JPH02166235A

JPH02166235A - 金属板加熱炉における板温制御方法

Info

Publication number: JPH02166235A
Application number: JP32003388A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Serio; 芹生　浩之; Katsuhiko Doi; 土肥　克彦; Yasuhiko Masuno; 増野　豈彦
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1990-06-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野］この発明は、連続焼鈍炉等の金属板加熱炉におげろ板温
の制御方法に関する。

〔従来の技術］従来、連続焼鈍炉等の金属板の加熱炉における板温の制
御方法としては、板温の目標値と、実測値とに基づいた
フィードバック制御、即ぢ、板温の目標値ＳＶと、加熱
炉での実測値ＰＶとの偏差（ｓｖ−ｐｖ）の大きさ、積
分値及び微分値に基づいたＰＩＤ制御を行・うのが−射
的な制御方法である。

また、板温の目標値の変更時刻や変動量等の将来のデー
タが判っている場合には、加熱炉の遅い応答性を考慮し
て、上記フィードバック制御と共にフィードフォワード
制御も適用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のフィードフォワード制御にあって
は、目標値又は制御出力（加熱炉に供給する燃料等）の
変更時刻及び変動量は、テーブルや数式を用いて表現す
るが、あらゆる操業状況に適したテーブルや数式を作成
するのは困難であるので、板温の目標値と実測値との差
を常に最小とすることが困難であった。

また、板温の目標値と実測値との差を最小にできるよう
な板温の変更ルートを設定できた場合であっても、加熱
炉の時定数は大であるし、ＰＩＤ制御のパラメータチュ
ーニングは非常に困難であり、しかも、このパラメータ
チューニングは加熱炉の操業状況を監視しつつ人が行う
ため、あらゆる条件の下で最適な制御が行われることは
非常に希であった。

このため、ＰＩＤ制御をフィードバンク制御に用いた場
合の制御精度の向上は、非常に困難であった。

この発明は、このような従来技術における技術的な課題
に着目してなされたものであり、加熱炉における板温制
御の精度が向上できる制御方法を提供することを目的と
している。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明は、加熱炉で加熱
される金属板の寸法や板温目標値等の時系列データと、
前記加熱炉の伝熱形態を表現した伝熱モデルとに基づい
て、前記板温目標値との差が最小となるような板温予測
値を予め求めておき、前記加熱炉の応答のみに注目した
数学モデルを有する適応制御系によって、前記加熱炉で
の板温か前記板温予測値に等しくなるように前記加熱炉
を制御するものである。

〔作用〕

加熱炉で加熱される金属板の条件（金属板の寸法、比熱
、板温目標値等）の時系列データと、加熱炉の伝熱形態
を表現した伝熱モデル（物理的なモデル）とに基づいて
、板温目標値との差が最小となるような板温予測値が求
められ、加熱炉における実際の板温か板温予測値に一致
するように、加熱炉の応答のみに注目した数学モデルを
有する適応制御系によって加熱炉への入力（供給燃料。

金属板のライン速度等）が制御される。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示したブロック図で
ある。

先ず、構成を説明すると、第１図において、連続焼鈍炉
等の加熱炉１において将来加熱される金属板の寸法、比
熱、板温目標値等が記憶されている時系列データ２と、
加熱炉１内における例えばラジアントチューブ、ハース
ロール、ストリップ等の相互の伝熱形態を表現した物理
的な伝熱モデル３とに基づいて、例えばＳＵＭＴ法等の
数理計画法を用いて板温目標（１１！　Ｔ　ｏ　ｓとの
差が最小となるような板温予測値（板温ルー））Ｔ’ｓ
を求める板温ルート演算器５がある。

この実施例では、板温の目標値とルートとの差の大きさ
を示す評価関数として、下記の（１）式に示す関数Ｊを
用いた。但し、金属板の焼き不足を避けるために、Ｔｏ
ｓ（ｔ）≦Ｔｉ５（ｔ）という制約条件を設けた。

Ｊ−＝ｌＸＮ（Ｔｏｓ（ｔ）−Ｔ、１ｓ（ｔ））２ａｔ
　　　−・・・・（１）そして、二〇板温ルート演算器
５において求められた板温ルー）ＴＲ５を設定値として
、加熱炉１に対する制御を行う適応制御系としての適応
制御装置１０がある。

この適応制御装置１０は、加熱炉１への入力及び出力間
の応答のみに注目して、加熱炉１の動特性を表している
数学モデル１１と、この数学モデル１１を実際の人出力
を用いて常にチューニングする同定器１２と、数学モデ
ル１１で表された加熱炉１の内部状態を表す状態量（物
理的な意味を持たない）を、実際の入出力から推定する
状態推定器１３と、上記状態量から加熱炉１の動特性を
考慮して、加熱炉１に供給する燃料流量を適切に制御す
る制御器１４とを備えている。

また、加熱炉１には、実際の金属板の寸法を測定する測
定器１５と、実際の板温を計測する板温計１６とが設け
られていて、これら測定器１５及び板温計１６の出力は
、同定器１２．状態推定器１３及び制御器１４に供給さ
れる。

なお、本実施例では、上記数学モデル１１として下記の
〔２）及び（３）六番こ示すモデルを用いた。

ｚ（ｔ＋Δｔ）＝Ａ：ｚ（ｔ）　＋Ｂｕ（ｔ）　　　　
−−（２）ｙ（ｔ＋Δｔ）＝Ｃｚ（ｔ＋Δｔ）　　　　
　　・・・・・・（３）但し、ｙ（ｔ）は加熱炉１の出
側の板温であり、である。　（なお、ＬＳは金属板のラ
イン速度、Ｄは板厚、Ｗは板幅、■は燃料流量である。

）また、本実施例では、同定器１２に最小２乗法を、状
態推定器１３としてカルマンフィルタを、制御器１４に
は有限整定制御法をそれぞれ適用した。

次に、上記実施例の作用を説明する。

今、加熱炉１において、連続して３種類のコイルＣ，，
Ｃ２及びＣ３を加熱するものとし、これらコイルＣ＋、
Ｃｚ及びＣ３のそれぞれの板温目標値を、Ｔ　ｏ　１＋
　Ｔ　Ｏ！及びＴ。３とする。

即ち、第２図に示すように、加熱炉１でコイルＣ１〜Ｃ
３を連続して加熱するものである。そこで、各コイルの
板温目標値Ｔ。ｌ＋　Ｔ（１２及びＴ。、や各コイルの
寸法等の時系列データ２と、伝熱モデル３とに基づき、
板温ルート演算器５において一ヒ記（１）式の評価関数
Ｊを用いて、最適な板温ルートＴＲ５（ｔ）を求めると
、第２図実線で示すようになる。

つまり、板温ルー）ＴＲｓ（Ｕ　を決定する際に上記板
温目標値の関係（Ｔ　Ｏ２＜　Ｔ　ｏ　＋　＜　Ｔ　Ｏ
３）が考慮される（コイルＣ２を加熱する際に温度を下
げ過ぎると、コイルＣ３に移行した際に温度の上昇が間
に合わなくなる。）から、コイルＣ３を加熱する際の板
温ルートＴ□（１）がその目標値Ｔ。３を下回らないよ
うに設定される。

そして、求められた板温ルートＴ＊５（ｔ）を設定値と
して、適応制御装置１０が制御を行う。

即ち、経過時間毎に板温ルー）Ｔａ２（ｔ）を制御器１
４に読み込む一方で、実際の金属板の寸法及び板温が測
定器１５及び板温計１６から、同定器１２、状態推定器
１３及び制御器１４に供給される。同定器１２は、供給
される実際の寸法及び板温に暴づいて数学モデル１１の
チューニングを行い、数学モデル１１は、状態推定器１
３及び制御器１４にモデルパラメータを出力し、状態推
定器１３は、数学モデル１１で表された加熱炉１の内部
状態を表す状態量を、供給される実際の寸法及び板温か
ら推定して制御器１４に供給する。

そして、制御器１４は、供給される各値を適宜考慮して
、適切な燃料流量を決定し、加熱炉１を制御する。

すると、金属板の実際の板温は、第２図鎖線で示すよう
に、略板温ルートＴｉ５（ｔ）に一致する。

しかも、板温目標値が異なるコイルＣ１〜Ｃ１の何れに
おいても、実際の板温か板温目標値を下回ることがない
から、焼き不足は起きない。

このように、本発明を適用した上記実施例にあっては、
制御精度が向上し、焼き不足が発生する恐れがなくなっ
て不良品発生率を低減できる。

比較例として、第２図と同じコイルＣ，−Ｃ。

に対して従来のフィードバック制御とフィードフォワー
ド制御とによる板温制御を行った場合の結果を第３図に
示す。

この従来の制御では、板温目標値（破線）と実際の板温
（鎖線）との偏差に基づいたフィードバック制御と、加
熱炉１の遅い応答性を補うために、コイルＣ２からコイ
ルＣ４に移行するよりも前に温度を上昇させるフィード
フォワード制御とが行われているが、コイルＣ２の工程
で温度が下がり過ぎているので、コイルＣ３に移行した
時に充分温度を上昇させることができず、このため、コ
イルＣ４が焼き不足となってしまう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、加熱炉で加熱さ
れる金属板の寸法や板温目標値等の時系列データと、加
熱炉の伝熱形態を表現した伝熱モデルとに基づいて、板
温目標値との差が最小となるような板温予測値を予め求
めておき、加熱炉の応答のみに注目した数学モデルを有
する適応制御系によって、加熱炉での板温か板温予測値
に等しくなるように加熱炉を制御するようにしたため、
加熱炉に対する制御精度を向上することができ、その結
果、不良品発生率を低減できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図はこの実施例で３種のコイルを加熱した際の板温の
変化を示すグラフ、第３図は従来の制御方法で第２図と
同じ３種のコイルを加熱した際の板温の変化を示すグラ
フである。 ■・・・加熱炉、２・・・時系列データ、３・・・伝熱
モデル、５・・・板温ルート演算器、１０・・・適応制
御装置（適応制御系）、１１・・・数学モデル、１２・
・・同定器、１３・・・状態推定器、１４・・・制御器
、１５・・・寸法測定器、１６・・・板温計。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加熱炉で加熱される金属板の寸法や板温目標値等
の時系列データと、前記加熱炉の伝熱形態を表現した伝
熱モデルとに基づいて、前記板温目標値との差が最小と
なるような板温予測値を予め求めておき、前記加熱炉の
応答のみに注目した数学モデルを有する適応制御系によ
って、前記加熱炉での板温が前記板温予測値に等しくな
るように前記加熱炉を制御することを特徴とする金属板
加熱炉における板温制御方法。