專利名稱：用于控制和/或調(diào)節(jié)工業(yè)過程的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的用于控制和/或調(diào) 節(jié)工業(yè)過程的方法。
背景技術(shù)：
在控制工業(yè)中的不同過程時(shí)，例如在控制或者調(diào)節(jié)布置在熱禮帶材 軋機(jī)機(jī)組后面的冷卻段時(shí)，會(huì)出現(xiàn)此問題，即一般只能夠在段的入口處 和段的終點(diǎn)處進(jìn)行測量，但是不可能有中間測量站。但是這樣的段可能 非常長，例如熱軋帶材軋機(jī)機(jī)組的冷卻段，其中熱軋過的帶材必須在相 對大的長度上利用冷卻水噴灑并且由此冷卻。由此產(chǎn)生這樣的問題，即 在冷卻段的終點(diǎn)處測量的測量值只能夠以非常大的滯后時(shí)間轉(zhuǎn)換為用 于段調(diào)節(jié)的輛節(jié)值，并且對分布在段上的執(zhí)行元件只能提供基于在段的 起點(diǎn)和終點(diǎn)處測量的值所計(jì)算出的調(diào)節(jié)值，但是沒有中間值。
為此普遍在控制技術(shù)中已知，借助已知的物理數(shù)學(xué)的關(guān)系生成段的 模型并且借助該模型計(jì)算出用于調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)值或者必要時(shí)用于控制的
主導(dǎo)參數(shù)。這樣一種方法例如在專利EP 1 244 816 Bl中說明。在此布置 在熱軋帶材軋機(jī)機(jī)組后面的冷卻段在借助物理數(shù)學(xué)模型的情況下被調(diào) 節(jié)，在該模型中存入冷卻過程，并且它獲得要軋制的帶材的材料參數(shù)以 及在冷卻段的起點(diǎn)和終點(diǎn)處測量的溫度作為輸入?yún)?shù)。借助該模型和由 此計(jì)算的溫度，在此求出沿著冷卻段布置的冷卻水噴灑閥的閥位。該值 借助在冷卻段的終點(diǎn)處測量的巻取機(jī)溫度值，根據(jù)另外的基于物理關(guān)系 的邏輯來修正，從而求出冷卻曲線，它與事實(shí)上的實(shí)際冷卻曲線盡可能 接近并且能夠進(jìn)行冷卻段的相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
在此已經(jīng)證實(shí)，物理數(shù)學(xué)模型的輸入?yún)?shù)不可能包含所有對冷卻曲 線起決定性作用的值，至少不具有足夠的精度，以最優(yōu)的精度來計(jì)算在 實(shí)際的生產(chǎn)條件下出現(xiàn)的冷卻。因此建議，對于這種控制或者調(diào)節(jié)方法， 估算的實(shí)際值的計(jì)算借助物理數(shù)學(xué)模型借助統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法進(jìn)行優(yōu)化。
一種工業(yè)過程的控制方法，即熱軋帶材軋機(jī)機(jī)組的冷卻段的相應(yīng)的 控制方法由專利申請DE 102 03 787A1得知。在此利用這個(gè)事實(shí)，即冷卻段的物理數(shù)學(xué)^t型在要冷卻的金屬帶的冷卻的時(shí)間段上連續(xù)地修正， 其中在這個(gè)冷卻時(shí)間的終點(diǎn)上對每個(gè)帶材確定最優(yōu)的修正系數(shù)。該修正 系數(shù)現(xiàn)在與模型的輸入?yún)?shù)，即軋制帶材的材料參數(shù)和在測量位置處的 溫度或者溫度曲線一起被存入產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中，并且在冷卻接下來的軋 制板材時(shí)提供用于然后要冷卻的板材的修正。如果存儲(chǔ)了足夠的這種產(chǎn) 品數(shù)據(jù)記錄，可以在新的冷卻過程中調(diào)用現(xiàn)存的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄用于物理 數(shù)學(xué)模型的修正。然后在這種情況下可以選擇帶有與新的要軋制的板材 盡可能類似的參數(shù)的數(shù)據(jù)記錄，并且使用當(dāng)時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的并且在那 里存入的修正系數(shù)用于為新的要軋制的板材的冷卻過程修正模型。
為了選擇合適的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄，或者為了統(tǒng)計(jì)學(xué)地修正的修正系數(shù)
的加權(quán)計(jì)算，在此提供不同的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，例如在DE 102 03 787 A1的 中描述的借助遺傳表或者借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行適配，以及借助以前冷卻的 軋制帶材的根據(jù)它與新的要冷卻的軋制帶材的類似性加權(quán)的修正系數(shù) 來計(jì)算修正系數(shù)。
該方法在許多要控制或者要調(diào)節(jié)的過程中，特別是熱軋帶材軋機(jī)機(jī) 組的冷卻段中顯示出迄今最好的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
由此出發(fā)本發(fā)明的任務(wù)是，這樣改進(jìn)一種此類的方法，使它具有更 高的精度和/或可以在更寬的應(yīng)用領(lǐng)域中應(yīng)用。 該任務(wù)利用權(quán)利要求1的特征解決。
發(fā)明人認(rèn)識到，為了控制或者調(diào)節(jié)過程或者工業(yè)設(shè)備，例如控制或 者調(diào)節(jié)熱軋帶材軋機(jī)機(jī)組的冷卻段，必須考慮多個(gè)影響因素，以達(dá)到最
優(yōu)的結(jié)果。不過經(jīng)常只能測量一個(gè)或少量參數(shù)用作^t型的輸入?yún)?shù)，相 反對于模型計(jì)算的修正有兩個(gè)或者多個(gè)影響因素是決定性的。因此根據(jù) 本發(fā)明建議一種方法，利用該方法利用M個(gè)可能的測量值求出N個(gè)修 正系數(shù)用于模型計(jì)算，其中N〉M。
里第一影響因素取決于相應(yīng)、的帶材向環(huán)境的熱傳導(dǎo)，并且第二影響因素 取決于相應(yīng)的帶材的相變的速度，但是此時(shí)只提供溫度測量作為測量 值。如發(fā)明人進(jìn)一步認(rèn)識到的那樣，這兩個(gè)影響因素按照由DE 102 03 787 Al公開的方法不能在儲(chǔ)存在以前軋制并且冷卻的帶材的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中的修正系數(shù)的基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)學(xué)地修正。因?yàn)榧词巩?dāng)將這兩個(gè)影響因 素或者修正系數(shù)存儲(chǔ)在產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中，也只能提供一個(gè)方程式用于求 出在新的要加工的產(chǎn)品的本地模型中的兩個(gè)未知數(shù)，這樣得到多個(gè)數(shù)學(xué) 可能的解，但是不能確定，其中哪個(gè)解是物理學(xué)上有意義的。在這種情 況下可能的解的確定也不是目標(biāo)導(dǎo)向的。
因此根據(jù)本發(fā)明建議，由此改善在專利文獻(xiàn)EP 1 244 816 Bl中描述 的方法，即該模型不僅利用一定數(shù)量的主修正方法來修正(在調(diào)節(jié)熱軋 帶材軋機(jī)機(jī)組的冷卻段的情況下，利用描述了從要冷卻的板材到環(huán)境中 的熱傳導(dǎo)的修正系數(shù))，而且利用一定數(shù)量的次修正系數(shù)來修正(在調(diào) 節(jié)冷卻段的情況下，利用描述了要冷卻的帶材中的相變速度的修正系 數(shù))。因?yàn)樵谶@種情況下只提供一定數(shù)量的測量值用于求出修正系數(shù)， 其與主修正系數(shù)的數(shù)量相當(dāng)(在冷卻段的情況下是測量值，即溫度或者 溫度差或者它的曲線)，于是至少所述次修正系數(shù)，優(yōu)選也包括所述主 修正系數(shù)，根據(jù)本發(fā)明在數(shù)值上通過合適的近似或者優(yōu)化方法或者其它 算法來計(jì)算。
如果除:了第一影響因素，這里例如是熱傳導(dǎo)，還有另外的影響因素 在調(diào)節(jié)或者控制時(shí)參與進(jìn)來，那么該方法在此特別對于熱軋帶材軋機(jī)機(jī) 組的冷卻段，但也可以對其它的類似過程或者設(shè)備，確保良好的解。那 么例如在冷卻段中在生產(chǎn)高碳的鋼帶時(shí)，可能迄今也沒有實(shí)現(xiàn)哪怕接近 滿意的解，因?yàn)榻M織轉(zhuǎn)變的影響沒有被考慮。因此高碳的鋼帶傳統(tǒng)上利 用較差的巻取機(jī)溫度品質(zhì)來生產(chǎn)。直到利用根據(jù)本發(fā)明的方法，才實(shí)現(xiàn) 通過將在冷卻的帶材中的相轉(zhuǎn)變或者組織轉(zhuǎn)變速度的影響計(jì)算在內(nèi)，根 據(jù)過程條件除了熱傳導(dǎo)的影響產(chǎn)生對冷卻段的模型的適配較好的近似。
在此修正系數(shù)由模型和測量值借助特別的迭代的優(yōu)化算法求出，這 是有利的，其措施是對每個(gè)要利用算法求出的修正系數(shù)給出多個(gè)測試 值，并且通過重復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行嘗試，找到最合適的值。
如果修正系數(shù)借助在以前的制造或者加工中產(chǎn)生的經(jīng)驗(yàn)求出，在此 已經(jīng)證實(shí)是特別有利的。為此將在制造或者加工每個(gè)產(chǎn)品時(shí)確定的經(jīng)驗(yàn) 記在產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中，連同用于制造或者加工的輸入?yún)?shù)，例如產(chǎn)品有 關(guān)的參數(shù)或者設(shè)備有關(guān)的參數(shù)。
但是現(xiàn)在不是儲(chǔ)存在產(chǎn)品的制造或者加工時(shí)選擇的修正系數(shù)作為 經(jīng)驗(yàn)或者經(jīng)驗(yàn)值，而是儲(chǔ)存對哪些量的修正系數(shù)可以實(shí)現(xiàn)好的結(jié)果的信息。對每個(gè)新的或者當(dāng)前要加工的產(chǎn)品，修正系數(shù)不是由類似的帶材的 修正系數(shù)求出，而是由上述的信息和/或其它合適的數(shù)據(jù)求出，這些數(shù)據(jù) 對每個(gè)已經(jīng)加工過的產(chǎn)品求出或者儲(chǔ)存在相應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中。
經(jīng)驗(yàn)值在此在每個(gè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中這樣儲(chǔ)存，即以后還能夠找到修 正系數(shù)的所有可能的解。然后直到在當(dāng)前的產(chǎn)品的制造或者加工時(shí)，才 通過多個(gè)確定為與當(dāng)前的產(chǎn)品類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄的概覽來求出適合 當(dāng)前的產(chǎn)品的主修正系數(shù)和次修正系數(shù)的值。即每個(gè)修正系數(shù)的具體的 值的確定不是直接在所屬的產(chǎn)品的生產(chǎn)后進(jìn)行，并且由此也不相應(yīng)地存 儲(chǔ)確定為具體的值的修正系數(shù)連同相應(yīng)的產(chǎn)品的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄。反而， 配屬于在新的產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)確定作為類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄的修正系數(shù)直 至求出了類似的帶材之后才求出。同樣可以考慮，主修正系數(shù)和次修正 系數(shù)的數(shù)量由產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄求出。
有利地可以利用這種統(tǒng)計(jì)學(xué)的方式，由小于影響因素的數(shù)量的一定 數(shù)量的測量值，按照多個(gè)方向?qū)δＰ陀?jì)算進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)的修正，從而盡管 所述測量的數(shù)量小于所述模型要進(jìn)行修正的方向的數(shù)量，仍然使所有的 影響因素都考慮到。
作為要存儲(chǔ)在相應(yīng)的產(chǎn)品的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中的輸入?yún)?shù)，在此在要 調(diào)節(jié)的熱軋帶材軋機(jī)機(jī)組的冷卻段的情況下，可以考慮例如碳含量、錳 含量、帶材的厚度和寬度以及帶材向前運(yùn)行速度和其它參數(shù)。對每個(gè)新 的要加工的產(chǎn)品，然后可以將相應(yīng)的參數(shù)與儲(chǔ)存的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄的參數(shù) 比較，以由此確定一定數(shù)量的類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄。在這種情況下，產(chǎn) 品數(shù)據(jù)記錄例如按照先進(jìn)先出原則儲(chǔ)存在環(huán)存儲(chǔ)器中，此時(shí)如果對新的 產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄不再存在位置，那么最老的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄被刪除，這樣總
是使用盡可能最近的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄用于與當(dāng)前的產(chǎn)品值比較。
在一種有利的改進(jìn)方案中，可以除了輸入?yún)?shù)還測得與主修正系數(shù)
的數(shù)量相當(dāng)?shù)臄?shù)量的測量值并且存儲(chǔ)在相應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中，在冷卻 段的情況下，例如是在冷卻段的終點(diǎn)處的巻取機(jī)溫度在時(shí)間上的曲線，
i測量i然后求2希望的信息，、那么之后要:該信息為4;^要加工的類
似的產(chǎn)品計(jì)算出修正系數(shù)。
這例如由此實(shí)現(xiàn)，即將 一 定數(shù)量的利用所述數(shù)量的測量值所計(jì)算出 的計(jì)算值作為所述數(shù)量的經(jīng)驗(yàn)值存儲(chǔ)在產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中。在這種情況下，該計(jì)算借助所述模型和存儲(chǔ)的測量值進(jìn)行，其措施是對每個(gè)考慮中 的修正系數(shù)預(yù)先確定多個(gè)測試值并且進(jìn)行模型計(jì)算，其中計(jì)算值分別作 為修正系數(shù)的函數(shù)求出并且儲(chǔ)存。那么在之后要加工的或者后面的產(chǎn)品 進(jìn)行加工時(shí)，將存儲(chǔ)在類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中的計(jì)算值用于求出對該產(chǎn) 品合適的修正系數(shù)，這些修正系數(shù)在類似的產(chǎn)品的情況下總體提供最好 的結(jié)果。在此可以將計(jì)算值計(jì)入測量值中，或者測量值可以單獨(dú)作為合 適的經(jīng)驗(yàn)值存儲(chǔ)在相應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中。
替代上述措施，代替地將計(jì)算值作為修正系數(shù)的函數(shù)儲(chǔ)存，也分別 由測量值計(jì)算曲線，在該曲線上，利用^t型計(jì)算出的計(jì)算值與測量值相 符，其中該曲線作為經(jīng)驗(yàn)值儲(chǔ)存。為了為當(dāng)前要制造或者要加工的產(chǎn)品 求出合適的修正系數(shù)，可以然后由作為類似的求出的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄以這 種方式求出修正系數(shù)的希望的值，即確定出在類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中儲(chǔ) 存的曲線的交點(diǎn)。然后由上述交點(diǎn)可以為當(dāng)前要加工的產(chǎn)品求出修正系 數(shù)，例如通過求平均值，它是算術(shù)地加權(quán)的或者以其它合適的方式。
一種另外的替代的方法的特征在于，即在當(dāng)前的產(chǎn)品加工時(shí)或者即 將加工之前，才由存儲(chǔ)在求出的類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中的經(jīng)驗(yàn)值事后進(jìn) 行模型計(jì)算。那么在產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中只需要儲(chǔ)存測量值作為經(jīng)驗(yàn)值。為 了求出修正系數(shù)，重新為尋找的修正系數(shù)預(yù)先確定多個(gè)測試值，并且借 助預(yù)先確定的測試值重復(fù)進(jìn)行模型計(jì)算，這樣為當(dāng)前的加工得出修正系 數(shù)的最優(yōu)的值。
優(yōu)選上述測試值按照數(shù)學(xué)的優(yōu)化方法預(yù)先確定，例如這樣一種方 法，在該方法中構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，該目標(biāo)函數(shù)被最大化或者最小化。
最后上述計(jì)算還可以由此改善，即借助當(dāng)前測量的值更新求出的修 正系數(shù)，例如借助于梯度下降法。
根據(jù)權(quán)利要求的實(shí)施方式的單個(gè)的特征允許任意的組合，只要有意 義。在此不言而喻，前面所述的以及后面還要說明的特征不僅可以在給 出的組合中，而且在其它的組合中或者單獨(dú)地應(yīng)用，而不離開本發(fā)明的 框架。


本發(fā)明的有利的實(shí)施方式接下來借助

。圖中示出
圖1示出了連接在熱軋帶材軋機(jī)機(jī)組后面的冷卻段的結(jié)構(gòu)和它的調(diào)節(jié)
圖2示出了圖表，由該圖表得知兩個(gè)不同的帶材的冷卻曲線； 圖3示出了圖表，由該圖表得知兩個(gè)帶材的組織轉(zhuǎn)變率的時(shí)間曲線； 圖4示出了曲線，它對每對合適的修正系數(shù)描述了模型計(jì)算的溫度； 圖5示出了圖表，在該圖表中示出了在通過一對修正系數(shù)所形成的 平面的等溫線；
圖6示出了為調(diào)節(jié)在圖1中示出的冷卻段所應(yīng)用的模型修正計(jì)算的 流程圖。
具體實(shí)施例方式
首先參考圖1。圖1是從EP 1 244 816B1引用的并且對應(yīng)本發(fā)明修 改。就這點(diǎn)來說參見該專利文獻(xiàn)。
軋制帶材100在它經(jīng)過軋機(jī)機(jī)組的最后的軋制機(jī)架1以后流過冷卻 段，其中在以2標(biāo)記的生產(chǎn)線測量位置處測量入口溫度TF,并且在以3 標(biāo)記的巻取才幾溫度測量位置處測量出口溫度TH。在兩個(gè)測量位置之間 有閥組ll、 11，、 12、 12，、 13、 13，、 14、 14，、....，它們總體構(gòu)成冷卻 段10。測量的溫度作為溫度差TF-TH輸入冷卻段的物理數(shù)學(xué)模型15。 此外還有當(dāng)前要冷卻的帶材的材料參數(shù)，例如帶材100的碳含量C、帶 材100錳含量Mn以及帶材的厚度d被作為輸入?yún)?shù)輸入^t型15,并且 可選擇性地輸入帶材速度等等。
利用模型15現(xiàn)在算出在冷卻段上的溫度的單個(gè)的中間值，以能夠 由此調(diào)整單個(gè)的閥的閥位。不過現(xiàn)在模型的精度設(shè)有極限，例如因?yàn)椴?能準(zhǔn)確獲悉所有的影響參數(shù)。例如在鋼表面上的熱傳導(dǎo)和依賴?yán)鋮s的材 料的鋼轉(zhuǎn)變的速度是不準(zhǔn)確地已知的。因此為模型15求出以kl、 k2標(biāo) 記的修正系數(shù)，其中kl表示改變了在模型中采用的在帶材中的熱傳導(dǎo) 的修正系數(shù)，并且k2表示改變了在模型中采用的在帶材中的相轉(zhuǎn)變的 速度的修正系數(shù)。由利用修正系數(shù)kl、 k2修正的模型15,由此計(jì)算出 帶材100的希望的冷卻曲線，它以30表示，還計(jì)算出組織狀態(tài)曲線， 它以32標(biāo)明。然后利用冷卻曲線30和/或組織狀態(tài)曲線32調(diào)節(jié)冷卻段 10。
在此要指出，冷卻曲線受相變速度影響，并且因此組織的相轉(zhuǎn)變速 度的影響也可以計(jì)算到冷卻曲線中，用于由此調(diào)節(jié)冷卻段10。在圖2中在此得知這樣的參考帶材的冷卻曲線，它以略微不同的閥位調(diào)整冷卻。在時(shí)間t上描繪了溫度T?？梢钥吹?，參考帶材的冷卻曲線在不同的閥位下是不同的，并且由此取決于閥位。
相反，圖3描述了在冷卻時(shí)閥位對參考帶材的相變速度的影響。在此在圖中在時(shí)間t上描繪了組織轉(zhuǎn)變速度U,其中參考帶材的組織狀態(tài)曲線在略微不同的閥位下記錄。可以看到，在兩種帶材的組織中也產(chǎn)生了偏差，這是不希望的。在此，控制的精度依賴于能夠利用模型多么精確地描述所述偏差。因此修正過的模型是有利的。
為了求出N-2的》務(wù)正系數(shù)kl、 k2，由此提供每個(gè)帶材M-1的測量(測量值TF-TH)。根據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)有實(shí)施方式，為了求出現(xiàn)在要加工的產(chǎn)品、也就是巻材Pn或者巻取機(jī)連同纏繞在它上面的冷卻的帶材100的兩個(gè)修正系數(shù)k 1 、 k2 ，要應(yīng)用存儲(chǔ)的以前加工的產(chǎn)品P0至Pn-1的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄。為此參閱圖4至6。
在每個(gè)產(chǎn)品的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄PD0至PDn中可以為此存儲(chǔ)曲線，該曲線對于修正系數(shù)kl、 k2的不同的值對描述了由模型所計(jì)算出的溫度。這樣的曲線的例子在圖4中描述。在此PD0至PDn-l是儲(chǔ)存的前面生產(chǎn)的產(chǎn)品的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄，并且PDn是當(dāng)前要生產(chǎn)的產(chǎn)品還有待建立的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄，它然后可以在生產(chǎn)下一個(gè)產(chǎn)品Pn+1時(shí)被加以考慮。
圖5在由修正系數(shù)kl、 k2所形成的平面內(nèi)示出了圖4的曲線的等溫線的示意圖?？梢钥吹?，對每個(gè)希望的溫度都有一定數(shù)量的合適的值對kl、 k2,它們位于等溫線上。以在圖5中示出的形式的存儲(chǔ)也是可以考慮的。
由為以前的產(chǎn)品存儲(chǔ)在產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄PD0至PDn-l中的值，現(xiàn)在通過概覽按照在圖6中示出的流程圖，求出當(dāng)前要加工的產(chǎn)品Pn的修正系數(shù)kl、 k2。利用40在此標(biāo)明存儲(chǔ)單元，在該單元中存儲(chǔ)有以前加工的產(chǎn)品P0至Pn-l的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄。由該存儲(chǔ)器利用查詢裝置50選擇合適的即與當(dāng)前要加工的產(chǎn)品Pn類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄。為此查詢裝置50將當(dāng)前要加工的產(chǎn)品Pn的材料參數(shù)(以及可選擇地連同加工設(shè)備)與先前加工的產(chǎn)品Pn-l至PO的儲(chǔ)存的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄做比較。
在所示例子中將碳含量Cn 、錳含量Mrv以及當(dāng)前要加工的產(chǎn)品Pn的厚度dn作為當(dāng)前要加工的產(chǎn)品Pn的材料參數(shù)，與相應(yīng)的存儲(chǔ)在儲(chǔ)存的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄PO至Pn-l中的以前加工的產(chǎn)品的材料參數(shù)相比較。在這個(gè)基礎(chǔ)上然后決定，哪些產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄視為類似的(在所示例子中
PD1、 PD5、…)以及哪些不是。類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄PD1、 PD5、...現(xiàn)在被用于計(jì)算當(dāng)前要加工的產(chǎn)品的修正系數(shù)kl、 k2,并且為此輸送給計(jì)算單元60。計(jì)算單元60在此計(jì)算解，其措施是它根據(jù)下面的方程式求出函數(shù)的最小值
Min( 5] gi (fi(kl, k2〉-Ti)2)
其中1對應(yīng)類似的產(chǎn)品的數(shù)量(在本例子中PD1、 PD5、…)，gi對應(yīng)加權(quán)系數(shù)，它取決于相應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄的年齡，fi(kl,k2)對應(yīng)按照圖4的作為修正系數(shù)kl、 k2的函數(shù)而存儲(chǔ)的計(jì)算值，并且Ti對應(yīng)對相應(yīng)的產(chǎn)品實(shí)際測量的溫度。
在此可以有選擇地計(jì)入產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄的年齡，以將由于設(shè)備的不穩(wěn)定性，例如由于保養(yǎng)或者老化造成的不持久的參數(shù)的"漂移"的影響保持盡可能小。但是在最理想的情況下這不是必需的。因此可以考慮年齡，但不是必須。
在實(shí)時(shí)監(jiān)控單元80中輸入當(dāng)前測量的溫度值TF-TH,這樣在更新計(jì)算單元90中可以借助測量的溫度值TF-TH進(jìn)行修正值kl、 k2的更新，例如借助梯度下降法。
被更新的修正值kl戶t、 k2p。st然后被輸送回預(yù)計(jì)算單元70,并且可用于對所述冷卻段進(jìn)行控制或者調(diào)節(jié)。
在當(dāng)前要生產(chǎn)的產(chǎn)品Pn的生產(chǎn)結(jié)束后，材料特征參數(shù)Tn、 Mnn、dn以及為修正系數(shù)所計(jì)算的溫度的函數(shù)fn (kl、 k2)被存儲(chǔ)到產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄中并且輸送給存儲(chǔ)單元40。利用95在此標(biāo)明了備份存儲(chǔ)器，以用作產(chǎn)品數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器40的冗余安全。
當(dāng)然在本發(fā)明的框架下也可以考慮所示例子的改變和變型。
權(quán)利要求
1. 一種用于控制和/或調(diào)節(jié)用于加工或者制造產(chǎn)品(100)的工業(yè)過程(10)的方法，例如用于控制和/或調(diào)節(jié)用于生產(chǎn)鋼帶或者板帶(100)的熱軋帶材軋機(jī)機(jī)組的冷卻段(10)的方法，其中建立該工業(yè)過程(10)的物理數(shù)學(xué)模型(15)，利用該模型計(jì)算出用于控制和/或調(diào)節(jié)工業(yè)過程的控制參數(shù)，例如沿著冷卻段(10)布置的冷卻水閥(11，11’，12，12’，...)的理論閥位，在產(chǎn)品(100)的制造或者加工期間測得一定數(shù)量(M)的測量值(TF-TH)，例如在生產(chǎn)帶材(100)時(shí)測得在冷卻段(10)的入口(TF)處和冷卻段(10)的出口(TH)處的溫度差(TF-TH)，該模型(15)利用一定數(shù)量(M)的主修正系數(shù)(k1)修正，例如利用描述了從要冷卻的帶材(100)到環(huán)境中的熱傳導(dǎo)的修正系數(shù)(k1)，其中所述主修正系數(shù)(k1)的數(shù)量(M)等于所述測量值(TF-TH)的數(shù)量(M)，其特征在于，所述模型(15)利用一定數(shù)量(N-M)的次修正系數(shù)(k2)修正，例如利用描述了要冷卻的帶材(100)中的相變的速度的修正系數(shù)(k2)，并且全部修正系數(shù)(k1，k2)的數(shù)量(N)大于全部測量值(TF-TH)的數(shù)量(M)，其中至少所述次修正系數(shù)(k2)在數(shù)值上計(jì)算。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正系數(shù)(kl, k2)由模型(15)和所述數(shù)量的測量值(TF-TH)借助迭代的優(yōu)化算 法求出，在該優(yōu)化算法下對每個(gè)修正系數(shù)(kl, k2)給出多個(gè)測試值， 其中該優(yōu)化算法例如是梯度下降法。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個(gè)主修正系數(shù)(kl ) 由利用模型(15)所計(jì)算出的值與所述測量值(TF-TH)之一的差構(gòu) 成，其中主修正系數(shù)(kl )的數(shù)量(M)和測量值(TF - TH )的數(shù)量(M ) 同樣大。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將對 每個(gè)產(chǎn)品(P0-Pn)表示特征的輸入?yún)?shù)(C, Mn， d，...)，例如板厚 度和板寬度、碳含量和錳含量以及一定數(shù)量的描述了在制造或者加工產(chǎn) 品(PO-Pn)時(shí)得到的經(jīng)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)值(TF-TH; f(kl， k2); [kl(s),k2(s)]) 儲(chǔ)存作為產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄(PD0-PDn),如果存在足夠的儲(chǔ)存的產(chǎn)品數(shù)據(jù) 記錄(PD0-PDn-l)，則借助當(dāng)前的產(chǎn)品(Pn)的表示特征的輸入?yún)?shù)(C, Mn, d,…)與在之前制造或者加工的產(chǎn)品(P0-Pn-1)的產(chǎn)品數(shù) 據(jù)記錄(PD0-PDn-l)中的表示特征的輸入?yún)?shù)(C， Mn, d,...)相比 較來選擇出類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄(PD1, PD5，...)，其中當(dāng)前的產(chǎn)品(Pn)的修正系數(shù)(kl, k2)借助儲(chǔ)存在類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄(PD1, PD5,…)中的經(jīng)驗(yàn)值(TF-TH; f (kl, k2 ) ; [kl(s),k2(s)〗)求出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在每個(gè)產(chǎn)品(PO-Pn) 的制造或者加工期間測得至少與主修正系數(shù)(kl)的數(shù)量(M)相當(dāng)?shù)?數(shù)量(M)的測量值(TF-TH)，對每個(gè)修正系數(shù)(kl, k2)給出多個(gè) 測試值，借助所述模型，由所述數(shù)量(M)的測量值(TF-TH)和所述 多個(gè)測試值求出一定數(shù)量(M)的計(jì)算值(f(kl,k2))分別作為修正系數(shù)(kl, k2)的函數(shù)，并且所述數(shù)量(M)的計(jì)算值(f(kl,k2))被作為所 述數(shù)量(M)的經(jīng)驗(yàn)值(f(kl,k2))儲(chǔ)存，其中對當(dāng)前的產(chǎn)品(Pn),在 求出類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄(PD1， PD5,...)后由所述類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù) 記錄(PD1, PD5，...)的計(jì)算值(f(kl,k2))求出合適的修正系數(shù)(kl, k2)，這些修正系數(shù)在類似的產(chǎn)品的情況下提供最好的結(jié)果。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述數(shù)量的測量值(TF -TH)被計(jì)入所述數(shù)量(M)的計(jì)算值(f(kl,k2))中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述數(shù)量的測量值分 別作為單獨(dú)的經(jīng)驗(yàn)值儲(chǔ)存。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在產(chǎn)品(Pn)的制造 或者加工期間測得至少與主修正系數(shù)(kl )的數(shù)量(M )相當(dāng)?shù)臄?shù)量(M) 的測量值(TF-TH),對每個(gè)修正系數(shù)(kl, k2)給出多個(gè)測試值， 并且借助所述模型，由所述數(shù)量(M)的測量值(TF-TH)和所述多個(gè) 測試值計(jì)算出N-M維的面，例如曲線([kl(s),k2(s)]),在該面上利用 模型計(jì)算出的計(jì)算值與測量值(TF-TH)相符，其中該N-M維的面， 例如曲線([kl(s),k2(s)])，被作為經(jīng)驗(yàn)值(f(kl,k2))儲(chǔ)存，其中N是 全部修正系數(shù)(kl, k2)的數(shù)量，而M是提供的測量值的數(shù)量，并且其 中對當(dāng)前的產(chǎn)品，在求出類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄(PD1, PD5,...)后由 所述類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄(PD1， PD5,...)的N-M維的面，例如曲線([kl(s),k2(s)]),求出合適的修正系數(shù)(kl, k2),這些修正系數(shù)在類 似的產(chǎn)品的情況下提供最好的結(jié)果。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，為了求出合適的修正系數(shù)(kl, k2),由儲(chǔ)存在類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄(PD1， PD5,…)中 的N-M維的面([kl(s),k2(s)])確定出儲(chǔ)存在類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄(PD1, PD5,...)中的N-M維的面([kl(s)，k2(s)])的交點(diǎn)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，由所述交點(diǎn)通過求 平均值求出合適的修正系數(shù)(kl， k2)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所迷為每個(gè)產(chǎn)品 (P0-Pn)儲(chǔ)存的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄(PD0-PDn)允許事后的模型計(jì)算，并且儲(chǔ)存與主修正系數(shù)(kl)的數(shù)量(M)相當(dāng)?shù)臄?shù)量(M)的測量值(TF -TH)作為所述數(shù)量(M)的經(jīng)驗(yàn)值(TF-TH)，其中為了求出當(dāng)前 的產(chǎn)品(Pn)的修正系數(shù)(kl， k2),重復(fù)地對每個(gè)修正系數(shù)(kl， k2) 預(yù)先確定合適的測試值，并且在使用分別預(yù)先確定的測試值的情況下對 每個(gè)類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄(PD1, PD5,...)將那里儲(chǔ)存的測量值(TF - TH )與計(jì)算出的值相比較，該計(jì)算出的值利用在儲(chǔ)存在相應(yīng)類似的產(chǎn) 品數(shù)據(jù)記錄中的值的基礎(chǔ)上所進(jìn)行的模型計(jì)算而計(jì)算出，并且接著將那 些對類似的產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄提供最好的結(jié)果的測試值作為修正系數(shù)(k 1, k2 )使用。
12. 根椐權(quán)利要求2至11中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所 述測試值才艮據(jù)數(shù)學(xué)的優(yōu)化方法預(yù)先確定，在該優(yōu)化方法中構(gòu)造目標(biāo)函 數(shù)，該目標(biāo)函數(shù)被最大化或者最小化。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求4至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 借助當(dāng)前的測量值(TF-TH)實(shí)時(shí)地或者接近實(shí)時(shí)地更新所述求出的 修正系數(shù)(kl, k2),特別是借助于梯度下降法。
14. 計(jì)算程序軟件，其特征在于，所述程序執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求 中任一項(xiàng)所述的方法。
15. 數(shù)據(jù)栽體，具有根據(jù)權(quán)利要求14所述的計(jì)算程序。
16. 計(jì)算單元，具有根據(jù)權(quán)利要求14所述的能在該計(jì)算單元上運(yùn)行 的計(jì)算程序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制和/或調(diào)節(jié)用于加工或者制造產(chǎn)品(100)的工業(yè)過程(10)的方法，其中建立該工業(yè)過程(10)的物理數(shù)學(xué)模型(15)，利用該模型計(jì)算出用于控制和/或調(diào)節(jié)工業(yè)過程的控制參數(shù)，在產(chǎn)品(100)的制造或者加工期間測得一定數(shù)量(M)的測量值(TF-TH)，該模型(15)利用一定數(shù)量(M)的主修正系數(shù)(k1)修正，其中所述主修正系數(shù)(k1)的數(shù)量(M)等于所述測量值(TF-TH)的數(shù)量(M)。本發(fā)明的特征在于，所述模型(15)利用一定數(shù)量(N-M)的次修正系數(shù)(k2)修正，例如利用描述了要冷卻的帶材(100)中的相變的速度的修正系數(shù)(k2)，并且全部修正系數(shù)(k1，k2)的數(shù)量(N)大于全部測量值(TF-TH)的數(shù)量(M)，其中至少所述次修正系數(shù)(k2)在數(shù)值上計(jì)算。
文檔編號G05B17/02GK101535906SQ200780037677
公開日2009年9月16日 申請日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月9日
發(fā)明者K·弗蘭茨, K·韋因齊爾, S·施摩斯 申請人:西門子公司