專利名稱：軋機中控制形狀的方法
技術領域：
本發(fā)明是關于在軋機中控制被軋材料形狀的方法，特別是為了在多級軋機中控制被軋材料形狀而使用設有多個形狀修正調(diào)節(jié)器的軋機，在這些調(diào)節(jié)器對形狀變化的影響又難于定量化的情況下，能進行良好形狀控制的被軋材料形狀控制方法。
近年來，在軋制薄鋼板等時，提高了對尺寸形狀精度的要求，不僅對于板厚而且對形狀與凸厚度的控制也成為重要的課題。
迄今，雖然在被軋材料的形狀控制方面提出了各種方法，一般地是使用設置有檢出被軋材料形狀的形狀檢出器和形狀修正用調(diào)節(jié)器的軋機，用包含上述形狀檢出器的輸出值的適當算法來算出上述形狀修正用調(diào)節(jié)器操作量，根據(jù)其操作量操縱該調(diào)節(jié)器，從而實現(xiàn)形狀控制。
例如，把從形狀檢出器得到的形狀數(shù)據(jù)以4次正交函數(shù)來近似，預先使各次數(shù)與使用的調(diào)節(jié)器對應，將與其操作量對應次數(shù)的成分大小變化所施的影響進行線性近似作為影響系數(shù)而求出，再用影響系數(shù)去除實際得到的形狀數(shù)據(jù)的各次成分的大小而求得操作量的方法正在使用。
然而，對于以森吉米爾多輥軋機開始的多級軋機，由于被軋制材料形狀復雜而難以表達，而且即使設置多個形狀修正調(diào)節(jié)器，也有操作難以對形狀產(chǎn)生定量化的影響等問題存在，故有自動控制困難的問題。
為了解決這個問題，已經(jīng)提出了幾種方案，例如，特開平4—111910中提出了一種形狀控制法，它是用設在多級軋機出側(cè)的板形狀檢測器檢測軋板的形狀，從所檢出的現(xiàn)在板形狀與各調(diào)節(jié)器的過去控制量算出現(xiàn)在軋制材的預測形狀，并算出把借助于各調(diào)節(jié)器而產(chǎn)生的板厚變化附加在所算出的軋制材的預測形狀與目標形狀之差上的性能評價函數(shù)之值最小的調(diào)節(jié)器操作量，然后根據(jù)該算出的操作量操縱各調(diào)節(jié)器。
另外，特開平4-127908提出的控制方法是檢測出軋制材的形狀進行形狀圖形識別，相對于多個形狀圖形而事先準備好軋制操作方法，根據(jù)與所識別的上述形狀圖案相對應的操作方法而控制軋機的形狀控制方法。其提出的具體的方法是用分級數(shù)值網(wǎng)絡進行形狀圖形識別，用模糊推理來求出根據(jù)該圖形識別結(jié)果的軋機操作量。
而特開平4-238614則提出一種形狀控制方法，它是把用形狀檢出器檢出的形狀在典型形狀圖形中選出與其最相似者，在對應所選擇的典型形狀圖形而決定操作調(diào)節(jié)器的同時，對應于操作調(diào)節(jié)器定出形狀參數(shù)并算出其值，根據(jù)所算出的形狀參數(shù)算出各調(diào)節(jié)器的操作量的形狀控制方法。
然而，如前所述，以森氏多輥軋機開始的多級軋機存在著軋制材形狀復雜難以表達，而且即使設置多個形狀修正調(diào)節(jié)器也難使其操作對于形狀的影響定量化等問題。從能否解決這些問題的觀點來考察上述各形狀控制方法時發(fā)現(xiàn)，首先特開平4-111910中由于它把各調(diào)節(jié)器操作量的影響追溯到過去并直接與形狀檢出器的各傳感要素相對應，就難于高精度地求得各個影響系數(shù)，在某一影響系數(shù)有誤差時就會有得不到最適宜的形狀評價函數(shù)的問題。
而在特開平4-127908中，由于是由識別圖形的結(jié)果而求出調(diào)節(jié)器操作量，以模糊推理等推理方式硬性規(guī)定地給出影響系數(shù)的，故其精度也有問題。雖然提出了用分級型數(shù)值網(wǎng)絡作為識別形狀圖形的具體手段，由于在進行學習時識別結(jié)果變化大，將其輸出值輸入到模糊推理以后的部件中時，可信程度也是其問題。
特開平4-238614中選擇出與軋制材形狀最相似的典型形狀圖形并算出與之對應的調(diào)節(jié)器操作量，對應于典型形狀圖形的形狀參數(shù)與調(diào)節(jié)器操作量影響系數(shù)相關，也有和上述特開平4-111910等同樣的精度問題。
這樣，在過去雖然提出了識別軋制材形狀并由該識別結(jié)果選擇適宜的調(diào)節(jié)器再求出其操作量的形狀控制方法，由于其中某一個形狀或表示形狀的參數(shù)與調(diào)節(jié)器操作量的影響系數(shù)及其等價推理式的精度存在問題，就不能得到足夠的控制精度。
另外，在軋制鋼板等時為了得到所希望的板的形狀(平面度，陡度)，雖然在軋機中設有幾個形狀操作端，但是一般來說理論上求出為了得到目標形狀的各操作端的初設定值是非常困難的。
于是在過去多采用從預定的設定值表中檢索的辦法，這種圖表是跟過去軋制的實際情況按軋制材料的軋制條件(鋼種、壓下程度、軋輥直徑等)加以區(qū)分而定出其最適宜的操作端設定值的。
特開平4-167908中公開了把與軋制材的平面度(形狀)有關的影響因素作為輸入數(shù)據(jù)，用數(shù)值網(wǎng)絡算出初設定值的方法。在此方法中，相對于某設定值進行軋制時的實際形狀值，用最適設定值運算裝置算出操作端的最適設定值，將此時的影響因子與各操作端設定值成對地進行存貯，以供數(shù)值網(wǎng)絡學習之用。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡為分級式結(jié)構(gòu)，是把影響因子作為輸入并把各操作端設定值作為輸出的借助誤差逆?zhèn)鬏攲W習而進行學習的網(wǎng)絡。
然而，在上述列表方式中，區(qū)分方式是否適宜則成為極大地支配著其精度的問題所在，即，若粗分則難于求得最適值，若細分則使表內(nèi)容增大，作表與維護要付出很大的努力。
此外，特開平4-167908中所公開型式的數(shù)值網(wǎng)絡(分級型、誤差逆向傳輸學習)存在著學習的收斂性問題，其學習是以使數(shù)值網(wǎng)絡的輸出與教授信號成為相同的狀態(tài)為目的而把兩者之差(誤差)作為評價函數(shù)(損失函數(shù))的進行使該評價函數(shù)成為最小的收斂計算，由此而存在學習非常費時間或在落入局部最小解時不收斂的問題。
而且，其學習用的數(shù)據(jù)不能直接使用實際軋制數(shù)據(jù)，雖使用由最適設定值運算裝置算出的值也存在作成最適設定值運算裝置本身也很困難的問題，同時由最適設定值運算裝置所算出的值也含有必然誤差，由于學習數(shù)值網(wǎng)絡含有這種誤差的教授數(shù)據(jù)就會有精度低劣的問題。
進而，在其所用型式的數(shù)值網(wǎng)絡中，使聯(lián)系輸入與輸出關系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)處于未知框狀態(tài)，故不能進行從輸出反算出輸入即所謂解逆問題。因此，在以影響因子(軋制條件)與所期的形狀作為輸入數(shù)據(jù)時輸出操作端設定值的數(shù)值網(wǎng)絡中在對某一輸入數(shù)據(jù)的輸出值誤差大的場合就有完全不能從影響因子與操作端設定值來反算出形狀而進行驗證的問題。
本發(fā)明的第1目的是提供一種在軋機中使用的控制軋制材形狀的方法，它對由于像以森氏多輥軋機起始的多級軋機那樣因軋制材形狀復雜而難于表達，而且雖設有多個形狀修正調(diào)節(jié)器但其操作對形狀產(chǎn)生的影響又難以定量化等而實現(xiàn)自動控制困難的軋機也能實現(xiàn)良好的形狀控制。
本發(fā)明的第2目的是提供一種不必制表，根據(jù)軋制實況就能容易地以良好精度確定并設定形狀控制操作端的最適初設定值，從而控制軋機的軋制形狀的方法。
第1發(fā)明是使用設有檢測軋制材形狀的形狀檢出器與有形狀修正用調(diào)節(jié)器的軋機等的軋制設備，根據(jù)上述形狀檢出器的輸出值并借助于操縱上述形狀修正用調(diào)節(jié)器而控制上述軋制材形狀的軋機中所用的軋制材形狀控制方法，它準備以上述形狀修正調(diào)節(jié)器的操作量與對應該操作量的軋制材形狀變化量的編組數(shù)據(jù)作為多個典型操作例，算出由上述形狀檢出器所檢出的軋制材的實際形狀和目標形狀之差的實際形狀偏移與上述典型操作例的形狀變化量之間的相似度，按照算出的相似度對上述典型操作例的調(diào)節(jié)器操作量加權，再根據(jù)加權的該調(diào)節(jié)器的操作量而操縱形狀修正調(diào)節(jié)器，從而實現(xiàn)上述第1目的。
第1發(fā)明還在上述形狀控制方法中使用矢徑基底函數(shù)型數(shù)值網(wǎng)絡來進行典型操作例的編制、保持與運算。
第1發(fā)明還在上述形狀控制方法中，以軋制中調(diào)節(jié)器的操作與由其所造成的形狀變化的數(shù)據(jù)作為實況數(shù)據(jù)而進行存儲，并時時對典型操作例進行修正、追加等更新。
進而，第1發(fā)明還在上述軋制材形狀控制方法中使用矢徑基底函數(shù)型數(shù)值網(wǎng)絡進行典型操作例的編制、保持與運算，并把軋制中調(diào)節(jié)器操作與由其產(chǎn)生的形狀變化數(shù)據(jù)作為實況數(shù)據(jù)加以存儲，還隨時地進行對典型操作例的修正、追加等更新。
而第2發(fā)明則使用設有檢出軋制材形狀的形狀檢出器和帶有形狀修正調(diào)節(jié)器的軋機的軋制設備，根據(jù)上述形狀檢出器的輸出值而操縱上述形狀修正用調(diào)節(jié)器從而成為在控制上述軋制材形狀的軋機中所用的控制軋制材形狀的方法，準備好多個把軋制材形狀變化及把該形狀變化分解成預定的標準形狀圖形時的結(jié)構(gòu)比例的編組數(shù)據(jù)作為典型形狀例，準備多個把上述形狀修正用調(diào)節(jié)器的操作量與把對應于該操作量的軋制材的形狀變化分解為標準形狀圖形的編組數(shù)據(jù)作為典型操作例，算出其值為用上述形狀檢出器檢出的軋制材實際形狀與目標形狀之差的實際形狀偏差和上述典型形狀例的形狀變化的相似度，根據(jù)算出的相似度對上述典型形狀例的結(jié)構(gòu)比例加權，再算出加權后的結(jié)構(gòu)比例與上述典型操作例的結(jié)構(gòu)比例的相似度，按算出的該相似度對上述典型操作例的調(diào)節(jié)器操作量加權，再根據(jù)加權后的該調(diào)節(jié)器的操作量而操縱形狀修正用調(diào)節(jié)器，同樣也能解決上述課題。
第2發(fā)明是在上述形狀控制方法中使用矢徑基底函數(shù)型數(shù)值網(wǎng)絡而進行典型形狀例與典型操作例的編制、保持與運算的。
第2發(fā)明還在上述軋制材形狀控制方法中把軋制中調(diào)節(jié)器操作與由其引起的形狀變化的數(shù)據(jù)作為實況數(shù)據(jù)進行存儲，并隨時地進行對典型形狀例及典型操作例的修正、補充等更新。
第2發(fā)明還在上述形狀控制方法中使矢徑基底函數(shù)數(shù)值網(wǎng)絡進行典型形狀例與典型操作例的編制、保持與運算，并把軋制中調(diào)節(jié)器的操作及由該操作引起的形狀變化的數(shù)據(jù)作為實況數(shù)據(jù)來存儲，并隨時進行對典型形狀例與典型操作例的修正、補充等更新。
第1發(fā)明中，由于把上述形狀修正的調(diào)節(jié)器操作量與對應于該操作量的軋制材形狀變化量編組的數(shù)據(jù)作為典型操作例而預備多個，而算出為由上述形狀檢出器檢出的軋制材的實際形狀與目標形狀之差的實際形狀偏差與上述典型操作例的形狀變化量的相似度，按照算出的該相似度對上述典型操作例的調(diào)節(jié)器操作量加權，再根據(jù)加權后的該調(diào)節(jié)器操作量而操縱形狀控制調(diào)節(jié)器，故能高精度地控制軋制材的形狀。
在第1、2發(fā)明中，在隨時對典型操作例進行修正、補充的情況下，能保持并提高控制性能。
此處所謂典型操作例是從實際軋制結(jié)果中抽樣，并把調(diào)節(jié)器操作與形狀變化的因果關系表達為具體例的，即，把“只要把調(diào)節(jié)器這樣操作，形狀就會這樣變化”的狀態(tài)用數(shù)值加以表示，故直觀易于理解。
調(diào)節(jié)器操作與形狀變化的關系可能是非線性的，但是借助于配置許多個這種典型操作例，從中選出幾個與現(xiàn)行的相似的操作例，根據(jù)對它們對應相似度進行加權從而求出操作量，也能作到與形狀變化與調(diào)節(jié)器操作的非線性對應。
在第2發(fā)明中，準備多個軋制材形狀變化和把該形狀變化分解為預定的標準形狀圖形時的結(jié)構(gòu)比例的編組數(shù)據(jù)作為典型形狀例，并準備多個上述形狀修正用調(diào)節(jié)器操作量和把對應于該操作量的軋制材形狀變化分解為標準圖形時的結(jié)構(gòu)比例的編組數(shù)據(jù)作為典型操作例，算出作為上述形狀檢出器檢出的軋制材實際形狀與目標形狀之差的實際形狀偏差與上述典型形狀例的形狀變化之間的相似度，按照所算出的相似度給上述典型形狀例的結(jié)構(gòu)比例加權，再算出加權后的結(jié)構(gòu)比例與上述典型操作例的結(jié)構(gòu)比例的相似度，按照算出的該相似度對上述典型操作例的調(diào)節(jié)器操作量加權，再根據(jù)加權后的該調(diào)節(jié)器的操作量來操縱形狀修正用調(diào)節(jié)器，同樣也能高精度地進行軋制材形狀的自動控制。
于是，若使用第1、第2發(fā)明，對專用多級軋機進行軋制時由于軋制材形狀復雜而難于表達而即便設置多個形狀修正調(diào)節(jié)器但其操作對形狀的影響也難以定量化等原因而難以實現(xiàn)形狀的自動控制的對象也能進行良好的控制。
第1、第2發(fā)明中，在把軋制時調(diào)節(jié)器操作與由該操作而產(chǎn)生的形狀變化數(shù)據(jù)作為實況數(shù)據(jù)來存儲，并隨時對典型形狀例及典型操作例進行修正、補充等更新時，能維持與提高控制性能。
特別是，由于用矢徑基底函數(shù)型數(shù)值網(wǎng)絡而進行典型操作例或典型形狀例及典型操作例的編制、保持與運算，就能容易地實現(xiàn)典型操作例或典型形狀例及典型操作例的編制、保持與運算。
此外，通過使用軋制中調(diào)節(jié)器操作與由該操作而產(chǎn)生的形狀變換數(shù)據(jù)而進行典型形狀例或典型操作例(數(shù)值網(wǎng)絡的中間單元)的修正與補充，就能維持與提高控制性能。
第3發(fā)明是在軋制上述軋制材前設定控制軋制材形狀的操作端的軋機的形狀控制方法中，把軋制材的軋制條件、形狀操作端的設定值、軋制材的形狀指標值的組群作為形狀控制數(shù)據(jù)，從由過去的軋制而得到的形狀控制實況數(shù)據(jù)群中采樣出多個典型的形狀控制實況數(shù)據(jù)作為形狀控制標準數(shù)據(jù)群而保存，提供作為軋制前軋制材的軋制條件、目標的形狀指標值，求出該軋制條件和相對于形狀指標值的形狀控制標準值的相似度，復合計算出與該相似度對應的形狀控制標準數(shù)據(jù)的形狀操作端設定值，借此而達到上述第2目的。
第3發(fā)明是在上述形狀控制方法中，作為形狀指標值，對一定寬度的軋道各幅寬進行測定，利用板幅方向的延伸率分布來進行形狀控制的。
第3發(fā)明是在上述形狀控制方法中，作為形狀指標值，對每個一定寬度的軋道幅寬進行測定，使用板幅方向的延伸率分布的板幅標準化的值來控制形狀。
在第3發(fā)明的上述形狀控制方法中，對于使用初期設定的形狀操作端不限于相對于板幅對稱動作的場合，作為上述形狀指標值是只使用除去非對稱成分的對稱成分值來進行形狀控制的。
第3發(fā)明還在上述形狀控制方法中，作為由過去的實際軋制的形狀控制實況數(shù)據(jù)群，是利用把軋制物理現(xiàn)象模型化的仿真模型。提供從軋制條件與形狀控制初期設定量進行設定計算所得到的數(shù)據(jù)而進行形狀控制的。
此外，第3發(fā)明還在前述形狀控制方法中，求出上述軋制條件與相對于形狀操作端設定值的形狀控制標準數(shù)據(jù)之間的相似度，相應于該相似度復合算出形狀控制標準數(shù)據(jù)的形狀指標值，在與實際軋制測定的實際形狀指標值的誤差大于一定值時提供新的軋制實況的形狀控制實況數(shù)據(jù)群中采出多個典型的形狀控制實況數(shù)據(jù)，將其作為形狀控制標準數(shù)據(jù)群而加以保存來進行形狀控制。
為了借助軋機上所設的形狀操作端而對軋制材形狀進行控制，有兩種方法(1)根據(jù)軋制中所檢出的實際形狀值，利用反饋控制很好地對操作端進行操縱。
(2)軋制前，相對于軋制條件而進行最適宜的操作端的初期設定。
第3發(fā)明為上述(2)中的方法。
也就是說，使用第3發(fā)明是以軋制材軋制條件，形狀操作端的設定值、軋制材形狀指標值的編組作為形狀控制實際數(shù)據(jù)的，從過去的實際軋制中產(chǎn)生的形狀控制實際數(shù)據(jù)群中采出多個典型的形狀控制實際數(shù)據(jù)并作為形狀控制標準數(shù)據(jù)而保存，在軋制前提供軋制材的軋制條件與作為目標的形狀指標值，相對于該軋制條件與形狀指標值求出與形狀控制標準數(shù)據(jù)的相似度，并相應于該相似度復合計算出形狀控制標準數(shù)據(jù)的形狀操作端設定值，由于是這種方式，故無需編制用于檢索形狀控制操作端的設定值的圖表，只要根據(jù)軋制實況就能決定與設定最適的初期設定值。
而且在學習實際數(shù)據(jù)方面，由于不進行使誤差評價函數(shù)成為最小的收斂計算，就不會有為學習而花費很多時間或落入局部最小解而不收斂的事，使學習起來容易。
另外，學習用的數(shù)據(jù)，是不必作成最適設定值運算手段的，由于可以直接使用軋制實際數(shù)據(jù)，數(shù)值網(wǎng)絡的學習用教授數(shù)據(jù)中不含有因最適設定值運算手段產(chǎn)生的誤差，故能高精度地算出最適的設定值。
對某些輸入數(shù)據(jù)的輸出值不適宜的場合，由于能夠從影響因子與操作設定值反算出形狀而加以驗證，故能精度良好地算出設定值。
另外，作為上述形狀指標值，對每個一定寬度的軋道幅寬進行測定，使用板幅方向的延伸率分布時也能得到同樣的結(jié)果，進而在把該延伸率分布使板幅標準化時，能確定出不依賴軋道數(shù)的形狀指標值。
在利用初期設定的形狀操作端限制為相對板幅對稱動作的場合下，使用除去不對稱成分的只剩對稱成分的值作為形狀指標值也能得到同樣的結(jié)果。
作為過去的軋制實際產(chǎn)生的形狀控制實際數(shù)據(jù)群，使用把軋制的物理現(xiàn)象模型化的仿真模型，對施加從軋制條件與形狀控制初期設定量對形狀數(shù)據(jù)進行設定計算而得到的數(shù)據(jù)的場合，即使是實際數(shù)據(jù)收集得不夠充分也能精度良好地進行形狀控制初期設定。
而且，以軋制材的軋制條件，形狀操作端的設定值、軋制材的形狀指標值的編組作為形狀控制實際數(shù)據(jù)，從過去的軋制而得到的形狀控制實際數(shù)據(jù)群中采出多個典型的形狀控制實際數(shù)據(jù)作為形狀控制標準數(shù)值并加以保存，在軋制前給出軋制材軋制條件與作為目標的形狀指標值，對應于該軋制條件與形狀指標值求出與形狀控制標準數(shù)據(jù)的相似度，對應于該相似度復合計算出形狀控制標準數(shù)據(jù)的形狀操作端設定值，與此同時，對應于上述軋制條件與形狀操作端設定值求出與形狀控制標準數(shù)據(jù)的相似度，對應于該相似度復合算出形狀控制標準數(shù)據(jù)的形狀指標值，與經(jīng)實際軋制所測得的實際形狀指標值之間的誤差大于某一定值時，在從給出新的軋制實況的形狀控制實際數(shù)據(jù)群中采出多個典型的形狀控制實際數(shù)據(jù)作為形狀標準數(shù)據(jù)群并加以保存的情況下，以逆算求得預測形狀與實際軋制時所測定的實際形狀數(shù)據(jù)的誤差大時，通過再學習，也能維持其精度。
下面，參照附圖詳細地說明本發(fā)明的最佳實施例，各圖中相似的元件則冠以相同的序號，其中

圖1是表示使用本發(fā)明的實施例的由12級組成的多級軋機的概略結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
圖2是表示上述多級軋機的形狀控制調(diào)節(jié)器與軋制機構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)的正視圖。
圖3是為第1發(fā)明的第1實施例中所用的控制機構(gòu)與數(shù)據(jù)處理的方框流程圖。
圖4是表示第1實施例的延伸率數(shù)據(jù)的一個例子的線圖。
圖5是表示第1實施例的目標形狀例的線圖。
圖6A是第1實施例中在軋道上表示的形狀偏差一個例子的線圖。
圖6B是使用圖6A的數(shù)據(jù)，以延伸差的最小值為基準的變換例的線圖。
圖7是第1實施例的典型操作例1、2的說明圖。
圖8是第1實施例的典型操作例3、4的說明圖。
圖9是第1實施例的典型操作例5、6的說明圖。
圖10是第1實施例中所用的數(shù)值網(wǎng)絡的概略結(jié)構(gòu)說明圖。
圖11是表示在第二發(fā)明的第二實施例中適用的控制機構(gòu)與數(shù)據(jù)處理的流程框圖。
圖12是用于第2實施例中的20個標準形狀圖形的線圖。
圖13是表示第2實施例的一個形狀偏差例的線圖。
圖14是第2實施例中表示分類成為標準形狀圖形時的結(jié)構(gòu)比例的說明圖。
圖15是表示第2實施例中分類為標準形狀圖形時的結(jié)構(gòu)比例的另一說明圖。
圖16是表示第3發(fā)明的第3實施例的形狀控制控制初期設定處理數(shù)據(jù)的流程框圖。
圖17是表示從第3實施例的軋制條件數(shù)據(jù)與形狀控制操作端設定值求得形狀預測值時的數(shù)據(jù)的流程框圖。
圖18是表示第3實施例中“學習”例的網(wǎng)絡圖。
圖19是表示第3實施例中“運算”例的網(wǎng)絡圖。
圖20是表示第3實施例中“逆算”例的網(wǎng)絡圖。
下面，參照附圖來詳細地說明本發(fā)明的實施例。
本實施例是軋制帶鋼時的形狀控制例，圖1是本實施例適用的有12級多輥多級軋機的軋制設備的側(cè)視略圖。
圖1中，12級軋輥是由1組上下工作輥10，兩組上下中間輥12、1組上下小型支撐輥14、上側(cè)兩對上支撐輥16及下側(cè)兩對下支撐輥18構(gòu)成的。
在此多級軋機中，軋制材(帶材)20是從右張力卷筒24或左張力卷筒26供給，用工作輥10進行軋制，而由對側(cè)的張力卷筒卷繞起來(軋制材20也可以由供料卷22供給)，此時，用形狀檢出器28檢測出由工作輥10軋制的帶材20寬度方向的形狀。
圖2是表示設在上述多級軋機中的形狀控制調(diào)節(jié)器及軋制機構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)的正視圖，如圖所示，帶材20由于工作輥10的上下壓下而軋薄。
本實施例中，上支撐輥16分成7部分，即從中心起中心輥16A，1/4輸入部16B、1/4輸出部16C以及邊輥16D，各一面保持著對稱一面壓下，以借此進行軋輥的凸度調(diào)整。同樣，下支撐輥18分為6部分，中心起為中心輥18A，1/4輥18B，及邊輥18C分別一面保持著對稱一面壓下由此而能調(diào)整軋輥的凸度。這樣，在此多級軋機中，作為形狀控制調(diào)節(jié)器而設有上下支撐輥16、18的軋輥凸度調(diào)整裝置(圖中未示出)、中間輥彎曲機(箭頭所示)30及調(diào)整操作側(cè)與驅(qū)動側(cè)的壓下位置差的壓下矯正裝置(圖中未示出)。
但是在本實施例中，下支撐輥18是固定在軋制前的初期設定值上的，軋制中可操縱的調(diào)節(jié)器為驅(qū)動上支撐輥16的各分輥的軋輥凸度調(diào)整裝置，中間輥彎曲機30及壓下矯正裝置。
圖3是表示第1實施例的形狀控制機能與數(shù)據(jù)處理流程一例的框圖，在圖3中，把由形狀檢出器28的張力檢出結(jié)果輸入到形狀數(shù)據(jù)處理機構(gòu)32中，用該形狀數(shù)據(jù)處理機構(gòu)32把該結(jié)果轉(zhuǎn)換為板幅方向的延伸差率。圖4示出了根據(jù)實際張力檢出結(jié)果求得的延伸差率數(shù)據(jù)的一例，所謂延伸差率是在縱長方向(軋制方向)上板的延伸差在板寬方向上的分布，以最小延伸處為基準，延伸差率及其測定方法在昭和59年9月1日社團法人日本鋼鐵協(xié)會發(fā)行的“板材軋制理論與實踐”的第265頁后面有詳細的說明。
在圖4中，橫軸相當于板幅方向，表示出形狀檢出器28檢測的每個軋道，縱軸表示延伸差率，以“I-unit”為單位，1“I-unit”相當于每1m的軋制材有10μm的延伸差率。
在目標形狀發(fā)生機構(gòu)34中，設定軋制材的目標形狀(相當于目標延伸差率在寬度方向上的分布)，并輸入到形狀偏差計算機構(gòu)36中，圖5示出目標形狀之一例，在此形狀偏差計算機構(gòu)36中，計算出從形狀數(shù)據(jù)處理機構(gòu)32輸入的實際形狀數(shù)據(jù)(相當于圖1中的延伸差率數(shù)據(jù))與自目標形狀發(fā)生機構(gòu)34輸入的目標形狀數(shù)據(jù)的偏差的形狀偏差(＝目標形狀數(shù)據(jù)-實際形狀數(shù)據(jù))。
圖6A與圖6B表示每個檢出軋道的用形狀檢出器28所測定出的圖4中的實際形狀數(shù)據(jù)與圖5中的目標形狀的形狀偏差(延伸差率分布偏差)，圖6A是只把從目標形狀數(shù)據(jù)中扣除實際形狀數(shù)據(jù)的結(jié)果變換的、圖6B是把圖6A中延伸差的最小值(此例中為第9軋道)為基準即作為0變換成的形狀偏差。
把預定形狀修正用調(diào)節(jié)器的操作量與對應于該操作量的軋制材的形狀變化量的編組數(shù)據(jù)作為典型操作例而存儲于典型操作例存儲機構(gòu)38中，圖7-9示出了一個典型操作例，此典型操作例是由形狀偏差圖形和與之對應的調(diào)節(jié)器操作的組合構(gòu)成的，在此例中有6個這種組合。
在圖形識別機構(gòu)40中，就由形狀偏差計算機構(gòu)36計算出的實際形狀與目標形狀的形狀偏差算出與典型操作例的形狀變化量的相似度。即對于圖6B中的形狀偏差，用R(1)-R(6)分別表示與圖7-9中所示的典型操作例1-6的各形狀偏差圖形的相似度，用下面公式(1)、(2)定義(x＝1－6)，使相似度高者有較大的數(shù)值。
R(x)＝1/R′(x)...(1)R′(X)=Σn=1m(Tn-Fn)2---(2)]]>式中Tn典型操作例的形狀偏差圖形的第n軋道值(n＝1，...，m)Fn實際形狀變化圖形第n軋道值(n＝1，...，m).
x第x號典型操作例。
m形狀檢出器的有效軋道數(shù)·在第1實施例中，如上所述，雖然是用形狀偏差的各軋道的平方誤差的倒數(shù)作為相似度的，但第1發(fā)明并不局限于此，例如也可以使用相關系數(shù)等尺度。
在調(diào)節(jié)器操作量運算機構(gòu)42中，對應于由圖形識別機構(gòu)40算出的相似度而給典型操作例的調(diào)節(jié)器操作量加權，并算出調(diào)節(jié)器的操作量，按下述方式就能算出各作動器的操作量。UEG=Σx=1kR(x)×UEG(x)/Σx=1kR(x)---(3)]]>UQO=Σx=1kR(x)×UQO(x)/Σx=1kR(x)---(4)]]>UQI=Σx=1kR(x)×UQI(x)/Σx=1kR(x)---(5)]]>BD=Σx=1kR(x)×BD(x)/Σx=1kR(x)---(6)]]>L=Σx=1kR(x)×L(x)/Σx=1kR(x)---(7)]]>式中UEG上支撐輥的邊部操作量；UQO上支撐輥的1/4輸出部操作量；UQI上支撐輥的1/4輸入部操作量；BD中間輥彎曲操作量；
L壓下矯正操作量；UEG(x)典型操作例x的上支撐輥的邊部操作量(x＝1，…，k)UQO(x)典型操作例x的上支撐輥的1/4輸出部操作量(x＝1，...，k)UQI(x)典型操作例x的上支撐輥的1/4輸入部操作量(x＝1，...，K)BD(x)典型操作例x的中間輥彎曲操作量(x＝1，...，K).
L(x)典型操作例x的壓下矯正操作量(x＝1，...，K).
按照以上算出的操作量來實施調(diào)節(jié)器44的操作。
在第1實施例中，用矢徑基底函數(shù)型數(shù)值網(wǎng)絡來進行如上述圖12-14中所示的典型操作例的編制、保存與運算，下面，對此進行說明。
圖10示出了第1實施例中所用的數(shù)值網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)，此數(shù)值網(wǎng)絡有由m個單元構(gòu)成的輸入層，Y個單元構(gòu)成的中間層，t個單元構(gòu)成的輸出層等3層結(jié)構(gòu)，當把實際形狀偏差輸入到輸入層時，從輸出層就可輸出各調(diào)節(jié)器的操作量，而在中間層上，則如后面所詳述地達到典型操作例進入狀態(tài)。
下面，就上述數(shù)值網(wǎng)絡的編制與演算方法加以詳細說明。
在編制(學習)數(shù)值網(wǎng)絡時是把操作中的調(diào)節(jié)器操作量與當時的形狀變化量作為形狀控制實際數(shù)據(jù)使用的，當全部形狀控制實際數(shù)據(jù)共有j個時，第j號形狀控制實際數(shù)據(jù)Dj定義如下(j＝1，...，J).
Dj＝{ACTj(s)，F(xiàn)jn} ...(8)其中，ACTj(s)調(diào)節(jié)器s的操作量；s調(diào)節(jié)器(1＜s≤t)；
t調(diào)節(jié)器個數(shù)；Fjn板幅方向的n軋道的形狀變化量(1＜n≤m)。
m形狀檢出器的有效軋道數(shù)。
Dj的各要素{ACTj(s)，F(xiàn)jn}中，F(xiàn)jn輸入時輸入層單元與中間層單元(相當于典型操作例)之間，以及ACTj(s)輸出的輸出層單元與中間層單元之間進行加權結(jié)合，以PFnx作為輸入單元n與中間單元x之間的結(jié)合權，以PAxs為輸出單元s與中間單元x之間的結(jié)合權，結(jié)合權系數(shù)與典型操作例的各屬性值(形狀偏差圖形、調(diào)節(jié)器操作量的值)相當，確定了典型操作例x的結(jié)合權，則成為PTx＝{PFnx，PAxs}。在輸入單元中，相對于輸入數(shù)據(jù)進行適當?shù)臉藴驶儞Q。
典型操作例的編制按以下順序進行1)設置帶輸入量綱的輸入單元及有輸出量綱的輸出單元，此例中為輸入單元數(shù)為形狀變化數(shù)據(jù)的軋道數(shù)m個，輸出單元數(shù)為調(diào)節(jié)器數(shù)t個。
最初，尚未設置中間單元，要確定常數(shù)TH。若此TH值小，則多作中間單元，反之若TH值大則使作成的中間單元數(shù)減少，在此同時考慮運算時間，控制性能等，用嘗試法定出常數(shù)TH。
2)把1號形狀控制實際數(shù)據(jù)D1作為1號典型操作例的結(jié)合系數(shù)P1。
P1＝D1....(9)(PFn1＝F1n，PA1s＝ACT1(s))而且使典型操作例單元P1的計數(shù)器C1為1C1＝1.
3)對于第2形狀控制實際數(shù)據(jù)D2，要求出它與典型操作例(中間單元)1的距離d(D2，PT1)，距離d用下面公式(23)給出d(Dj，PTx)＝‖Dt－PTx‖(Σn=1m(Fnt·PFxn)2+Σt(ACTjs=1(s)PAKs)2}1/2---(10)]]>3-a)當d(D2，PT1)＞TH時，把第2形狀控制實際數(shù)據(jù)D2作為第2典型操作例(中間單元)的結(jié)合系數(shù)PT2PT2＝D2(PFn2＝F2n，PA2s＝ACT2(s))再使典型操作例2的計數(shù)器C2為1C2＝1.
3-b)當d(D2，PT1)≤TH時，修正第1典型操作例的結(jié)合系數(shù)PT1，修正后的典型操作例PT1 new成為下式″PT1 new＝(C1·PT1＋D2)/(C1＋1)(PFn 1new＝(C1·PFn 1＋D2)/(C1＋1).
PA1s new＝(C1·PA1s＋D2)/(Ck＋1))...(12)再使典型操作例單元P1的計數(shù)器C1加1。
C1 new＝C1＋14)同樣地，對于第j號形狀控制實際數(shù)據(jù)Dj來說，則要求出與至此所作成的全部中間單元的距離，并選擇距離為最小的典型操作例PTk。
4-a)當d(Dj，PTk)＞TH時，把第j號形狀控制實際數(shù)據(jù)Dj作為第(k＋1)號典型操作例的結(jié)合系數(shù)Pk＋1。
PTk＋1＝Dj。
(PFn k＋1＝Fkn，PA k＋1s＝ACTk(s))也使典型操作例單元PTk＋1的計數(shù)器Ck＋1為1Ck＋1＝14-b)當d(Dj，PTk)≤TH時，修正典型操作例單元PTk的結(jié)合系數(shù)，以下式作為修正后典型操作例Pk new。
PTk new＝(Ck·PTk＋Dj)/(Ck＋1)(PF nknew＝(Ck·PFnk＋D2)/(Ck＋1).
PAksnew＝(Ck·PAks＋D2)/(Ck＋1))。...(14)再把典型操作例單元Pk的計數(shù)器Ck加1。
Ck new＝Ck＋15)通過對所有形狀控制實際數(shù)據(jù)(Dj，kj≤J)進行上述處理而產(chǎn)生y個典型操作例(中間單元)由于此種典型操作例單元的結(jié)合系數(shù)是與典型操作例的屬性值(形狀偏差圖形，調(diào)節(jié)器操作量的值)相當?shù)模瑈個典型操作例就被采樣出來了，此時，若以PTx代表y個典型操作例中第x號數(shù)據(jù)，則可用下式(15)表示PTx＝{PFnx，PAxs)}...(15)式中PAxs中間單元x與輸出單元s間的結(jié)合權。(典型操作側(cè)x的調(diào)節(jié)器s的操作量)。
PFnx輸入單元n與中間單元x間的結(jié)合權(典型操作側(cè)x的板幅方向的m軋道的形狀變化量)。
即僅調(diào)節(jié)器s操作為PAxs時，把第m軋道的形狀變化量表示為僅變化為PFnx的關系。
下面，說明從軋制中得到的實際形狀偏差來求調(diào)節(jié)器操作量的運算方法，在運算中，先求實際形狀偏差與各典型操作例的形狀偏差數(shù)據(jù)間的相似度，相應于其相似度算出調(diào)節(jié)器的操作量。
以實際形狀偏差Fn代表在軋制中由形狀檢出器28所測出的實際形狀與預先設定目標形狀之間的偏差，如圖10所示，把此實際形狀偏差Fn輸入到數(shù)值網(wǎng)絡的各輸入單元中，而與各中間單元PTx之間的結(jié)合權用下式(16)計算，以IPx作為中間單元X的輸入IPx={Σn=1m(FPnx·Fn)2}1/2---(16)]]>式中PFnx輸入單元n與中間單元x間的結(jié)合權(典型操作側(cè)x的板幅方向的m軋道的形狀變化量)。
Fn實際形狀偏差圖形的第n軋道值。
x第x號典型操作例(中間單元)。
m形狀檢出器的有效軋道數(shù)。
用由下式(17)給出的高斯函數(shù)作為中間單元的輸入輸出函數(shù)，式中σ為常數(shù)f(x)＝exp(-x2/2σ2)....(17)于是，從中間單元x的輸出值OPx就可用下式(18)表示，OPx相當于中間單元(典型操作例)與所輸入的實際形狀偏差之間的相似度。
OPx＝f(IPx)....(18)另外，輸出單元s的輸出值ACT(s)可用下式(19)求出ACT(s)=Σx=1y(OPx·PAxs)/Σx=1yOPx---(19)]]>式中PAxs中間單元x與輸出單元s之間的結(jié)合權(典型操作側(cè)x的調(diào)節(jié)器s的操作量)。
通過以上運算，就能算出調(diào)節(jié)器s的操作量ACT(s)。
另外，利用軋制時調(diào)節(jié)器的操作及由該操作而造成的形狀變化數(shù)據(jù)，通過對典型操作例(數(shù)值網(wǎng)絡的中間單元)的修正與補充，就能保持與提高控制性能。
若使用上面詳述的第1實施例，由于能用數(shù)值網(wǎng)絡從軋制形狀實際數(shù)據(jù)中采樣出典型操作例，并對于軋制中的形狀變化通過對典型操作例用內(nèi)插法而實現(xiàn)形狀控制，即使是對于難于使形狀變化與調(diào)節(jié)器操作時刻對應的多級軋機來說，也能進行良好地的形狀控制。
下面說明與第2發(fā)明相關的第2實施例圖11是表示適用于第2實施例的控制機構(gòu)與數(shù)據(jù)處理流程的框圖，下面則以與上述第1實施例情況的不同點為重點加以詳述。
圖12示出了第2實施例中使用的20個標準形狀圖形，以STD(z)(z＝1，2，...，20)代表各標準形狀圖形的結(jié)構(gòu)比例。
在典型形狀例存儲機構(gòu)46中，作為典型形狀例而存儲多個軋制材形狀與把其形狀劃分到標準形狀圖形類別時的結(jié)構(gòu)比例的編組數(shù)據(jù)，作為一個例子，是把圖13所示的形狀分類到標準形狀圖形時的結(jié)構(gòu)比例用圖14、15表示。
用下式(20)把典型形狀例V定義如下V＝{Pvn，STDv(z)}，....(20)Pvn形狀圖形(n軋道數(shù))。
STDv(z)典型形狀例v的各標準形狀圖形的結(jié)構(gòu)比例。
V典型形狀例序號(v＝1，...，G)G典型形狀例個數(shù)。
z標準形狀圖形序號(z＝1，...，20)在典型操作例存儲機構(gòu)38中，作為典型操作例而存儲多個軋制時調(diào)節(jié)器的操作量及那時的形狀變化量按圖12中所示的標準形狀圖形公開時的結(jié)構(gòu)比例編組數(shù)據(jù)。
把調(diào)節(jié)器s盡可能按操作量ACT(s)進行操作時的形狀變化分到標準形狀圖形中時的各圖形的結(jié)構(gòu)比例用如上所述的STD(s)代表，則典型操作例w可用下式(21)定義w＝{ACTw(s)，STDw(z)}...(21)，ACTw(s)典型操作例w的調(diào)節(jié)器操作量，STDw(z)典型操作例w的各標準形狀圖形的結(jié)構(gòu)比例，w典型操作例序號(w＝1，...，H)，H典型操作例的個數(shù)，z標準形狀圖形序號(z＝1，...，20)。
在圖形識別機構(gòu)40中，和第1實施例中一樣，算出用形狀偏差計算機構(gòu)36所算出的實際形狀與從目標形狀發(fā)生機構(gòu)34輸入的目標形狀之間的偏差，就此實際形狀偏差算出與典型操作例的形狀變化量的相似度，用R1(V)表示上述實際形狀偏差與典型形狀例v的形狀偏差圖形之間的相似度，此相似度是以相似性越高其值越大來定義的。然后，相應于所算出的相似度而對典型形狀例的結(jié)構(gòu)比例加權，加權后的標準形狀圖形z的結(jié)構(gòu)比例WSTDv(z)由下式(22)給出WSTDv(z)=Σv=1GR1(v)•STDv(z)/Σv=1GR1(v)---(22)]]>然后算出加權后的上述結(jié)構(gòu)比例WSTDv(z)與典型操作例的結(jié)構(gòu)比例之間的相似度，以R2(w)表示加權后的典型形狀例的結(jié)構(gòu)比例WSTDv(z)與典型操作例w的結(jié)構(gòu)比例STDw(z)之間的相似度，此相似度是相似度越高則其值越大地定義的，然后對應所算出的相似度對典型操作例的調(diào)節(jié)器操作量ACTw(s)加權，用下式(23)算出調(diào)節(jié)器操作量ACT(s)ACT(s)=Σw=1HR2(w).ACTw(s)/Σw=1HR2(w)---(23)]]>根據(jù)上面算出的操作量，和上述第1實施例的情況相同地進行調(diào)節(jié)器操作，以控制軋制材的形狀。
此外還同樣地用矢徑基底函數(shù)型數(shù)值網(wǎng)絡實現(xiàn)典型形狀例及典型操作例的編制、保存與運算，更而還使用在軋制中調(diào)節(jié)器操作與根據(jù)該操作的形狀變換數(shù)據(jù)而進行對典型操作例(數(shù)值網(wǎng)絡的中間單元)的修正與補充。
下面，說明根據(jù)第3發(fā)明的第3實施例。
圖16是表示根據(jù)第3發(fā)明的第3實施例的形狀控制初期設定處理的數(shù)據(jù)流程的一個例子的框圖，形狀檢出器28的輸出，借助形狀數(shù)據(jù)處理機構(gòu)32進行數(shù)據(jù)處理使之成為形狀數(shù)據(jù)(形狀指標值)，并隨時地存儲在形狀數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)134中。在此，利用板幅方向的延伸率分布(在板幅方向上分割成M個軋道，M＞1)作為形狀數(shù)據(jù)。
同樣地，軋制條件數(shù)據(jù)存儲在軋制條件數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)136中，形狀操作端數(shù)據(jù)存儲在形狀操作端數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)138中，此處在本實施例中，軋制條件雖然是板寬度、預測的軋制負荷、工作輥直徑等，但作為軋制條件當然也還可以再加上鋼種、以前的工藝、制品的目標厚度、入側(cè)溫度、出側(cè)目標溫度等。在本實施例中，作為形狀操作端是上支撐輥邊部位置，1/4輸出位置、上支撐輥1/4輸入位置、下支撐輥邊部位置，下支撐輥1/4位置、中間輥彎曲值，而且，各個分割支撐輥的位置都是以中間為基準的。
形狀控制實際數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)140中，是把軋制條件數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)136、形狀操作端數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)138、形狀存儲機構(gòu)134中所存儲的軋制條件數(shù)據(jù)、形狀操作端數(shù)據(jù)及此時的形狀數(shù)據(jù)組合作為形狀控制實際數(shù)據(jù)而存儲的，在典型數(shù)據(jù)采樣機構(gòu)142中，以該形狀控制實際數(shù)據(jù)為基礎而采樣出代表這些數(shù)據(jù)分布的典型數(shù)據(jù)(原型)的。所得到的典型數(shù)據(jù)存儲于典型數(shù)據(jù)群存儲機構(gòu)144中。從各數(shù)據(jù)的存儲開始到典型數(shù)據(jù)的采樣存儲，稱為“學習”，在已匯集了充足的數(shù)據(jù)后，則可以隨時進行這種學習。
軋制條件輸入機構(gòu)146與目標形狀輸入機構(gòu)148把有關待軋制材的軋制條件數(shù)據(jù)及目標形狀數(shù)據(jù)(所希望的形狀)分別輸入到初期設定值運算機構(gòu)150中，初期設定值運算機構(gòu)150按軋制條件數(shù)據(jù)與目標形狀數(shù)據(jù)求出典型數(shù)據(jù)群存儲機構(gòu)144中的所有典型數(shù)據(jù)的相似度，相應于其相似度合成典型數(shù)據(jù)的形狀控制操作端設定值，算出對應于輸入的軋制條件數(shù)據(jù)與目標形狀數(shù)據(jù)即相對于待軋制材的初期設定值，初期設定值輸出機構(gòu)152輸出算出的形狀控制操作端初期設定值，這部分機構(gòu)合起來，稱為“演算”。
此后，根據(jù)初期設定值輸出機構(gòu)152輸出值進行形狀控制操作端的初期設定，開始對待軋材進行軋制。
此外，圖17是表示從軋制條件數(shù)據(jù)與形狀控制操作端設定值求形狀預測值時的數(shù)據(jù)流程框圖。形狀數(shù)據(jù)逆算機構(gòu)154相對于軋制條件數(shù)據(jù)與形狀控制操作端設定值求出通過“學習”而定出的與典型數(shù)據(jù)群存儲機構(gòu)144中的典型數(shù)據(jù)軋制條件數(shù)據(jù)及形狀控制操作端設定值相關的相似度，并對應于該相似度算出形狀數(shù)據(jù)，此形狀數(shù)據(jù)與根據(jù)該軋制條件數(shù)據(jù)及該形狀控制操作端設定值進行軋制時所得到的預測形狀相當。
下面，就“學習”與“演算”加以詳細說明形狀控制實際數(shù)據(jù)總數(shù)為j個時，第j號形狀控制實際數(shù)據(jù)Dj用下式(24)來定義Dj＝{Smj、A1j、A2j、A3j、B1j、B2j、B3j、B4j、B5j、B6j}...(24)式中各變量含義如下(形狀數(shù)據(jù))Smj板幅方向的m軋道的延伸率(1＜m≤M)M有效軌道數(shù)。
(軋制條件數(shù)據(jù))A1j板幅寬度。
A2j預測軋制負荷。
A3j工作輥直徑。
(形狀操作端設定值)B1j上支撐輥-邊部位置。
B2j上支撐輥1/4輸出位置。
B3j上支撐輥-1/4輸入位置。
B4j下支撐輥-邊部位置。
B5j下支撐輥-1/4位置。
B6j中間輥彎曲值。
在典型數(shù)據(jù)采樣機構(gòu)142中，依據(jù)其形狀控制實際數(shù)據(jù)(Dj；1＜j≤J)，對代表此數(shù)據(jù)分布的典型數(shù)據(jù)(原型)進行抽樣，這種“學習”的一實施例，可以用圖18所示的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)表示，即存在有輸入Dj的各要素{Smj、A1j、A2j、A3j、B1j、B2j、B3j、B4j、B5j、B6j}的輸入單元和與典型數(shù)據(jù)相當?shù)脑蛦卧?，各原型單元進行與各輸入單元的加權結(jié)合，某個原型單元Pk與各輸入單元(Sm、A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4、B5、B6}之間的結(jié)合系數(shù)(權值)為{Psmk、PA1k、PA2K、PA3k、PB1k、PB2k、PB3k、PB4k、PB5k、PB6kp}。該結(jié)合系數(shù)與典型數(shù)據(jù)的各屬性值相當。于是典型數(shù)據(jù)采樣可以該原型單元的編制來解釋，輸入單元是相對于輸入數(shù)據(jù)進行適宜的標準化變換的機構(gòu)。
編制原型單元按下述順序進行(1)設置具有輸入量綱的輸入單元。
在本例中，輸入單元數(shù)，因有3個軋制條件，M個形狀數(shù)據(jù)、6個形狀控制操作端而成為(9＋M)個。最初，不設置原型單元，而定出系數(shù)TH。
(2)第1號形狀控制實際數(shù)據(jù)D1用第1原型單元的結(jié)合系數(shù)P1表示，再使原型單元P1的計數(shù)器C1為1。
P1＝D1.
即{Psm1、PA11、PA21、PA31、PB11、PB21、PB31、PB41、PB51、PB61}＝{Sm1、A11、A21、A31、B11、B21、B31、B41、B51、B61}C1＝1(3)就第2形狀控制實際數(shù)據(jù)D2，求出與原型單元P1的距離d(D2、P1).
在此，該距離由下式(25)定義d(Dt，Pu)＝‖Dt－Pu‖={Σm-1M(Smt-PSmu)2+Alt-PAlt)2]]>＋(A2t－PA2u)2＋(A3t－PA3u)2＋(B1t－PB1u)2＋(B2t－PB2u)2＋(B3t－PB3u)2＋(B4t－PB4u)2＋(B5t－PB5u)2＋(B6t－PB6u)2}1/2...(25)(3-a，當d(D2、P1)＞TH時，以第2原型單元的結(jié)合系數(shù)P2代表第2形狀控制實際數(shù)據(jù)D2，并把原型單元P2的計數(shù)器置1P2＝D2C2＝1.
(3-b)當d(D2、P1)≤TH時，修正第1原型單元P1的結(jié)合系數(shù)。
在此，修正后的原型P1 new為P1 new＝(C1、P1＋D2)/(C1＋1).
而且，把原型單元P1的計數(shù)器C1加1C1 new＝C1＋1(4)同樣地，就第j個形狀控制實際數(shù)據(jù)Dj而求得與至此已編成的原型單元的所有距離，并選出有著最小距離的原型單元Pk。
(4-a).當d(Dj、Pk)＞TH時，用第(k＋1)號原型單元的結(jié)合系數(shù)Pk＋1代表第j個形狀控制實際數(shù)據(jù)，并使原型單元Pk＋1的計數(shù)器Ck＋1為1Pk＋1＝DjCk＋1＝1(4-b).當d(Dj、Pk)≤TH時，修正原型單元Pk的結(jié)合系數(shù)，在此修正后的原型Pk new為Pk new＝(Ck、Pk＋Dj)/(Ck＋1)，并把原型單元Pk的計數(shù)器Ck加1Ck new＝Ck＋1.
(5)由于對于全體形狀控制實際數(shù)據(jù){Dj｜1＜j≤J}進行上述步驟，就編成了K個原型單元。
由于此原型單元的結(jié)合系數(shù)與典型數(shù)據(jù)的屬性值相當，就能夠抽樣出k個典型數(shù)據(jù)，此時，若以Pk代表k個典型數(shù)據(jù)中第k個數(shù)據(jù)，則Pk可用下式(26)表示Pk＝{PSmk、PA1k、PA2k、PA3k、PB1k、PB2k、PB3k、PB4k、PB5k、PB6k}....(26)式中，各變量的含義如下(形狀數(shù)據(jù))PSmk板幅方向的m軋道的延伸率
(軋制條件數(shù)據(jù))PA1k板幅PA2k預測軋制負荷PA3k工作輥直徑。
(形狀操作端設定值)PB1k上支撐輥-邊部位置。
PB2k上支撐輥-1/4輸出位置。
PB3k上支撐輥-1/4輸入位置。
PB4k下支撐輥-邊部位置。
PB5k下支撐輥-1/4位置。
PB6k中間輥彎曲值。
在此，設置Psk＝{PSmk}PAk＝{PA1k，PA2k，PA3k}PBk＝{PB1k，PB2k，PB3k，PB4k，PB5k，PB6k}下面，根據(jù)表示圖19中的演算例的網(wǎng)絡圖對“演算”加以說明在“演算”中，就待軋制材的軋制條件、目標形狀來求出與典型數(shù)據(jù)的相似度，并算出相對于此相似度的形狀操作端設定量。在圖19中，輸入軋制條件數(shù)據(jù)與目標形狀數(shù)據(jù)，經(jīng)過原型單元而將形狀控制操作端設定值輸出。
待軋制材的軋制條件、目標形狀其中軋制條件XA＝{XA1，XA2，XA3}式中XA1板幅，XA2預測軋制負荷，XA3工作輥直徑。
目標形狀Xs＝{XSma}
式中Xsm板幅方向的m軋道的延伸率，分別求得的形狀操作端設定量用下式(27)給出形狀操作端設定量XB＝{XB1k、XB2k、XB3k、XB4k、XB5k、XB6k}...(27)XB1上支撐輥-邊部位置。
XB2上支撐輥-1/4輸出位置。
XB3上支撐輥-1/4輸入位置。
XB4下支撐輥-邊部位置。
XB5下支撐輥1/4位置。
XB6中間輥彎曲量。
首先，按照待軋制材的軋制條件XA與目標形狀XS，在所有原型單元(典型數(shù)據(jù))用下面公式(28)中所表示的距離d1(X.Pk)定義軋制條件PAk與形狀條件PSk的相目似度。
d1(X，Pk)＝‖XA－PAk‖＋‖XS－PSk‖＋{(XA1－PA1k)2＋(XA2－PA2k)2+(XA3-PA3K)2+Σm=1M(Sm-PSmk)2}1/2---(28)]]>此距離d1(X，Pk)就是原型單元Pk的輸入。此時，原型單元Pk的輸出PY1k則用下式(29)定義PY1k＝f(d1(X，Pk))...(29)式中，f(·)為原型單元的輸入輸出函數(shù)，在距離越小(相似度越大)其值越大的狀態(tài)下為例如f(x)＝exp(-X3/2σ2)(式中σ為常數(shù))形式的高斯型函數(shù)。
對應于與典型圖形的相似度算出形狀操作端設定量XB，即對應于原型單元的輸出PY1k合成原型單元的結(jié)合系數(shù)PBk作為形狀操作端設定量XB，故下式(30)成立XB=Σk=1k(PBk•PYlk)/Σk=1kPYlk---(30)]]>其中，XB＝{XB1、XB2、XB3、XB4、XB5、XB6}PBk＝{PB1k、PB2k、PB3k、PB4k、BP5k、PB6k}這樣，就能算出形狀操作端的最適設定量，但是在“學習”時要對輸入數(shù)據(jù)進行標準化等變換的場合，則要對輸出值進行逆變換。
下面，依據(jù)表示圖20的逆運算的網(wǎng)絡圖說明從軋制條件與形狀操作端設定量求預測形狀的“逆運算”?！澳孢\算”時，要根據(jù)待軋制材的軋制條件、形狀操作端的設定量求出與典型數(shù)據(jù)之間的相似度，再相應于其相似度算出形狀值。因此，在圖7的網(wǎng)絡中，輸入軋制條件數(shù)據(jù)與形狀控制操作端數(shù)據(jù)經(jīng)過原型單元而輸出形狀數(shù)據(jù)。
待軋制材的軋制條件、形狀控制操作端及所要求的預測形狀分別由下面公式(31)、(32)、(33)決定軋制條件XA＝{XA1、XA2、XA3}....(31)式中XA1板幅XA2預測軋制負荷XA3工作輥直徑形狀操作端設定量XB＝{XB1k、XB2k、XB3k、XB4k、XB5k、XB6k} ....(32)
式中XB1上支撐輥-邊部位置。
XB2上支撐輥-1/4輸出位置XB3上支撐輥-1/4輸入位置XB4下支撐輥-邊部位置XB5下支撐輥-1/4位置XB6中間輥彎曲值。
形狀Xs＝{XSm}...(33)式中，XSm板幅方向的m軋道的延伸率至于軋制條件XA與形狀控制操作端XB與全部原型單元(典型數(shù)據(jù))，可用由下式(34)所表示的距離d2(X，Pk)來定義軋制條件PAk與形狀控制操作端XBk的相似度。
d1(X，Pk)＝‖XA－PAk‖＋‖XB－PBk‖＋{(XA1－PA1k)2＋(XA2－PA2k)2＋(XA3－PA3k)2＋(XB1－PB1k)2＋(XB2－PB2k)2＋(XB3－PB3k)2＋(XB4－PB4k)2＋(XB5－PB5k)2＋(XB6－PB6k)2}1/2....(34)把此距離d2(X.Pk)輸入原型單元Pk中，此時的原型單元Pk的輸出PY2k則用下面公式(35)確定PY2k＝f(d2(X，Pk))...(35)式中，f(·)是原型單元的輸入輸出函數(shù)，是距離越小(相似度大)其值越大狀態(tài)的例如為f(x)＝exp(-X2/2σ2)(式中σ為常數(shù))的高斯型函數(shù)。
相應于與典型數(shù)據(jù)之間的相似度算出形狀Xs，即以相應于原型單元的輸出PY2k合成原型單元的結(jié)合系數(shù)PSk作為形狀操作端設定量XS的輸出，因而下式(3b)成立XS＝∑(PSk，PY2k)/∑PY2k...(36)其中，XS＝{XSm}XSm板幅方向的m軋道的延伸率PSk＝{PSmk}PSmk第k個典型數(shù)據(jù)的板幅方向的m軋道的延伸率。
這樣就能反算出預測形狀，但是在″學習″時要進行對輸入數(shù)據(jù)標準化等變換的場合是對輸出值進行反變換。
在第3實施例中雖然是用歐幾里德氏距離作為相似度的，但本發(fā)明并不局限于此。
另外，第3實施例中是用板幅方向的延伸率分布作為形狀數(shù)據(jù)(形狀指標值)的，但也可以使用在板幅方向?qū)⑵錁藴驶管壍罃?shù)一定的結(jié)構(gòu)。
而且在初期設定用的形狀操作端限于相對板幅對稱動作的場合，作為形狀數(shù)據(jù)可以去掉非對稱成分而只使用對稱成分。作為除去非對稱成分的方法，可以是例如用m次函數(shù)去近似形狀數(shù)據(jù)，再除去作為非對稱成分的奇次(1次、3次等)項的方法。
作為“學習”用的數(shù)據(jù)，也不限于實際數(shù)據(jù)，還可以增加把軋制的物理現(xiàn)象模型化的從軋制條件與形狀控制設定量來設定地算出形狀數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)這樣即使在實際數(shù)據(jù)匯集不充分的場合下也能精度良好地利用本發(fā)明。
另外，在“逆運算”中，要審查求得的預測形狀與在實際軋制時測定的實際形狀數(shù)據(jù)的誤差。誤差大時要進行再學習，這就能保持其精度。
上面以具體方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于上述實施例，在不脫離其精神要點的范圍內(nèi)仍可能作出各種變更。
權利要求
1.一種軋機用的形狀控制方法，它是使用帶有檢出軋制材形狀的形狀檢出器及修正形狀用調(diào)節(jié)器的軋機的軋制設備，并根據(jù)上述形狀檢出器的輸出值通過操縱上述形狀修正用調(diào)節(jié)器而控制上述軋制材的形狀的軋機用的形狀控制方法，其特征在于準備多個由上述形狀修正用調(diào)節(jié)器的操作量及對應于該操作量的軋制材的形狀變化量組成的數(shù)據(jù)組作為典型操作例，算出由上述形狀檢出器檢出的軋制材實際形狀與目標形狀之差的實際形狀偏差相對于上述典型操作例的形狀變化量的相似度，根據(jù)所算出的相似度給上述典型操作例的調(diào)節(jié)器操作量加權，再按照加權后的該調(diào)節(jié)器的操作量操縱形狀修正用調(diào)節(jié)器。
2.如權利要求1中所述的軋機用的形狀控制方法，其特征在于是用矢徑基底函數(shù)型數(shù)值網(wǎng)絡來編制、保持、運算典型操作例的。
3.如權利要求1中所述的軋機用形狀控制方法，其特征在于用矢徑基底函數(shù)型數(shù)值網(wǎng)絡來編制、保存與運算典型操作例，并把軋制中的調(diào)節(jié)器操作及由于該操作而引起的形狀變化數(shù)據(jù)作為實際數(shù)據(jù)存儲起來，并隨時地進行典型操作例的修正、補充等更新程序。
4.一種軋機用的形狀控制方法，是使用帶有能檢出被軋制材形狀的形狀檢出器與形狀修正用調(diào)節(jié)器的軋機的軋制設備，根據(jù)上述形狀檢出器的輸出值借助于操縱上述形狀修正用調(diào)節(jié)器而控制上述軋制材形狀的方法，準備多個軋制材形狀變化以及把該形狀變化分解為預定的標準形狀圖形時的結(jié)構(gòu)比例數(shù)據(jù)編組作為典型形狀例，準備多個上述形狀修正用調(diào)節(jié)器操作量及把對應于該操作量的軋制材形狀分解為標準形狀圖形時的結(jié)構(gòu)比例編組數(shù)據(jù)作為典型操作例，算出作為由上述形狀檢出器檢出的軋制材實際形狀與目標形狀差值的實際形狀偏差對于上述典型形狀例的形狀變化的相似度，根據(jù)算出的相似度給上述典型形狀例的結(jié)構(gòu)比例加權，算出加權后的結(jié)構(gòu)比例與上述典型操作例的結(jié)構(gòu)比例的相似度，根據(jù)算出的相似度給上述典型操作例的調(diào)節(jié)器操作量加權，按照加權的該調(diào)節(jié)器的操作量來操縱形狀修正用調(diào)節(jié)器。
5.如權利要求4中所述的軋機用形狀控制方法，其特征在于使用矢徑基底函數(shù)型數(shù)值網(wǎng)絡來進行典型形狀例與典型操作例的編制、保存與運算。
6.如權利要求4中所述的軋機用形狀控制方法，其特征在于，用矢徑基底函數(shù)型數(shù)值網(wǎng)絡進行典型形狀例與典型操作例的編制、保存與運算，把軋制中調(diào)節(jié)器操作與由該操作引起的形狀變化數(shù)值作為實際數(shù)據(jù)加以存儲，并隨時進行對典型形狀例與典型操作例的修正、補充等更新。
7.一種軋機用形狀控制方法，它是在軋制上述軋制材之前設定控制軋制材形狀的操作端的，其特征在于把軋制材的軋制條件、形狀操作端設定值、軋制材的形狀指標值數(shù)據(jù)組作為形狀控制實際數(shù)據(jù)，從過去的實際軋制的形狀控制實際數(shù)據(jù)群采集多個典型的形狀控制實際數(shù)據(jù)作為形狀控制標準數(shù)據(jù)群加以保存，提供軋制前軋制材的軋制條件與作為目標的形狀指標值，對應于該軋制條件與形狀指標值，求出與形狀控制標準數(shù)據(jù)的相似度，相應于該相似度而復合算出形狀控制標準數(shù)據(jù)的形狀操作端設定值，進行每次的形狀操作端的初期設定。
8.如權利要求7中所述的軋機用形狀控制方法，其特征在于使用矢徑基底函數(shù)型數(shù)值網(wǎng)絡進行多個典型的形狀控制實際數(shù)據(jù)抽樣，形狀控制標準數(shù)據(jù)群的保存、軋制前所提供的軋制條件與形狀指標值目標值的組合，與形狀控制標準數(shù)據(jù)的相似度計算及形狀操作端設定值的復合運算。
9.如權利要求7中所述的軋機用形狀控制方法，其特征在于，使用矢徑基底函數(shù)型數(shù)值網(wǎng)絡相對于上述軋制條件與形狀操作端設定值求出與形狀控制數(shù)據(jù)的相似度，對應于該相似度復合算出形狀控制標準數(shù)據(jù)的形狀指標值，在實際軋制所測定的與實際形狀指標值的誤差大于一定值時，從附加新的軋制實際的形狀控制實際數(shù)據(jù)群中抽取多個典型的形狀控制實際數(shù)據(jù)而作為形狀控制標準數(shù)據(jù)群加以保存。
10.如權利要求9中所述的軋機用形狀控制方法，其特征在于用矢徑基底函數(shù)型數(shù)值網(wǎng)絡進行對多個典型的形狀控制實際數(shù)據(jù)的抽樣、形狀控制標準數(shù)據(jù)群的保存、軋制前提供的軋制材軋制條件與形狀指標值目標值的組合，與形狀控制標準數(shù)據(jù)的相似度的運算及形狀操作端設定值的合成運算。
全文摘要
準備好多個形狀修正用調(diào)節(jié)器操作量與對應于該操作量的軋制材形狀變化量的數(shù)據(jù)組作為典型操作例，算出作為軋制材實際形狀與目標形狀之差的實際形狀偏差和典型操作例的形狀變化量的相似度，按照該相似度給典型操作例的調(diào)節(jié)器操作量加權，并根據(jù)該調(diào)節(jié)器的操作量操縱調(diào)節(jié)器。從過去的軋制實踐產(chǎn)生的形狀控制實際數(shù)據(jù)群中采樣典型數(shù)據(jù)并加以保存，與待軋制材的軋制條件和目標形狀相關地求出與典型數(shù)據(jù)的相似度，根據(jù)該相似度算出典型數(shù)據(jù)的形狀操作端設定量，這樣就能容易地實現(xiàn)高精度的形狀控制初期設定。
文檔編號G05B13/02GK1121447SQ9510406
公開日1996年5月1日 申請日期1995年3月11日 優(yōu)先權日1994年3月11日
發(fā)明者館野純一, 淺野一哉, 加地孝行, 星野將史, 都筑聰, 鹽住基仁, 神丸秋信, 尾坂力 申請人:川崎制鐵株式會社