CN100515592C - 轧钢机的控制装置及轧钢机的控制方法 - Google Patents

Abstract

在最终机座使用了钝化轧辊的连续冷轧钢机中，存在最终机座入侧张力控制与以最终机座(-1)速度作为控制操作端的出侧板厚控制发生干扰，出侧板厚控制的响应滞后的问题。为此，通过改变控制板厚目标值，使以(最终机座-1)机座的速度与(最终机座-2)机座的速度作为控制操作端的两种出侧板厚控制发生干扰，且通过进行最终机座入侧张力控制，使得最终机座入侧张力控制与以(最终机座-1)机座的速度作为控制操作端的出侧板厚控制不会发生干扰。另外，通过从出侧板厚控制的控制输出预测出侧板厚变化，并采用该方法修正在出侧板厚控制所使用的出侧板厚测定值，由此改善出侧板厚控制自身的响应。

Description

轧钢机的控制装置及轧钢机的控制方法

技术领域

本发明涉及轧钢机的控制装置及轧钢机的控制方法。

背景技术

一般在轧制控制中，对表示轧制状态的多个物理状态进行控制而使其保持为规定。作为该物理状态，包括板厚及张力。对于板厚，为使轧制后的板厚达到目标板厚，在轧钢机的出侧配置板厚计，求出该出侧板厚计的输出与目标板厚的偏差，控制轧钢机的速度等控制对象，以使该偏差接近于零。同样，对于张力，为了达到目标张力，在轧钢机的入侧配置张力计，求出该张力计的输出与目标板厚的偏差，控制轧钢机的速度等控制对象，以使该偏差接近于零。

对于所谓的最终机座(stand)采用了摩擦系数高的钝化轧辊(dull roll)的轧钢机，日本特开平2-92411号公报记载有：为了将板厚及张力一同保持为规定的目标值而对轧钢机的速度进行控制的技术。在该现有技术中，在最终机座的出侧配置板厚计，并基于该板厚计的输出，控制距离最终机座之前两个的轧钢机的速度。另一方面，在最终机座与其前一个轧钢机之间配置张力计，并基于该张力计的输出，控制距离最终机座之前一个的轧钢机的速度。

【专利文献1】日本特开平2-92411号公报

于是，为了对表示轧制状态的多个物理状态进行控制而使其保持为规定，在控制相同的控制对象的情况下，例如，如果为了将板厚保持为规定而控制轧钢机的速度，则存在张力受到影响，偏离目标值的问题。尤其，在上述现有例子中，为了尽量减小干扰，分离对象来进行控制，使得对于板厚、控制最终机座之前两个的轧钢机的速度，而对于张力、控制最终机座之前一个的轧钢机的速度等。由此，产生了不能避免从测量器到对象轧钢机的距离变长、控制滞后的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供可以消除上述问题，降低相互的控制的影响，进而，可避免控制滞后的轧钢机的控制装置及控制方法。

为了达到上述目的，本发明的结构为：基于输入板厚值，输出控制规定的轧钢机的电机旋转状态的第一电机旋转控制信号；基于输入板厚值，输出控制规定的轧钢机的上游侧的轧钢机的电机旋转状态的第二电机旋转控制信号；基于输入张力值，输出：修正输入板厚值的修正值、修正基于输入板厚值而被计算的值的修正值、或者修正用于对输入板厚值施加运算的值的修正值；对于输出第二电机旋转控制信号，基于输入板厚值及修正值，输出第二电机旋转控制信号。

或者，取而代之，构成为：对多个轧钢机中的规定的轧钢机输出第一控制信号，以控制多个物理状态中的规定的物理状态使其成为规定值；对规定的轧钢机的上游或下游的轧钢机输出第二控制信号，以控制规定的物理状态使其成为不同的规定值；基于与物理状态不同的物理状态，修正第二控制信号。

根据本发明，例如，在为了将张力及板厚保持为规定值而进行控制的情况下，可降低相互的控制的影响，进而，可避免控制滞后。

附图说明

图1是整体装置及出侧板厚控制部等的详细图；

图2是用于比较说明本实施例的思路的参考例；

图3是出侧板厚控制中的检测无效时间的说明图；

图4是表示张力控制及板厚控制转换的详细图；

图5是表示出侧板厚预测的详情的图；

图6是出侧板厚预测的说明图。

图中，

25B、25C-出侧板厚控制部；26A、26B-张力控制部；27-出侧板厚预测运算部；28-张力控制方法选择部；29-出侧板厚控制输出目标选择部

具体实施方式

以下，结合附图对用于实施本发明的最佳方式进行说明。为了易于理解本发明的概念而进行说明，首先说明参考例，继而对基本的思路进行说明。

首先，对参考例进行说明。最终机座采用了摩擦系数高的钝化轧辊的串列式冷轧钢机的板厚控制、张力控制形成为如图2所示的结构。各机座1A(#i机座)～1C(#i-2机座)由作业轧辊3A、3B、3C，支承轧辊2A、2B、2C构成。在由i机座构成的串列式轧钢机中，轧钢机具有i机座。各机座由以下构成：支承轧辊2(符号2A、2B、2C的总称记为符号2)；作业轧辊3(符号3A、3B、3C的总称记为符号3)；及用于控制作业轧辊3的速度的电机+电机控制装置5；和用于控制施加于轧制件的轧制载荷的压下装置+压下控制装置4。在最终机座(相当于#i机座1A)的作业轧辊3A使用表面摩擦系数高的钝化轧辊的情况下，由于对产品表面质量的影响及对产品形状的影响较大，因此不能为了板厚控制、张力控制而使用#i机座压下。在图2的参考例中，将#i-1～#i机座间张力控制部20的控制输出目标设为#i-1机座速度，对速度控制装置部5B输出有控制输出。另外，将使用了出侧板厚计10的出侧板厚控制部21的控制输出目标，设为#i-2机座速度1C，并对速度控制装置5C输出有控制输出。

在此，对无效时间进行说明。出侧板厚控制部21的无效时间如图3所示。在操作了#i-1机座速度5B的情况下，由于板厚变化发生在#i机座1A正下方，所以检测无效时间是从#i机座1A正下方到出侧板厚计10的板转移时间51。另一方面，在操作了#i-2机座速度5C的情况下，由于板厚变化发生在#i-1机座1B正下方，所以检测无效时间是从#i-1机座1B正下方到出侧板厚计10的板转移时间52。

因此，在如图2所示的参考例的情况下，由于出侧板厚控制部21利用#i-2机座速度1C进行控制，因此，板转移引起的无效时间增多，该部分控制增益(gain)降低。

虽然通过在#i-1机座1B～#i机座1A间设置板厚计、或者在各机座出侧设置可以检测轧制件的板速度的板速计等，能够直接测定、或通过利用质量流(mass flow)公式来推定#i-1机座1B出侧板厚，由此可进行#i-1机座1B的出侧的板厚控制而提高控制响应，但检测器价格高，或维护检测器的工时增加。

即，若对本实施例中的概念进行说明，则为了提高上述出侧板厚控制21的响应，将#i-1～#i机座间张力控制的输出作为板厚设定值，赋予给对#i-2机座的出侧板厚控制的输入即出侧板厚测定值，并有意地使：将#i-1机座作为控制输出目标的出侧板厚控制、与将#i-2机座作为控制输出目标的出侧板厚控制相干扰，并通过控制#i-1～#i机座间张力，使得出侧板厚控制不与#i-1～#i机座间张力控制发生干扰，且尽可能地使用对#i-1机座的控制输出。由此，不必设置新的检测器，且可以提高出侧板厚控制21的响应。并且，通过利用出侧板厚控制模型预测出侧板厚变化，并对输入到出侧板厚控制的输入即出侧板厚测定值进行修正，由此，即使出侧板厚控制提高控制响应也变得稳定。

因此，可不必在串列式轧钢机机座间设置板速计或板厚计等特殊的检测器，就能够提高轧钢机出侧的板厚精度。

下面，结合图1对详情进行说明。另外，对于与图2所示的参考例相同的部分赋予同一符号，省略说明。对于i机座的串列式轧钢机，利用：将#i-1机座1B的速度作为控制输出对象的出侧板厚控制部25B、和将#i-2机座1C的速度作为控制输出对象的出侧板厚控制部25C这两个控制系统来实施出侧板厚控制。并且，对于#i-1～#i机座间张力控制，利用将控制输出端设为#i-1机座1B的轧辊速度的张力控制部26A及张力控制部26B，实施如下的张力控制：将对于出侧板厚计10的向出侧板厚控制部25C输出的板厚测定结果的板厚修正量作为控制输出端。

张力控制部26A及张力控制部26B，通过张力控制方法选择部28确定某一方动作或者双方动作。对于出侧板厚控制部25B及出侧板厚控制部25C，通过出侧板厚控制输出目标选择部29确定某一方动作或者双方动作。

并且，作为向出侧板厚控制部25B及出侧板厚控制部25C的输入的出侧板厚计10的板厚测定结果H_measure，利用出侧板厚预测运算部27的运算结果对其进行修正，并在出侧板厚控制中使用。

图4表示张力控制方法选择部28及出侧板厚控制输出目标选择部29的转换方法的概略。由张力上上限、张力上限、张力上复位(reset)值、张力下复位值、张力下限、张力下下限对#i-1～#i机座间张力进行分级，由此进行张力控制部26A及张力控制部26B的转换处理。如图4中的时间t₁到时间t₂所示，在实际张力值T_measure超过了张力上限或张力下限的情况下，张力控制方法选择部28使张力控制部26A动作(使控制增益成为0以上的通常的增益)，另一方面，使张力控制部26B的动作停止(使控制增益成为0)。由此，张力控制部26A计算张力计的输出即实际张力值T_measure与目标张力值T_ref i-1的偏差，计算并输出用于操作#i-1机座1B的电机5B的操作量ΔM_26A，以使该偏差变小。

同样，在图4中的从时间t₁到时间t₂，在实际张力值T_measure超过了张力上限或张力下限的情况下，出侧板厚控制输出目标选择部29，使出侧板厚控制部25C动作(使控制增益成为1.0)，另一方面，使出侧板厚控制部25B停止(使控制增益成为0)。由此，由于从出侧板厚控制部25B输出的操作量ΔM_25B变为0，因此，电机5B由从张力控制部26A输出的操作量ΔM_26A控制。

如已经说明的那样，由于在实际张力值T_measure超过了张力上限或张力下限的情况下，张力控制部26B的输出被停止，因此实际张力相加值H_T变为t₀，作为数值2B其成为：板厚计的输出即实际板厚值H_measure、与出侧板厚预测运算部27输出的预测修正值H_e的相加值。因此，出侧板厚控制部25C对：在预测修正值H_e上加上了实际板厚值H_measure的数值(H_measure+H_e)、与目标出侧板厚H_ref i-2的偏差进行计算，输出#i-2机座1C的电机5C的操作量ΔM_25C，以使得该偏差变小。由该操作量ΔM_25C控制电机5C。

这样，通过张力控制部26A直接操作#i-1机座速度，由此控制张力。此时，若通过出侧板厚控制部25B向#i机座输出控制输出，则由于与张力控制部26B发生干扰，因此在出侧板厚控制输出目标选择部29，出侧板厚控制部25B的控制增益＝0，保持出侧板厚控制部25B的控制输出，防止出侧板厚控制的干扰。

通过张力控制部26A控制实际张力值，如图4中的从时间t₂到时间t₃所示，如果实际张力值T_measure返回到张力上限与张力上复位值之间或返回到张力下限与张力下复位值之间，则张力控制方法选择部28使张力控制部26A停止(使控制增益成为0)，另一方面，使张力控制部26B动作(使控制增益成为1.0)。在此，出侧板厚控制输出目标选择部29，使各个出侧板厚控制部25B及出侧板厚控制部25C动作，以使出侧板厚控制部25B的增益比出侧板厚控制部25C的增益相对地变小。由此，出侧板厚控制部25B对：出侧实际板厚值H_measure和预测修正值H_e的相加值(H_measure+H_e)、与目标出侧板厚值H_ref i-1的偏差进行计算，并以具有小于1.0的增益的方式，输出#i-1机座的轧钢机1B的电机5B的操作量ΔM_25B，以使该偏差变小。另外，如前所述，由于张力控制部26A输出的操作量为0，因此操作量ΔM_26B被直接施加于电机5B。

同时，在图4中的从时间t₂到时间t₃，在实际张力值T_measure变成张力上限值与张力上复位值之间或张力下限值与张力下复位值之间的情况下，张力控制方法选择部28使张力控制部26B动作(控制增益1.0)。张力控制部26B对实际张力值T_measure与目标张力值T_ref i-2的偏差进行计算，计算并输出板厚修正值H_T，以使该偏差变小。因此，通过出侧板厚控制输出目标选择部29，向出侧板厚控制部25C输出板厚相加值H_T、预测修正值H_e及实际板厚值H_measure的总和(H_T+H_e+H_measure)。出侧板厚控制部25C对已修正了实际板厚值的值(H_T+H_e+H_measure)、与目标出侧板厚值H_ref i-2的偏差进行计算，计算并输出操作量ΔM_25C，以使该偏差变小。另外，对于板厚修正值H_e，作为修正实际板厚值H_measure的值而进行了说明，但只要具有与上述同样的功能，例如，也可以作为用于修正目标出侧板厚值H_ref i-2的修正值，并且，还可以作为用于修正与目标出侧板厚值H_ref i-2的偏差的修正值。

这样，在张力控制部26B中，对出侧板厚计10的向出侧板厚控制部25C输出的出侧板厚测定结果施加修正，但其成为张力控制部2B输出，并作为张力控制2B输出而成为对出侧板厚测定值的修正量。认识到在实际张力值高于设定的情况下，张力控制2B输出成为负侧，作为出侧板厚控制部25C出侧实际板厚薄(偏差为负侧)，进行控制使得出侧板厚计10的检测值变为正侧，出侧板厚控制部25C的输入变为0。作为其结果，由于在出侧板厚计10的检测结果变厚，因此出侧板厚控制部25B向使#i-1机座1B的速度提高的方向动作，其结果是实际张力值减小，由此接近目标张力。

若实际张力值T_measure变得小于张力上复位值(或实际张力值T_measure变得大于张力下复位值)，则张力控制部26B的输出H_T变为0，因此，出侧板厚控制部25C就不会对出侧板厚计10测定值输出偏移(offset)误差，从而与对出侧板厚控制部25B的输入一致。

在此，只有张力控制部26B输出量，出侧板厚计10的出侧板厚变为具有偏移误差，但对于该情况，成为产品质量上没有问题的等级的修正量。例如，在作为板厚精度而需要5μm的精度的情况下，若为0.5μm左右的修正量，则不会发生产品质量上的问题。

在出侧板厚计10的出侧板厚测定值发生变动，为了除去该变动而出侧板厚控制部25B动作了的情况下，#i-1机座1B的速度发生变化，#i-1～#i机座间张力发生变化。对于该#i-1～#i机座间张力变动，只通过#i-1机座速度进行控制，为了#i-1～#i机座间张力控制不会与出侧板厚控制25B相干扰，在#i-1～#i机座间张力发生了变动的情况下，通过改变出侧板厚控制部25C的成为目标的板厚设定，使#i-1机座出侧板厚变化，其结果是通过控制#i-1～#i机座间张力，可以防止出侧板厚控制部25B与#i-1～#i机座间张力控制的干扰。

图5表示出侧板厚预测运算部27的详情。在出侧板厚控制部中，需要从板厚发生变化的#i-1机座1B或#i机座1A到出侧板厚计10的板转移时间，存在由于板厚检测滞后从而不能增大积分控制增益的问题。因此，通过从出侧板厚控制输出预测计算出侧板厚变化量，并从出侧板厚计10的测定结果中除去，由此可以使出侧板厚控制的控制增益增大。

在板厚变化预测部30B及30C、从出侧板厚控制部25B及25C的控制输出(ΔM_25B、ΔM_25C，正确地说是对它们进行累计而改变的电机旋转数指令值)预测板厚变化量。基于该预测计算预测修正值H_e。此时，在速度与板厚之间质量流的规则成立，由此，利用质量流公式预测出侧板厚变化。通过将该预测值加到出侧板厚计10的测定结果中，即使在由控制引起的板厚变动量达到出侧板厚计10之前，由于作为出侧板厚预测值也可以考虑由出侧板厚控制引起的板厚修正量，因此可以增大出侧板厚控制增益。但是，如果在出侧板厚计10，通过出侧板厚控制来控制的板厚成为可以测定的状态，则由于不必考虑由控制引起的板厚变动量，因此需要减去板厚变动量预测值。为此，设置板厚转移31B及31C，并通过板厚变化预测部30B及30C减去该输出。

图6表示出侧板厚预测运算部27的动作说明图。在出侧板厚计10的测定板厚已变化为阶梯(step)状的情况下，从出侧板厚控制的控制输出利用板厚变化预测部30B预测出侧板厚变化，并通过对其进行修正而得到出侧板厚预测值(出侧板厚控制输入)。如果接受了由控制施加的修正的板厚到达出侧板厚计10，则该部分测定板厚减少，出侧板厚预测值也减少。防止该情况的是板厚转移31B的输出。如果考虑板厚转移部31B的输出量，则出侧板厚预测值变为图6的粗虚线，可以抵消由板厚控制输出引起的板厚变动量修正。

通过利用出侧板厚预测运算部27的输出，修正在出侧板厚计10的出侧板厚测定值，并在出侧板厚控制部25B及25C使用，由此，因为可以防止由无效时间引起的积分控制输出的输出过剩，所以能够增大出侧板厚控制部25B及25C的积分控制增益，且可提高控制响应。

这样，可大幅度提高出侧板厚控制的控制响应，且可谋求板厚精度的提高。另外，在使用该方法的情况下，不需要在质量流板厚控制应用时所需要的机座间板速计等特殊的检测器。

Claims (14)

1、一种轧钢机的控制装置，其特征在于，

其包括：

输入轧制件的张力值及板厚值的机构；

基于所述输入板厚值，输出控制规定的轧钢机的电机旋转状态的第一电机旋转控制信号的机构；

基于所述输入板厚值，输出控制所述规定的轧钢机的上游侧的轧钢机的电机旋转状态的第二电机旋转控制信号的机构；以及

基于所述输入张力值，输出：修正所述输入板厚值的修正值、修正基于所述输入板厚值而被计算的值的修正值、或者修正用于对所述输入板厚值施加运算的值的修正值的机构，

输出所述第一以及/或者第二电机旋转控制信号的机构被构成为：基于所述输入板厚值及所述修正值，输出所述第一以及/或者第二电机旋转控制信号。

2、根据权利要求1所述的轧钢机的控制装置，其特征在于，

所述修正机构输出修正信号，使得所述输入张力值接近于目标值。

3、根据权利要求1所述的轧钢机的控制装置，其特征在于，

其具有：

基于所述输入张力值，输出控制所述规定的轧钢机的电机旋转状态的第三电机旋转控制信号的机构；

转换并输出所述第一电机旋转控制信号与所述第三电机旋转控制信号的转换机构。

4、根据权利要求3所述的轧钢机的控制装置，其特征在于，

具有输出所述输入张力值与规定值的偏差的机构，在所述偏差大于规定的情况下，所述修正机构选择所述第三信号，并且，输出所述第二电机旋转控制信号的机构变化，以增大相对于输入值的增益。

5、根据权利要求3所述的轧钢机的控制装置，其特征在于，

具有输出所述输入张力值与规定值的偏差的机构，在所述偏差小于规定的情况下，所述修正机构选择所述第一信号，并且，输出所述第二电机旋转控制信号的机构变化，以减小相对于输入值的增益。

6、根据权利要求1所述的轧钢机的控制装置，其特征在于，

所述第一电机旋转控制信号及第二电机旋转控制信号，控制被设置于最终机座的上游侧的轧钢机的电机旋转。

7、根据权利要求1所述的轧钢机的控制装置，其特征在于，

基于从控制对象到检测器的检测转移时间，修正所述任一个的输入值。

8、一种轧钢机的控制装置，控制多个轧钢机的轧制状态，其特征在于，

其包括：

输入与轧制件相关的多个物理状态的机构；

第一控制信号输出部，其对所述多个轧钢机中的规定的轧钢机输出第一控制信号，以控制所述多个物理状态中的规定的物理状态使其成为规定值；

第二控制信号输出部，其对所述规定的轧钢机的上游或下游的轧钢机输出第二控制信号，以控制所述规定的物理状态使其成为不同的规定值；以及

修正部，其基于与所述物理状态不同的物理状态，修正所述第一以及/或者第二控制信号而形成。

9、根据权利要求8所述的轧钢机的控制装置，其特征在于，

所述第一控制信号与所述第二控制信号，共同以轧制速度为控制对象而被输出。

10、根据权利要求8所述的轧钢机的控制装置，其特征在于，

所述第二控制信号通过修正表示所述输入的物理状态的值而被计算。

11、根据权利要求8所述的轧钢机的控制装置，其特征在于，

具有对所述输入的多个物理状态中的任一个与规定值进行比较并求出偏差的机构，且具有基于所述偏差的大小、确定可否进行所述修正的机构。

12、根据权利要求8所述的轧钢机的控制装置，其特征在于，

输出所述第一控制信号及第二控制信号，来控制被设置于最终机座的上游侧的轧钢机的轧制状态。

13、一种轧钢机的控制方法，其特征在于，

其包括如下步骤：

输入轧制件的张力值及板厚值的步骤；

基于所述输入板厚值，输出控制规定的轧钢机的电机旋转状态的第一电机旋转控制信号的步骤；

基于所述输入板厚值，输出控制所述规定的轧钢机的上游侧的轧钢机的电机旋转状态的第二电机旋转控制信号的步骤；

基于所述输入张力值，输出：修正所述输入板厚值的修正值、修正基于所述输入板厚值而被计算的值的修正值、或者修正用于对所述输入板厚值施加运算的值的修正值的步骤，

对于输出所述第一以及/或者第二电机旋转控制信号，基于所述输入板厚值及所述修正值，输出所述第一以及/或者第二电机旋转控制信号。

14、一种轧钢机的控制方法，其特征在于，

其包括如下步骤：

输入与轧制件相关的多个物理状态的步骤；

对所述多个轧钢机中的规定的轧钢机输出第一控制信号，以控制所述多个物理状态中的规定的物理状态使其成为规定值的步骤；

对所述规定的轧钢机的上游或下游的轧钢机输出第二控制信号，以控制所述规定的物理状态使其成为不同的规定值的步骤；

基于与所述物理状态不同的物理状态，修正所述第一以及/或者第二控制信号的步骤。

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