得到（函数65）。因此，前馈速度指令目的在于抑制因送入侧板厚变动干扰产生的轧制现象变动。即，在（函数68）中，用（函数69）运算速度指令，使△τb＝0。

在（函数69）中，△H为对速度无效时间修正板厚跟踪部102送来的无效时间修正后的、与第i机座正下方对应的送入侧板厚变动干扰△H（n）。

图33为说明上述本实施例的轧制控制装置（图29）动作的流程图。

工序S1，在所定的取样周期内测量各机座的送入侧板厚，同时还检测板速，然后存贮于板速数据表D1。对应于从i-1机座送出侧的板厚计测计3-1（i-1）至i机座轧辊正下方为止的轧制中的轧制材料的板厚数据作为履历数据串。按照测量顺序被存贮于板厚跟踪表。

这新测的板厚数据通过工序S2的板厚跟踪，使在此之前存于表内的数据串朝下流方向移动，并被存放在空白的存贮区域内。这种移动是根据本次测量的板速数据，与从上次至本次的取样间隔之间移动轧制材料的距离相对应，将表各区域的数据依次移位过去。而且，从轧辊正下方开始成为下流的数据从表中被清除掉。

工序S3，为修正压下装置13的无效时间，根据被预先存贮的压下装置延迟时间（D2）和当前的板速数据（D1），从板厚跟踪数据中选择前馈控制所必需的板厚数据。然后采用此选出的送入侧板厚数据，于工序S5求出压下指令。压下指令可参照调定时计算的影响系数（D4），按照（函数66）进行计算。

同样，工序S4，为修正轧辊驱动装置16的无效时间，根据被预先存贮的轧辊驱动装置的延迟时间（D3）和当前的板速数据（D1），从板厚跟踪数据中选择前馈控制所必需的板厚数据。

工序S6推定因压下操作产生的对张力的影响。这是为了比试压下指令和速度指令，由于作为轧制状态的张力随压下变更而变化，会干扰板厚，要用速度指令修正其影响。因压下操作产生的对张力的影响按（函数66）根据影响系数（D4）和送入侧板厚数据，推定压下位置变更，并根据（函数67）右边第1项的模型中进行推定。用由该压下位置变化造成影响的推定值、工序S4所选择的送入侧板厚数据以及调定时计算的影响系数（D4），即可按（函数69）求出速度指令。

S5求出的前馈压下指令，在由S3时间修正过的板厚变动值与轧辊正下方对应的时刻（只有无效时间比实际快）的控制定时时，被输出到压下装置。同样，S7求出的速度指令在由S3时间修正过的板厚变动值与轧辊正下方对应的时刻（只有无效时间比实际快）的控制定时时，被输出到轧辊驱动装置。

压下装置和轧辊驱动装置各控制指令的输出定时与取样周期同步，在同一时刻取得。但是，根据本实施例，与轧制材料同一点相对应的压下指令和速度指令的控制定时如上述那样可通过各自的无效时间进行变更。由此，板厚变动及其引起的张力变动表现于轧辊正下方，同时可使压下装置和轧辊驱动装置产生动作，能可靠消除其影响。

图34流程图是说明用调定控制系统4对（函数64）、（函数67）定义的并设在图33数据表D4中的影响系数进行计算的流程。

调定控制系统4在每次变更产品尺寸和材料时，对辊轧机的各机座中的辊隙初始设定值、稳定部分的轧辊速度设定值，送出侧板厚设定值、负载设定值以及机座间的张力等进行计算（SS1）。

其次，为计算影响系数，在已计算的调定值中决定送入侧板厚、压下位置、轧辊速度的微小变化幅度（SS2）。对此，例如可以考虑将微小变更设定在调定值±5％范围内等。对从各调定值（送入侧板厚、压下位置、轧辊速度）中引伸出SS2决定的各微小变动幅度的负方向调定变更量进行计算（SC1-1）。

同样，对将SS2决定的各微小变动幅度加在各调定值（送入侧板厚、压下位置、轧辊速度）上的正方向调定变更量进行计算（SC1-2）。根据在SC1-1及SC1-2中加微小变动的各调定变更量（送入侧板厚、压下位置、轧辊速度）和调定控制中用的轧制理论公式计算作为轧制状态量的送出侧板厚和后方张力（SC2）。

其次，计算相对根据未加微小变动的各调定变更量（送入侧板厚、压下位置、轧辊速度）算出的轧制状态量的送出侧板厚、后方张力和由SC2计算的加有微小变动的各调定变更量（送入侧板厚、压下位置、轧辊速度）的轧制状态量的送出侧板厚、后方张力之差，再计算相对SS2决定的送入侧板厚、压下位置、轧辊速度微小变动幅度的各轧制状态量的送出侧板厚和后方张力变化的比例（SC3）。该SC3计算的变化比例为影响系数。

图35有关速度指令计算，即有关图33的S6、S7的详细流程图。可按照图32中说明的顺序计算影响系数（SV1）。此外，对速度控制装置16具有的无效时间修正后的板厚跟踪数据进行编制（SV2）。其次，根据SV1计算的影响系数和已修正速度控制部无效时间的板厚数据中进行张力变动△τb的推定（SV3）。

这一张力变动推定值△τb′包括为消除送入侧板厚干扰△H进行的由前馈压下指令产生的张力变动△τb′和送入侧板厚变动给于轧制现象影响引起的张力变动△τb″，可根据将轧制理论公式线性化的关系式（函数67）来推定。其次，用被推定的张力变动△τb运算为消除此张力变动的速度指令V_P（SV4）。

图36为详细表示压下指令计算（S5）的流程图。首先，可以计算影响系数（SP1）。此外，对压下控制装置13具有的无效时间修正后的板厚跟踪数据进行编制（SP2）。接着，根据SP1计算的影响系数和修正了速度控制部分无效时间的板厚数据，计算为消除送入侧板厚变动干扰△H的压下指令△Sp（SP3）。此时的压下指令计算是根据将轧制理论公式线性化的（函数65）。

图37为说明本实施例前馈压下指令所引起的压下装置13响应的定时图。如该图（a）所示，在轧辊正下方和时刻t2时，送入侧板厚呈阶跃状△H变化。在前机座的送出侧测量该送入侧板厚变动△H，在与板速对应的跟踪时，虽然在时刻t2对应于轧辊正下方，但可以使压下装置13的无效时间Td部分先送出，按照是否恰好在时刻t1时到达轧辊正下方那样进行修正。

因此，如该图（b）所示，在开始看到板厚变动△H的轧辊正下方相对应的时刻t₁，时选择该△H，对按照（函数66）的前馈压下指令△SP进行运算，并输出到压下装置13。其结果，如该图（c）所示，压下装置13在板厚变动△H实际上已到达轧辊正下方时，为消除这一变动而进行动作。此场合下，若设板速为Ve（m/sec），则在时刻t₁时从轧辊正下方向上流侧选择相当于1＝Ve×Td距离的轧制材料之点的板厚变动。

图38为说明采用本实施例的前馈速度指令产生的轧辊驱动装置16响应的定时图。如该图（a）所示，阶跃状的送入侧板厚变动△H在时刻t2时到达轧辊正下方那样的场合下，如该图（b）和（c）所示，压下指令仅在响应的无效时间Td1快的时刻t1时发出指令，在时刻t2时压下装置进行动作，消除送入侧板厚变动。

在产生对板厚变动的压下动作时，如该图（d）所示，会产生伴随压下位置变化和送入侧板厚变动的张力变化△τb。由于此张力变化△τb影响到送出侧板厚，为了消除这一影响，用（函数69）对压下位置变化的推定量和送入侧板厚变动设定的前馈速度指令△V_R进行运算。

但是，由于轧辊驱动装置16具有响应的无效时间Td2，因此与压下指令的情况相同，在时刻t2时送入侧板厚呈阶跃状变化时，如该图（e）所示，从时刻t₂至Td2快的时刻t₃运算并输出速度指令△V_P。其结果，如该图（f）所示，轧辊驱动装置16在时刻t₂时动作以消除张力变化△τb。用于速度指令△V_P运算的板厚变动△H，选择前机座送出侧测量的并根据板速跟踪的板厚履历数据、从先送Td2的数据串中推定为在时刻₂与轧辊正下方相对应的板厚数据。

图39为相对于阶跃状的送入侧板厚变动，说明本实施例压下装置另一种动作的定时图。此例中，压下装置13具有无效时间和加有延迟的响应延迟时间TL。如该图（a）所示，在轧辊正下方和时刻t₃时送入侧板厚呈阶跃状△H变化的情况下，如该图（b）所示，压下指令△SP，响应延迟时间TL快，在时刻t₁时发出指令，如该图（c）所示，压下装置13进行动作以消除送入侧板厚变动。

图40为轧辊驱动装置16同样具有响应延迟时间TL2时的实例，是相对于阶跃状的送入侧板厚变动说明速度指令及轧辊速度响应的时间关系的定时图。

多变量控制中的压下装置和轧辊驱动装置的控制定时（指令输出）虽然可以与取样周期同步在同一时刻中取得，但根据本实施例，对应于轧制材料同一点的压下指令和速度指令的控制指令输出定时可以如上述那样根据各自传动机构无效时间进行变更。因此，板厚变动及其引起的张力变动出现于轧辊正下方的同时，可使这些压下装置和轧辊驱动装置产生动作，并能可靠消除送入侧板厚变动和张力变动的影响。

此外，轧辊驱动装置进行动作是为了同时消除送入侧板厚变动影响轧制情况而引起的张力变动、为消除送入侧板厚干扰进行的由前馈压下指令产生的压下装置的压下动作造成的张力变动，因此可稳定且协调控制两传动机构的动作。

下面，参照附图说明解决第五课题的本发明的实施例。

应用本发明的轧制控制系统与图2和图3所示的结构相同。

表示辊轧机的工作轧辊10和轧制材料14的关系，与图4至图7的相同。

图41为解决第五课题的本发明的1个实施例，是组成最佳伺服控制系统的辊轧机控制装置结构图。由多个机座构成的辊轧机系统1接受指令产生机构24的操作指令（操作量），以所要求的精度动作。

差分机构25和比例机构20组成状态反馈控制系统。即，通过差分机25求出检测装置3检测的状态量和调定控制系统4提供的动作点的调定值之间的偏差，用比例机构20将比例增益和该偏差值相乘，形成状态偏差指令成分。在本实施例中，状态量使用压下位置S、后方张力τb和前机座的辊轧速度VR。

差分机构26和积分机构21构成控制量反馈控制系统。即，通过差分机构26求出用检测装置3或观测装置7检测的控制量与调定控制系统4提供的表示控制量目标的调定值之间的偏差，再由积分机构21将积分增益和该偏差值相乘进行积分，形成控制量指令成分。本实施例的控制量（y）是用送出侧板厚h和后方张力τb。

指令产生机构24将来自比例机构20的状态偏差指令成分和来自积分机构21的控制量指令成分以及调定控制系统4提供的目标指令值进行相加，形成输出至传动机构8的操作指令（操作量）。

再有，传动机构8的操作端，有变更压下位置的压下装置13以及变更速度的轧辊驱动装置16，上述的操作指令分各自的压下位置成分和速度成分形成和输出。

根据本实施例的结构，状态反馈控制系统进行控制，使其对应于动作点的状态量实测值的误差为零。如表9所示，由于在状态量方面采用了对板厚的影响度比以往前方张力τf大的后方张力τb，因此可实现使板厚精度提高的高响应的状态量控制。

表 9

	前方张力	后方张力
			对送出侧板厚的影响度（μm/kg/mm2)	20	45

此外，因控制量反馈控制系统控制送出侧板厚，所以在将产品板厚保持所要求精度的同时，能通过控制张力来防止其急剧变化，实现稳定作业。

下面，就最佳伺服系统设计时的控制模型（控制参数），对图41所示的DDC控制器5作一说明。

在DDC控制器5中，调定控制系统4提供控制量的目标值和状态量的动作点作为调定值。此场合下，DDC控制器5，是使动作点与实效值的偏差为零而进行动作的所谓的稳定器系统。因此，状态方程式可用求出来自调定值偏差的偏差值系统进行说明。

轧制现象可用（函数84）所示的偏差值系统的仪表测量式以及（函数85）所示的动作点附近泰勒展开的微小变化部分的轧制负载式来表示。

△h_i= △S_i+ (△P_i)/(K_i) …（函数84）

式中，△h_i：第i机座送出侧板厚

△S_i：第i机座压下位置

△P_i：第i机座轧制负载

K_i：第i机座辊轧机常数

将（函数84）和（函数85）整理汇总后，可推导出（函数86）。

其次，若分别以1次延迟方式对传动机构操作端的压下装置13及轧辊驱动装置16的动作作出近似时，则形成（函数87）和（函数88）。

(d△S_i)/(dt) = 1/(T_si) (△S_pi- △S_i)…（函数87）

△S_pi：第i机座压下指令

(d△V_Ri)/(dt) = 1/(T_vi) (△V_pi-△V_Ri) …（函数88）

△V_pi：第i机座轧辊速度指令

△V_Ri：第i机座轧辊速度

辊轧机的后方张力τb可用（函数89）表示，若根据质量流公式求取该微小变化部分，则成为（函数90）。

(d△τb_i)/(dt) = (E_i)/(L_I) (△V_ei-△V_oi-1) …（函数89）

H_iV_ei＝h_iV_ai

△V_ei= 1/(H_i) 〔h_i△V_oi+ △h_iV_oi- △HiV_ei〕…（函数90）

（函数91）表示送出侧板速V_o及其微小变化式，（函数92）表示将（函数91）代入后的送入侧板速V_e的微小变化式。

V_oi=(1+f_i)V_RI

△V_oi=(1+f_i)△V_Ri+ V_Ri△ f_i

= 1/(Hi) ｛h_i△V_oi+ △h_iV_oi｝ …（函数91）

△V_oi= 1/(H_i) ｛h_i(1+f_i)△V_Ri+ h_iV_Ri△ f_i

+ (1+f_i)V_Ri△h_i…（函数92）

将（函数91）和（函数92）代入（函数89），则可推导出（函数93）。

(d △τb_i)/(dt) = (E_i)/(L_i) ［ (h_i(1+f_i))/(H_i) △V_Ri+ (h_iV_Ri)/(H_i) △ f_i

+ (E_I)/(L_i) ［-(1+f_{i - 1})△V_{Ri - 1}-V_{R -1}△f_{i - 1}］

+ ((1+f_i)V_Ri)/(H_i) △h_i］ …（函数93）

（函数94）表示前滑率泰勒展开的微小变化式。

若将（函数94）代入（函数93），则可得到（函数95）。

根据式中（函数96）所示的前方张力τf和后方张力τb的关系，将（函数95）与后方张力综合后可得到（函数97）。

△τf_i＝△τb_i+1…（函数96）

若将（函数91）代入（函数97），则成为（函数98）。

若按以上将作为状态量的压下位置S、轧辊速度V_R、后方张力τb的关系式汇总后作矩阵表示时，则可得到（函数99）的状态方程式。

在（函数99）中，在操作端使用前机座的轧辊速度VR_i-1是根据以下原因。图42为说明轧辊机的逐次控制的模式图。变更辊轧机的轧辊速度时，要使变更达到：想要变更的轧制机座上流侧的轧辊速度变成质量流恒定。例如，将i机座的轧辊速度变更为V₀→V₁时，按（函数100）和（函数101）求出i-1机座、i-2机座……的轧辊速度后进行变更。

V_i ^′ _{- 1}= (V_ih_i)/(h_i-1) …（函数100）

V_i ^′ _{- 2}= (V_i ^′ _{- 1}h_i-1)/(h_{i - 2}) …（函数101）

由上式可知，变更i机座的后方张力时，变更i-1机座的轧辊速度方少1个机座就行。由此，前机座（i-1）的轧辊驱动装置16和当前机座（i）的压下控制装置13一起被选择作为本实施例的DDC控制器4的操作端。当然，即使将当前机座（i）的轧辊驱动装置作为操作端也能控制，此场合下，在状态量中使用当前机座的轧辊速度较理想。

其次，按照（函数102）那样标记（函数99）的各项矩阵A、B、C和状态量X、操作量u以及控制量y的各矢量，用控制周期Ts进行离散化后，得到（函数103）的状态方程式。

关于此状态方程式（函数103），通过在动作点的各自状态中求出如表10所示的矩阵要素，可实现动作点附近的线性近似。

(dx_i)/(dt) = A_i,ix_i+ B_i,iu_i…（函数102）

y_i= C_i,ix_i

式中，x＝[△S △VR △τb]^T

u＝[△S_P△V_P]^T

y＝[△h △τ_b]^T

…（函数103）

式中，Ts：压下装置的延迟时间

Tv：速度控制输入装置的延迟时间

E：杨氏系数        L：机座间距离        K：弹性系数

若求（函数103）的状态方程式，则按（函数104）提供图41的状态反馈控制系统以及控制量反馈控制系统的控制参数Fx、Fe。控制参数的计算可以根据状态方程式，通过解李卡其方程式来取得，这在自动控制学会编的“自动控制手册第1部分（154页）”等中已公开，为众人所知。

下面，用图43至图47说明最佳伺服控制系统设计的DDC控制器5的详细结构及动作。

图43表示伺服系统中的信号与运算的关系，是将控制系数和状态量、控制量或操作量的关系式应用于图41结构的说明图。由状态反馈系统输出状态偏差指令△Ux的压下位置成分△Sx和轧辊速度成分△VR_x。由控制量反馈系统输出控制量指令Ue的压下位置成分Se和轧辊速度成分VR_e。此外，还由调定控制系统4输出操作指令目标值U_s的压下位置成分S_s和轧辊速度成分VR_S。这些指令在指令产生机构24中按各自成分进行相加，然后输出操作指令U（＝Sp、VRp）。

图44表示状态反馈控制系统的详细结构。差分机构25按照（函数105），取得检测装置3以所定周期检测的i机座压下位置Si、前机座的轧辊速度VR_i-1和后方张力τbi同来自调定控制系统的动作点Ssi、VR_si-1、τbsi之间的差分，然后输出状态量的偏差值△Si、△VR_i-1、△τbi。

X_i= ［△S_i△V_Ri-1△τ_bi］^T

=［S_i- S_3iV_Ri-1-V_R3i-1τ_bi-τ_bsi］^T（函数105）

比例控制机构20将比例增益fx11、fx12、fx13分别和各状态量的偏差值△Si、△VR_i-1、△τbi相乘后进行相加，可求出i机座压下装置的位置偏差指令成分△Sxi。同样，将比例增益fx21、fx22、fx23分别和各偏差值相乘后进行相加，可求出前（i-1）机座的轧辊驱动装置的速度偏差指令成分△VR_xi-1。

图45表示控制量反馈控制系统的详细结构。差分机构26按照（函数106），输入张力计检测的后方张力τbi以及送出侧板厚计检测的板厚hxi，取得观测装置7推定的轧辊正下方板厚hMFi同调定控制系统4提供的送出侧板厚目标值hsi以及后方张力目标值τbsi之间的差分，然后输出控制量的偏差值△hit和△τbi。关于轧辊正下方板厚hMF将在后面给予说明。

y_i=〔△h_i△τ_bi〕^T= 〔h_si-h_MFiτ_bsi-τ_bi〕^T…（函数106）

积分机构21将积分增益fe11、fe12和各控制量的偏差值△hi、△τbi相乘，再取和后进行积分，可求出i机座压下位置的位置指令成分Sei。同样，将积分增益fe21、fe22和各偏差值相乘，取和后进行积分，可求出i-1机座轧辊驱动装置的速度指令成分VR_ei

图46表示指令产生机构24的详细结构。指令产生机构24在取得调定控制系统4的压下指令目标值Ssi、来自比例机构20的压下指令△Sxi和来自积分机构21的压下指令Sei之和后，形成输出至i机座的压下位置控制装置13的压下指令Spi。同样，在取得调定控制系统4的速度指令VR_si-1、比例机构20的速度指令△VR_xi-1、积分机构21的速度指令VR_ei-1之和后，形成向i-1机座的轧辊驱动装置16输出的速度指令VR_pi-1

图47表示推定轧辊正下方板厚hMF的质量流板厚推定装置70。它是一种推定不能直接测量的量的观测装置7。将作为串联式辊轧机的处于i机座上流位置的板厚计31的测量值的送入侧板厚Hi、作为板速计32的测量值的送入侧板速Vei和作为处于i机座下流位置的板速计34的计测值的送出侧板速Voi输入运算装置71，再进行（函数107）的运算，求出i机座轧辊正下方位置上的送出侧板厚hMFi。

h^MFi＝ (Vei)/(Voi) Hi+Offset…（函数107）

计算轧辊正下方的板厚hMF的（函数107）中包括不能直接检测的（offset：偏移）e。因此，通过如下述那样求出偏移量，即可进行轧辊正下方板厚hMFi的推定。

如图48所示，在轧辊正下方位置上送出侧板厚产生实际变化之后（b），在板厚计33测量之前（c）存在无效时间Td。该无效时间即为轧辊正下方和送出侧板厚计33间的距离L除送出侧板速Voi后的商。而且，送出侧板厚的变化包括因间隙和张力产生的轧制效应和偏移产生的影响。偏移e在用该图（a）说明上有阶跃变化，但实际中因轧辊温度和轧辊磨损等影响成为平缓的变化。

例如，先通过由移位寄存器等组成的无效时间装置72使运算装置71的输出h_MFi（设最初偏移为0）延迟，获得合并板厚计33的输出和相位后的跟踪板厚（d）。用加法器73求出跟踪板厚与板厚计33输出之间的差分ε，若再通过滤波器74除去噪声，即可求出偏移e。

若将此偏移反馈至运算装置71（f），则可进行板厚h_MFi计算。如该图（e）所示，从偏移产生至偏移消除期间产生无效时间Td。该期间的偏移e虽然是一种误差（g），但由于实际的偏移变化极慢，因此

可以将这样求出的轧辊正下方的板厚hMFi作为无延迟的送出侧板厚hi提供给差分机构26。顺便作一说明，在无效时间Td约为500ms、控制周期为20ms时，当前点的轧辊正下方的板厚，相对在送出侧板厚计中，按第25次的控制指令被反馈来说，在本实施例中可进行实时且消除偏移影响的反馈，因此对送出侧板厚的响应可明显改善，能提高产品质量。

图49表示本实施例辊轧控制装置的控制动作。如该图（a）所示，在母材上产生干扰时，前方张力τf会出现该图（b）那样的变化。如以往那样用前方张力τf作为状态量时，对板厚的影响程度小，因此必须输出大的控制指令。但是，对于一定值以上的控制指令，会使传动机构的放大器饱和，控制输出为该图（c）状态。结果，在送出侧板厚h中留下如该图（d）所示的大偏差，不能取得足够的控制效果。

对此，由于后方张力τb对板厚的影响度大，因此，如该图（f）所示，在未饱和的线性区域的控制输出中能发挥控制效果，如该图（g）所示，并能减小干扰成分和提高板厚精度。顺便指出，本实施例适用于母材板厚为2.3mm、产品板厚为0.233mm的轧制程序，可使产品板厚精度（产品板厚部分的板厚偏差）从以往AGC方式的0.64％提高到0.32％，提高了一倍。

按照上述说明，本实施例的辊轧控制装置用压下位置、控制效果大的后方张力及为控制后方张力的前机座轧辊速度作为状态量，用没有无效时间的轧辊正下方板厚和后方张力作为控制量，通过将向当前机座的压下装置和前机座（或当前机座）的轧辊驱动装置输出操作指令的最佳伺服控制系统以及为求取设有无效时间的轧辊正下方板厚的质量流板厚推定装置进行组合，实现了高精度的板厚控制。

若利用解决第一课题的本发明，则在动作点变化大的辊轧机控制中，通过在控制输入中用与上次的差分值来抑制因控制参数变更引起的控制指令急剧变化，与此同时通过与预测前馈控制并用，可确保整个控制系统的响应性，具有可稳定实施高精度控制的效果。

若利用解决第二课题的本发明，则在轧制异常和非稳定运转的轧制状态中，由于使控制参数实现联机且实时方面最佳化，因此使控制系统的动作能够避开外部因素和内部参数变化的影响，具有可提高轧制精度的效果。

若利用解决第三课题的本发明，则由于一边同时控制板厚和张力，一边又在张力处于所定范围内时优先控制板厚，在所定范围外时优先控制张力，因此可迅速抑制轧制中张力的急剧变化，并在保持稳定运转的同时，提高板厚和张力双方的控制精度，具有可提高产品质量的效果。

此外，若利用本发明，则与上述优先控制相对应，利用响应速度快一方的传动机构执行非干扰控制，因此可实时抑制慢的传动机构引起的干扰，具有可提高板厚和张力控制精度的效果。

再有，若利用本发明，则即使冷轧、热轧的轧制工艺和传动机构的组合不相同时，也能提供系统的构筑和变更容易且通用的控制系统。

若利用解决第四课题的本发明，则由于根据板速和各自传动机构的响应延迟时间对到达下1个机座之前的轧制材料板厚变动的履历数据进行跟踪，并根据符合于板厚变动的相位定时的压下前馈指令和速度前馈指令进行控制，因此可可靠消除送入侧干扰的影响，提高板厚的控制精度。

此外，为了同时消除因板最变动引起的张力变动和因压下前馈引起的张力变动而进行速度前馈，因此可提高板厚和张力协调控制的控制效果。

若利用解决第五课题的本发明，则由于实现了用压下位置、后方张力及前机座的轧辊速度作为状态量、用送出侧板厚和后方张力作为控制量的最佳伺服系统的轧制控制，可大幅度提高板厚精度。而且，由于在控制量的送出侧板厚中采用设有无效时间的轧辊正下方的推定板厚，因此可实现对于干扰等的实时响应，保持所要求的板厚精度，提高产品质量。

Claims (67)

1、一种辊轧机控制方法，是根据调定计算各自变更控制参数的指令值(目标值)时，为消除该指令值和以所定周期测量的控制量的偏差而决定操作量，从而控制成所要求的板厚的辊轧机控制方法，其特征在于每次用上述所定周期测量轧制工艺流程的多个状态量时，对各状态量求出与上次值之间的状态差分值，再将此状态差分值和作为上述控制参数之一的状态量反馈系数相乘，计算出状态反馈系统的操作量偏差；在各个上述所定周期中，对根据上述调定计算方式输出的先行指令值和/或作为干扰之一测量的送入侧板厚等的各预测值，求出与上次值之间的预测差分值并在控制时点前依次进行存贮，再将控制时点及其以后(未来)的多个工序的预测差分值和作为上述控制参数之一的预测前馈系数相乘，计算出预测控制系统的操作量偏差；然后将上述状态反馈系统的操作量偏差和上述预测控制系统的操作量偏差累计加在上一个工序的操作量上，再输出到辊轧机的传动机构。

2、一种辊轧机控制方法，是根据调定计算各自变更控制参数和指令值（目标值）时，为消除该指令值和以所定周期测量的控制量的偏差而决定操作量，从而控制成所要求的板厚的辊轧机控制方法，其特征在于在每次用上述所定周期测量轧制工艺流程的多个状态量时，对各状态量求出与上次值之间的状态差分值，再将这些状态差分值和作为上述控制参数之一的状态量反馈系数相乘，求出状态反馈系统的操作量偏差U₁；在上述各个所定周期中对先给的所定工序未来指令值和已被存贮的控制时点以后（未来）的各工序指令值，求出与各自的上次值之间的指令差分值，再将这些指令差分值和作为上述控制参数之一的指令前馈系数F_R相乘，求出指令前馈系统的操作量偏差U₂；将上述操作量偏差U₁和U₂累计加在上一个工序中的操作量上，然后输出到辊轧机的传动机构。

3、一种辊轧机控制方法，是在根据调定计算各自变更控制参数和指令值（目标值）时，为消除由该指令值和以所定周期测量的控制量的偏差而决定操作量，从而控制成所要求的板厚的辊轧机控制方法，其特征在于在每次用上述所定周期测量轧制工艺流程的多个状态量时，对各状态量求出与上述值之间的状态差分值，再将这些状态差分值和作为上述控制参数之一的状态量反馈系数F_x相乘，求出状态反馈系统的操作量偏差U₁；将上述每次所定周期中测量的、至少包含有送入侧板厚偏差的预测干扰值与其上次值进行差分计算，求出预测干扰值的同时跟踪上述送入侧板厚偏差部的位置，在推定该部到达轧辊正下方时，将上述预测干扰差分值及其之后（未来）的预测干扰差分值分别和作为上述控制参数之一的预测干扰前馈系数F_d相乘，求出预测干扰前馈系统的操作量偏差U₃；再将上述操作量偏差U₁和U₃累计加在上一个工序中的操作量上，然后输出到辊轧机的传动机构。

4、一种辊轧机控制方法，是根据调定计算各自变更控制参数和指令值（目标值）时，为消除由该指令值和以所定周期测量的控制量的偏差而决定操作量，从而控制成所要求的板厚的辊轧机控制方法，其特征在于在每次用上述所定周期测量轧制工艺流程的多个状态量时，对各状态量求出与上次值之间的状态差分值，再将此状态差分值和作为上述控制参数之一的状态量反馈系数F_x相乘，求出状态反馈系统的操作量偏差U₁；在上述各所定周期中，对先给的所定工序未来指令值和已被存贮的控制时点以后（未来）的各工序指令值，求出与各自上次值之间的指令差分值，再将这些指令差分值和作为上述控制参数之一的指令前馈系数F_R相乘，求出指令前馈系统的操作量偏差U₂；将上述各所定周期中测量的至少包含有送入侧板厚偏差的预测干扰值与其上次值进行差分计算，求出预测干扰值的同时跟踪上述送入侧板厚偏差部的位置，在推定该部到达轧辊正下方时，将上述预测干扰差分值及其之后（未来）的预测干扰差分值分别和作为上述控制参数之一的预测干扰前馈系数F_d相乘，求出预测干扰前馈系统的操作量偏差U₃；再将上述操作量偏差U₁、U₂和U₃累计加在上一个工序中的操作量上，然后输出到辊轧机的传动机构。

5、根据权利要求4所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述操作量为送出侧板厚偏差、负载偏差、辊辊速度偏差以及送出侧张力偏差△τ_f，上述指令值为板厚指令偏差以及张力指令偏差，这些偏差分别是与根据调定计算的规定值之差。

6、根据权利要求4或5所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述操作量及其上述操作量偏差由轧辊压下位置成分和轧辊速度成分所组成，可分各成分求出。

7、根据权利要求5或6所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述负载偏差可以由测量轧辊之间空隙的压下位置偏差来替代。

8、一种辊轧机控制装置，是用所定周期检测辊轧机的多个状态量的检测装置以及检测后的状态量对传动装置产生操作量的辊轧机控制装置，其特征在于设有随着辊轧机指令（目标值）的计算和动作点的变更对各控制系统的控制参数进行修正的调定控制装置；将用检测装置测得的上述状态量及其上次值进行差分计算求出状态差分值的第1差分构件以及将该状态量差分值和上述调定控制装置设定的第1控制参数相乘求出第1操作量偏差的状态反馈控制构件的第1反馈控制系统；具有用以消除作为上述部分状态量的控制量和上述调定控制装置所给指令之间的偏差，求出第2操作量偏差的控制量反馈控制构件的第2反馈控制系统；具有各工序中依次移位，同时将上述调定控制装置在上述各所定周期中先给的所定工序未来指令值的存贮位置，进行存贮的跟踪构件、对被存贮的控制时点以后的各工序指令值求出与各自上次值之间的指令差分值的第2差分构件及通过这些指令差分值和上述调定控制装置设定的第2控制参数相乘求出第3操作量偏差的指令前馈控制构件的第1前馈控制系统；以及具有将上述第1操作量偏差、第2操作量偏差和第3操作量偏差累计加在上次操作量中的累计构件并决定输出至上述传动机构的操作量的输出装置。

9、根据权利要求8所述的辊轧机控制装置，其特征在于上述检测装置具有送出侧板厚检测计、张力检测计、压下负载检测计以及轧辊速度检测计。

10、根据权利要求8或9所述的辊轧机控制装置，其特征在于设有第2前馈控制系统，该系统具有在上述各所定周期中测量送入侧板厚的检测构件、与其上次值进行差分计算求出干扰差分值的第3差分构件、在存贮各工序的干扰差分值的同时对到达该轧辊正下方位置进行推定的跟踪构件以及将控制时点及其1工序后的各自干扰差分值分别和上述调定控制装置设定的第3控制参数相乘求出第4操作量偏差的预测干扰前馈控制构件，并通过上述累计构件对上述第4操作量偏差进行螺计。

11、根据权利要求8或9或10所述的辊轧机控制装置，其特征在于上述传动机构为轧辊压下装置和轧辊驱动装置，上述操作量分各个轧辊压下位置成分和轧辊速度成分求出，前者输出到轧辊压下装置，后者输出到轧辊驱动装置。

12、一种辊轧机控制方法，是在按照轧制模型决定的调定值和以所定周期检测的状态量、控制量的实测值之间求出偏差，再用所定的控制参数对该偏差进行反馈控制，以决定出传动机构操作指令的辊轧机控制方法，其特征在于利用上述轧制模型的反调定计算，使所定的轧制参数适应上述实测值，再根据让适应上述实测值的所定轧制参数判定轧制工艺的所定状态，执行用于决定上述控制参数的控制模型的自适应修正。

13、根据权利要求12所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述所定轧制参数包括轧制负载的自适应修正系数。

14、根据权利要求13所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述轧制负载的自适应修正系数是根据上述辊轧模型的轧制负载的预测值和实测值，用回归法求出。

15、根据权利要求12或13或14所述的辊轧机控制方法，其特征在于求出上述多个状态量同对应于控制量的全部要素或一部分要素的实测值的各调定值之间的偏差，在根据这些各偏差值求出的评价值超过预定阈值时，判定为上述轧制工艺流程的所定状态。

16、根据权利要求15所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述评价值为压下位置偏差、轧辊速度偏差、后方张力偏差以及送出侧板厚偏差的均方误差。

17、根据权利要求12、13、或14所述的辊轧机控制方法，其特征在于对轧制速度的加速时或减速时等的非稳定运转状态进行检测后判定上述轧制工艺流程的所定状态，在此非稳定运转状态的持续期间于所定的触发周期内执行上述控制模型的自适应修正。

18、根据权利要求12至17中任一项所述的辊轧机控制方法，其特征在于使适应上述实测值的上述所定轧制参数被反映在采用上述轧制模型的调定计算中。

19、一种辊轧机控制装置，设有用所定周期检测辊轧机的状态量和控制量的实际值的检测装置、具有轧制模型并决定动作点的调定控制装置、决定传动装置操作指令，使每次动作点变更时与设定的目标值（调定值）对应的上述实际值偏差调整为零的DDC控制装置，其特征在于设有：通过上述轧制模型的反调定计算使轧制负载的自适应修正系数等所定轧制参数适应于上述实测值的轧制参数计算构件、根据该所定轧制参数求模拟DDC控制装置的控制模型状态方程式的线性化构件；具有根据此状态方程式计算、更新DDC控制装置的控制参数的控制参数计算构件的控制模型自适应修正装置；以及判定轧制工艺流程的所定状态后输出使上述控制模型自适应修正装置执行的输出启动信号的启动装置。

20、根据权利要求19所述的辊轧机控制装置，其特征在于上述启动装置设有：对于上述状态量以及控制量的全部要素或一部分要素的实测值，在各自与相对应的调定值之间求出偏差，并在根据这一偏差求取的评价值超过预定的阈值时判定为上述所定状态，然后输出上述启动信号的事件检测装置；在检测轧制速度的加速或减速时等的非稳定运转状态时，判定为上述轧制工艺流程的所定状态，此非稳定运转状态的持续期间优先于上述事件检测装置，以所定的启动周期输出上述启动信号的非稳定运转检测装置。

21、一种辊轧机的控制方法，是同时控制板厚和张力的辊轧机的控制方法，其特征在于对于目标值的张力实测值的偏差处在预定的张力范围（阈值）内时以板厚控制优先，处在上述所定张力范围之外时则以张力控制优先。

22、根据权利要求21所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述所定张力范围（阈值）根据张力的上述目标值的数值，每次都可以进行多个分类的设定。

23、根据权利要求21或22所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述板厚控制优先使板厚控制用板厚控制增益相对张力控制用张力控制增益而提高。

24、根据权利要求23所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述板厚控制增益设定为相对于板厚目标值的板厚实测值偏差的函数。

25、根据权利要求21或22所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述张力控制优先使张力板厚控制用张力控制增益相对板厚控制用板厚控制增益而提高。

26、根据权利要求25所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述张力控制增益使上述张力控制优先时的值高于不优先时的值。

27、根据权利要求21至26中任一项所述的辊轧机控制方法，其特征在于板厚的实测值使用轧辊正下方的推定值，张力的实测值使用后方张力推定值。

28、一种辊轧机的控制方法，它使压下装置和轧辊驱动装置的传动机构动作，并同时控制板厚和张力，其特征在于采用响应速度快的一方的传动机构的非干涉控制来消除因板厚或张力控制产生的对张力或板厚的干扰。

29、根据权利要求28所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述非干扰控制在上述压下装置的响应速度一方为快时，将相对于板厚目标值的实测值板厚偏差或根据此板厚偏差的送至上述轧辊驱动装置的控制指令和张力非干扰控制增益相乘后的非干扰压下指令输出到上述压下装置。

30、根据权利要求28所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述压下装置的响应速度一方为快时，将相对张力目标值的实测值张力偏差或根据此张力偏差的送至上述轧辊驱动装置的控制指令和板厚非干涉控制增益相乘后的非干扰压下指令输出到上述压下装置。

31、根据权利要求28、29或30所述的辊轧机控制方法，其特征在于在配合响应速度慢的传动机构的干扰相位进行上述非干扰控制。

32、一种辊轧机控制方法，它使压下装置和轧辊驱动装置的传动机构动作，并同时控制板厚和张力，其特征在于进行下述优先控制，即的相对于张力目标值的实测值张力偏差处在预定的张力范围（阈值）内时以板厚控制为优先，处在上述所定张力范围之外时以张控制为优先；并通过响应速度快的传动机构的非干扰控制来消除响应速度慢的传动机构进行的上述优先控制所产生的干扰。

33、根据权利要求32所述的辊轧机控制方法，其特征在于在用上述轧辊驱动装置进行上述板厚控制和用上述压下装置进行上述张力控制的冷轧加工情况下，上述板厚控制优先时，使送至上述轧辊驱动装置的控制指令值大于送至上述压下装置的控制指令值，同时将根据送至上述轧辊驱动装置的控制指令值的张力非干扰控制指令值输出到响应速度快的上述压下装置。

34、根据权利要求32所述的辊轧机控制方法，其特征在于在用上述压下装置进行上述板厚控制和用上述轧辊驱动装置进行上述张力控制的热轧加工情况下，上述张力控制优先时，使送至上述轧辊驱动装置的控制指令值大于送至上述压下装置的控制指令值，同时将根据送至上述轧辊驱动装置的控制指令值的板厚非干扰控制指令值输出到响应速度快的上述压下装置。

35、根据权利要求32至34中任一项所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述轧辊驱动装置为前机座的装置。

36、一种辊轧机的控制方法，它是为消除通过调定计算在每个机座上所设定的板厚及后方张力的目标值与其实测值或推定值之间的偏差，使轧辊驱动装置和压下装置动作，并同时控制轧制材料的板厚和张力，其特征在于响应时间常数大的上述轧辊驱动装置以执行板厚控制为主，响应时间常数小的上述压下装置以执行张力控制为主的冷轧加工情况下，进行优先控制，即相对按其大小区分上述后方张力目标值的每个分类所预定的张力范围（阈值），在上述后方张力的目标值与实测值之间的张力偏差分别处在上述所定张力范围的内、外时相应分别使板厚控制指令值、张力控制指令值相对另一方提高，在板厚的优先控制时，使上述板厚控制指令值和张力非干扰控制增益相乘后的非干扰控制指令值延迟根据上述轧辊驱动装置和上述压下装置响应时间常数求出的非干扰指令无效时间，使其从正在执行张力非优先控制的上述张力控制指令值中减去。

37、一种辊轧机的控制装置，包括检测装置、通过调定计算进行目标值等设定的调定控制构件、进行控制以消除板厚及张力的目标值和实测值的偏差的反馈控制构件、根据来自此控制构件的控制指令而动作的压下装置和轧辊驱动装置，并同时控制板厚和张力，其特征在于具有决定上述反馈控制构件的控制增益的优先控制构件，以便相对在区分张力目标值的每种分类中预定的张力范围（阈值），让张力偏差处在该范围内时以板厚控制优先，张力偏差处在该范围之外时以张力控制优先。

38、根据权利要求37所述的辊轧机的控制装置，其特征在于上述优先控制构件具有对上述调定控制构件设定的板厚控制增益和张力控制增益进行调整，使其对应于优先控制，达到一方高于另一方的控制增益调整系数运算构件。

39、根据权利要求37或38所述的辊轧机控制装置，其特征在于还包括具有消除由上述反馈控制系统的板厚控制产生的对张力干扰的张力非干扰控制构件和/或消除由张力控制产生的对板厚的干扰的板厚非干扰控制构件的非干扰控制构件。

40、根据权利要求39所述的辊轧机控制装置，其特征在于具有与上述压下装置和轧辊驱动装置响应时间常数的大小关系相对应，使上述调定控制构件分别对上述张力非干扰控制构件和上述板厚非干扰控制构件设定的张力非干扰控制增益和板厚非干扰控制增益为有效或无效的非干扰控制增益调整构件。

41、根据权利要求40所述的辊轧机的控制装置，其特征在于上述非干扰控制增益调整构件被设置成在上述压下装置响应时间常数小且上述反馈控制构件在优先执行上述轧辊驱动装置的板厚控制时，使上述板厚非干扰控制增益为有效，上述张力非干扰控制构件执行。

42、根据权利要求39、40或41所述的辊轧机的控制装置，其特征在于上述非干扰控制构件具有根据上述压下装置和上述轧辊驱动装置响应时间常数的差分使其输出延迟的延迟构件。

43、根据权利要求37至42中的任一项所述的辊轧机的控制装置，其特征在于具有根据上述检测装置测定的送入侧板厚、送入侧速度以及送出侧速度，推定轧辊正下方的板厚的板厚推定构件，并根据板厚的目标值和上述轧辊正下方板厚的差分来求出上述板厚偏差。

44、根据权利要求37至43的中的任一项所述的辊轧机控制装置，其特征在于具有进行控制以消除作为状态量的压下位置、张力及轧辊速度各自的来自上述调定控制构件的设定值和实测值的偏差的状态量反馈构件，并与上述反馈控制构件一起组成最佳伺服系统。

45、一种辊轧机的控制装置，包括同时进行控制以消除实测的板厚及张力与其目标值之间的偏差的反馈控制构件、进行控制以消除因板厚或张力控制引起的对张力或板厚的干扰的非干扰控制构件以及根据来自这些控制构件的控制而动作的压下装置和轧辊驱动装置，并同时控制板厚和张力，其特征在于具有使上述反馈控制系统所设定的分别与板厚偏差、张力偏差相对应的控制增益根据适用的冷轧工艺过程或热轧工艺过程的差异和/或板厚优先或张力优先控制而变更的控制增益调整构件和根据上述压下装置及上述轧辊驱动装置的响应时间常数对上述非干扰控制系统所设定的对应板厚偏差的张力非干扰控制增益、对应张力偏差的板厚非干扰控制增益进行调整的非干扰控制增益调整构件。

46、一种辊轧机控制方法，它是在对各压下装置和轧辊驱动装置进行前馈控制，控制轧制材料板厚和张力的多级机座辊轧机的控制方法，其特征在于以所定周期检测各机座的压下位置、轧辊圆周速度、送出侧的板厚以及与下一个机座之间的板速；根据上述机座送出侧检测的上述板速，将对应于上述送出侧板厚的检测位置开始至下一个机座的位置而存贮的上述板厚滞后数据串进行移位，同时存贮新检测的上述板厚；再从上述履历数据串的上述下一个机座侧开始选择相当于预给的上述压下装置响应延迟时间内轧制材料移动的板厚数据，并根据该选择的板厚数据，求出送至进行压下前馈的上述压下装置的压下指令，同理，根据基于上述轧辊驱动装置的响应延迟时间从上述履历数据串中选择的板厚数据，求出送至进行速度前馈的上述轧辊驱动装置的速度指令。

47、一种辊轧机控制方法，它是在对各压下装置和轧辊驱动装置进行反馈控制及前馈控制，控制轧制材料板厚和张力的多级机座辊轧机的控制方法，其特征在于以所定周期检测各机座的压下位置、轧辊圆周速度、送出侧的板厚以及与下一个机座之间的张力和板速；对上述压下位置、轧辊圆周速度以及张力进行反馈，并对每个机座运算第1压下指令和第1速度指令；让与上述送出侧板厚的检测位置开始至下一个机座的轧辊正下方的位置相对应进行分割的多个存贮区域内存贮的上述板厚的履历数据串，与根据上述机座送出侧检测的上述板速推定的上次检测时点开始的轧制材料移动距离相对应，向下一个机座方向移位，并将本次检测的上述板厚存贮在因上次移位而空出的存贮区域内；再从上述履历数据串中选择相当于预先提供的上述压下装置及上述轧辊驱动装置各响应延迟时间内轧制材料移动距离的、与离上述下一个机座侧的距离对应的板厚；根据基于压下响应延迟时间选择的板厚求出压下前馈的第2压下指令，并根据基于速度响应延迟时间选择的板厚求出速度前馈的第2速度指令，将上述第1压下指令和上述第2压下指令相加，以控制上述压下装置，将上述第1速度指令和第2速度指令相加，以控制上述轧辊驱动装置。

48、根据权利要求47所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述第2速度指令抑制上述前机座送出侧检测的板厚变动所引起的轧制情况的变动。

49、根据权利要求47或48所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述压下响应延迟时间包括上述压下装置的无效时间，上述速度响应延迟时间包括上述轧辊驱动装置的无效时间。

50、一种辊轧机控制方法，它是以所定周期内对各压下装置和轧辊驱动装置进行反馈控制及前馈控制，并控制轧制材料的板厚和张力的多级机座辊轧机的控制方法，其特征在于以所定周期检测各机座的压下位置、轧辊圆周速度、送出侧的板厚以及与下一个机座之间的张力和板速；让与上述送出侧板厚的检测位置开始至下一个机座的轧辊正下方进行分割的多个位置相对应的多个存贮区域内存贮的上述板厚的履历数据串，与根据上述机座送出侧检测的上述板速推定的上次检测时开始的轧制材料移动距离相对应，向下一个机座方向移位，并将本次检测的上述板厚存贮在因上述移位空出的存贮区域内；再从上述履历数据中分别选择相当于预给的上述压下装置及上述轧辊驱动装置各响应延迟时间内轧制材料的移动距离的、与分别离上述下一个机座侧距离对应的板厚；根据基于压下响应延迟时间选择的第1板厚求出前馈的压下指令，根据基于速度响应延迟时间选择的第2板厚求出速度前馈的速度指令，再以同一定时输出抑制相互不同的板厚变动的上述压下指令和上述速度指令。

51、一种辊轧机控制装置，它是通过反馈控制构件及前馈控制构件对各压下装置和轧辊驱动装置进行控制，并控制轧制材料的板厚和张力的多级机座辊轧机的控制装置，其特征在于具有下列构件：

在每个机座上检测轧制材料的送出侧板厚的板厚检测构件、检测轧辊压下位置的压下位置检测构件、检测轧辊圆周速度的轧辊圆周速度检测构件、与下一个机座之间检测轧制材料板速的板速检测构件及检测张力的张力检测构件；

根据来自上述压下位置检测构件的压下位置、来自上述轧辊圆周速度检测构件的轧辊圆周速度以及来自上述张力检测构件的张力，对每个机座运算操作上述压下装置的第1压下指令和操作上述轧辊驱动装置的第1速度指令的反馈控制构件；

具有根据来自前机座送出侧的上述板厚检测构件的板厚数据和来自上述板速检测构件的板速，存贮并跟踪到达下一个机座之前的轧制材料各被测定点的板厚履历数据的板厚跟踪构件、设定上述压下装置及上述轧辊驱动装置各响应的无效时间的输入构件、根据来自上述输入构件的压下装置无效时间、轧辊驱动装置无效时间以及上述板速修正来自上述板厚跟踪构件的履历数据存贮位置的压下无效时间修正板厚跟踪构件及速度无效时间修正板厚跟踪构件、根据来自上述压下无效时间修正板厚跟踪构件的履历数据运算第2压下指令的压下前馈运算构件以及根据来自上述无效时间修正板厚跟踪构件的履历数据运算第2速度指令的速度前馈运算构件的前馈控制构件；

将上述第1压下指令和上述第2压下指令相加后输出到上述压下装置，将上述第1速度指令和上述第2速度指令相加后输出到上述轧辊驱动装置的输出构件；

52、根据权利要求51所述的辊轧控制装置，其特征在于压下无效时间修正板厚跟踪构件由上述板速检测构件检测的板速来决定上述压下装置无效期间轧制材料移动的距离，并将上述履历数据的存贮位置进行移位，以使其上述履历数据中到达下一个机座的距离与上述移动距离相当的板厚数据处在最前头；速度无效时间修正板厚跟踪构件则由上述板速检测构件检测的板速来决定上述压下装置无效期间轧制材料移动的移动距离，并将上述履历数据的存贮位置进行移位，以使其上述履历数据中到达下一个机座的距离与上述移动距离相当的板厚数据处在最前头。

53、根据权利要求51所述的辊轧控制装置，其特征在于压下无效时间修正板厚跟踪构件是由上述板速检测构件检测的板速来决定上述压下装置无效期间轧制材料移动的距离，并从上述履历数据中选择到达下一个机座的距离与上述移动距离相当的板厚数据；速度无效时间修正板厚跟踪构件则由上述板速检测构件检测的板速来决定上述压下装置无效期间轧制材料移动的距离，并从上述履历数据中选择到达下一个机座的距离与上述移动距离相当的板厚数据；上述压下前馈运算构件根据上述压下无效时间修正板厚跟踪构件选择的板厚、对上述第2压下指令进行运算；速度前馈运算构件根据上述速度无效时间修正板厚跟踪构件选择的板厚，对上述第2速度指令进行运算。

54、一种辊轧机控制方法，以所定周期检测由多个机座组成的辊轧机的多个状态量及控制量的实际值，进行多变量控制以消除该实际值与调定控制装置设定的动作点及目标等设定值之间的误差，其特征在于将压下位置、后方张力及轧辊速度作为状态量，进行反馈控制以消除各实际值和设定值（动作点）的误差的同时，进行反馈控制，以消除上述控制量的实际值和设定值（目标值）的误差。

55、一种辊轧机控制方法，以所定周期检测由多个机座组成的辊轧机的状态量及多个控制量的实际值，多变量控制，以消除该实际值与调定控制装置设定的动作点及目标等设定值之间的误差，其特征在于在进行反馈控制，以消除上述状态量的实际值和设定值（动作点）的误差，同时将送出侧板厚和张力作为控制量，进行反馈控制，以消除各实际值和设定值（目标值）的误差。

56、一种辊轧机控制方法，以所定周期检测由多个机座组成的辊轧机的多个状态量及多个控制量的实际值，进行多变量控制，以消除该实际值与调定控制装置设定的动作点及目标的设定值之间的误差，其特征在于将压下位置、后方张力及前机座的轧辊速度作为状态量，进行反馈控制，以消除各实际值和设定值（动作点）的误差，同时将送出侧板厚及后方张力作为控制量，进行反馈控制，以消除各自的实际值和设定值（目标值）的误差。

57、根据权利要求56所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述状态量的反馈控制是先求出上述状态量与各自对应的上述设定值（动作点）之间的偏差，再将比例增益和这些偏差相乘，形成与状态量偏差对应的第1操作指令值；上述控制量的反馈控制是求出上述控制量与各自相对应的上述设定值（目标值）之间的偏差，再将积分增益和这些偏差相乘后进行积分，形成与控制量偏差对应的第2操作指令值；然后根据上述第1操作指令值和上述第2操作指令值之和形成的第3操作指令值输出到传动机构。

58、根据权利要求57所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述第1、第2及第3操作指令值分别由变更辊隙的压下位置指令值和变更轧辊速度的速度指令值所组成，可分各成分求出。

59、根据权利要求5所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述压下位置指令值输出到压下装置，上述速度指令值输出到轧辊驱动装置。

60、根据权利要求59所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述轧辊驱动装置为前机座的轧辊驱动装置。

61、根据权利要求56至60的中任一项所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述送出侧板厚采用轧辊正下方板厚的推定值。

62、根据权利要求61所述的辊轧机控制方法，其特征在于上述轧辊正下方板厚的推定值是通过将偏移量反馈至根据送入侧板厚并按质量流定律获得的计算值上而求出，该偏移量由送出侧板厚计检测的板厚对上述计算值跟踪到上述送出侧板厚计的跟踪板厚作差分计算而获得。

63、一种辊轧机控制装置，包括以所定周期检测由多个机座组成的辊轧机的多个状态量和多个控制量的实际值的检测装置以及进行控制以消除由调定控制装置决定的动作点和目标的设定值与上述实际值之间的误差的DDC控制装置，其特征在于上述DDC控制装置具有将压下位置、后方张力及前机座的轧辊速度作为状态量进行反馈控制的状态反馈控制构件和将送出侧板厚及后方张力作为控制量进行反馈控制的控制量反馈控制构件的最佳伺服系统所构成。

64、根据权利要求63所述的辊轧机控制装置，其特征在于上述状态反馈控制构件包括求取上述状态量与各自相对应的上述设定值之间偏差的差分机构和将比例增益与这些偏差相乘，形成与状态量偏差对应的操作指令值的比例机构；上述控制量反馈控制构件包括求取上述控制量与各自相对应的上述设定值之间偏差的差分机构和将积分增益与这些偏差相乘，形成与控制量偏差对应的操作指令值的积分机构；以及具有根据上述比例机构和上述积分机构的操作指令值决定输向出至传动机构的操作指令值的指令形成构件。

65、根据权利要求64所述的辊轧机控制装置，其特征在于上述比例机构及积分机构形成由变更压下位置的压下指令成分和变更轧辊速度的速度指令成分组成的操作指令，上述指令形成构件做成按各成分相加后形成压下位置操作指令值和速度操作指令值，然后将上述压下位置操作指令值输出到压下装置，将上述速度指令值输出到前机座的轧辊驱动装置。

66、根据权利要求63、64或65所述的辊轧机控制装置，其特征在于具有根据来自上述检测装置的该机座送入侧板厚、板速以及送出侧的板速来推定该机座的轧辊正下方板厚，将此轧辊正下方板厚作为上述送出侧板厚输入至上述控制量反馈控制构件的差分机构的观测装置。

67、一种辊轧机控制装置，设有以所定周期对由多个机座组成的串联式辊轧机的状态量和控制量的实际值进行检测的检测装置、具有轧制模型，并根据非线性的轧制状态决定动作点的调定控制装置以及为消除被调定的动作点和目标等设定值与上述实际值之间的偏差，向各机座的辊轧机压下装置及轧辊驱动装置输出操作指令的DDC控制装置，其特征在于上述DDC控制装置包括将压下位置、后方张力及前机座的轧辊速度作为上述状态量，求出与这些状态量对应的压下位置设定值、后方张力设定值以及前机座的轧辊速度设定值之间的偏差，再将第1比例增益及第2比例增益分别与这些偏差相乘，形成与状态量偏差对应的压下位置指令成分和速度指令成分的状态量反馈控制构件；将送出侧板厚及后方张力作为上述控制量，求出与这些控制量对应的送出侧板厚设定值及后方张力设定值之间的偏差，再将第1积分增益及第2积分增益分别与这些偏差相乘，形成与控制量偏差对应的压下位置指令成分和速度指令成分的控制量反馈控制构件；以及将来自上述状态量反馈控制构件和上述控制量反馈控制构件的压下位置指令成分及速度指令成分按各自成分与来自调定控制装置的压下位置目标值及速度目标值相加，形成压下位置操作指令和速度操作指令，前者输出到该机座的压下装置，后者输出到前机座的轧辊驱动装置的指令形成构件。

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