控制電鍍鍍層重量的方法和裝置的製作方法

2023-07-17 21:45:01

專利名稱：控制電鍍鍍層重量的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在電鍍作業線上連續移動的帶狀物電鍍的步驟和用來控制金屬的鍍層重量的方法和裝置。
在用來控制金屬的鍍層重量的普通裝置中，如1994年6月的「鋼鐵工程師(Iron and Steel Engineer)」中所描述，控制參數，諸如從噴嘴噴出的氣體的壓力、噴嘴的高度、從噴嘴到帶狀物的距離(間隙)，在鍍層重量的具體條件改變後通過使用控制模型方程或似方式被確定，並根據控制參數執行前饋控制。具體條件的變化點被提供到鍍層重量傳感器並獲得對應於新的具體條件的檢測值後，對應於新的具體條件的檢測值和目標鍍層重量之間的偏差被檢測並執行反饋控制以減小偏差。
然而，現有技術具有下述缺陷。
首先，關於前饋控制，問題是若在計算控制參數時控制目標的設定值和實際測量值之間存在一個偏差，則該偏差降低了鍍層重量的精確度。
還有一個問題是，由於通過固定地使用預先構造的控制模型計算控制參數，控制目標的狀態的壽命變化、控制環境、以及類似情況無法得到補償，鍍層重量的精確度降低。
而且，不能保證預先構造的控制模型是充分考慮提高精確度的控制模型。這裡的情況是控制模型包括一個隨目標鍍層重量而不同的大的誤差。
同時，在反饋控制中也一樣，主要由於從噴嘴位置到鍍層重量傳感器的固定位置的距離造成的停滯時間的補償沒有被考慮。因此，一旦通過執行反饋控制改變參數後，在帶狀物的改變部分到達鍍層重量檢測傳感器後需要再次執行反饋控制。鍍層重量精確度的提高也受到限制。
而且，在通過由鍍層重量傳感器在帶狀物寬度方向上掃描而產生一個鍍層重量的平均值的情況下，由於獲得鍍層重量的平均值需要幾十秒的掃描時間，檢測的延遲時間過長。另一方面，在不斷掃描帶狀物的代表位置(如中央)的情況下，雖然檢測延遲時間變短，但依據帶狀物的分布的不同，檢測值的誤差仍然太大。
因此，本發明的目的是克服現有技術的缺陷並提供實現金屬鍍層重量的高精確度和均勻性的控制方法和裝置。
通過本發明的下述結構，上述問題被解決。
在計算控制參數時假定的控制目標的值與實際值不相等的問題通過提供的裝置能夠被根本解決，提供的裝置包括用來接收控制時控制目標的狀態變量並估算對應於控制狀態的金屬鍍層重量的監測裝置；和用來根據監測裝置的一個輸出值和目標鍍層重量之間的偏差修正控制參數的監測控制裝置。
當參數被作為實現目標鍍層重量的噴嘴位置和氣體壓力的組合給定時，監測控制裝置修正噴嘴位置和氣體壓力以減小偏差。
這裡還提供了修正函數計算裝置，用來為鍍層重量計算一個氣體壓力或噴嘴位置的預定的相關值，也就是說，通過使用將該預定的相關值乘以偏差獲得的值，參數的變化程度、噴嘴位置和氣體壓力被修正。
這裡提供了用來存儲通過控制模型估算的鍍層重量和通過鍍層重量傳感器實際側量的值之間的差值的模型誤差累加裝置。通過修正使用控制模型的控制參數計算裝置和使用差值的監測控制裝置的計算結果，固定地使用控制模型的問題能夠被解決。
通過提供多個控制模型並根據目標鍍層重量選擇地使用它們，能夠解決控制模型具有誤差的問題。
通過使用鍍層重量傳感器的一個輸出和在監測裝置之前的一個輸出停滯時間補償監測裝置的輸出，由此能夠解決在反饋控制中產生長的停滯時間的問題。
由於鍍層重量傳感器的操作模式造成的檢測延遲時間增加或精確度降低的問題能夠通過提供以下裝置解決用來存儲鍍層重量在帶狀物的寬度方向上的分布的分布存儲裝置；和用來通過查閱所述分布存儲裝置的內容校正鍍層重量傳感器測量的值的鍍層重量校正裝置。
下面將描述具有上述結構的本發明的操作。
監測裝置估算在目前的控制狀態下的金屬的鍍層重量，目前的控制狀態是基於狀態變量，諸如帶狀物的移動速度、噴嘴位置、氣體壓力、和從控制目標檢測的類似變量。監測控制裝置檢查估算的鍍層重量和目標鍍層重量並改變控制的參數，從而使它們匹配。即使當鍍層重量不能被直接檢測時，假定的在目前控制狀態下被鍍的金屬的鍍層重量被估算並接近於實時目標值。鍍層重量控制的精確度因此被提高。
通過使用控制模型估算的鍍層重量和在過去的控制中通過鍍層重量傳感器實際測量的值之間的差值在模型誤差累積裝置中與各種鍍層重量相對應地被累積。在計算控制參數的情況下，通過目標鍍層重量加上或減去所述差值而獲得一個值，通過置換此值作為控制模型的一個新的目標鍍層重量，從而校正每次由控制目標的壽命變化或控制環境造成的模型誤差。在監測裝置的計算中，通過將使用控制模型估算的鍍層重量加上或減去所述差值，模型誤差能夠被類似地校正。這樣，控制參數和監測裝置的輸出能夠具有較高的精確度。
具有幾乎相同特徵的每個鍍層重量被提供有多個控制模型。根據目標鍍層重量選擇使用的模型並通過使用選擇的模型計算控制參數。當多個模型被選擇時，它們的計算結果被適當地加權，所得的數據被用作最終的參數。因此，參數能夠通過每次最精確的模型被計算，參數的精確度也能夠被提高。
不導致停滯時間的鍍層重量從監測裝置產生。通過從監測裝置前的一個輸出停滯時間減去目前由鍍層重量傳感器檢測一個值，監測裝置的監測誤差被計算。因而，通過從監測裝置的當前輸出減去監測誤差，能夠高度精確地獲得不導致停滯時間的反饋量。通過使用該反饋量執行反饋控制，從而使停滯時間被補償的控制被執行。
在鍍層重量傳感器在寬度方向上掃描帶狀物的模式中，分布存儲裝置存儲帶狀物在寬度方向上的鍍層重量的分布和分布的平均鍍層重量。鍍層重量校正裝置首先檢查被鍍層重量傳感器搜索的是帶狀物的哪一部分並從分布存儲裝置中提取對應於該部分的鍍層重量的值。通過從提取的鍍層重量減去平均值，該部分與平均值的偏差被計算。最後，該偏差被用作一個校正值並被從鍍層重量傳感器檢測的值中減去。通過上述過程，當先前的和當前的分布相關聯時，通過相關值能夠消除分布的影響。由於從掃描周期獲得的序列值能夠計算與平均值相當的一個值，所以能夠快速地計算高度精確的鍍層重量。
根據本發明，通過提供監測裝置，即使當鍍層重量不能被直接檢測時，鍍層重量控制的精確度也能夠被提高。特別是，由於根據用作目標鍍層重量校正的目標的控制數量的變化，控制增益係數被優化，因此能夠實現穩定的且非常精確的鍍層重量控制。
模型誤差累積裝置被提供，並通過使用該裝置的誤差信息，控制模型被校正，從而使設備的壽命變化或類似情況造成的模型誤差被減小。這樣，能夠高精確度地獲得控制參數和監測裝置的輸出。
根據本發明，通過監測裝置的輸出、在監測裝置之前的輸出停滯時間、和鍍層重量傳感器當前檢測的值計算反饋量，並通過使用該反饋量執行反饋控制，從而使補償停滯時間的非常精確的控制被執行。
而且，提供有分布存儲裝置，並通過使用分布存儲裝置的內容，鍍層重量的連續值被鍍層重量校正裝置校正，從而快速地計算非常精確的鍍層重量。
根據本發明，多個控制模型被提供，並每次選擇最精確的模型來計算參數，從而提高了參數的精確度。


圖1所示為根據本發明的一個實施例的電鍍鍍層重量控制系統的結構簡圖；圖2所示為用於控制根據圖1的實施例的計算機的操作流程圖3所示為用於控制的計算機中的技術規格表的結構圖；圖4所示為在用於控制的計算機中的工作方案表的結構圖；圖5所示為在本發明的實施例中監測控制裝置的操作流程圖；圖6所示為根據本發明的第二實施例的電鍍鍍層重量控制系統的結構圖；圖7所示為第二實施例中控制裝置的操作流程圖；圖8所示為根據本發明的第三實施例的電鍍鍍層重量控制系統的結構圖；圖9所示為第三實施例中的模型誤差累加裝置的結構圖；圖10所示為根據第四實施例的電鍍鍍層重量控制系統的結構圖；圖11所示為第四實施例中的分布存儲裝置的結構圖；圖12所示為第四實施例中的包括鍍層重量校正裝置的控制器的結構圖；圖13所示為根據第五實施例的電鍍鍍層重量控制系統的結構圖；圖14所示為第五實施例的監測結果存儲裝置的結構圖；圖15所示為在根據第六實施例的電鍍鍍層重量控制系統中用於控制的計算機的結構圖；圖16所示為第六實施例中模型存儲裝置的結構圖；圖17所示為在第六實施例中的參數計算裝置的操作流程圖。
下面將參考附圖詳細描述本發明的一個實施例。
圖1所示為根據實施例的電鍍鍍層控制系統的結構圖。電鍍鍍層重量控制系統包括一個控制器100，一個用來控制的計算機140，它經過網絡130向控制器100發送信號或從控制器100接收信號，和通過上述組件被控制的目標150。
控制目標150的輥152按箭頭的方向移動帶狀物151。熔化的金屬被存儲在電鍍槽153中，當被進料時帶狀物151被連續地浸入電鍍槽153。然後，噴嘴154向鍍層的帶狀物151噴射高壓氣體，一部分金屬脫落，從而把所鍍的金屬調整到恆定的重量。在下面的實施例將描述一個例子，在例子中使用了噴嘴154的參數，如噴嘴154和熔化的金屬的表面之間的距離(高度)H，噴嘴154和帶狀物之間的距離(間隙)D，和噴嘴154噴射的氣體的壓力(氣壓)P。
用於控制的計算機140具有一個技術規格表141和技術方案表143，在技術規格表141中存儲有目標電鍍鍍層重量W*，在技術方案表143中存儲有控制的一部分參數。參數計算裝置142根據模型方程通過使用從表中提取的值執行算術運算，從而獲得參數P、D和H的最後參數P*、D*和H*。這些參數和目標鍍層重量W*一起經過網絡130由通信接口144傳送到控制器100。
控制器100根據需要校正從通信接口101發送的參數並產生最終值以控制目標150。本實施例示出了氣體壓力P是一個被校正目標的情況。
控制器100產生從計算機140獲得的間隙參數D*和高度參數H*，並通過輸出裝置105輸至控制目標150。
而且，監測裝置103根據從控制目標150經輸入裝置102獲得的輥152的轉數V(帶狀物的進料速度)、氣體壓力P、噴嘴154的高度H和間隙D估算帶狀物151上的金屬鍍層重量W，並把估算的鍍層重量W』提供給監測控制裝置104。
監測控制裝置104計算估算的鍍層重量W』和從用於控制的計算機140獲得的目標鍍層重量W*之間的差值ΔW，並通過使用ΔW和修正函數Ks106修正從用於控制的計算機140獲得的氣體壓力參數P*。經修正得到的值被用作氣體壓力的最終參數P**，並且參數P**經輸出裝置105被提供給控制目標150。修正函數計算裝置107優化修正函數106Ks的值。
雖然在本實施例中噴嘴154的氣體壓力參數P*是通過控制計算機140的計算獲得的參數中被校正的目標，間隙參數D*或高度參數H*也能夠以類似的結構被校正。
圖2是示出了參數計算裝置142的處理過程的流程圖。在目標鍍層重量W*改變之前計算參數，忽略通過噴嘴位置的帶狀物的焊接點，等等。在步驟S2-1，目標鍍層重量W*被從技術規格表141中提取出來。
圖3示出了技術規格表141結構的一個例子。通過把帶狀物分成幾部分，目標鍍層重量W*被排列在表中，每一部分具有一個線圈號。如圖中例子所示，具有線圈號1的前500m帶狀物的W*為80g/m2，接下來300m的W*為180g/m2，等等。
參數計算裝置142識別經過噴嘴位置的帶狀物151的線圈號和與線圈前端的距離，並在步驟S2-1中提取相應的W*。此外，從控制器100得出控制目標150的狀態變量。在實施例中，帶狀物151的移動速度V(輥152的轉數)被當作狀態變量。除移動速度V外，熔化金屬的溫度或帶狀物151的溫度也能夠被引入作為狀態變量。
在步驟S2-2，通過使用技術方案表143確定氣體壓力參數P*和高度參數H*。
圖4示出技術方案表143的結構的一個例子。在圖中，從鍍層重量W*和帶狀物151的移動速度V可以得出合適的氣體壓力參數P*和噴嘴的高度參數H*。使用者預先按照帶狀物的產品目錄構造技術規格表141並根據迄今為止的經驗構造技術方案表143，等等。
在步驟S2-3，D*通過表達式1計算，在式1中將W*、P*和H*代入反函數f-1，函數f是氣體壓力P、帶狀物151的移動速度V、間隙D、高度H和鍍層重量W在此時的關係式。D*＝f-1(W*，P*，V，H*)關係式2是作為函數f的一個例子。W＝f[P，V，D，H]＝0.45P0.68D0.88V0.50exp(8.3/V)H0.01此時的反函數f-1如表達式3所示。[表達式3]D=f-1(W,P,V,H)]]>=0.88(W/(0.45P0.68V0.50exp(8.3/V)H0.01))]]>除了上面的形式外可以考慮函數f的各種形式。熔化的鋅的溫度和帶狀物的溫度也可以用作模型方程的變量。
在步驟S2-4，獲得的變量P*、D*、H*和W*經通信接口144傳送到控制器100。
在該實施例中，D*由模型表達式3確定，模型表達式3使用從技術方案表143中提取的P*、H*。另一方面，P*也能夠通過從技術方案表143中提取的D*和H*由模型方程確定，等等。
通過省略一部分從上述模型方式中的參數而獲得的模型方程也可以使用。例如，D*可以從表達式4所示的模型方程計算出來，在表達式4中H*不是控制目標。D=f-1(W，P，V)在監測裝置103的處理過程中，根據該實施例，電鍍到帶狀物151的金屬鍍層重量W』可以從P、D、H和V的值估算。
首先，經輸入裝置102從控制目標150獲得P、V、D和H的值。接下來，通過替換這些值的結果，由表達式2計算鍍層重量的監測值(估算值)W』。最後獲得的監測值W』被送到監測控制裝置104。
圖5中一個流程圖，示出了監測控制裝置104的處理過程。監測控制裝置104檢測W*和W』之間的偏差並修正控制計算機140計算的氣體壓力參數P*。
在步驟S6-l，從控制計算機140經通信接口101獲得的W*減去W』，從而計算鍍層重量的偏差ΔW。偏差ΔW是由於控制計算機140計算控制參數時假定的P、V、D和H的值和控制目標150的當前值之間的差值而產生的。在該實施例中，通過修正氣體壓力P減小偏差，因而提高了控制精確度。
在步驟S6-2，通過ΔW和修正函數Ks計算出氣體壓力的修正量ΔP。作為例子，示出了修正函數Ks106為常數的情況。修正量ΔP通過表達式5計算。ΔP＝Ks×ΔW在步驟S6-3，使用經通信接口101從控制計算機140獲得的P*、在步驟S6-2中獲得的ΔP、和氣體壓力的先前修正量(ΔP)prev，通過表達式6計算最終的氣體壓力參數P**。P**＝P*+ΔP+(ΔP)prev當先前的氣體壓力修正量(ΔP)prev沒有被存儲時，通過表達式7計算參數P**。P**＝P*+ΔP最後，在步驟S6-4，P**經輸出裝置105被提供給控制目標150，用來改變噴嘴154的氣體壓力。
在修正函數計算裝置107的處理過程中，首先經通信接口101獲得W*。接著，在W＝W*的情況下，改變鍍層重量的氣體壓力變化率(p/W)被計算出來。
當模型方程如表達式2所示時，(P/W)可通過將W*和P代入表達式8而算得。
〔表達式8〕(P/W)＝(P/0.68W*)修正函數計算裝置107計算每次W*和P被改變時(p/W)的值，並把得出的值作為監測控制裝置104的修正函數106Ks。
對於修正函數Ks106，除了該實施例中所示的恆定值外，還可以用(P/W*)的二次表達式等。當可以假定其隨P的變化很小時，修正函數Ks僅在W*改變時才被計算，從而減少了控制器100的算術運算量。而且，也可以為計算機140提供修正函數計算裝置107並經過網絡130傳送修正函數，並在一表中為W*設置Ks，在傳送控制參數到控制器100時控制參數在監測控制裝置104中被設置。
W*可以經通信接口101的每個操作被接收。另一方面，在技術規格改變時獲得的值被累積在控制器100中，並參考該值直到下次改變技術規格，從而使網絡130上的計算量和負載減少。
雖然在上例中在控制參數之中被校正的目標是氣體壓力P，顯然，通過類似的方法也能夠校正噴嘴位置，如噴嘴的間隙D和高度H。
根據本實施例，即使當鍍層重量不能被直接檢測時，在當前控制狀態下提供的金屬鍍層重量被實時地估算，並調整氣體壓力和噴嘴位置，從而接近目標鍍層重量。因此，鍍層重量控制的精確度能夠被提高。當根據目標鍍層重量和使用模型方程估算的值之間的偏差來計算氣體壓力或噴嘴位置時，由於模型方程中的修正函數被氣體壓力或噴嘴位置對於目標鍍層重量的微分值所修正，所以能夠實現可靠的且非常精確的鍍層重量控制。
下面將描述本發明的其他實施例。圖6示出根據本發明的第二實施例的電鍍鍍層重量控制系統。在本實施例中，用電鍍鍍層重量檢測裝置1101代替了圖1的結構中的監測裝置103。通過裝置1101精確地測量帶狀物151上的金屬鍍層重量執行反饋控制。在本實施例中，當相應於參數的鍍層重量被檢測時執行反饋控制，在除了上述時間以外的時間執行前饋控制，在前饋控制中用來計算的計算機140計算的參數被使用。
電鍍鍍層重量檢測裝置1101在寬度方向上掃描帶狀物151，並在掃描期間的預定時間和在寬度方向上的掃描完成時產生鍍層重量。在上述預定時間產生的是帶狀物被掃描部分的鍍層重量(以下稱為部分鍍層重量)。在上述掃描完成時產生的是寬度方向上鍍層重量的平均值(以下稱為平均鍍層重量)。由於帶狀物151實際上以速度V移動，因此電鍍鍍層重量檢測裝置1101傾斜地掃描帶狀物151。生成的鍍層重量經輸入裝置102發送到控制器100的控制裝置1102。
從控制計算機140接收到控制參數後，控制裝置1102通過使用部分鍍層重量立刻執行反饋控制，然後，通過使用檢測的平均鍍層重量繼續反饋控制。
圖7是控制裝置1102執行處理的流程圖。在步驟S10-1，識別相應於參數的部分鍍層重量是否被從電鍍鍍層重量檢測裝置1101檢測。由於電鍍鍍層重量檢測裝置1101和噴嘴154通常彼此分離，對帶狀物來說從噴嘴位置移動到電鍍鍍層重量檢測裝置1101需要幾十秒的時間。
在步驟S10-2，鍍層重量偏差ΔW根據檢測的部分鍍層重量W和目標鍍層重量W*算出。接著，在步驟S10-3，通過使用表達式5，從ΔW和修正函數Ks計算氣體壓力的修正量ΔP。進一步在步驟S10-4中，通過表達式7計算P**。在步驟S10-5中，P**被用作最終的氣體壓力參數並經過輸出裝置105被送到控制目標150的噴嘴154。
在步驟S10-6，識別相應於P**的平均鍍層重量是否被檢測。相應於P**的平均鍍層重量表示關於整個寬度方向上檢測相應於P**的部分鍍層重量後獲得的平均鍍層重量。在步驟S10-4中計算出的值被保持，直到獲得平均鍍層重量。獲得平均鍍層重量後，處理程序前進到步驟S10-7。
在步驟S10-7，平均鍍層重量被重新設置到W。通過從目標鍍層重量W*減去W，計算出鍍層重量的偏差ΔW。進一步在步驟S10-8中，通過使用表達式5從ΔW和修正函數Ks計算出氣體壓力的修正量ΔP。在步驟S10-9，通過表達式6計算新的P**。在步驟S10-10中，P**被用作氣體壓力的最終參數並經過輸出裝置105被到控制目標150的噴嘴154。每次獲得新的平均鍍層重量時重複步驟S10-7到S10-10的處理過程。
當目標鍍層重量W*的參數被改變或類似情況發生時，上述反饋控制被結束。改變參數後，步驟S10-1的處理過程再次開始。在步驟S10-11，判斷是否結束反饋控制。如果反饋控制沒有結束，處理程序返回到步驟S10-6，等待新的平均鍍層重量的檢測。
雖然，在本實施例中，在鍍層重量不能被檢測的前饋控制期間控制計算機140計算的參數被用作參數，在圖1的實施中的監測裝置也能夠被使用。
根據本實施例，當用來估算鍍層重量的前饋控制被切換到能夠檢測鍍層重量的反饋控制時，在獲得帶狀物寬度方向上的平均鍍層重量之前，通過使用部分鍍層重量能夠迅速地開始反饋控制。圖8示出了根據本發明的第三實施例的電鍍鍍層重量控制系統。在本實施例中，除了圖6的結構外，控制計算機140還包括一個用來累積模型誤差的裝置801，參數計算裝置142還具有一個校正模型誤差的功能。提供給控制器100的誤差發送裝置802的輸出被傳送給模型誤差累積裝置801。
圖9示出了模型誤差累積裝置801的結構。存儲的模型誤差對應於目標電鍍鍍層重量W*。在圖中的例子中，當W*為80-82g/m2時，由表達式2獲得的W具有5g/m2的誤差。
根據誤差發送裝置802的處理，裝置802獲得在控制裝置1102中檢測的電鍍鍍層重量的偏差(模型誤差)ΔW的值，並經過通信接口101、網絡130和通信接口144把ΔW發送到模型誤差累積裝置801。
當使用模型方程計算出控制參數時，參數計算裝置142從模型誤差累積裝置801提取對應於參數的ΔW並通過使用表達式9計算噴嘴位置的目標值D*，表達式9是通過修改表達式3得到的。D*=f-1(W,P,V,H)]]>=0.88((W*-W)/(0.45P0.68V0.50exp(8.3/V)H0.01-W)))]]>作為第三實施例的改型，圖1所示的監測裝置103也可以用來估算鍍層重量W，在此期間通過電鍍鍍層重量檢測裝置1101進行檢測是困難的，在控制計算機140把參數傳送到控制器100的同時用來計算參數的模型誤差ΔW也被傳送到監測裝置103。在此情況下，通過表達式10監測裝置103計算鍍層重量的估算值W』，表達式10是從表達式2修改得來的。W＝f(P，V，D，H)-ΔW＝0.45P0.68D0.88V0.50exp(8.3/V)H0.01-ΔW根據本實施例，在先前控制中電鍍鍍層重量的目標值和實際測量值之間的差值被累積。通過從目標鍍層重量減去或加上差值而獲得一個值，通過將該值用作目標值計算控制參數，從而由控制目標的壽命變化或控制環境導致的模型誤差能夠被校正。
[第四實施例〕圖10示出了根據本發明的第四實施例的電鍍鍍層重量控制系統的結構。在本實施例中，除了圖6的結構，這裡還提供了一個分布存儲裝置1401和一個鍍層重量校正裝置1402，從而校正從電鍍鍍層重量檢測裝置1101接收的部分鍍層重量。
在電鍍鍍層重量檢測裝置1101在寬度方向上掃描帶狀物151時獲得的部分鍍層重量相對應於從帶狀物151末端的距離被存儲在分布存儲裝置1401中。
圖11示出了分布存儲裝置的結構。圖中的例子示出了檢測的電鍍鍍層重量的順序值，在距帶狀物末端0.1m處為100g/m2，在0.2m處為110g/m2，等等。它還示出了檢測的存儲的分布鍍層重量的平均值為103g/m2。當電鍍鍍層重量檢測裝置1101在寬度方向上進行掃描期間控制目標的控制參數和狀態變量沒有增減時獲得分布存儲裝置1401的存儲內容，且該存儲內容通過衝掉改寫已經存儲的原有分布被更新。
電鍍鍍層重量校正裝置1402從由輸入裝置102獲得的帶狀物151的部分鍍層重量和存儲在分布存儲裝置1401的分布信息獲得部分鍍層重量的校正值，當電鍍鍍層重量檢測裝置1101在先前時間掃描帶狀物151的寬度方向時分布存儲裝置1401存儲在每一部分檢測的部分鍍層重量。
圖12示出了鍍層重量校正裝置1402的結構。當前產生的電鍍的部分鍍層重量Wtemp和部分鍍層重量被檢測時從帶狀物末端的距離被經過輸入裝置102從電鍍鍍層重量檢測裝置1101接收。之後，鍍層重量的平均Wave-prov和對應於從帶狀物末端相同距離的部分的先前的部分鍍層重量Wtemp-prev被從分布存儲裝置1401提取出來。通過從Wtemp-prev減去Wave-prev獲得的值ΔWmod被用作一個校正值，通過從Wtemp減去ΔWmod獲得的值Wfiltered形成作為到控制裝置1102的鍍層重量反饋量。
根據本實施例，由於基於檢測部分的部分鍍層重量中的偏差能夠通過使用先前掃描得的分布被校正，一個相當於平均鍍層重量的值可以被用作反饋信號。平均值獲得之前部分鍍層重量的反饋控制的精確度能夠被提高。
〔第五實施例〕圖13示出了根據本發明的第五實施例的電鍍鍍層重量控制系統的結構。控制目標中的噴嘴位置(氣體噴射位置)和電鍍鍍層重量檢測裝置1101的固定位置通常被遠遠地分開。而且，鍍層重量檢測裝置1101本身的檢測延遲通常被加上。對於補償這種停滯時間的結構，根據本實施例，控制器100被提供有一個監測結果存儲裝置1701和一個監測結果提取裝置1702。
通過使用經輸入裝置102獲得的電鍍鍍層重量檢測裝置1101的輸出W和作為反饋量的監測結果提取裝置1702的輸出W』com，控制裝置1102執行反饋控制。監測裝置103的輸出W』從最新的一個開始按時間順序存儲到監測結果存儲裝置1701。
圖14示出了監測結果存儲裝置1701的結構。監測裝置103的輸出W』對應於時間被存儲。時間表示從當前作為起點(0)追溯到過去的時間的值。圖中示出了0.5秒之前的輸出為106g/m2，1.0秒之前的輸出為109g/m2，等等。
監測結果提取裝置1702計算當氣體被噴射到作為電鍍鍍層重量檢測裝置1101檢測的當前目標的部分帶狀物151時的時間。通過使用從計算時間到當前時間的時間段作為延遲時間，相應於從當前時間回溯經過所述延遲時間時的監測裝置103的輸出Wcom被從監測結果存儲裝置1701中提取並輸出。
根據控制目標的狀態變量和電鍍鍍層重量檢測裝置1101的操作狀態計算出延遲時間。控制目標的主要狀態變量是帶狀物的移動速度V。當噴嘴的高度H改變時，這裡的情況是改變造成的影響也被考慮。與帶狀物151的移動有關的延遲時間τL通過表達式11計算。
〔表達式11〕τL＝(L-ΔH)/V這裡，L是從氣體噴射位置到電鍍鍍層檢測裝置1101的固定位置的參考距離，ΔH是用於校正噴嘴的豎直移動造成的L的變化。因此，帶狀物151的氣體噴射的部分到達鍍層重量檢測位置所需要的時間能夠被計算。
而且，根據電鍍鍍層重量檢測裝置1101的操作狀態，檢測延遲τD被加上。τD可以由電鍍鍍層重量檢測裝置1101從帶狀物一端移動到另一端的時間近似得出。因而，檢測延遲時間τD通過表達式12計算。
〔表達式12〕τL＝τL+τD因此，與τ相一致的時間被從監測結果存儲裝置1701中搜索出來，此時監測裝置103的輸出被提取並被設置到Wcom。值Wcom被提供給控制裝置1102。
在控制裝置1102中，從上面的值和目標電鍍鍍層重量W*計算出鍍層重量的偏差ΔW，並根據偏差ΔW修正P**。具體地說，偏差ΔW由表達式13計算。
〔表達式13〕ΔW＝W*-W-(W』-Wcom)延遲時間造成的監測誤差(W』-Wcom)由監測裝置103的輸出W』補償。
根據本實施例，控制目標的延遲時間造成的監測誤差被補償，並且使用非常精確的監測量作為反饋值的反饋控制能夠被執行。
〔第六實施例〕在下面將要描述的實施例中，控制計算機具有多個預置模型，並根據需要合成該預置模型，從而計算參數。
圖15示出了根據本發明的第六實施例的控制計算機的結構。控制計算機140被重新提供有一個模型存儲裝置2001。控制器100和控制目標150可以根據上述任何實施例構成。
圖16示出了模型存儲裝置2001的結構。模型方程被存儲在表中，同時安排有每個鍍層重量範圍的上下限。在圖中，範圍從60到100g/m2的鍍層重量對應於範圍號1，並使用模型方程W1。模型方程W1由表達式14表示。
〔表達式14〕W1＝f1(P，V，D，H)＝0.45P0.68D0.88V0.50exp(8.3/V)H0.01從80到160g/m2的鍍層重量對應於範圍號2，並使用由表達式15表示的模型方程W2。
〔表達式15〕W2＝f2(P，V，D，H)＝0.85P0.50D0.71V0.53H0.01參數計算裝置142檢查處於存儲在模型存儲裝置2001中的鍍層重量上下限內的目標鍍層重量W*，並確定要使用的模型方程。例如，當W*為70g/m2時，1號範圍的模型方程W1被使用。當W*為130g/m2時，2號範圍的模型方程W2被使用。當W*為90g/m2時，1號範圍的模型方程和2號範圍的模型方程被合成並使用。
圖17示出了參數計算裝置142執行處理的流程圖。在步驟S23-1和S23-2，類似於圖2中的步驟S2-1和S2-2的處理過程被執行。在步驟S23-3，識別目標鍍層重量W*是否對應於多個範圍。例如，當80＜W*＜100時，鍍層重量對應於1號和2號範圍。類似地，當150＜W*＜160時，鍍層重量對應於2號和3號範圍。
當在步驟S23-3中判斷W*對應於兩個範圍時，在步驟S23-4中通過表達式16計算間隙的參數D*。
〔表達式16〕D*＝αfi-1(W，P，V，H)+(l-α)·fi+1-1(W，P，V，H)這裡，α表示用來平衡兩個範圍的影響的係數，它是通過例如表達式17獲得的一個值，範圍從0到1。
〔表達式17〕α＝((WU)i-W*)/(WU)i- WL)i+1這裡，(WU)i範圍(i)的鍍層重量上限，(WL)i+1範圍(i+1)的鍍層重量下限。如果W*更接近於範圍(i)，根據接近程度，該值變得接近於1，反過來，如果更接近於範圍(i+1)，該值變為0.5或更小。
同時，當在步驟S23-3中判斷W*對應單一範圍時，間隙的參數D*在步驟S23-5中由單個模型方程確定，類似於圖2的步驟S2-3的方式。在步驟S23-6中，確定的值P*、D*、H*和W*經通信接口144傳送到控制器100。
對於參數計算裝置142的多個模型方程，也可以通過類似的結構和方法使監測裝置103也具有多個模型方程，根據目標鍍層重量的範圍，模型方程被合成，並計算監測結果W。
根據本實施例，多個模型方程被準備，對應於特徵基本相同的每個鍍層重量範圍，並根據目標鍍層重量選擇使用模型方程。而且，當這裡有多個選擇的模型時，通過加權它們的計算結果確定最終的參數。這樣，通過使用最精確的模型，鍍層重量控制的精確度能夠被提高。
權利要求
1.一種電鍍鍍層重量控制器，通過把連續移動的帶狀物浸入熔化金屬槽然後從噴嘴向帶狀物噴射高壓氣體，從而把鍍在帶狀物上的金屬鍍層控制到一個目標值，包括具有控制模型的參數計算裝置，每個模型用於從控制的目標的狀態變量預示鍍層重量，參數計算裝置計算通過使用模型實現目標鍍層重量的氣體壓力和噴嘴位置的組合，並產生作為參數的氣體壓力和噴嘴位置；監測裝置，通過使用控制模型由獲得的控制目標的狀態變量預示鍍層重量；監測控制裝置，用來檢測監測裝置的輸出和目標鍍層重量，當目標鍍層重量和監測裝置的輸出之間有一個偏差時用來修正氣體壓力參數和噴嘴位置參數，從而減小偏差；和修正函數計算裝置，用來計算鍍層重量和氣體壓力或噴嘴位置之間的預定相關值，其中監測控制裝置根據所述偏差和預定相關值修正氣體壓力參數和噴嘴位置參數。
2.根據權利要求1的控制器，其中預定相關值是使鍍層重量改變一個微觀單元量所需要的氣體壓力變化量，並且監測控制裝置通過使用由所述偏差乘以該氣體壓力變化量獲得的值修正氣體壓力參數。
3.根據權利要求1的控制器，其中預定相關值是使鍍層重量改變一個微觀單元量所需要的噴嘴位置變化量，並且監測控制裝置通過使用由所述偏差乘以該噴嘴位置變化量獲得的值修正噴嘴位置參數。
4.一種電鍍鍍層重量控制器，包括參數計算裝置，具有控制模型，每個控制模型根據控制目標的狀態變量預示鍍層重量，用來計算通過控制模型實現目標鍍層重量的噴嘴位置和氣體壓力的組合；和電鍍鍍層重量檢測裝置，用來測量覆蓋在帶狀物上的金屬鍍層重量，在鍍層金屬的技術規格改變或控制目標的狀態變量如帶狀物移動速度等改變後，通過使用參數計算裝置的輸出作為參數，控制器執行預置的控制，並在鍍層重量能夠被檢測後，通過使用對應於參數的檢測的鍍層重量，執行反饋控制，其中，這裡提供有模型誤差累積裝置，用來累積控制模型的輸出和實際檢測的覆蓋在帶狀物上的金屬鍍層重量之間的偏差，作為對應於目標鍍層重量的模型誤差，和參數計算裝置，根據目標鍍層重量和對應於目標鍍層重量的模型誤差重新計算目標鍍層重量，並重新計算實現目標鍍層重量的噴嘴位置和氣體壓力的組合。
5.根據權利要求4的控制器，進一步包括監測裝置，用來根據使用控制模型由控制目標的狀態變量計算金屬鍍層重量，並用來通過相應於目標鍍層重量的模型誤差校正鍍層重量從而預示鍍層重量，其中，當參數計算裝置的目標鍍層重量和監測裝置預示的鍍層重量之間存在偏差時，在預示控制期間氣體壓力參數和噴嘴位置參數被修正，從而減小偏差。
6.一種電鍍鍍層重量控制器，包括參數計算裝置，具有控制模型，每個控制模型根據控制目標的狀態變量預示鍍層重量，用來計算通過控制模型實現目標鍍層重量的噴嘴位置和氣體壓力的組合；和電鍍鍍層重量檢測裝置，用來測量覆蓋在帶狀物上的金屬鍍層重量，在鍍層金屬的技術規格改變或控制目標的狀態變量如帶狀物移動速度改變後，通過使用參數計算裝置的輸出作為參數，控制器執行預置的控制，並在鍍層重量能夠被檢測後，通過使用對應於參數的檢測的鍍層重量，執行反饋控制，其中當對應於帶狀物寬度方向上一部分的部分鍍層重量被檢測時，通過使用部分鍍層重量和目標鍍層重量之間的差值，氣體壓力參數或噴嘴位置參數被修正，而當通過平均帶狀物寬度方向上的部分鍍層重量獲得平均鍍層重量時，通過使用平均鍍層重量和目標鍍層重量之間的差值，氣體壓力參數和噴嘴位置參數被再次修正。
7.一種電鍍鍍層重量控制器，包括參數計算裝置，用來計算通過使用控制模型實現目標鍍層重量的噴嘴位置和氣體壓力的結合，以根據控制目標的狀態變量預示鍍層重量；測量覆蓋在帶狀物上的金屬鍍層重量的電鍍鍍層重量檢測裝置，在技術規格改變或控制目標的狀態如帶狀物的移動速度改變後通過使用參數計算裝置的輸出作為參數，控制器執行預置的控制，同時在鍍層重量能夠被檢測後也通過使用相應於所述參數的鍍層重量執行反饋控制，其中這裡還提供有分布存儲裝置，用來存儲當電鍍鍍層重量檢測裝置從帶狀物的一端移動到另一端時連續產生的順序值和通過平均帶狀物寬度方向上的順序值獲得的平均值；和鍍層重量校正裝置，通過使用存儲在分布存儲裝置中的相應部分的在前連續值和平均值，用於校正相對應於參數的鍍層重量能夠被檢測後檢測的鍍層重量，和通過使用校正的鍍層重量和目標鍍層重量修正噴嘴位置參數和氣體壓力參數。
8.根據權利要求7的控制器，其中當通過平均在帶狀物寬度方向上檢測的順序值獲得的平均鍍層重量被得出時，通過使用平均鍍層重量和目標鍍層重量之間的差值再次修正氣體壓力參數和噴嘴位置參數。
9.一種電鍍鍍層重量控制器，具有電鍍鍍層重量檢測裝置，用來測量覆蓋在帶狀物上的實際金屬鍍層重量，並通過把連續移動的帶狀物浸入熔化的金屬槽中並從噴嘴向帶狀物噴射高壓氣體，把覆蓋在帶狀物上的金屬鍍層重量控制到目標重量，包括參數計算裝置，具有用來根據控制目標的狀態變量預示鍍層重量的控制模型，通過控制模型計算實現目標鍍層重量的噴嘴位置和氣體壓力的組合；監測裝置，使用控制模型由獲得的控制目標的狀態變量計算預示的鍍層重量；監測結果存儲裝置，用於累積監測裝置的輸出；監測結果提取裝置，用來計算由電鍍鍍層重量檢測裝置檢測的一部分帶狀物經過噴嘴位置後經歷的時間，並從監測結果存儲裝置中提取從當前時間回溯所計算的時間時監測裝置產生的預示值；和監測控制裝置，通過使用目標鍍層重量、電鍍鍍層重量檢測裝置實際測量的值、監測裝置的當前預示值、和從監測結果提取裝置提取的所述回溯所計算的時間時的預示值，修正噴嘴位置參數或氣體壓力參數。
10.根據權利要求1到9的任一權利要求的控制器，其中控制模型包括多個部分模型，參數計算裝置根據目標鍍層重量選擇一個部分模型用於計算，當單一部分模型被選擇時部分模型的輸出被用作控制模型的輸出，當多個部分模型被選擇時控制模型的輸出根據部分模型的選擇度由部分模型的加權輸出確定。
全文摘要
一種金屬鍍層控制器,具有當操作開始和技術規格被改變時間來根據控制模型計算參數的控制計算機,計算的參數如目標鍍層重量W
文檔編號G05B17/00GK1174246SQ9711407
公開日1998年2月25日 申請日期1997年7月4日 優先權日1996年7月4日
發明者鹿山昌宏, 諸岡泰男, 星哲也, 平岡晃, 菅原浩, 柳濟晨, 金大赫, 宋燦佑, 黃圭三, 孫龍求 申請人:株式會社日立製作所, 浦項綜合制鐵株式會社