JPH046225A - 炉内温度制御装置のフィードフォワード制御方法 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、鉄鋼プラントの連続焼鈍炉等に利用される炉
内温度制御装置のフィードフォワード制御方法に係わり
、特に帯状体（以下、コイルと呼ぶ）の炉内通板時に生
ずる熱負荷変動を回避して制御性を改善する炉内温度制
御装置のフィードフォワード制御方法に関する。

（従来の技術） 一般に、圧延機で圧延成形された鋼板コイルは内部応力
が生じているので、比較的硬く、脆い性質をもっている
。そこで、かかるコイルは所定の温度雰囲気の連続焼鈍
炉内を通板させて焼鈍することにより、加工に適する軟
かい性質をもった製品に変えている。ゆえに、品質の良
好な製品を得るためには、炉内の温度を最適に制御する
ことが非常に重要になってくる。

従来、かかる観点から連続焼鈍炉の炉内温度制御装置は
第３図に示すような構成を有している。

すなわち、この炉内温度制御装置は、焼鈍炉１に温度検
出器２とバーナ３が取り付けられ、温度検出器２によっ
て得られた炉内検出温度ＰＶをＰＩＤ３１ｉ演算部４に
導き、ここで炉内検出温度ＰＶと炉内目標温度ＳＶとの
偏差に基づいてＰＩまたはＰＩＤ調節演算を行って調節
信号△ＭＶを求めた後、この調節信号△ＭＶを後続の加
算手段５に導入する。この加算手段５にはフィードフォ
ワード制御系からＦＦ（フィードフィワード）静特性補
償信号△Ｆｆｉが供給されている。

このフィードフォワード制御系は、コイル溶接点の炉内
導入タイミングでオンして予め準備された処理予定情報
である板厚、板幅、比熱、比重。

反射による熱伝達率、入−出口間板温度差目標値等から
なる次コイルデータを現コイルデータとしてメモリ６に
格納するスイッチ７と、このメモリ６に格納されたコイ
ルデータとラインスピードとから熱負荷容量Ｆｎを求め
る熱負荷演算手段８と、この熱負荷演算手段８によって
得られた熱負荷容ｆｆ１Ｆ、から差分演算によってＦＦ
静特性補償信号ΔＦ、を得る差分演算手段９と、同じく
熱負荷容量Ｆ０からＦＦ動特性補償信号を得る不完全微
分手段１０とによって構成されている。なお、前記コイ
ルデータは、コイル製品（１１ａは先行コイル製品部、
１１ｂは後行コイル製品部）のみてなく、先行コイル製
品部１１ａと後行コイル製品部１１ｂとを連結する非製
品の瑞相（以下、リーダと呼ぶ）であるコイル溶接部、
つまりリーダ部１２のデータについても与えられ、かつ
、リーダ部１２の先頭が炉内に導入したときにスイッチ
７をオンするための信号が出力される。

従って、前記加算手段５においては前記ＰＩＤ調節演算
部４からの調節信号△ＭＶと前記差分演算手段って得ら
れたＦＦ静特性補償信号ΔＦ、とを加算した後、速度形
−位置影信号変換手段１３に導き、ここで位置影信号Ｍ
８゜に変換した後、さらに加算手段１４にて位置影信号
Ｍ８゜と不完全微分手段１０て得られたＦＦ動特性補償
信号とを加算し、燃焼制御手段１５の目標値となる操作
信号ＭＶを得る。この燃焼制御手段１５ては加算手段１
４で得られた操作信号ＭＶに基づきガス調整弁１６およ
び空気調整弁１７を操作し、バーナ３に供給する燃料ガ
ス流量および空気流量を調節しながら燃焼制御を行って
いる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、以上のような炉内温度制御装置は、リーダ部１
２に変わって後行コイル製品部１１ｂが炉内を通過する
とき、そのリーダ部１２の質的に不安定で誤差の大きい
熱伝達率　比熱等のデータをベースとしてフィードフォ
ワード制御を実行するので、フィードフォワード制御の
精度が悪くなり、後行コイル製品部１１ｂの先頭部分の
品質が大きく悪化する問題がある。なお、先行コイル製
品部１１ａの通板時には制御上の悪影響はり一ダ部１２
に現れるので、後行コイル製品部１１ｂへの影響は少な
い。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、先行コイル
製品部と後行コイル製品部との間にり一ダ部が存在して
も精度の高いフィードフォワード制御を実行でき、制御
精度を大幅に改善し得る炉内温度制御装置のフィードフ
ォワード制御方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段および作用）本発明は上記
課題を解決するために、フィードバック制御系とフィー
ドフォワード制御系とを組み合せることにより、炉内を
連続的に通板する先行コイル、該コイルとは熱負荷容量
の異なるリーダ部および後行コイルの順序で連結されて
なるコイルの熱負荷容量に基づいて炉内を最適な温度に
制御しながら前記コイルを所望のコイル製品とする炉内
温度制御装置において、 前記フィードフォワード制御系としては、先行コイル製
品部からリーダ部への変更タイミング信号を受けて、先
行コイル製品部の最終熱負荷容量を記憶する記憶手段を
有し、また差分演算手段と複合差分演算手段とを併設し
、常時は差分演算手段にてＦＦ静特性補償分信号を求め
、リーダ部に変わって後行コイル製品部が炉内を通板す
るときその後行コイル製品部への通板タイミング信号で
複合差分演算手段を選択し、この複合差分演算手段にて
前記記憶手段に記憶された先行コイル製品部の熱負荷容
量をベースとしてＦＦ静特性補償分信号を求めた後、こ
のフィードフォワード静特性補償分信号を用いて前記フ
ィードバック制御系に対するフィードフォワード制御を
実行することにより、質的に熱負荷容量の不安定なリー
ダ部の熱負荷容量を用いることなく、安定かつ適切な熱
負荷容量を用いて後行コイル先端部分についてフィード
フォワード制御を実行し、品質の良好なコイル製品を得
るものである。

（実施例） 以下、本発明方法の一実施例について第１図を参照して
説明する。なお、同図において第３図と同一部分には同
一符号を付してその詳しい説明は省略し、以下専ら異な
る部分について説明する。

すなわち、本発明はフィードフォワード制御系にあって
特にＦＦ静特性補償方法を改良したもので、具体的には
先行コイル製品部１１ａからリーダ部１２への変更タイ
ミング信号Ｓ、を受けてスイッチ２１かオンしたとき先
行フィル製品部１．１２１の最終熱負荷容ｆｊｋ　Ｆ　
ｏ　ｉを記憶する熱負荷容量記ｔ８゜手段２２のほか、
同しく前記変更タイミング信号Ｓ１を受けてスイッチ２
３かオンしたとき速度形−位置影信号変換手段１３から
出力される操作信号Ｍ　ｚ　ｉを記憶する操作信号記憶
手段２４が設けられ、さらに複合差分演算手段２５が設
けられている。

この複合差分演算手段２５は、先行コイル製品部１１ａ
の最終熱負荷容量Ｆ　ｎｌ、操作信号Ｍ　Ｋ　＋、リー
ダ部最終操作信号Ｍ　ｘ　ｎ　−１および後行コイル製
品部１．１　ｂの先頭部（今回）での熱負荷容量Ｆ。

とを用いてフィードフォワードの目標値となる静特性補
償分信号ΔＦ、　　を得る機能をもっている。

また、差分演算手段９および複合差分演算手段２５の出
力側にはスイッチ２６が設けられ、常時は差分演算手段
９のＦＦ静特性補償分信号△Ｆ。

を選択し、リーダ部１２から後行コイル製品部１１ｂへ
の変更タイミング信号Ｓ２を受けたとき前記複合差分演
算手段２５のＦＦ静特性補償分信号ΔＦ。′を選択し、
その選択信号を前記加算手段５に導入する構成となって
いる。

従って、以上のような実施例の方法によれば、コイル製
品部１１ａまたは１１ｂの炉内通板時、熱負荷演算手段
８にてコイルデータおよびラインスピードから熱負荷容
ｊｉｉｔＦ、、を求めた後、この熱負荷容量Ｆｏを差分
演算手段９に導入し、かつ、先行コイル製品部１１ａの
最終熱負荷容量Ｆ　ｎｌを熱負荷容量記憶手段２２に記
憶する。ここて、差分演算手段９は今回熱負荷容量Ｆ。

と前回熱負荷容量Ｆ　ｎ−１とを用いて、 △Ｆｆｉ−Ｆ、−Ｆ、、　　　　・・・・・・・・・（
１）なる差分演算を行ってＦＦ静特性補償分信号△Ｆ、
を得、二ＯＦＦ静特性補償分信号ΔＦ、を加算手段５に
導入する。一方、不完全微分手段１０においては、熱負
荷容量Ｆ、を用いてＦＦ動特性補償分信号を求めて加算
手段１４に導入する。

次に、先行コイル製品部１１ａからリーダ部１２への変
更時、その変更タイミング信号ＳＩを受けて各スイッチ
２１．２３かオンとなり、記憶手段２２には先行コイル
製品部１１ａの最終熱負荷容量Ｆ。１が記憶され、一方
、記憶手段２４にはスイッチオン時での操作信号Ｍ８、
が記憶される。

しかし、スイッチ２６が差分演算手段９の出力を選択し
ているので、特に記憶手段２２．２４のデータはＦＦ静
特性補償分信号ΔＦ、に影響を与えない。

従って、先行コイル製品部１１ａからリーダ部１２への
変更時、熱負荷演算手段８にて第２図（ｂ）に示す如く
リーダ部１２の熱負荷容量演算値Ｆ。か求められるが、
誤差の大きい熱伝達率等のデータによって真値とはかな
りすれることが多い。その結果、その熱負荷容量演算値
Ｆ、を用いてＦＦ制御を行って得られる操作信号ＭＶは
第２図（ｃ）に示す点線のように現れ、第２図（ｄ）の
如く炉内温度ｐｖ−ｐｖ’が上昇するが、その後の操作
信号ＭＶはフィードバック制御系によって第２図（Ｃ）
の実線に示すように補完される。

さらに、リーダ部コ２から後行コイル製品部１１ｂへの
変更時には、誤差の大きいリーダ部１２の熱負荷容量演
算値Ｆｆｉを用いることなく、スイッチ２６にて複合差
分演算手段２５を選択し、この複合差分演算手段２５て
既に記憶手段２２２４に記憶されている先行コイル製品
部１１ａの熱負荷容量Ｆ＋＋１と先行コイル製品部１１
ｂの操作信号Ｍｘ＋を読み出して、 Ｆ　、、Ｌ−Ｆ　ｆｉ＋　＋　ｋ　（Ｍ　−、、−＋　
　Ｍ−＋）・・・・・・（２）なる演算を行ってＦＢ制
御系によって補完された操作信号ＭＶ　（Ｍ、０．、□
Ｉ）に対応する熱負荷容量Ｆ＋＋Ｌを求める。この式で
得られるＦｎＬはＦＢ制御によって補正された熱負荷容
量である。ｋは操作信号Ｍ８と熱負荷容量Ｆ、の換算係
数である。従って、リーダ部１２から後行コイル製品部
１１ｂへの変更時、熱負荷容量の今回値と前回値との差
で得られるフィードフォワードの静特性補償分信号ΔＦ
７　は、 ΔＦ。

−Ｆ　。　−ＦＩＩＬ −Ｆ　、　　−Ｆ　、、−ｋ　　（Ｍ、、−、−Ｍ、、
）−Ｆ　、、−Ｆ　ｎ：十ｋ　　（Ｍ、、−Ｍ、、−１
）”’　（３）となり、精度よく静特性補償分信号△Ｆ
、を求めることかできる。このことは、複合差分演算手
段２５によって求めた静特性補償分信号△Ｆｏ′を用い
ることにより、リーダ部１２から後行コイル製品部１１
ｂの変更時のフィードフォワード制御を精度よく実行で
きる。

因みに、第２図のタイムチャートから本発明方法と従来
方法とを比較すると、リーダ部１２の熱負荷容量演算値
と真値との間に大きなずれがあるか、リーダ部１２では
ＦＦ制御後、ＦＢ制御により操作信号ＭＶがかなり補完
されることになる。そして、リーダ部１２から後行コイ
ル製品部１１ｂに変更されたとき、従来方法ではＦＢ制
御系で補完された操作信号ＭＶに熱負荷容量演算値の今
回値と前回値の差を加算しているので、第２図（ｃ）に
示すように真値と演算値との差分△Ｘだけフィードフォ
ワード制御の誤差となって発生するが、本発明方法ては
リーダ部１２ての演算値と真値との差△Ｘを、先行コイ
ル製品部１１ａの熱負荷容量とＦＢ制御によって補完さ
れた操作信号とを用いて静特性補償分信号ΔＦ１′を求
めた後に加算手段５にて調節信号△ＭＶに加算するよう
にすれば、第２図（Ｃ）に示す如く操作信号ＭＶがハン
チングすることなく速やかに整定し、第２図（ｄ）の如
く炉内温度ＰＶが速やかに目標温度ＳＶに到達する。

なお、本発明は上記実施例に限定されることなくその要
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは言
うまでもない。。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、コイル製品部の間
にリーダ部が存在しても、コイル製品部の炉内通板時と
同等に精度のよいフィードフォワード制御を実行でき、
ひいては炉内温度の制御精度を大幅に向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるフィードフォワード制御方法を
適用してなる炉内温度制御装置のブロック構成図、第２
図は本発明方法と従来方法の動作を説明するタイムチャ
ート、第３図は従来方法を説明する炉内温度制御装置の
ブロック構成図である。 １・・炉（例えば焼鈍炉）　２・・温度検出器、３・・
バーナ、４・・・ＰＩＤ調節演算部、５・・・加算手段
、８、・熱負荷演算手段、９・・・差分演算手段、１０
・・・不完全微分手段、ｌｌａ・・・先行コイル製品部
、１１ｂ・・・後行コイル製品部、１２・・・リーダ部
、１３・・・速度形−位置影信号変換手段、１４・・・
加算手段、１５・・・燃焼制御手段、７．２１．２３２
６・・・スイッチ、２２・・・熱負荷容量記憶手段、２
４・・・操作信号記憶手段、２５・・・複合差分演算手
段。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 欠コイルデータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フィードバック制御系とフィードフォワード制御系とを
   組み合せることにより、炉内を連続的に通板する先行コ
   イル、該コイルとは熱負荷容量の異なるリーダ部および
   後行コイルの順序で連結されてなるコイルの熱負荷容量
   に基づいて炉内を最適な温度に制御しながら前記コイル
   を所望のコイル製品とする炉内温度制御装置において、 前記フィードフォワード制御系は、 前記先行コイルの熱負荷容量を記憶し、前記コイルのリ
   ーダ部に変わって後行コイルが炉内を通板するとき、前
   記先行コイルの熱負荷容量をベースとしてフィードフォ
   ワード静特性補償分信号を求めた後、このフィードフォ
   ワード静特性補償分信号を用いて前記フィードバック制
   御系に対するフィードフォワード制御を実行することを
   特徴とする炉内温度制御装置のフィードフォワード制御
   方法