设备控制装置和方法、以及轧制控制装置和方法与流程

本发明涉及设备控制装置、轧制控制装置、设备控制方法以及设备控制程序。

背景技术：

在通过对金属板进行轧制而高效地生产薄的金属材料的设备(plant)即轧制机中，有时发生作为被轧制材料的金属板的硬度不均所致的板厚不良。硬度不均是指，被轧制材料的硬度在被轧制材料的整体中不均匀的状态。被轧制材料的硬度为被轧制时的变形阻力，所以如果在作为在轧制时搬送被轧制材料的搬送方向的轧制方向上产生硬度不均，则被轧制材料的碾压方式根据位置而不同，在轧制之后的板厚中发生变动。

一般从作为原来的金属板的板厚的原板厚至产品厚为止，使被轧制材料多次通过轧制机，从而进行轧制。如果存在硬度不均，则由于被轧制材料的硬度根据位置而不同，所以发生板厚变动，但在多次的轧制中每次都新发生板厚偏差。为了提高产品的板厚精度，在轧制机中实施了板厚控制，但难以通过板厚控制来去除由于硬度不均而在每次的轧制时发生的板厚变动。

例如，对于在某次的轧制时所发生的硬度不均所致的板厚变动，在下次的轧制时利用进入侧板厚测定器进行检测，前馈地进行板厚控制，从而抑制板厚变动。但是，由于硬度不均而新发生板厚变动，所以需要比通常的控制增益更大的增益(GAIN)，通过频率分析来判断有无硬度不均，变更前馈板厚控制的控制增益(专利文献1)。

【专利文献1】日本特开2000-33409号公报

【专利文献2】日本特许2012-86252号公报

技术实现要素：

在专利文献1公开的技术中，为了去除基于硬度不均的被轧制材料的搬送方向的变形阻力变动，将在上次的轧制时所发生的板厚变动，在下次的轧制时作为进入侧板厚变动而通过前馈控制来去除。此时，根据有无硬度不均来变更前馈控制的控制增益。

前馈控制是比例控制，对于成为对象的控制偏差，结合相位和振幅来输出，从而能够使控制效果成为最大限度。作为控制偏差，设想正弦波，并提供对其附加控制增益而得到的控制输出，作为结果来研究相位、振幅如何变化。例如，作为针对正弦波sin(ωt)的控制输出，制作附加了控制增益G以及相移(phase shift)Δ的正弦波，将所得到的结果设为y。

在该情况下，如以下的式(1)那样表示y。

y＝sin(ωt)-Gsin(ωt+Δ)＝Xsin(ωt+δ) (1)

此处，上述式(1)中的y的振幅通过以下的式(2)来表示，相位通过以下的式(3)来表示。

图19是关于使控制增益G以及相移Δ变化的情况示出了y的振幅X以及相位偏离δ的图形的图。如图19所示可知，如果相移Δ变大则振幅也变大，根据控制增益G，当超过60度时不仅得不到控制效果而且还具有适得其反的效果。另外，可知通过进行控制，在有相移Δ的情况下，作为结果得到的控制结果y的相位偏离原来的正弦波sin(ωt)。

即，即使增大作为比例控制的前馈控制的控制增益，在控制对象与控制输出的相位偏离的情况、即存在相移Δ的情况下，不仅控制效果变小，反而还存在变差的可能性。

此处，如果考虑由于硬度不均而发生板厚变动的情况，则在轧制中进行板厚控制、张力控制，所以板厚变动和硬度不均的相位关系偏离。该相位关系表示各波形的峰值位置相对于1个周期360度以何种程度的角度来偏离。因此，即使实施利用被轧制材料的进入侧板厚偏差进行的前馈控制，由于相位关系与本来的硬度不均偏离，所以也得不到控制效果。

另外，关于这样的问题，不限于金属材料的轧制中的被轧制材料的硬度不均，在设备的控制中，在对包括根据成为基准的变动要因(变动主要原因)而产生的控制前的变动要因的控制对象物进行控制来得到控制结果的情况下，在成为基准的变动要因与控制前的变动要因的相位偏离时也可能同样地成为问题。

在本发明中应解决的问题在于，在以轧制机为代表的设备中实施前馈控制的情况下，在控制对象包括相位不同的多个变动要因时，适宜地调整控制输出的相移量来提高控制效果。

本发明例如采用权利要求书记载的结构。本申请包括解决上述问题的多个构成要素，在举出其一个例子时，提供一种设备控制装置，基于根据控制对象所包含的变动要因而在控制对象中发生的控制前状态量的变动，在控制对象的加工处理时进行前馈控制，其特征在于，包括：相位差取得部，取得控制前状态量的变动和控制后状态量的变动的相位差，其中，控制后状态量是进行加工处理之后的控制对象的状态量；以及前馈调整部，根据控制相位差，决定直至使控制前状态量的测量结果反映到所述前馈控制的相移量。

根据本发明，在以轧制机为代表的设备中实施前馈控制的情况下，在控制对象包括相位不同的多个变动要因时，能够适宜地调整控制输出的相移量来提高控制效果。另外，上述以外的问题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明将变得明确。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的轧制机以及轧制控制装置的整体结构的图。

图2是示出轧制机的轧制现象以及相关的各参数的图。

图3是示出轧制控制的基本式的图。

图4是示出板厚控制部中的板厚控制的处理内容的图。

图5是示出张力控制部的张力控制的处理内容的图。

图6是示出轧制现象的仿真结果的图。

图7是示出轧制现象的仿真结果的图。

图8是示出轧制现象的仿真结果的图。

图9是示出本发明的实施方式的板厚控制部以及前馈控制调整装置的处理内容的图。

图10是示出本发明的实施方式的控制增益/时移(timing shift)量设定装置的功能结构的图。

图11是示出本发明的实施方式的相位差的计算动作的流程图。

图12是示出本发明的实施方式的相位差的计算动作的图。

图13是示出轧制现象的仿真结果的图。

图14是示出轧制现象的仿真结果的图。

图15是示出轧制现象的仿真结果的图。

图16是示出轧制现象的仿真结果的图。

图17是示出轧制现象的仿真结果的图。

图18是示出本发明的实施方式的轧制控制装置的硬件结构的图。

图19是示出相位控制中的相移量与相位偏离量、振幅的关系的图。

(符号说明)

11：#1工作台轧制机；12：#2工作台轧制机；13：#3工作台轧制机；14：#4工作台轧制机；15：输出侧张紧辊；21、22、23、24：电动机速度控制装置；25：速度控制装置；31、32、33、34：辊隙控制装置；41、42、43、44：板厚测定器；51、52、53、54：张力计；61、62、63、64：板厚测定器；71、72、73、74：张力控制部；101：前馈控制调整装置；102：控制增益/时移量设定装置；103：PP值运算装置；104a、104b：比较信号相位差运算装置；105、106、107：隶属函数；108：模糊推理装置；109：参数变更装置。

具体实施方式

作为本发明的设备控制装置的实施例，以作为针对作为金属材料的被轧制材料的加工处理而进行轧制的轧制机的控制装置为例子进行说明。在本实施方式中，在4个工作台(stand)的串联轧制机中发生被轧制材料的变形阻力变动即硬度不均的情况下，使由于硬度不均而发生的板厚变动成为最小限那样的控制方法是特征之一。图1是示出本实施方式的4工作台轧制机及其控制结构的框图。

如图1所示，串联轧制机是将由多个辊构成的#1工作台轧制机11～#4工作台轧制机14连续地排列4台而成的，在各轧制机中进行图2所示那样的轧制。在本实施方式中，1台轧制机由6根辊构成，夹着被轧制材料从内侧起称为作业辊、中间辊、支承辊。

如图2所示，通过在上下作业辊之间对被轧制材料进行碾压来实施轧制。此时，被轧制材料0通过进入侧张力Tb以及输出侧张力Tf而被拉伸，并通过轧制载荷P而被碾压，从而进入侧板厚H成为输出侧板厚h。由于轧制现象而产生轧制载荷P、前滑率f以及后滑率b，在作业辊速度VR的情况下，进入侧速度Ve以及输出侧速度Vo分别如图2所示。

图3示出对图2的轧制现象进行模型化而得到的图。进入侧张力Tb、输出侧张力Tf根据本工作台轧制机以及前后工作台轧制机的进入侧速度Ve、输出侧速度Vo而变化。如果张力变化，则轧制载荷P以及输出侧板厚h、进入侧速度Ve、输出侧速度Vo变化。如以上那样，轧制现象是将进入侧板厚H、作业辊速度VR、辊隙S作为输入、并将进入侧张力Tb、输出侧张力Tf、输出侧板厚h作为输出的复杂的现象，经由张力而与前后轧制机工作台中的轧制现象也有关系。

如图1所示，在4工作台的各轧制机中，设置有对作业辊速度进行操作的电动机和电动机速度控制装置21～24以及对作为作业辊间的间隔的辊隙进行操作的辊隙控制装置31～34。在轧制中，在产品的品质上重要的是成为产品的被轧制材料的板厚，用于对被轧制材料的板厚进行测定的板厚测定器41～44设置于各轧制机工作台输出侧。另外，对于轧制操纵的稳定性而言重要的是对被轧制材料施加的张力，由于还与板厚精度相关，所以张力计51～54设置于各工作台输出侧。另外，在#4工作台轧制机14的输出侧，为了控制#4工作台轧制机14的输出侧张力，而设置有输出侧张紧辊15以及电动机和电动机速度控制装置25。

在#1工作台轧制机11中，对#1工作台轧制机11的辊隙进行操作的板厚控制部61运行，在#2工作台轧制机12～#4工作台轧制机14中，对前级工作台速度进行操作的板厚控制部62～64运行。例如，在#2工作台轧制机12的情况下，进行#1工作台轧制机11的速度控制。

在#2工作台轧制机12以后的板厚控制部62～64中，实施使用了进入侧板厚测定器的检测结果的前馈控制、和使用了输出侧板厚测定器的检测结果的反馈控制。例如，在#2工作台的板厚控制部62中，进行使用了#1工作台的输出侧的板厚测定器41的检测结果的前馈控制、和使用了#2工作台的输出侧的板厚测定器42的检测结果的反馈控制。

关于张力，由使用下一工作台轧制机的辊隙对各轧制机工作台的输出侧张力进行控制的张力控制部71～73来控制。例如，张力控制部71针对#2工作台轧制机12的辊隙，通过操作辊隙控制装置32来控制#1工作台轧制机11的输出侧张力。另外，张力控制部74针对输出侧张紧辊15的速度，通过操作速度控制装置25来控制#4工作台轧制机14的输出侧张力。

图4是示出板厚控制部64的概要的图。如图4所示，板厚控制部64以直至被轧制材料的测定位置到达#4工作台轧制机14正下方为止使由#3工作台轧制机13的输出侧的板厚测定器43测定的进入侧板厚偏差ΔH延迟的方式进行移送处理。该进入侧板厚偏差ΔH的测量结果是作为轧制前的状态量的控制前状态量，其相位是控制前相位。

然后，板厚控制部64将附加控制增益GFF而得到的前馈控制输出、和对由#4工作台轧制机14的输出侧的板厚测定器44测定的输出侧板厚偏差Δh附加控制增益GFB并进行积分处理而得到的反馈控制输出进行相加，并将由此得到的结果作为控制输出来输出。该输出侧板厚偏差Δh的测量结果是作为轧制后板厚的控制后状态量，其相位是控制后相位。

在其他板厚控制部61～63中也是同样的结构，包括针对各轧制机工作台的利用进入侧板厚偏差进行的前馈控制和利用输出侧板厚偏差进行的反馈控制。关于板厚变动，在发生位置的#4工作台轧制机14正下方无法检测，而是通过在远离#4工作台轧制机14的位置处设置的板厚测定器44来检测，所以存在从板厚变动发生起至检测为止的无用时间。因此，将反馈控制设为积分控制。

图5是示出张力控制部73的概要的图。构成为使用由在#3工作台轧制机13与#4工作台轧制机14之间设置的3-4工作台间张力计53所测定的张力实际值T34FB和张力指令T34REF的偏差ΔT34来进行比例积分控制。在积分控制中，控制输出相对于控制状态量，其相位偏离90度，所以在作为结果得到的#4工作台轧制机14的输出侧板厚中，相对于本来的硬度不均位置，板厚偏差的相位偏离。

图6～图8是示出图1所示那样的4工作台串联轧制机的轧制现象的仿真结果的图。图6是在板厚控制、张力控制共同未实施的情况下，由于作为硬度不均的变形阻力变动，#4工作台的进入侧板厚、#4工作台输出侧板厚、#3工作台～#4工作台间张力、#4工作台输出侧张力随着时间经过如何变动的仿真结果。

在图6～图8中，在“板厚变动”中，用实线表示进入侧板厚的变动，用虚线表示输出侧板厚的变动。在“张力变动”中，用实线表示进入侧张力的变动，用虚线表示输出侧张力的变动。在“载荷变动”中，用实线表示轧制载荷的变动，用虚线表示变形阻力变动。

在该情况下，硬度不均被原样地表现为板厚变动，所以可知关于变形阻力变动和#4工作台进入侧板厚偏差、#4工作台输出侧板厚偏差，波形的峰值位置一致，在相位关系中无偏离。

图7是通过比例积分控制来实施作为#4工作台的进入侧的#3工作台～#4工作台间张力控制部73以及#4工作台输出侧张力控制部74，并且仅实施#4工作台输出侧板厚控制部64的反馈控制的情况。在该情况下，发生#4工作台输出侧板厚偏差的相位比#4工作台进入侧板厚偏差更超前的相位超前。

其原因为，在#4工作台的板厚控制部64中实施积分控制，所以成为90度的相位延迟的控制输出，根据式(1)～(3)以及图19所示那样的关系，Δ是负，所以作为控制结果的#4工作台输出侧板厚偏差的δ成为正侧。

如以上叙述那样，通过针对如硬度不均那样控制对象本来具有的变动要因进行控制，发生相位不同的其他变动要因，控制对象的状态量之间的相位关系发生变动。在还实施了#4工作台的前级工作台即#3工作台的板厚控制部63的反馈控制的情况下，如图8所示，#4工作台进入侧板厚偏差相比于变形阻力成为超前相位。

通常，在串联轧制机中，以#1工作台为首，在各轧制机工作台中实施板厚控制，所以可知变形阻力变动与作为其结果而出现的板厚变动的相位偏离。因此，在使用轧制机工作台的进入侧板厚偏差来实施前馈控制的情况下，由于变形阻力变动和进入侧板厚偏差变动的相位偏离的影响而得不到控制效果。

以往，作为前馈控制的调整方法，进行了如下处理：考虑直至控制输出～控制操作端的无用时间、应答，来设定图4中的前馈控制用控制输出时移量ΔTFF，根据作为控制结果的输出侧板厚偏差来变更控制增益。但是，在使用了这个方法的情况下，在作为控制对象状态量的进入侧板厚偏差和作为硬度不均的变形阻力变动中有相位差，所以得不到控制效果。

如上述式(1)～(3)以及图19所示，在前馈控制中，需要适合地设定控制增益G和控制输出时移量ΔTFF。另外，关于该设定，需要考虑轧制速度、此外还实施什么样的控制来决定，成为复杂的调整。在轧制速度的情况下，板厚偏差变动的频率变化，所以直至控制输出～控制操作端动作的应答变化。另外，在串联轧制机的情况下，根据在哪个轧制机工作台中实施什么样的板厚控制、张力控制而不同。

在前馈控制中重要的是适合地设定控制输出时移量ΔTFF以及控制增益G，但两者按照在上述式(1)～(3)中说明的关系而相关。例如如果变更控制增益G，则状态量之间的相位偏离量δ也变动。相反地如果变更控制输出时移量ΔTFF，则控制状态量的振幅X也变动。因此，以适合地设定两者的方式进行调整是困难的。

在上述式(3)中，状态量之间的相位偏离量δ是反正切函数，所以针对-∞～+∞，将-90度～+90度设为定义域，但从式(1)可知，在超过+无限大而成为-的情况下比90度大，所以为便于说明，如图19那样，设为超过90度。根据式(3)，如果控制增益G不大于1，则状态量之间的相位偏离量δ不超过90度。因此，在状态量之间的相位的偏离δ超过90度的情况下，可预测为控制增益G过大。

另外，控制时移量Δ和状态量之间的相位偏离量δ成为反向，所以如果知道状态量之间的相位偏离量δ，则能够预测如何变更控制时移量Δ。例如，如果状态量之间的相位偏离量δ是+方向，则在增加方向、即从负侧朝向正侧的方向上变更控制时移量Δ即可。另一方面，从正侧朝向负侧的方向是减少方向。

在轧制机的板厚控制中的前馈控制的情况下，能够认为由进入侧板厚测定器检测的进入侧板厚偏差与由输出侧板厚测定器检测的输出侧板厚偏差的相位关系是状态量之间的相位偏离量δ，认为从进入侧板厚偏差至控制输出为止的控制输出时移量ΔTFF是控制时移量Δ。因此，使用这些状态量来调整前馈控制中的控制时移量ΔTFF以及控制增益GFF即可。

如图9所示，在本实施方式的前馈控制调整装置101中，通过针对由#4工作台的进入侧的板厚测定器43检测的进入侧板厚偏差ΔH实施板移送处理，从而在#4工作台的输出侧的板厚测定器44正下方通过的时机(timing)取出，作为进入侧板厚偏差ΔHTRK。另外，输入由#4工作台的输出侧的板厚测定器44检测的输出侧板厚偏差Δh。

从用于对#4工作台轧制机14的轧制载荷进行测定的轧制载荷计46，针对轧制载荷P，从#4工作台轧制机14正下方至#4工作台的输出侧的板厚测定器44正下方为止实施移送处理，并设为轧制载荷PTRK。这些#4工作台的输出侧板厚偏差Δh、进入侧板厚偏差ΔHTRK、轧制载荷PTRK被输入到#4工作台的控制增益/时移量设定装置102。该轧制载荷P的变动是根据被轧制材料的硬度不均而发生的控制量的变动，其相位是控制量相位。

在控制增益/时移量设定装置102中，根据ΔHTRK、Δh、P的相位关系以及Δh的大小，调整前馈控制增益GFF以及控制输出时移量ΔTFF。即，控制增益/时移量设定装置102作为前馈调整部发挥功能。

图10是示出控制增益/时移量设定装置102的功能结构的图。作为控制对象的轧制机的状态量，输入上述被轧制材料的进入侧板厚偏差ΔHTRK、和输出侧板厚测定器中的输出侧板厚偏差检测值Δh、以及轧制载荷PTRK。然后，根据ΔHTRK和Δh的相位关系，调整控制输出的相移量，这是本实施方式的特征之一。

前馈控制的目的在于，不使进入侧板厚偏差成为输出侧板厚偏差。因此，如果前馈控制适宜地发挥作用，输出侧板厚偏差变小，则上述进入侧板厚偏差和输出侧板厚偏差的相位关系的判断变得困难。因此，还使用受到控制输出以及成为板厚变动的原因的硬度不均的影响的轧制载荷和进入侧板厚偏差的相位关系来实施相位调整，这也是本实施方式的特征之一。

在PP值运算装置103中，根据所输入的输出侧板厚偏差检测值Δh以及进入侧板厚偏差ΔHTRK，求出进入侧板厚偏差ΔHTRK的与1个周期相当的范围内的最大值以及最小值，从最大值减去最小值，从而求出输出侧板厚偏差PP值ΔhPP。此处，与相位差运算装置104a、104b同样地决定与1个周期相当的范围。ΔhPP是表示输出侧板厚变动何种程度、即输出侧板厚的变动幅度的值。

在相位差运算装置104a、104b中，通过图11所示那样的方法，求出比较信号相对基准信号的相位偏离。首先，取出基准信号的变动1个周期量的信号(S1101)。即，在S1101中，相位差运算装置104a、104b作为控制前相位取得部发挥功能。关于1个周期，既可以根据基准信号使用FFT(Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换)来求出振动频率，并求出1个周期的时间，也可以根据例如基准信号的最大值的时间间隔来求出。严格来讲无需是1个周期量，也可以设为1个周期以上。

同样地，相位差运算装置104a、104b针对比较信号，也取出基准信号中的取出开始点至取出结束点为止的信号(S1101)。即，在S1101中，相位差运算装置104a、104b还作为控制后相位取得部以及控制量相位取得部发挥功能。具体而言，如图12(a)所示，准备为了基准信号以及比较信号而针对计算机的每个采样周期(恒定周期)储存数据的表格，当前采样时的数据被最后记录。如果已知1个周期的时间，则如图12(b)所示，取出从当前采样点追溯了时间量得到的表格个数，拷贝到1个周期量表格。

接下来，求出1个周期量表格内的最大值、最小值并分别设为上限值、下限值，以使上限值、下限值分别成为+1、-1的方式对1个周期量表格内数据进行标准化(S1102)。然后，将基准信号作为基准，使比较信号的相位偏离(S1103)。如图12(c)所示，通过设置比较信号用变更表格，并从比较信号用1个周期量表格使表格位置偏离来进行拷贝，从而进行使比较信号的相位偏离的处理。图12(c)是偏离2个采样量的情况。

然后，相位差运算装置104a、104b将比较信号用变更表格和基准信号1个周期量表格的各表格数据的差的平方，关于1个周期量表格全部，求出总和(S1104)。这个值(以后记为“平方误差1个周期量”)成为基准信号和使相位偏离的比较信号类似到何种程度的判断指标值。

相位差运算装置104a、104b一边改变使相位偏离的量(以后记为“相位偏离量”)，一边反复进行从S1103起的处理(S1105、“否”)。然后，如果针对预先决定的预定数的相位偏离量完成了处理(S1105、“是”)，则选择平方误差1个周期量成为最小的偏离量(S1106)，结束处理。S1106中的选择结果成为相位偏离的计算结果。

此处，关于相位偏离量，将比较信号的相位相对于基准信号超前的方向设为+侧，将相对于基准信号延迟的方向设为-侧。作为表格偏离量，如图12(c)那样偏离时成为-侧。在相位差运算装置104a中，作为基准信号取得进入侧板厚偏差ΔHTRK，作为比较信号取得输出侧板厚偏差检测值Δh，得到进入侧板厚-输出侧板厚间相位差ΔTED。另外，在相位差运算装置104b中，作为基准信号取得进入侧板厚偏差ΔHTRK，作为比较信号取得轧制载荷PTRK，得到进入侧板厚-轧制载荷间相位差ΔTEP。

在前馈控制中，以使用进入侧板厚偏差来减小输出侧板厚偏差为目的。即，控制对象状态量是输出侧板厚偏差。在#4工作台进入侧，作为硬度不均的变形阻力变动的影响已经作为进入侧板厚偏差而出现，所以#4工作台的板厚控制部64实施使用了进入侧板厚偏差的前馈控制。然后，前馈控制调整装置101根据进入侧板厚偏差和输出侧板厚偏差的相位关系，调整前馈控制。

相对于此，如果适宜地表示前馈控制的效果，则输出侧板厚偏差检测值Δh变小，理想地成为0。在该情况下，难以求出进入侧板厚偏差与输出侧板厚偏差的相位关系。相对于此，关于轧制载荷，作为硬度不均所致的输出侧板厚偏差去除的结果而大幅变动，所以能够用它来代替输出侧板厚偏差。即，前馈控制调整装置101具有如下功能：根据进入侧板厚偏差和轧制载荷的相位关系，调整前馈控制的控制输出时移量ΔTFF。

在控制增益/时移量设定装置102中，需要进行上述判断，所以实施模糊推理。在隶属函数105中，将输出侧板厚偏差PP值ΔhPP作为输入，使用图10所示那样的隶属函数，求出SHS、SHB。SHS是表示输出侧板厚偏差小的情况的值。另一方面，SHB是表示输出侧板厚偏差大的情况的值。

在隶属函数106中，将进入侧板厚-输出侧板厚间相位差ΔTED作为输入，使用图10所示那样的隶属函数，来求出TEDB、TEDM、TEDZ、TEDP、TEDT。TEDB是表示进入侧板厚-输出侧板厚间相位差在-侧大的程度的值。TEDM是表示进入侧板厚-输出侧板厚间相位差在-侧存在的程度的值。TEDZ是表示进入侧板厚-输出侧板厚间相位差不存在的程度的值。TEDP是表示进入侧板厚-输出侧板厚间相位差在+侧存在的程度的值。TEDT是表示进入侧板厚-输出侧板厚间相位差在+侧大的程度的值。

在隶属函数107中，将进入侧板厚-轧制载荷间相位差ΔTEP作为输入，使用图10所示那样的隶属函数，来求出TEPM、TEPZ、TEPP。TEPM是表示进入侧板厚-轧制载荷间相位差在-侧存在的程度的值。TEPZ是表示进入侧板厚-轧制载荷间相位差不存在的程度的值。TEPP是表示进入侧板厚-轧制载荷间相位差在+侧存在的程度的值。

关于各隶属函数中的横轴的值，使用预先决定的值。隶属函数105中的SB是在判定可否实施使用了输出侧板厚偏差的前馈控制的调整时使用的阈值。例如，在输出侧板厚变动是1μm以下的情况下，如果在前馈控制的调整时不使用输出侧板厚偏差，则SB＝1μm。这样，本实施方式的控制增益/时移量设定装置102在输出侧板厚偏差的变动幅度是预定的范围内的情况下，并非参照输出侧板厚偏差而是参照轧制载荷的变动的相位。

隶属函数106中的DB、DT是在判定控制增益过高时使用的阈值。例如，在进入侧板厚-输出侧板厚间相位差超过90度的情况下，判断为控制增益高，在该情况下，需要降低控制增益。因此，DB＝-90度、DT＝90度。

隶属函数106中的DM、DP以及隶属函数107中的PM、PP是在判定不需要调整输出时移量时使用的阈值。例如，在进入侧板厚-输出侧板厚间相位差是±20度以内的情况下，不需要调整输出时移量。因此，DM＝-20度、DP＝20度。同样地，PM＝-20度、PP＝20度。另外，这些值是一个例子，根据轧制状况、机器的特性而适时变更。

另外，关于DP、PZ，设定输出侧板厚偏差成为最小、前馈控制的效果成为最大限度的进入侧板厚-输出侧板厚间相位差、进入侧板厚-轧制载荷间相位差。关于这些相位差的设定，根据轧制仿真、实际轧制中的手动调整时的实际数据等来决定并进行即可。这样，在控制增益/时移量设定装置102中，根据针对相位差预先决定的值和相位差的关系，决定时移量。

在模糊推理装置108中，根据使用隶属函数求出的上述各程度，使用模糊推理，使用以下那样的推理规则来求出将前馈控制用控制输出时移量ΔTFF向增加侧变更的程度TFFP、向减少侧变更的程度TFFM、将前馈控制增益GFF向增加侧变更的程度GFFP、向减少侧变更的程度GFFM。

作为推理规则的处理方法有各种方法，本实施方式的模糊推理装置108进行成为以下的式(4)、(5)那样的处理。

在IF(A and B)then C的情况下，C＝min(A，B) (4)

在IF(A or B)then C的情况下，C＝max(A，B) (5)

另外，作为所使用的推理规则，在输出侧板厚偏差大且进入侧板厚-输出侧板厚间的相位差是零的情况下，认为前馈控制增益小，所以成为以下的式(6)那样的处理。

IF(SHB and TEDZ)then GFFP (6)

另外，在输出侧板厚偏差大、且有进入侧板厚-输出侧板厚之间的相位差的情况下，能够判断为控制输出时移量ΔTFF偏离，通过消除偏离，能够期待减小输出侧板厚偏差，所以成为以下的式(7)、(8)那样的处理。

IF(SHB and TEDP)then TFFP (7)

IF(SHB and TEDM)then TFFM (8)

另外，在输出侧板厚偏差大、且进入侧板厚-输出侧板厚之间的相位差大且超过90度那样的情况下，能够判断为前馈控制增益过大。在该情况下，认为理想的是首先降低增益，在成为合适的控制增益之后调整控制输出时移量ΔTFF，所以成为以下的式(9)、(10)那样的处理。

IF(SHB and TEDT)then GFFM (9)

IF(SHB and TEDB)then GFFM (10)

另外，在输出侧板厚偏差小、且进入侧板厚-轧制载荷间的相位差大的情况下，通过调整控制输出时移量，能够期待进一步减小输出侧板厚偏差，所以成为以下的式(11)、(12)那样的处理。

IF(SHS and TEPP)then TFFM (11)

IF(SHS and TEPM)then TFFP (12)

在进行轧制现象的仿真时，如果在进入侧板厚-轧制载荷间的相位差是-侧的情况下将控制时移量ΔTFF向增加侧变更，并在进入侧板厚-轧制载荷间的相位差是+侧的情况下将控制时移量ΔTFF向减少侧变更，则进入侧板厚-轧制载荷间的相位差变小，所以成为上述控制规则。图19的关系表示如进入侧板厚偏差和输出侧板厚偏差那样，控制对象状态量在控制前后如何变化。轧制载荷是通过进入侧板厚变动和输出侧板厚变动以及输入输出侧张力所致的轧制现象而发生的，所以进入侧板厚-轧制载荷间的相位差和控制时移量的关系与图19不同。但是，如果已知变更了控制时移量时的相位差的变化倾向，则能够如本实施例那样利用于控制时机的调整。

通过使用以上的推理规则，求出将前馈控制用控制输出时移量ΔTFF向增加侧变更的程度TFFP、向减少侧变更的程度TFFM、将前馈控制增益GFF向增加侧变更的程度GFFP、向减少侧变更的程度GFFM。

另外，以上叙述的推理规则是一个例子，如果有能够变更前馈控制中的状态量和前馈控制增益GFF、前馈控制用控制输出时移量ΔTFF来减小输出侧板厚偏差的可能性，则能够设定为控制规则来利用。另外，并非仅是轧制现象的仿真，而根据在实际轧制中尝试手动调整得到的结果来决定控制规则，这能够成为更符合实际轧制现象的调整方法。

在参数变更装置109中，根据上述求出的变更程度TFFP、TFFM、GFFP、GFFM，通过以下的式(13)、(14)来变更前馈控制增益GFF以及前馈控制用控制输出时移量ΔTFF。

ΔTFF＝ΔTFF+TFFP·CTFFP+TFFM·CTFFM (13)

GFF＝GFF+GFFP·CGFFP+GFFM·CGFFM (14)

此处，CTFFP、CTFFM、CGFFP、CGFFM是调整用的参数，CTFFP是表示控制输出时移量的每1次的增加侧的变更量的值。CTFFM是表示控制输出时移量的每1次的减少侧的变更量的值。CGFFP是表示控制增益的每1次的增加侧的变更量的值，CGFFM是表示减少侧的变更量的值。

由此，通过前馈控制调整装置101，能够将4工作台板厚控制部64中的前馈控制的前馈控制增益GFF以及前馈控制用控制输出时移量ΔTFF始终调整为最佳的状态，前馈控制的控制效果大幅提高。

图13～图17示出通过轧制仿真器对前馈控制调整装置101的效果进行了验证的结果。图13是对图8的状态追加了#4工作台的板厚控制部64中的前馈控制的情况。在图13中，用实线的纵线表示进入侧板厚的相位，用虚线的纵线表示输出侧板厚的相位，用单点划线的纵线表示轧制载荷的相位。

即，利用实线的纵线和虚线的纵线的间隔来示出进入侧板厚-输出侧板厚间相位差ΔTED，可知是超前相位。另外，利用实线的纵线和单点划线的纵线的间隔来示出进入侧板厚-轧制载荷间相位差ΔTEP，是延迟相位。另外，如图13所示输出侧板厚偏差大，所以此处前馈控制用控制输出时移量ΔTFF首先被变更到超前相位侧、即增加方向。其结果如图14所示。

如图14所示，在实线与虚线之间示出的进入侧板厚-输出侧板厚间相位差ΔTED、在实线与单点划线之间示出的进入侧板厚-轧制载荷间相位差ΔTEP都变小，并且输出侧板厚的振幅也稍微变小。在该状态下，判断为虽然前馈控制用控制输出时移量ΔTFF合适、但前馈控制增益GFF不足，增大前馈控制增益GFF。其结果如图15所示。

如图15所示，输出侧板厚偏差变得相当小。在该状态下，进入侧板厚-输出侧板厚间相位差ΔTED也被判断为延迟相位的情况下，前馈控制用控制输出时移量ΔTFF被变更到相位延迟方向。其结果，输出侧板厚偏差如图16示出的结果那样能够基本去除。

此时，如图16所示，进入侧板厚-轧制载荷间相位差ΔTEP成为延迟相位，通过将该值设定为隶属函数107的PZ，从而利用进入侧板厚-轧制载荷间相位差ΔTEP也能够同样地调整前馈控制用控制输出时移量ΔTFF。

图17是示出向与图13相反的一侧使前馈控制用控制输出时移量ΔTFF偏离的情况的图。进入侧板厚-轧制载荷间相位差ΔTEP成为超前相位而出现，在本仿真中，可知在进入侧板厚-轧制载荷间的相位差是+侧的情况下，通过向减少侧调整控制输出时移量ΔTFF，能够期待进一步减小输出侧板厚偏差。

根据以上，通过在轧制操纵中一边取入轧制实际数据，一边修正前馈控制中的时移量ΔTFF以及控制增益GFF，能够提高前馈控制的效果。此外，也可以根据轧制速度、钢种、板厚等轧制状态，将前馈控制用控制输出时移量ΔTFF以及前馈控制增益GFF关联起来存储而制作数据库，在成为同样的轧制条件的情况下取出并使用存储在数据库中的前馈控制用控制输出时移量ΔTFF以及前馈控制增益GFF，利用轧制实际值进行修正，从而使前馈控制中的控制效果成为最大限度。该数据库作为条件信息存储部发挥功能。

另外，在本实施例中，叙述了针对4工作台轧制机中的#4工作台的板厚控制部64应用前馈控制调整装置101的情况。不限于此，同样地也能够应用于#2工作台的板厚控制部62、#3工作台的板厚控制部63等进行前馈控制的任意的工作台的板厚控制。

另外，本方式还能够应用于4工作台串联轧制机以外的任意的工作台数的串联轧制机。另外，本方式还能够应用于单工作台轧制机中的利用由进入侧板厚测定器检测的进入侧板厚偏差进行的前馈控制。

另外，在本说明书中，设为使用了通过进入侧板厚测定器的检测结果来检测的进入侧板厚偏差的前馈控制的调整方法，但也能够同样地应用于使用了进入侧板厚偏差和输入输出侧板速的质量流量(mass flow)板厚控制中的比例控制。

另外，在本实施例中，将4工作台串联轧制机作为控制对象进行了说明，但除了轧制机以外，也能够应用于针对控制对象实施比例控制或者前馈控制的任意的设备。

通过软件和硬件的组合，实现以上述#4工作台的板厚控制部64、前馈控制调整装置101为中心的轧制控制装置。此处，参照图18，说明用于实现本实施方式的轧制控制装置的各功能的硬件。图18是示出构成本实施方式的轧制控制装置的信息处理装置的硬件结构的框图。如图18所示，本实施方式的轧制控制装置具有与一般的服务器、PC(Personal Computer，个人计算机)等信息处理终端同样的结构。

即，在本实施方式的轧制控制装置中，CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)201、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)202、ROM(Read Only Memory，只读存储器)203、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)204以及I/F205经由总线208连接。另外，对I/F205连接了LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)206以及操作部207。

CPU201是运算单元，控制轧制控制装置整体的动作。RAM202是能够高速地读写信息的易失性的存储介质，被用作CPU201处理信息时的作业区域。ROM203是读出专用的非易失性存储介质，储存有固件等程序。

HDD204是可读写信息的非易失性的存储介质，储存有OS(Operating System，操作系统)、各种控制程序、应用程序等。I/F205连接并控制总线208和各种硬件、网络等。另外，I/F205还被用作用于各个装置交换信息或者针对轧制机输入信息的接口。

LCD206是用于显示各种信息，并由操作人员对轧制控制装置的状态进行确认的可视化用户接口。操作部207是键盘、鼠标等用于操作人员向轧制控制装置输入信息的用户接口。在这样的硬件结构中，在ROM203、HDD204或者未图示的光盘等记录介质中储存的程序被读出到RAM202，CPU201依照该程序进行运算，从而构成软件控制部。通过这样构成的软件控制部和硬件的组合，实现本实施方式的轧制控制装置的功能。

另外，在上述实施方式中，以在轧制控制装置中包括所有各功能的情况为例子进行了说明。既可以这样在1个信息处理装置中实现所有功能，也可以在更多的信息处理装置中分散实现各功能。

另外，本发明不限于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细地说明的例子，不限于一定具备所说明的所有结构的例子。另外，能够在某个实施例的结构的一部分中置换为其他实施例的结构，另外能够对某个实施例的结构添加其他实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，能够进行其他结构的追加、删除、置换。