CN103567227A - 轧制控制装置、大型设备控制装置及轧制控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轧制控制装置、大型设备控制装置及轧制控制方法。在控制由多对辊轧制被轧件的串列式轧机的轧制控制装置中，特征在于，基于在相邻的辊间测量到的状态量的偏差，控制在相邻的辊中配置在上游侧的辊及配置在更上游侧的辊的旋转速度，探测在相邻的辊间测量到的状态量的振荡，对在探测到振荡的辊间相邻的辊中的配置于上游侧的辊及配置在更上游侧的辊的旋转速度的控制中的控制响应进行变更。由此，即使在控制增益大的情况下，也能够抑制张力控制等将轧制机速度作为操作端的控制的振荡。

Description

轧制控制装置、大型设备控制装置及轧制控制方法

技术领域

本发明涉及轧制(圧延)控制装置、大型设备控制装置及轧制控制方法，特别是涉及控制增益大时的控制振荡的抑制。

背景技术

在热联轧制机(熱間タンデム圧延機)中，利用上下作业辊间的间隔即辊缝隙(roll gap)和该轧制机前后设备的辊速度来控制施加给被轧件的张力及轧制载荷、轧制机输出侧板厚，从而进行轧制操作。在轧制机底座(stand)间，设有在底座间支撑被轧件的撑套器(looper)。通过改变由撑套器支撑的被轧件的支撑状态，从而改变施加给被轧件的张力，因此通过测量撑套器的压力，从而可检测被轧件的张力。撑套器通过液压缸(Hydraulic Cylinder)产生的压力，利用比例积分控制来实施高度恒定控制。

板厚控制对各底座输出侧板厚进行控制，以利用由板厚计检测到的检测结果或根据轧制载荷(roll force)和辊缝隙预测的板厚预测值等使轧制机输出侧的板厚成为预先确定的设定值。张力控制(Automatic TensionControl)需要防止被轧件在轧制机底座间松弛或者因过大张力引起的板宽度的减少，为此，利用来自底座间的张力检测单元的张力实际结果来实施张力控制。

在一般的热联轧制机中，通过各底座的辊缝隙调整来进行板厚控制，并通过相邻的底座辊的前段侧的辊速度的调整来进行张力控制。此外，作为张力检测单元，根据对测压元件(load cell)或撑套器的液压缸所施加的压力来检测撑套器从被轧件受到的张力。

在连接多个轧制底座而配置的串列式轧机中，在调整第i个的辊速度的情况下，会影响与第i-1个之间的张力、和与第i+1个之间的张力这两个张力。这种影响有可能会产生由底座间的张力控制的干扰引起的振荡，连带地使板厚精度恶化。为了解决这种问题，公知有如下方法：根据上游侧的张力实际结果来修正辊间间隙，并且将设置在相互相邻的轧制底座间的张力控制单元的响应速度设定为互不相同的特性(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开平5-15913号公报

在热联轧制机中，由于对各种产品规格的被轧件进行轧制，因此需要根据产品规格来设定控制增益。相对于此，由于轧制现象的模型及模型计算时使用的变形阻力(Deformation Resistance)、摩擦系数(FrictionCoefficient)、板温度这样的轧制现象的模型参数不正确，因此存在控制增益设定的误差大的问题。

在串列式轧机中，通过速度控制装置来控制各轧制机的辊速度。在作为张力控制的操作端而利用辊速度的情况下，考虑包括速度控制装置及轧制机在内的速度控制系统的响应来设计张力控制系统，但是如上所述那样，在因控制增益设定的误差而控制增益被设定得较大、或者为了得到良好的控制响应而敢于设定高的控制增益的情况下，由于速度控制系统的响应，会产生控制振动的情况。这是因为，可将速度控制系统简单地近似为2阶延迟系统，所以具有共振频率。

该情况下，成为问题的是，因大的张力干扰，在张力控制系统以步进响应方式实施了控制的情况下，有时共振频率下的振动会继续有剩余(振荡)、或者振动振幅逐渐变大(发散，以下将其包含在振荡内)。此外，在存在共振频率周围的频率分量的张力干扰(例如被轧件的硬度变动、轧制机的机械振动)的情况下，有时还会导致张力变动增大。

因此，在重新启动热联轧制机或开始新产品的生产等情况下，张力控制的调整需要很长时间，存在产生因控制增益的过大或过小引起的控制不良所带来的的轧制操作的停止、产品不良这样的问题。

专利文献1公开的技术是用于预先抑制振荡的方法，并不适用产生了振荡的情况下抑制该振荡的方法。另外，如上所述的问题并不限于串列式轧机(tandem mill)，如串列式轧机那样反复进行同一种类的控制的大型设备的控制、以及某一控制点的控制量的变更会影响其前级的控制点的控制等情况下，都同样会成为问题。

发明内容

本发明为了应对上述问题而完成，其目的在于，即使控制增益大，也能够抑制张力控制等将轧制机速度作为操作端的控制的振荡。

本发明的一个方式是控制由多对辊轧制被轧件的串列式轧机的轧制控制装置，该轧制控制装置的特征在于，包括：辊速度控制部，其基于测量到的状态量的偏差，控制与测量位置相对应的辊及在该辊的上游侧或下游侧配置的辊的旋转速度；振荡探测部，其探测测量到的状态量的振荡；和振荡控制部，其在与探测到振荡的测量位置相对应的辊及在其上游侧或下游侧配置的辊中，对基于所述状态量的偏差的旋转速度的控制相同的辊的旋转速度的控制中的控制响应进行变更。

此外，本发明的另一个方式是控制在多个控制对象中反复进行同一种处理的大型设备的大型设备控制装置，该大型设备控制装置的特征在于，包括：状态控制部，其基于测量到的状态量的偏差，变更与测量位置相应的控制对象及配置在该控制对象的上游侧或下游侧的控制对象的控制状态；振荡探测部，其探测测量到的状态量的振荡；和振荡控制部，其在探测到振荡的控制对象及在其上游侧或下游侧配置的控制对象中，对与基于所述状态量的偏差的控制状态的变更相同的控制对象的控制状态的变更中的控制响应进行变更。

此外，本发明的又一个方式是控制由多对辊轧制被轧件的串列式轧机的轧制控制方法，该轧制控制方法的特征在于，基于测量到的状态量的偏差，控制与测量位置相应的辊及配置在该辊上游侧或下游侧的辊的旋转速度，探测测量到的状态量的振荡，在与探测到振荡的测量位置相应的辊及在其上游侧或下游侧配置的辊中，对基于所述状态量的偏差的旋转速度的控制相同的辊的旋转速度的控制中的控制响应进行变更。

通过使用本发明，在控制增益大的情况下，也能够抑制张力控制等将轧制机速度作为操作端的控制的振荡。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的轧制装置整体结构的图。

图2是表示本发明的实施方式所涉及的轧制装置中的撑套器的动作的图。

图3是表示普通轧制装置中的反馈控制的结构的图。

图4是表示普通轧制装置中的控制增益的频率响应的图。

图5是表示控制增益不同时的状态量的收敛、振荡、发散的图。

图6是表示现有技术及本发明的实施方式所涉及的速度控制系统的结构的图。

图7是表示速度控制系统的步进响应的例的图。

图8是表示速度控制系统的闭环响应的例的图。

图9是表示相位偏差与振幅变化的例的图。

图10是表示底座(stand)间张力控制的控制例的波特图的图。

图11是表示底座间张力控制的振荡状态的抑制方式的例的图。

图12是表示存在共振频率的干扰时的例的图。

图13是表示现有技术所涉及的串列式轧机的控制结构的图。

图14是表示现有技术所涉及的底座速度决定装置的结构的图。

图15是表示现有技术所涉及的底座间张力控制的结构的图。

图16是表示本发明的实施方式所涉及的速度控制系统的结构的图。

图17是表示本发明的实施方式所涉及的串列式轧机的控制结构的图。

图18是表示本发明的实施方式所涉及的底座间张力控制的结构的图。

图19是表示本发明的实施方式所涉及的速度响应调整的动作的流程图。

图20是表示本发明的实施方式所涉及的速度响应的调整方式的图。

图21是表示本发明的实施方式所涉及的速度响应的调整方式的图。

图22是表示本发明的实施方式所涉及的底座间张力控制的硬件结构的图。

具体实施方式

实施方式1.

以下，以热轧机中的轧制机底座间张力控制为例说明本发明的实施例。图1是表示本实施方式所涉及的张力控制系统的图。如图1所示，底座间张力控制部10通过设置于撑套器7中的张力计9，来探测施加给位于热联轧制机的i-1底座轧制机1与i底座轧制机2之间的被轧件8的张力，并通过变更对i-1底座速度控制装置11的速度指令，控制i-1底座轧制机1的辊速度。

撑套器7由可围绕位于以机械方式固定的位置上的撑套器支点14而转动的撑套器臂15、用于使撑套器臂15围绕撑套器支点14转动而变更撑套器辊16的位置的液压缸13、以及用于探测缸位置的缸位置探测器17构成。撑套器辊16通过向上推动被轧件8来接受施加给被轧件8的张力。通过张力计9来测量施加给该撑套器辊16的力，从而底座间张力控制部10取得施加给被轧件8的张力。

图2(a)、(b)表示撑套器7的动作。在被轧件前端部30位于i-1底座轧制机1与i底座轧制机2之间时，若撑套器辊16与被轧件前端部30碰撞，则设备会受损，因此如图2(a)所示，撑套器辊16在从被轧件8的经过位置下来的位置上待机。被轧件前端部30到达i底座轧制机2之后，如图2(b)所示，撑套器辊16移动至托起被轧件8的位置，从而可通过张力计9测量施加给被轧件8的张力。

被轧件8的张力从撑套器辊16经由撑套器臂15而被传递到液压缸13，因此若被轧件8的张力变动，则在与液压缸13的压力之间产生差异，会改变缸位置。其结果，撑套器辊16的位置会发生变化。撑套器辊15的位置变动处理引起张力变动外，还会影响轧制操作的稳定性，因此实施使位置固定的撑套器位置控制。撑套器位置控制装置20利用由缸位置探测器17测量出的缸位置来操作液压缸13的压力，从而控制成撑套器辊16的位置固定。

图3是表示现有技术中的热联轧制机的底座间张力控制结构的框图。底座间张力控制部10采用比例积分控制，向i-1底座速度控制装置11输出控制指令以使除去张力指令与张力实际结果之间的偏差，由此变更i-1底座辊速度。若i-1底座辊速度发生变化，则通过速度-张力响应31，张力实际结果发生变化。由张力计9来探测该变动，从而作为张力实际结果。

张力实际结果的变动因作为机械系统的板张力-缸压力32而变成液压缸13的压力变动，若液压缸13的压力变动，则缸位置会发生变化，因撑套器机械系统35而引起撑套器位置变动，而进一步因撑套器位置-底座间板道长度34而引起底座间板道长度的变动。

底座间板道长度变动因板道长度变化-张力响应33而变成张力变动，从而张力实际结果会变动。在此，用以下的式(1)表示速度-张力响应31，用以下的式(2)表示板道长度变化-张力响应33。

$\frac{\mathrm{\ΔT}}{\mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{Ri}-1}}=\frac{K_{\mathrm{\σV}}}{1+T_{\mathrm{\σ}}\·S}---\left(1\right)$

$\frac{\mathrm{\ΔT}}{\mathrm{\Δ}{L}^{,}}=\frac{K_{\mathrm{\σLP}}\·S}{1+T_{\mathrm{\σ}}\·S}---\left(2\right)$

上述速度-张力响应31及板道长度变化-张力响应33是由轧制现象引起的，因此随着被轧件8的材质或板厚、轧制速度等(以下称作轧制一览表(schedule))而发生变化。相反，若判断出这些值，则根据以下的式(3)，可在2阶延迟系统中近似i-1底座速度控制装置11的响应。

$\frac{{{\mathrm{\ω}}_n}^2}{S^2+2\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_{n}S+{{\mathrm{\ω}}_n}^2}---\left(3\right)$

上述式(2)的i-1底座速度控制装置11的响应不依赖于轧制一览表，因此能够如图4所示的一例那样设定底座间张力控制部10的控制增益。

一般认为T_σ的量级是几ms左右，因此1/T_σ比速度控制系统的响应ω_n大。因此，环路传递函数的波特图如图4所示，在ω≤1/T_I处设定交叉频率。在此，认为ω_c＝α/T_I(其中，α≤1.0)，以下的式(4)成立。

$K_P\·K_{\mathrm{\σV}}\frac{1+\mathrm{\α}}{\mathrm{\α}}=1---\left(4\right)$

因此，由以下的式(5)表示底座间张力控制部10的增益K_P。

$K_P=\frac{1}{K_{\mathrm{\σV}}}\frac{\mathrm{\α}}{1+\mathrm{\α}}---\left(5\right)$

图5(a)～(c)示出图4中求出的、基于轧制一览表的底座间张力控制部10的控制增益K_P过大时的控制响应仿真结果。在图5(a)～(c)中，表示了以阶梯状赋予张力偏差的干扰(张力干扰)时的控制响应，图5(a)是控制增益5倍的情况，图5(b)是张力实际结果振荡(以恒定振幅振动)的控制增益10.35倍的情况，图5(c)是张力实际结果振动而发散的控制增益20倍的情况。

根据以上结果可知，在2阶延迟系统中近似了速度控制系统的响应的情况下，在热联轧制机的底座间张力控制部10中，若控制增益超过10倍，则张力变动会振荡或发散。根据轧制一览表可知，速度-张力响应31中的K_σV不同，可预想到存在比10倍还大的差异的情况，因此在控制增益的设定存在误差时，需要一种能够稳定地进行控制的控制方法。

图6(a)、(b)是表示在图3中以2阶延迟系统近似的作为i-1底座速度控制装置11的速度控制系统的框图的图。图6(a)是通常的速度控制系统的框图。在FB-ASR(Feed Back Automatic Speed Regulator)900中，基于速度实际结果与速度指令的偏差，通过比例积分控制而向ACR(AutomaticCurrent Regulator：电流控制装置)901输出电流指令。在ACR901中，控制成流过电动机902的电流实际结果与电流指令一致。

ACR901实际上是使电流指令与电流实际结果一致的FB控制，但是由于与FB-ASR900的响应相比时控制响应非常快，因此能够以一次延迟系统近似。电动机902根据电流-转矩变换系数将电流变换为转矩，根据轧制机辊的转动惯量J来改变轧制机速度。

图6(b)是表示设置FF-ASR(Feed Forword ASR)903时的速度控制系统框图的图。FF-ASR903包括FF-ASR指令补偿904和FF-ASR电流补偿905。在FF-ASR指令补偿904中，通过在速度指令中加入时间常数T_FF的1阶延迟，从而设置为与时间常数T_FF相应的1阶延迟响应。在FF-ASR电流补偿904中，针对加入了时间常数T_FF的1阶延迟的速度指令，根据微分和变换增益T_M来生成与其对应的加减速电流指令。若FF-ASR电流补偿905的动作适当，则作为FF-ASR指令补偿903的输出的对FB-ASR900的速度指令和速度实际结果一致，因此FB-ASR900几乎不会工作(由于电流控制系统的无用时间等，会产生若干动作)。

图7(a)～(d)是表示速度控制系统的步进响应的图。图7(a)表示使用了通常的速度控制系统时的响应。在此，FB-ASR900的控制响应将环路传递函数的增益交叉频率ω_c设定为ω_c＝20[rad/s]。虚线是阶梯状赋予的速度指令，实线是速度控制系统的控制结果、即速度实际结果，单点划线是在速度指令中输入了设定为ω_FF＝20[rad/s]的1阶延迟系统时的速度指令。这与有FF-ASR的速度控制系统中的FF-ASR速度补偿904的输出相同。

图7(b)是有FF-ASR903时的响应，是以100％实施了FF-ASR电流补偿905时的结果。此时，能够使速度实际结果与FF-ASR速度补偿904的输出一致。图7(c)表示没有实施FF-ASR电流补偿905(0％补偿量)时的响应。阶梯状的速度指令在FF-ASR指令补偿904中成为了1阶延迟系统，响应相应地恶化了该部分。图7(d)表示将FF-ASR的响应设为ωFF＝40[rad/s]时的步进响应。由于以100％进行FF-ASR电流补偿905，因此控制响应与40[rad/s]的1阶延迟一致。

图8(a)～(d)表示与图7的(a)～(d)对应的速度控制系统的闭环响应的波特图。通过变更FF-ASR903的响应ω_FF、或FF-ASR电流补偿905的增益，从而能够变更速度控制系统的响应。

图3中的底座间张力控制10的控制输出中，i-1底座速度控制装置11根据频率变换相位延迟和大小，通过速度-张力响应31而成为基于控制的张力变动量，由此修正张力实际结果。相对于张力实际结果，基于控制的张力变动量会因频率而产生不同的相位偏差，根据相位偏差和相对于速度指令的实际速度变动的衰减量之间的平衡来决定共振点。

图9表示作为Δx而赋予正弦波、并将向Δx赋予相位差而提供增益的量减去后的结果Δy与Δx之间的关系。在图9中，实线表示增益为1.0，虚线表示增益为0.5，点线表示增益为0.3。随着相位偏差增大，Δy的振幅变大，例如，在相位差为180度时，增益变成1倍，Δy变成2倍。想要通过增益与相位的关系来除去控制偏差Δx时，有时其结果会导致Δy增大。即便相位差变大，只要增益减小，Δy就会变小。

图10表示在图3所示的热联轧制机的张力控制中作为i-1底座速度控制装置11而使用了图7(a)～(d)、图8(a)～(d)所示的速度控制装置时的张力控制的波特图。底座间张力控制10的控制增益恒定。通过变更FF-ASR903的响应，能够变更底座间张力控制的频率特性。由此，共振点也会变动。

如以上所述，即便FB-ASR900的响应恒定，通过改变对底座间张力控制10的控制输出的响应、即FF-ASR903的响应，就能够变更共振点的频率。若利用该现象，能够抑制底座间张力控制在共振点处振荡的情况。

图11示出，将图3所示的热联轧制机的底座间张力控制10设定为张力偏差振荡的增益，从而使其以步进响应振荡，之后为了改变FF-ASR903的响应而将FF-ASR电流校正905的增益从0变化至0.1时的例子。通可知过变更FF-ASR电流校正的增益，从而共振频率偏移，能够消除振荡状态。

图12是表示产生了共振频率分量的底座间张力干扰时的例。在图12中，因底座间张力控制10，张力干扰增大。此时，若将FF-ASR电流校正从0％变更至100％，则共振频率偏移，因此能够得到控制效果。此时，由于共振频率向增大的方向偏移，因此可获得控制效果，但是共振频率向变小的方向偏移，也能够做到不会使张力干扰增大(控制效果衰减)，因此若使共振频率向较高的方向偏移而产生了问题(接近机械系统的共振频率等)的情况下，使共振频率向减小的方向偏移即可。

图13作为热联轧制机的一例而表示了4底座串列式轧机的底座间张力控制系统。如图13所示，对由#1～#4底座轧制机801～804、#1～#4底座速度控制装置811～814、#1-#2底座间张力计841、#2-#3底座间张力计842、#3-#4底座间张力计843构成的轧制机实施各底座间张力控制831～833。

在图6(a)中说明过的i-1底座速度控制装置11在图13中相当于#1～#4底座速度控制装置811～814。在速度基准设定装置850中，决定#4底座轧制机804的速度V_R4。作为决定方法，可以考虑操作员进行的手动操作或与轧制状态相对应的自动加减速。

在轧制机中，由于在各轧制机底座中输出侧板厚不同，因此在各底座中，轧制速度也不同。根据被轧件的产品规格决定各轧制机底座的输出侧板厚或底座间张力设定，因此根据轧制模型来决定各轧制机底座的向前滑移率(forward slip ratio，先進率)，并利用该向前滑移率，在各底座速度决定装置821～823中进行如图14所示的计算，决定与各底座相应的速度设定值V_Ri0。在此，图14所示的h_i表示#i底座的输出侧板压，f_i表示#i底座的向前滑移率。

如图15所示，底座间张力控制831～833求出来自底座间张力计841～843的张力实际结果T_12fb、T_23fb、T_34fb与所设定的张力目标T_12ref、T_23ref、T_34ref之间的偏差，通过比例积分控制来求出ATR(张力控制)速度指令。在此，上述的各个张力目标是张力基准产生装置851通过按照被轧件的产品规格而预先确定表格查找(table lookup)或模型计算等的方法而设定的。

在串列式轧机中，重要的是即便通过加减速而改变了V_R4，各轧制机底座的速度比率V_Ri/V_Ri+1也不会变动，因此作为张力控制指令，基于速度比率而输出以下的式(6)的值作为张力控制指令。将这样输出的张力控制指令分别与各轧制机底座速度基准V_Ri0相乘，最终决定对各轧制机底座的速度指令V_R1ref、V_R2ref、V_R3ref、V_R4ref。

$1+\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{R1\mathrm{ATR}}}{V_{R10}},1+\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{R2\mathrm{ATR}}}{V_{R20}},1+\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{R3\mathrm{ATR}}}{V_{R30}}---\left(6\right)$

例如，在#2-3底座间张力控制变更了#2轧制机底座速度的情况下，为了防止#1轧制机底座与#2轧制机底座的速度比率V_R1/V_R2随之变动，也以相同的比率变更#1轧制机底座速度。此时，以下的式(7)的关系成立。

$\frac{V_{R10}\·(1+\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{R2\mathrm{ATR}}}{V_{R20}})}{V_{R20}\·(1+\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{R2\mathrm{ATR}}}{V_{R20}})}=\frac{V_{R10}}{V_{R20}}---\left(7\right)$

其结果，由于#1轧制机底座速度与#2轧制机底座速度的比率不变，因此不会对#1轧制机底座与#2轧制机底座之间的张力、或#2轧制机底座输出侧板厚产生影响。将该现象称作顺列(サクセツシブ，successive)。在4底座串列式轧机中，具有#3-4底座间张力控制833的控制输出的顺列835、和#2-3底座间张力控制832的控制输出的顺列836。也有时不实施顺列。

综上所述，可由以下的式(8)～(11)表示对各轧制机底座的速度控制装置811～814的速度指令。

$V_{R1\mathrm{ref}}=V_{R10}\·(1+\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{R1\mathrm{ATR}}}{V_{R0}})\·(1+\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{R2\mathrm{ATR}}}{V_{R20}})\·(1+\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{R3\mathrm{ATR}}}{V_{R30}})---\left(8\right)$

$V_{R2\mathrm{ref}}=V_{R20}\·(1+\frac{\mathrm{\Δ}{V}_{R2\mathrm{ATR}}}{V_{R20}})\·(1+\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{R3\mathrm{ATR}}}{V_{R30}})---\left(9\right)$

$V_{R3\mathrm{ref}}=V_{R30}\·(1+\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{R3\mathrm{ATR}}}{V_{R30}})---\left(10\right)$

V_R4ref＝V_R40          (11)

对各轧制机底座速度控制装置811～814的速度指令是相乘了速度基准、底座间张力控制指令、顺列这三种的结果。如上所述，为了使速度控制系统的共振频率偏移而变更FF-ASR903的响应是仅针对各底座间张力控制指令进行的，对于速度基准，需要在各轧制机底座中设为共同的响应，且对于顺列，需要设为与相对于成为原始的底座间张力控制输出的响应相同的响应。

例如，针对#1底座及#2底座进行#3-4底座间张力控制输出的顺列，并且根据#3-4底座间张力控制输出的速度控制系统响应来进行，而针对#1底座进行#2-3底座张力控制输出的顺列，并且对此根据#2-3底座间张力控制输出的速度控制系统响应来进行。

图16表示实现了以上情形的本发明的速度控制系统的结构。在考虑4底座串列式轧机的情况下，在#1底座中，需要输入#3-4底座间张力控制的顺列部分、#2-3底座间张力控制的顺列部分、#1-2底座间张力控制输出的3个控制指令ΔV₁、ΔV₂、ΔV₃、以及#1底座速度基准V₀。因此，在图16中，除了速度基准V₀外，作为控制指令还输入ΔV₁、ΔV₂、ΔV₃、速度基准的响应时间常数T_FF0、以及控制指令的响应时间常数T_FF1、T_FF2、T_FF3。若是图16所示的结构，则可由以下的式(12)表示FF-ASR的指令，通过各控制指令，能够变更1阶延迟响应。

$V_{\mathrm{FFref}}=V_0\frac{1}{1+T_{\mathrm{FF}0}\·S}\·(1+\frac{\mathrm{\Δ}{V}_1}{V_0}\frac{1+T_{\mathrm{FF}0}\·S}{1+T_{\mathrm{FF}1}\·S})$         (12)

$\·(1+\frac{\mathrm{\Δ}{V}_2}{V_0}\frac{1+T_{\mathrm{FF}0}\·S}{1+T_{\mathrm{FF}2}\·S})\·(1+\frac{{\mathrm{\ΔV}}_3}{V_0}\frac{1+T_{\mathrm{FF}0}\·S}{1+T_{\mathrm{FF}3}\·S})$

此外，利用V_FFref来进行FF-ASR电流校正905，从而能够将速度实际结果V_fb设为FF-ASR指令V_FFref。此时，若变更FF-ASR电流校正905的增益，则对速度基准及控制指令的全部响应会发生变化，因此为了使每个控制指令ΔV₁、ΔV₂、ΔV₃改变控制响应，变更相对于各控制指令的1阶延迟时间常数T_FF1、T_FF2、T_FF3。

图17是表示本实施方式所涉及的4底座串列式轧机中底座间张力控制系统的图。如图17所示，在本实施方式所涉及的底座间张力控制系统中，代替#1～#4底座速度控制装置811～814而采用#1～#4底座速度控制装置611～614。此外，代替各底座间张力控制831～833而采用各底座间张力控制631～633。并且，#1～#4底座速度控制装置611～614相当于在图16中说明过的速度控制系统。

图18是详细表示各底座间张力控制631～633的图。如图18所示，本实施方式所涉及的各底座间张力控制631～633，除了将控制输出设为速度变更量ΔV_R12ATR、ΔV_R23ATR、ΔV_R34ATR外，还将相对于速度控制装置611～614的响应设定T_12ATRFF、T_23ATRFF、T_34ATRFF设为输出，以作为在图16中说明过的各个输入。即，各底座间张力控制631～633作为辊速度控制部及振荡控制部而起作用。

并且，如图17所示，除了向配置在张力实际结果的探测位置正前方的辊、即与各个张力实际结果的测量位置相应的辊的速度控制装置输入速度变更量ΔV_R12ATR、ΔV_R23ATR、ΔV_R34ATR及响应设定T_12ATRFF、T_23ATRFF、T_34ATRFF外，还向配置在其上游侧的辊的速度控制装置输入速度变更量ΔV_R12ATR、ΔV_R23ATR、ΔV_R34ATR及响应设定T_12ATRFF、T_23ATRFF、T_34ATRFF。例如，对于#3底座轧制机803与#4底座轧制机804之间的张力实际结果而言，除了用于为了在辊速度中直接反映该张力实际结果而进行的#3底座轧制机的控制中之外，还用于配置在其上游侧的#2底座轧制机802及#1底座轧制机801的控制中。由此，通过调整正前方的辊的速度控制，能够抑制张力实际结果的振荡，并且还通过调整上游侧的辊的速度控制，能够消除基于正前方的辊的速度控制的调整而对其他辊间带来的影响。

图19是表示图18所示的速度响应调整装置660的动作的流程图。

如图19所示，速度响应调整装置660以恒定周期间隔(例如1秒间隔)进行张力实际结果的FFT(频率分析)(S1901)，根据速度控制系统及底座间张力控制系统的控制设定值，共计预先计算的共振频率区域(例如以共振频率为中心的±5％)内的频率分量强度(S1902)，在该共计的值超过预先确定的阈值(例如，张力设定值的10％)的情况下(S1903/“是”)，看作是产生了速度控制系统的共振，将控制响应变更±ΔT(S1904)。即，在S1902、S1903中，速度响应调整装置660作为振荡探测部而起作用，在S1904中，速度响应调整装置660作为振荡控制部而起作用。

该ΔT是图17所示的ΔT_12ATRFF、ΔT_23ATRFF、ΔT_R34ATRFF，除了探测到张力的振荡的底座间的上游侧的底座的速度控制外，还可以应用于上游侧的底座的速度控制。由此，在因任一个底座间的张力振荡而调整了相应底座间的速度控制的情况下，也能够预先消除对其他底座间的张力带来的影响。

要变更的ΔT例如预先设定1[rad/s]等值。在底座间张力控制产生共振而导致张力实际结果变动的情况下，通过控制响应的变更来抑制振动，但是在产生了共振频率分量的张力干扰的情况下，只能减小某一程度。因此，不会小于阈值，有可能会无限制地变更控制响应，因此对控制响应设定上下限值，不实施超过上下限值的变更。该上下限值例如是根据设备规格确定的标准的设定值的下限0.5倍、上限2.0倍等。

反复进行这种动作，直到完成1根被轧件的轧制为止(S1905/“否”)，若完成了1根被轧件的轧制(S1905/“是”)，则将控制响应初始化为预先确定的标准值(S1906)。

变更控制响应时，对于是设定+ΔT还是设定-ΔT而言，从不会降低控制响应的观点出发优先选择+ΔT，但是由于控制响应有上下限值，因此也可以考虑如下方法：一旦上升到上限侧后，接着作为-侧而下降至下限侧，再次作为+侧而上升至上限侧。

图20(a)、(b)及图21(a)、(b)表示速度响应调整装置的动作概要。图20(a)是表示轧制操作的轧制速度的变化的图。此外，图20(b)是表示在图20(a)中用虚线的椭圆表示的范围的张力实际结果的例的图。在图20(b)中，考虑产生了如图所示的张力振荡的情况。在该情况下，图21(a)是表示使用图20(b)的时刻t₁的时间点下的2秒间的张力实际结果而实施了FFT的结果的图。由此，通过采用FFT，能够容易探测振荡。

如图21(a)所示，若FFT结果超过共振频率区域内的阈值，则变更控制响应。在此，设为将控制响应变更-ΔT(0.05)时的例。图21(b)是表示图20(b)的时刻t₂的时间点下的FFT结果的图。每隔1秒进行采样，使控制响应持续下降，如图21(b)所示，若时刻t₂时间点下的FFT结果下降至共振频率区域内的阈值，则在该时间点停止变更控制响应。通过这种处理，能够很好地抑制振荡。完成轧制后，将控制响应初始化为预先设定的标准值，设置下一个被轧件的轧制。

如以上所述，在实施将前级底座速度作为操作端的底座间张力控制的情况下，监视底座间张力实际结果来检测速度控制系统的共振频率附近的振荡，并变更速度控制系统的响应，从而能够抑制其振荡。可在早期检测出控制系统的振荡现象，不会降低轧制速度等，即不会使操作效率恶化，而且也几乎无需牺牲底座间张力控制的响应，就能够防止振荡，因此可实现操作效率提高、产品品质提高。

另外，图18所示的底座间张力控制的控制结构可通过软件与硬件的组合来实现。在此，参照图22来说明用于实现图18所示的本实施方式所涉及的底座间张力控制的各功能的硬件。图22是表示本实施方式所涉及的底座间张力控制的硬件结构的框图。如图2所示，本实施方式所涉及的信息处理装置具有与普通服务器或PC(Personal Computer)等信息处理终端系统相同的结构。

即，本实施方式所涉及的信息处理装置经由总线108而连接了CPU(Central Processing Unit)101、RAM(Random Access Memory)102、ROM(Read Only Memory)103、HDD(Hard Disk Drive)104及I/F105。此外，在I/F105上连接了LCD(Liquid Crystal Display)106及操作部107。

CPU101是运算单元，控制信息处理装置整体的动作。RAM102是可快速读写信息的易失性存储介质，用作CPU101处理信息时的作业区域。ROM103是专门用于读出的非易失性存储介质，保存固件等程序。

HDD104是可读写信息的非易失性存储介质，保存OS(OperatingSystem)、各种控制程序、应用程序等。I/F105连接总线108与各种硬件或网络等来进行控制。此外，I/F105也被用作各个装置获取信息或者向轧制机输入信息的接口。

LCD106是用于操作员确认信息处理装置的状态的视觉用户接口。操作部107是键盘和鼠标等用于操作员向信息处理装置输入信息的用户接口。在这种硬件结构中，向RAM102读出在ROM103、HDD104或未图示的光盘等记录介质中保存着的程序，CPU101按照该程序进行运算，由此构成软件控制部。通过这样构成的软件控制部和硬件的组合，实现本实施方式所涉及的底座间张力控制的控制结构的功能。

其他实施方式.

在上述实施方式中，通过FFT(频率分析)检测了底座间张力控制的振荡，但是也可以通过其他手段，例如根据与共振频率的正弦波之间的相关关系、速度指令与速度实际结果的相位关系来检测振荡，从而也能够变更速度控制系统的控制响应。

此外，在上述实施方式中，从张力实际结果检测出底座间张力控制的振荡来变更了控制响应，从而抑制了底座间张力控制的振荡，但是通过定期地在一定范围内规制性地或随机地变更速度控制系统的响应，在底座间张力控制出现了振荡时，也能够抑制振荡。

此外，在上述实施方式中，说明了4底座的热联轧制机的底座间张力控制，但是对任意底座数量的热联轧制机、任意底座数量的冷联轧制机也可以适用同样的方法。此外，在上述实施方式中，说明了将速度作为操作端的底座间张力控制，但是对于将速度作为操作端的任意的控制、例如板厚控制等也能够适用同样的方法。

例如，若是板厚控制，则将各底座的输出侧板厚用作测量对象的状态量，基于测量出的输出侧板厚来控制该底座的辊速度，以使基于#3底座轧制机803的输出侧板厚来控制#3底座轧制机803的辊速度。即，各个底座的输出侧是测量位置，测量到输出侧板压的辊是与测量位置相对应的辊。并且，基于#3底座轧制机803的输出侧板厚的状态量控制除了可用于#3底座轧制机803外，还可以用于配置在其上游侧的#2底座轧制机802及#1底座轧制机801。

此外，在上述实施方式中，说明了将速度作为操作端的热联轧制机，但是在将任意的大型设备的速度作为操作端的控制系统中也能够适用同样的方法。即，如上述的串列式轧机那样，只要是反复同一种类的控制的大型设备的控制，并且某一控制点的控制量的变更影响其前级的控制点的控制，就能够通过应用上述实施方式所涉及的控制，来获得同样的效果。此外，在上述实施方式中，说明了由速度控制装置调整速度响应的情况，但是速度响应的调整也可以在实施张力控制或板厚控制的计算机侧实施，这也可以适用同样的方法。

符号说明：

1  i-1底座轧制机

2  i底座轧制机

7  撑套器

8  被轧件

9  张力系统

10  底座间张力控制

11  i-1底座速度控制装置

12  i底座速度控制装置

13  液压缸

14  撑套器支点

15  撑套器臂

16  撑套器辊

17  缸位置探测器

20  撑套器位置控制装置

30  被轧件前端部

31  速度-张力响应

32  板张力-缸压力

33  板道长度变化-张力

34  撑套器位置-底座间张力

35  撑套器机械系统

101  CPU

102  RAM

103  ROM

104  HDD

105  I/F

106  LCD

107  操作部

108  总线

611  #1底座速度控制装置

612  #2底座速度控制装置

613  #3底座速度控制装置

614  #4底座速度控制装置

631  底座间张力控制

632  底座间张力控制

633  底座间张力控制

660  速度响应调整装置

Claims (5)

1.一种轧制控制装置，控制由多对辊轧制被轧件的串列式轧机，该轧制控制装置的特征在于，包括：

辊速度控制部，其基于测量到的状态量的偏差，控制与测量位置相对应的辊及在该辊的上游侧或下游侧配置的辊的旋转速度；

振荡探测部，其探测测量到的状态量的振荡；和

振荡控制部，其在与探测到振荡的测量位置相对应的辊及在该辊的上游侧或下游侧配置的辊中，对基于所述状态量的偏差的旋转速度的控制相同的辊的旋转速度的控制中的控制响应进行变更。

2.根据权利要求1所述的轧制控制装置，其特征在于，

所述振荡探测部基于测量到的状态量的实际结果的频率分析结果来探测所述状态量的振荡。

3.根据权利要求1所述的轧制控制装置，其特征在于，

所述振荡探测部每隔规定间隔反复探测所述状态量的振荡，

所述振荡控制部在探测到所述振荡的期间，持续地慢慢改变所述控制响应，当探测不到所述振荡时，停止所述控制响应的变化。

4.一种大型设备控制装置，控制在多个控制对象中反复进行同一种处理的大型设备，该大型设备控制装置的特征在于，包括：

状态控制部，其基于测量到的状态量的偏差，变更与测量位置相对应的控制对象及配置在该控制对象的上游侧或下游侧的控制对象的控制状态；

振荡探测部，其探测测量到的状态量的振荡；和

振荡控制部，其在探测到振荡的控制对象及在该控制对象的上游侧或下游侧配置的控制对象中，对与基于所述状态量的偏差的控制状态的变更相同的控制对象的控制状态的变更中的控制响应进行变更。

5.一种轧制控制方法，控制由多对辊轧制被轧件的串列式轧机，该轧制控制方法的特征在于，

基于测量到的状态量的偏差，控制与测量位置相对应的辊及配置在该辊上游侧或下游侧的辊的旋转速度，

探测测量到的状态量的振荡，

在与探测到振荡的测量位置相对应的辊及在该辊的上游侧或下游侧配置的辊中，对基于所述状态量的偏差的旋转速度的控制相同的辊的旋转速度的控制中的控制响应进行变更。

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