CN104368606A - 轧制控制装置、轧制控制方法以及轧制控制程序 - Google Patents

Abstract

本发明的轧制控制装置能基于轧制机的入侧中将被轧制材料开卷的张力卷筒和轧制机的出侧中卷绕被轧制材料的张力卷筒的直径变动有效地进行板速度变动的抑制。获取卷缠被轧制材料的张力卷筒的卷筒旋转位置的探测结果，基于将张力卷筒的卷筒旋转位置和与旋转位置相应的卷筒直径变动值关联对应起来的卷筒直径变动信息，获取与卷筒旋转位置的探测结果相应的卷筒直径变动值，生成对传送速度指令值进行补正的补正值，以便抑制与获取到的卷筒直径变动值相应的被轧制材料的传送速度的变动，基于所输入的被轧制材料的传送速度指令值以及补正值来控制张力卷筒的旋转。

Description

轧制控制装置、轧制控制方法以及轧制控制程序

技术领域

本发明涉及轧制控制装置、轧制控制方法以及轧制控制程序，更详细地，涉及与从被卷绕为圆筒形状的状态送出的被轧制材料的直径变动相对应的控制。

背景技术

轧制机中，将板状的被轧制材料卷绕为圆筒形状来进行保管或搬运。在由轧制机对该被卷绕为圆筒形状的被轧制材料进行轧制的情况下，将被卷绕的状态下的被轧制材料开卷，由轧制机进行轧制而使板厚变薄，再次卷绕被轧制材料而成为圆筒形状。作为进行这种工作的装置，通常采用被称作张力卷筒的机械装置。另外，卷绕为圆筒形状的被轧制材料一般称为卷(coil)。

在将被轧制材料卷绕到圆筒形状的张力卷筒而生成卷时，板状的被轧制材料被依次卷缠到圆筒状的张力卷筒上。在此，由于被轧制材料中一定存在前端部分，因此在张力卷筒上卷缠一周的被轧制材料在前端部分上重叠卷绕，在该部分产生阶梯。张力卷筒的圆筒状的机械装置的半径为300mm程度，在被轧制材料的板厚为3mm程度的情况下，由于该阶梯而产生1％的卷半径的变动。

此外，作为被轧制材料对张力卷筒的卷缠方法，还采用在圆筒状的部分中在板材宽度方向上切割槽并将被轧制材料的前端部插入到槽中来进行卷绕的方法。此时，由于板材宽度方向的槽的形状，卷绕被轧制材料而生成的被轧制材料卷中产生半径变动。如果产生卷的半径变动，则被轧制材料的卷绕或者开卷通过使张力卷筒的圆筒部分旋转来进行，因此被轧制材料的卷绕以及开卷速度仅变动半径变动的量。

轧制机中，称作质量流量一规则的、“轧制机入侧被轧制材料速度×轧制机入侧板厚＝轧制机出侧被轧制材料速度×轧制机出侧板厚”之类的法则成立，按照该法则，进行轧制结果即轧制机出侧的板厚控制。在此，即使入侧板厚固定，如果入侧被轧制材料速度由于卷筒半径变动而发生变动，则轧制机出侧板厚也发生变动，成为被轧制材料的产品精度发生恶化的原因。

因此，一直以来执行用于对由于卷的半径变动(根据作为张力卷筒的半径变动的情况而称作卷筒偏心)的影响所引起的轧制机出侧板厚变动进行抑制的卷筒偏心抑制控制(参照例如专利文献1、2)。作为卷筒偏心抑制控制的方法，采用基于轧制机出侧板厚变动的实测值、和以卷筒由于轧制机入出侧的张力变动而引起的半径变动为起因的出侧板厚变动的预测值的方法。

作为基于上述的实测值和预测值所执行的控制，采用使轧制机的上下作业辊间隔(辊间隙)发生变化来抑制出侧板厚变动的方法、或者通过转矩固定控制来对运转的张力卷筒的电流进行操作而使被轧制材料速度发生变化从而减小成为出侧板厚变动的要因的张力变动的方法。

作为使轧制机的辊间隙发生变化的方法，存在使张力变动增大的问题，此外还存在出侧板厚的抑制效果由于张力变动而变小之类的问题。此外，使张力卷筒的电流发生变化的方法，即使使在电动机中流动的电流发生变化，作为由此产生的速度变动的结果，张力也发生变化，因此存在张力变动而不能充分地抑制出侧板厚变动之类的问题。

专利文献1：JP特开平10-277618号公报

专利文献2：JP特开2000-84615号公报

发明内容

作为轧制机的卷筒偏心去除控制方法，如上述那样存在以下方法，即：提取轧制机出侧板厚或者轧制机入出侧张力的卷筒偏心频率分量，与此相匹配地操作轧制机的辊间隙或者张力卷筒的电流的方法。卷筒偏心成为问题的原因在于，产品质量上重要的轧制机出侧板厚发生变动。轧制机入出侧的板速度由于卷筒偏心的影响而发生变动，因此按照质量流量一规则而产生轧制机出侧板厚变动。因此，为了抑制轧制机出侧板厚变动，需要抑制轧制机入出侧的板速度变动。

现有控制方式中，通过提取轧制机出侧板厚变动或者轧制机入出侧张力变动的卷筒偏心频率分量，从而用作控制输入值。在此，轧制机出侧板厚变动按照上述的质量流量一规则而由入侧板厚变动以及轧制机入出侧板速度变动来决定。

即、即使由出侧板厚计量器求出轧制机出侧板厚变动，对于该变动而言不仅轧制机入出侧张力变动而且入侧板厚变动也会产生影响，因此不能基于轧制机出侧板厚变动直接求出轧制机入出侧板速度变动。此外，能够通过轧制机入出侧的板速度与张力卷筒速度之差的积分求得张力变动，但这种情况也不与卷筒偏心所引起的张力卷筒的速度变动直接对应。

同样地，关于作为现有的卷筒偏心控制的操作端而采用的辊间隙以及张力卷筒电流，均不直接对轧制机入出侧速度给予影响。辊间隙使轧制现象中的前滑率、后滑率发生变化，由此使轧制机入出侧板速度发生变化，结果产生与和辊间隙的变化对应的板厚变动不同的轧制机出侧板厚变动。

例如在入侧张力卷筒速度由于卷筒偏心而增大的情况下，从张力卷筒被开卷的被轧制材料的板速度变大，入侧张力变小，结果出侧板厚变厚。在该情况下，卷筒偏心抑制控制通过使辊间隙变窄，从而抑制轧制机出侧板厚变厚。

如果使辊间隙变窄，则由于被轧制材料的压坏量增大，从而后滑率增大且入侧张力减小，通过与此对应的张力卷筒的转矩固定控制，从而入侧板速度减小。其结果，除了使辊间隙变窄所引起的出侧板厚的变动之外，产生入侧板速度的减小所引起的遵循质量流量一规则的出侧板厚的减小。而且，由于出侧板厚的减小，后滑率进一步增大，入侧张力进一步减小。由于该入侧张力的减小，按照电动机的产生转矩和来自被轧制材料的张力转矩来降低速度，产生想要对这种情况进行抑制的控制，也产生由此所引起的出侧板厚变动。

如上那样，对卷筒偏心的控制在卷筒偏心的影响产生之后进行，从而控制变得烦杂，不优选，因此优选与卷筒偏心的产生相匹配地预先控制张力卷筒的旋转。此时，与由卷筒偏心所产生的板速度变动相匹配地调整张力卷筒的旋转速度，但在通过转矩固定控制来控制张力卷筒的前提下，使为了转矩控制而输出的指令值与期望的速度变化相对应是困难的。

根据以上内容，现有的卷筒偏心抑制控制，为了控制张力卷筒速度以使本来轧制机的入出侧速度固定，或者操作电流指令以使张力卷筒张力固定，或者操作辊间隙以使出侧板厚固定，因此不能直接控制张力卷筒速度，不能有效地抑制轧制机出侧板厚变动。

另外，这种课题不仅对于在轧制机入侧将被轧制材料开卷的张力卷筒，而且在轧制机出侧卷绕被轧制材料的张力卷筒中也同样能产生。

本发明中应解决的课题在于，基于在轧制机的入侧将被轧制材料开卷的张力卷筒、和在轧制机的出侧卷绕被轧制材料的张力卷筒的直径变动有效地进行板速度变动的抑制。

本发明的一形态的轧制控制装置，对采用辊对来轧制被轧制材料的轧制机进行控制，其特征在于，包括：张力卷筒旋转控制部，其基于所输入的上述被轧制材料的传送速度指令值来控制卷缠上述被轧制材料的张力卷筒的旋转；旋转位置获取部，其获取上述张力卷筒的卷筒旋转位置的探测结果；和补正值生成部，其基于将上述张力卷筒的卷筒旋转位置和与旋转位置相应的卷筒直径变动值关联对应起来的卷筒直径变动信息，获取与上述卷筒旋转位置的探测结果相应的卷筒直径变动值，生成对上述被轧制材料的传送速度指令值进行补正的补正值，以便抑制与上述卷筒直径变动值相应的上述被轧制材料的传送速度的变动；上述张力卷筒旋转控制部基于上述传送速度指令值以及上述补正值来控制上述张力卷筒的旋转。

此外，本发明的另一形态的轧制控制方法，对采用辊对来轧制被轧制材料的轧制机进行控制，其特征在于，获取卷缠上述被轧制材料的张力卷筒的卷筒旋转位置的探测结果，基于将上述张力卷筒的卷筒旋转位置和与旋转位置相应的卷筒直径变动值关联对应起来的卷筒直径变动信息，获取与上述卷筒旋转位置的探测结果相应的卷筒直径变动值，生成对上述被轧制材料的传送速度指令值进行补正的补正值，以便抑制与获取到的上述卷筒直径变动值相应的上述被轧制材料的传送速度的变动，基于所输入的上述被轧制材料的传送速度指令值以及上述补正值来控制上述张力卷筒的旋转。

此外，本发明的另一形态的轧制控制程序，对采用辊对来轧制被轧制材料的轧制机进行控制，其特征在于，获取卷缠上述被轧制材料的张力卷筒的卷筒旋转位置的探测结果的步骤，基于将上述张力卷筒的卷筒旋转位置和与旋转位置相应的卷筒直径变动值关联对应起来的卷筒直径变动信息，获取与上述卷筒旋转位置的探测结果相应的卷筒直径变动值，生成对上述被轧制材料的传送速度指令值进行补正的补正值，以便抑制与获取到的上述卷筒直径变动值相应的上述被轧制材料的传送速度的变动，基于所输入的上述被轧制材料的传送速度指令值以及上述补正值来控制上述张力卷筒的旋转。

发明效果

通过本发明，能够基于在轧制机的入侧将被轧制材料开卷的张力卷筒和在轧制机的出侧卷绕被轧制材料的张力卷筒的直径变动有效地进行板速度变动的抑制。

附图说明

图1为表示一般的轧制机以及轧制控制装置的总体结构的图。

图2为表示本发明的实施方式相关的卷筒偏心的要因的例子的图。

图3为表示本发明的实施方式相关的卷筒直径变动与卷筒周速度变动的例子的图。

图4为表示本发明的实施方式相关的板材长度的变动的例子的图。

图5为表示本发明的实施方式相关的板道长度的变动的例子的图。

图6为表示一般的转矩固定控制中的入侧TR与轧制机之间的轧制现象的图。

图7为表示本发明的实施方式相关的入侧TR与轧制机之间的轧制现象的图。

图8为表示本发明的实施方式相关的与卷筒直径变动相应的卷筒转速的控制形态的图。

图9为表示本发明的实施方式相关的轧制机以及轧制控制装置的总体结构的图。

图10为表示本发明的实施方式相关的带通滤波器的例子的图。

图11为表示本发明的实施方式相关的带通滤波器的特性的图。

图12为表示本发明的实施方式相关的陷波滤波器的例子的图。

图13为表示本发明的实施方式相关的卷筒偏心控制的功能结构的图。

图14为表示本发明的实施方式相关的入侧卷筒半径数据库的例子的图。

图15为表示本发明的实施方式相关的轧制控制装置的硬件结构的图。

具体实施方式

以下，在被轧制材料的开卷以及卷绕中以采用张力卷筒的代表性的轧制机即单机座轧制机为例来详细说明本发明。图1为表示一般的单机座轧制机的总体结构的图。单机座轧制机相对于轧制机1的轧制方向在入侧具有入侧TR(将张力卷筒简记为TR)2、在出侧具有出侧TR3，轧制通过由轧制机1对从入侧TR2被开卷的被轧制材料进行轧制之后，在出侧TR3中进行卷绕来进行。

轧制机1中，设置有用于能够通过变更辊间隙来控制被轧制材料的板厚或者张力的辊间隙控制装置7、和用于控制轧制机1的速度的研磨速度控制装置4。入侧TR2以及出侧TR3被电动机驱动，但作为该电动机和用于驱动电动机的装置，设置入侧TR控制装置5以及出侧TR控制装置6。

轧制时，通过轧制速度设定装置10对研磨速度控制装置4输出速度指令，研磨速度控制装置4实施使轧制机1的速度成为固定那样的控制。轧制机1的入侧、出侧中，通过对被轧制材料实施张力来稳定且有效地实施轧制。因此，由入侧张力设定装置11以及出侧张力设定装置12来计算必要的张力。

入侧张力电流变换装置15以及出侧张力电流变换装置16基于由入侧张力设定装置11以及出侧张力设定装置12计算出的入侧张力以及出侧张力的每个设定值，计算用于得到为了对被轧制材料施加设定张力所需的电动机转矩的电流值。该计算结果被分别输入到入侧TR控制装置5以及出侧TR控制装置6中。入侧TR控制装置5以及出侧TR控制装置6控制电动机电流以使成为所输入的电流值，通过由电动机电流对入侧TR2以及出侧TR3提供的电动机转矩而对被轧制材料提供规定的张力。

入侧张力电流变换装置15以及出侧张力电流变换装置16基于TR机械系统以及TR控制装置的模型来计算成为张力设定值那样的电流设定值(电动机转矩设定值)。但是，由于控制模型包含误差，因此采用由设置于轧制机1的入侧以及出侧的入侧张力计量器8以及出侧张力计量器9所测定的实绩张力，通过入侧张力控制装置13以及出侧张力控制装置14对张力设定值施加补正。入侧张力电流变换装置15以及出侧张力电流变换装置16基于如上那样补正后的张力设定值，变更对入侧TR控制装置5以及出侧TR控制装置6设定的电流值。

此外，由于被轧制材料的板厚在产品质量上较重要，因此实施板厚控制。基于由出侧板厚计量器17检测出的实绩板厚，出侧板厚控制装置18通过采用辊间隙控制装置7来操作轧制机1的辊间隙，从而控制轧制机1出侧的板厚。

如上述那样，在单机座轧制机中，在卷绕以及开卷中采用的TR，使用将电动机所产生的转矩设为固定的转矩固定控制，通过采用由张力计量器所检测出的实绩张力来对电动机电流指令进行补正，从而进行将对被轧制材料施加的张力设为固定的控制。电动机转矩通过电动机电流得到，因此也有将转矩固定控制设为电流固定控制的情况。

接下来，参照图2(a)、(b)对将被轧制材料分别卷缠到入侧TR2以及出侧TR3的方法进行说明。作为对TR卷缠被轧制材料的方法，如图2(a)、(b)所示那样主要有两种方法。图2(a)为表示在TR的圆筒部分中直接卷缠被轧制材料的情况的图。在该情况下，在从A点到B点为止的圆周中，由于被轧制材料增加1张，从而成为卷筒半径产生变化的部分。

图2(b)为在TR的板材宽度方向上机械地设置被轧制材料的前端咬入用槽的情况，这种情况下，如图所示那样从将被轧制材料的前端部插入前端咬入用槽开始使卷筒旋转并卷绕被轧制材料。因此，卷筒半径在C点到D点之间发生变化。不论采用哪种卷缠方法，由于卷筒半径在圆周上的规定的范围中发生变化，因此在使卷筒以旋转速度固定的方式旋转的情况下，从张力卷筒送出或者被卷绕的被轧制材料的速度发生变动。

此外，可知无论进行哪种卷缠方式，卷筒半径变动随着被轧制材料的板厚和前端部的状态而发生变化。因此，从几何学的角度求得卷筒半径变动，通过变更卷筒速度来实施卷筒偏心抑制控制是困难的。

在此，作为理想的状态，假设如图3所示那样，卷筒半径在卷筒的角度θ的范围中变化，卷筒周速度(圆周方向的速度)以三角形状变化。此时，如果考虑轧制机入侧，则如图4所示那样，从卷筒到轧制机为止的板材长度L′(从E点到F点为止的被轧制材料的长度)如图4下方图那样变化。此外，卷筒半径的旋转方向变动也使从卷筒到轧制机为止的板道长度L变动。

板道长度为从卷筒到轧制机为止的被轧制材料的通道的物理的长度。如果设被轧制材料的扬氏模量为E、入侧板厚为H、板材宽度为b，则轧制机入侧中的被轧制材料的张力T_b能由下式(1)表示。

$T_b=E\·b\·H\frac{(L-L^{\′})}{L}\·\·\·\left(1\right)$

即、在被轧制材料的板材长度L′比板道长度L小的情况下产生张力。在此，能够采用入侧TR速度V_ETR、轧制机入侧板速度V_e，由下式(2)表示被轧制材料的板材长度L′。

L′＝∫(V_ETR-V_e)·dt…(2)

因此，如果入侧TR速度V_ETR变化，则板道长度L′变化且张力变动。此外，如图5所示那样，即使板道长度L变化，也成为张力变动的原因。

图6为表示采用现有的转矩固定控制进行运转的情况下的、单机座轧制机的入侧TR2与轧制机1间的轧制现象的图。在入侧TR2中，根据作为入侧TR控制装置5的输出的电动机转矩T_q与由入侧张力T_b以及机械条件(卷筒直径D以及卷筒齿轮比Gr)所决定的张力转矩T_f之差，决定入侧TR速度V_ETR。

在轧制机1中，由辊间隙变更量ΔS和入侧张力T_b决定出侧板厚h，由质量流量一低速来决定轧制机入侧速度V_e。对轧制机入侧速度V_e与入侧TR速度V_ETR之差进行积分后所得到的值成为入侧张力T_b。轧制机1中、作为基本法则存在质量流量一恒速。该质量流量一规则采用轧制机入侧板厚H、轧制机出侧板厚h、轧制机入侧板速V_e、轧制机出侧板速V_O，由下述式(3)表示。

H·V_e＝h·V_O…(3)

在此，在入侧板厚固定的情况下，如果入侧板速变动则意味着出侧板厚变动。在单机座轧制机的情况下，由于入侧张力轧制现象系统601的响应与入侧张力抑制系统602的响应相比为高速，因此入侧板速V_e成为入侧TR速度V_ETR。

入侧TR2使入侧TR速度V_ETR变化以使张力转矩T_f与电动机转矩T_q相符合，但该变化通过入侧TR2的惯性与轧制机1以及轧制现象来进行，没有对入侧速度V_ETR的变化进行抑制的控制单元。因此，在轧制机1中，板厚控制为了使出侧板厚固定而操作辊间隙变更量ΔS时，与此相应地，轧制机入侧速度V_e发生变化，产生入侧张力偏差ΔT_b。为了抑制这种情况，入侧TR速度V_ETR发生变动，但由于该变动而产生出侧板厚变动。

通过由于卷筒偏心引起的卷筒旋转方向的卷筒直径变动，图6中的卷筒直径D以及入侧卷筒～轧制机间的板道长度L变动。例如如果由于卷筒偏心而卷筒直径D变大，则入侧TR速度V_ETR变大，并且板道长度L也变大。因此入侧张力在变小的方向上变化。

从张力向轧制负荷的影响系数为负值，即、如果入侧张力增大，则轧制负荷变小。因此，在辊间隙S固定的情况下(ΔS＝0)，如果入侧张力变小，则出侧板厚h在变大的方向上变化。其结果，轧制机入侧板速V_e变大，与入侧TR速度V_ETR相平衡，入侧张力T_b的变动停止。

该入侧张力轧制现象系统601的响应速度与卷筒偏心的产生时间、即卷筒的旋转角处于图3～图5的角度θ内的时间相比非常快，因此与卷筒直径变动对应地陆续地产生上述那样的现象，入侧张力T_b发生变化。

为了去除这种情况，如果实施采用了辊间隙的控制，则操作辊间隙S以便对由于入侧张力T_b的变动所产生的出侧板厚h的变动进行抑制。即由于减小出侧板厚h的变动，因此轧制机入侧板速V_e与入侧TR速度V_ETR变得平衡，入侧张力T_b的变化变大。此时，入侧张力T_b变得更小。

在电动机转矩T_q与入侧张力转矩T_f具有偏差的情况下，通过入侧张力抑制系统602来变更入侧TR速度V_ETR。在此，入侧张力T_b较小的情况下，通过入侧张力抑制系统602而使入侧TR速度V_ETR变小。由此，抑制入侧张力T_b的变动。

作为与卷筒偏心相对应的另一个控制，存在变更入侧TR2的电动机电流所引起的入侧TR速度V_ETR的调整。在按照卷筒偏心来操作入侧TR2的电动机电流的情况下，预测卷筒直径D的卷筒旋转方向变动来使电动机转矩T_q变化。在上述的例子中，为了抑制通过卷筒直径D变大而入侧TR速度V_ETR变大，因此减小电动机转矩T_q。

入侧TR速度V_ETR是在卷筒转速上乘以卷筒直径D而得到的，因此减小转矩电流以使与卷筒直径D的变化相匹配地降低卷筒转速。但是，实际的入侧TR速度V_ETR根据入侧张力抑制系统602而变化，因此变更电动机转矩T_q以使入侧TR速度V_ETR不变动是困难的。

在由于卷筒偏心而卷筒直径D产生变动的情况下，卷筒～轧制机间的板道长度L也发生变化，因此入侧张力T_b发生变动。由于入侧张力轧制现象系统601采用快的响应来抑制该变动，因此如果没有入侧TR速度V_ETR的变动所引起的轧制机入侧速度V_e的变动，则轧制机的出侧板厚h几乎没有变动。

如上那样，在采用在现有的卷筒偏心去除控制中采用的方法、即在采用变更轧制机1的辊间隙S的方法或变更电动机转矩T_q的方法的情况下，入侧张力抑制系统602操作入侧TR速度V_ETR，因此难以预测轧制机入侧板速V_e如何变化，不能有效地实施卷筒偏心去除控制。可知，为了有效地实施卷筒偏心去除控制，通过使入侧TR速度V_ETR随着卷筒偏心而不发生变动是最有效的。本发明提供了实现上述效果的方法。

设置于轧制机的入侧、出侧，用于将被轧制材料开卷、卷绕的张力卷筒通过现有转矩固定控制来运转，但也可通过速度固定控制来运转。图7为表示采用速度固定的方式来控制入侧TR2的情况下的入侧轧制现象的图。入侧TR速度控制装置101进行比例积分控制以使入侧TR转速实绩ω_E与入侧TR转速指令ω_Eref一致，并输出电动机转矩T_q。入侧TR速度V_ETR是在入侧TR转速实绩ω_E上乘以卷筒直径D的二分之一而得到的，因此在由于卷筒偏心而卷筒直径D变化的情况下，按照与此相应地使入侧TR转速实绩ω_E变化的方式来输出入侧TR转速指令ω_Eref。

例如为图3中所说明那样的简单化的卷筒偏心下的卷筒直径变动的情况下，如果如图8所示那样变更卷筒转速，则入侧TR速度V_ETR不变化。但是，由于卷筒～轧制机间的板道长度L变化，因此产生由于该原因所引起的张力变动。该张力变动通过入侧张力轧制现象系统701发生变化直到轧制机入侧板速V_e与入侧TR速度V_ETR一致为止。在本次情况下，由于卷筒直径D变大，因此板道长度L也变大，入侧张力T_b降低。

因此进行动作以使出侧板厚h变大，轧制机入侧板速V_e变大，入侧张力T_b成为原始的值。此时，出侧板厚h变动，但入侧张力轧制现象系统28由于响应较快因而变动量很小。因此，本专利中板道长度L的变动所引起的出侧板厚变动是允许的。

图9为表示本实施方式相关的卷筒偏心抑制控制的功能模块的图。即、图9所示的各结构联动，构成本实施方式相关的轧制控制装置。卷筒偏心在轧制机1的入侧TR2以及出侧TR3这两方中产生，分别引起轧制机入出侧的板速度变动，根据质量流量一规则而成为轧制机出侧板厚变动的原因。因此，需要针对入侧TR2以及出侧TR3这两者实施卷筒偏心抑制控制。入侧TR2以及出侧TR3分别以速度固定控制方式进行运转，因此分别由入侧TR速度控制装置101、出侧TR速度控制装置102进行驱动以使卷筒速度实绩与卷筒速度指令一致。

此外，称作入侧TR、出侧TR的名称为相对于轧制方向的意思，图1中，从左侧向右侧进行轧制，左侧的TR成为开卷侧的入侧TR，右侧的TR成为卷绕侧的出侧TR。在反向轧制机的情况下，能使轧制方向反转，图1中能从右侧向左侧轧制。在该情况下，成为以轧制机为中心左右反转的控制系统。

板厚控制装置131按照由出侧板厚计量器220测量的板厚偏差通过油压压下控制装置106操作轧制机的辊间隙，从而控制轧制机出侧的板厚。

轧制机1的速度由轧制速度设定装置105决定。轧制速度设定装置105设定通过操作员的手动操作而输入的轧制机1的运转速度(轧制机速度V_MILL)，并作为速度指令值输出到轧制机速度控制装置107中。在入侧速度设定装置103以及出侧速度设定装置104中，对轧制机速度V_MILL考虑被轧制材料的后滑率b以及前滑率f，分别由以下的式(4)、(5)给出轧制机1的入侧速度指令值V_E以及出侧速度指令值V_D。

V_E＝V_MILL·(1+b)…(4)

V_D＝V_MILL·(1+f)…(5)

入侧TR2以及出侧TR3的、卷筒偏心分量所引起的轧制机入出侧的板速度变动由入侧板速计量器210以及出侧板速计量器211测定。因此，采用带通滤波器123、124。带通滤波器123、124从由入侧板速计量器210测定的入侧板速度实测值V_ES、由出侧板速计量器211检测出的出侧板速度实测值V_DS中分别提取入侧卷筒偏心频率分量的板速度变动V_ESREC、出侧卷筒偏心频率分量的板速度变动V_DSREC。

图10表示带通滤波器的概要。卷筒1旋转的频率能由卷筒的旋转速度检测，由于知道卷筒一圈旋转量的耗时，因此将该耗时作为耗时要素来构成滤波器。本带通滤波器的特性成为图10下方记载的增益以及相位。

图11表示图10的带通滤波器的特性的一例。横轴为标准化频率，表示卷筒1圈旋转的频率为1.0。如果采用该带通滤波器，则能以增益＝1.0、相位延迟＝0来提取卷筒偏心频率分量。

图12表示陷波滤波器113、114的结构。陷波滤波器能够通过从滤波器输入值中去除带通滤波器的输出来达成。这种陷波滤波器基于由入侧张力计量器201以及出侧张力计量器202分别测量的入侧张力实绩T_Efb、出侧张力实绩T_Dfb，求得去除了卷筒偏心频率分量的张力变动后所得到的入侧张力实绩补正值T_EfbC、出侧张力实绩补正值T_DfbC。

图13表示入侧TR的卷筒偏心抑制控制装置的动作概要。入侧TR速度控制装置101进行使入侧TR2的转速实绩ω_E与转速指令ω_Eref相符合的控制。此外入侧TR的旋转位置θ能由安装于入侧TR2的旋转位置探测器来探测。该旋转位置探测器由例如在入侧TR2的圆周方向上以规定角度单位表示的记号和光学地识别该记号的照相机构成。

而且，入侧卷筒偏心抑制控制装置121根据由带通滤波器123提取出的入侧TR2的卷筒偏心频率分量的入侧板速度变动V_ESREC和入侧TR2的转速实绩ω_E，基于以下的式(6)求得入侧TR半径卷筒偏心频率分量R_EREC。

$R_{\mathrm{EREC}}=\frac{V_{\mathrm{ESREC}}}{{\mathrm{\ω}}_E}\·\·\·\left(6\right)$

入侧卷筒偏心抑制控制装置121将如上那样求得的入侧TR半径卷筒偏心频率分量R_EREC与使成为计算的基础的入侧TR2的转速实绩ω_E以及入侧板速度变动V_EsREC的值分别对应的时机下的入侧TR旋转角度θ_(k)相关联对应，并写入到入侧卷筒半径数据库125中。各个时机下的入侧TR旋转角度θ_(k)由上述的旋转位置探测器获取。该旋转位置探测器作为旋转位置获取部发挥功能。由此，在入侧卷筒半径数据库125中，如图14所示那样，在卷筒旋转方向的每个规定角度，写入入侧TR半径卷筒偏心频率分量。即、在入侧卷筒半径数据库125中保存的信息被用作卷筒直径变动信息，入侧卷筒偏心抑制控制装置121作为卷筒直径变动信息生成部发挥功能。如上那样，通过生成应实时地保存到入侧卷筒半径数据库125中的信息，从而无需预先作成入侧卷筒半径数据库125。

参照如上那样蓄积信息的入侧卷筒半径数据库125，通过采用与各个时机下的入侧TR旋转角度θ_(k)相关联对应的入侧TR半径卷筒偏心频率分量R_EREC，能按照卷筒偏心频率分量来补正入侧TR速度指令V_E。即、能补正入侧TR2的卷筒偏心所引起的被轧制材料的速度变动。在此，由于存在控制延迟，因此入侧TR速度控制装置101需要在某时间之前输出速度指令。将该时间设为Δt。

按照与此时的入侧TR旋转角度θ_(E)对应的入侧TR半径卷筒偏心频率分量R_EREC来对入侧TR速度指令V_E进行补正时，入侧卷筒偏心抑制控制装置121从卷筒半径数据库125中取出旋转1圈前的又一时间Δt前的入侧TR角度位置θ_(k-Δt)的入侧TR半径卷筒偏心频率分量Z^-1R_EREC，并对入侧TR速度指令V_E进行补正。由此，能与上述的控制延迟相对应。

此时，考虑到从由入侧卷筒半径数据库125提取出的Z^-1R_EREC的采样时刻开始，卷筒旋转1圈之后，增加入侧板厚H这一情况，入侧卷筒偏心抑制控制装置121求得入侧TR卷筒直径预测值R′_EREC。入侧卷筒偏心抑制控制装置121根据该入侧TR卷筒直径预测值R′_EREC和在入侧速度-转速变换装置141中由卷筒直径运算装置141b所运算的入侧TR直径实绩R_E，采用下式(7)求得入侧TR速度V_E的补正值ΔV_ERECC。另外，入侧TR直径实绩R_E能够通过在入侧TR转速上乘以板厚实绩来求得。即、入侧卷筒偏心抑制控制装置121作为补正值生成部发挥功能。

${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{ERECC}}=V_E\·(\frac{R_E}{R_{\mathrm{EREC}}^{\′}}-1)\·\·\·\left(7\right)$

入侧张力控制装置111中，进行由陷波滤波器113求得的、去除了入侧卷筒偏心频率分量的入侧张力变动分量后所得到的入侧张力实绩补正值T_EfbC与预先设定的张力设定值T_Eref的偏差的比例积分控制，并决定入侧张力控制输出ΔV_ETref。根据该陷波滤波器的功能，获取陷波滤波器113、114分别输出的值的入侧张力控制111、出侧张力控制112分别基于去除了卷筒偏心频率分量的张力变动后得到的入侧张力实绩补正值T_EfbC、出侧张力实绩补正值T_DfbC进行张力控制。

即、入侧张力控制装置111决定并输出用于速度控制的入侧张力控制输出ΔV_ETref，以使由入侧张力计量器201测量的张力的实测值与预先设定的张力设定值T_Eref一致。但是，输入到入侧张力控制装置111中的入侧张力的实测值为由陷波滤波器113去除了卷筒偏心分量后得到的值。因此，入侧张力控制装置111对卷筒偏心分量以外的张力变动进行速度控制。

入侧速度-转速变换装置141基于在入侧速度设定装置103的输出V_E上加上入侧TR卷筒偏心抑制控制装置121的补正输出ΔV_ERECC、入侧张力控制装置111的控制输出ΔV_ETref所得到的值来运算入侧TR转速指令ω_Eref，并输出到入侧速度控制装置101。此时，入侧速度-转速变换装置141采用如上述那样由卷筒直径运算装置141b所求得的入侧TR直径实绩R_E，由下式(8)求得入侧TR转速指令ω_Eref。

${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{Eref}}=\frac{V_E+{\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{BRECC}}+{\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{ETref}}}{R_E}\·\·\·\left(8\right)$

如上那样，根据本实施方式相关的轧制机的控制装置，入侧TR2被入侧TR速度控制装置101进行速度控制。入侧TR速度控制装置101基于从入侧速度-转速变换装置141输入的入侧TR转速指令ω_Eref，通过转速进行速度控制。即、通过入侧TR速度控制装置101以及入侧速度-转速变换装置141进行联动，从而作为对张力卷筒的旋转进行控制的张力卷筒旋转控制部发挥功能。

入侧速度-转速变换装置141运算与速度指令值ΔV_E相应的入侧TR转速指令ω_Eref并输出到入侧TR速度控制装置101。此时，入侧速度-转速变换装置141运算与速度指令值ΔV_E相应的入侧TR转速指令ω_Eref，该速度指令值ΔV_E通过入侧张力控制输出ΔV_ETref和补正值ΔV_ERECC被补正，其中，入侧张力控制输出ΔV_ETref按照去除了入侧TR2的卷筒偏心频率分量所得到的张力变动而由入侧张力控制装置111算出，补正值ΔV_ERECC按照由入侧TR2的卷筒偏心频率分量产生的速度变动而由入侧卷筒偏心抑制控制装置121算出。

即、根据本实施方式相关的轧制机的控制装置，基于由入侧张力系统201探测的张力变动来执行入侧TR2的通常的控制，基于由入侧板速计量器210所探测到的速度变动来执行卷筒偏心所引起的张力变动。

根据这种结构，按照入侧TR2的旋转位置，作为前馈控制来抑制卷筒偏心所引起的速度变动，因此能够在由于卷筒偏心而产生出侧板厚变动之前进行控制。因此，能够避免产生了出侧板厚变动的情况下的辊间隙控制所引起的弊病。

此外，本实施方式相关的入侧TR2的旋转控制中，采用被轧制材料的速度控制，按照包括被卷缠的被轧制材料的总计厚度在内的入侧TR2的卷筒直径，控制入侧TR2的转速。因此，避免如采用转矩控制的情况那样，转矩控制的结果所得到的被轧制材料的板速度的控制的困难性，有效地控制被轧制材料的板速，能够有效地进行质量流量一规则所引起的被轧制材料的板厚控制。另外，在图13中，对入侧TR2的卷筒偏心抑制控制进行了说明，但关于出侧TR3的卷筒偏心抑制控制也能同样地构成。

如上那样，根据本实施方式相关的轧制机的控制装置，能基于在轧制机的入侧将被轧制材料开卷的张力卷筒和在轧制机的出侧卷绕被轧制材料的张力卷筒的直径变动有效地进行板速度变动的抑制。

另外，在实施方式1中，对采用轧制机的辊间隙调整来控制轧制机的出侧板厚变动，采用入侧TR速度来控制入侧张力变动的情况下的卷筒偏心抑制控制进行了说明。但是，关于采用入侧TR速度来控制轧制机的出侧板厚，采用轧制机的辊间隙来控制入侧张力的情况也能同样地构成。此时，采用入侧卷筒偏心频率分量的陷波滤波器来补正成为操作轧制机的辊间隙的入侧张力控制的输入的入侧张力实绩值。

此外，在上述实施方式中，构成为采用设置于轧制机入出侧的板速计量器来探测被轧制材料的传送速度变动，求得卷筒偏心所引起的卷筒半径变动，但如果被轧制材料的状态变化，则也能适用传送速度以外的值。此外，也可通过利用间隙传感器等来直接求得与张力卷筒的旋转位置相应的卷筒直径变动。另一方面，在卷筒直径发生了变动的情况下，除了卷筒直径变动所引起的板速变动之外，从卷筒产生轧制机间的板道长度变动，也产生基于此的板速变动。因此，如上述实施方式那样通过探测板速变动，能全部包括以卷筒偏心作为原因所能产生的板速变动来进行探测，能进行更有效的卷筒偏心控制。

此外，在上述实施方式中，以单机座轧制机为例进行了说明，但对于通过多个轧制机连续地对被轧制材料进行轧制的串列轧制机等单机座轧制机以外，如果为采用张力卷筒取出或者卷绕被轧制材料的机械装置，则在送出被轧制材料的张力卷筒或卷绕被轧制材料的张力卷筒的控制中也能同样地适用。

此外，在图9或图13中已说明的、以入侧卷筒偏心抑制控制装置121和出侧卷筒偏心抑制控制装置122为中心的本实施方式相关的轧制控制装置通过软件和硬件的组合来实现。在此，参照图15说明用于实现本实施方式相关的轧制控制装置的各功能的硬件。图15为表示构成本实施方式相关的轧制控制装置的信息处理装置的硬件结构的模块图。如图15所示，本实施方式相关的轧制控制装置具有与一般的服务器和PC(PersonalComputer)等信息处理终端相同的结构。

即、本实施方式相关的轧制控制装置，CPU(Central Processing Unit)301、RAM(Random Access Memory)302、ROM(Read Only Memory)303、HDD(Hard Disk Drive)304以及I/F305经由总线308被连接。此外、对I/F305连接LCD(Liquid Crystal Display)306以及操作部307。

CPU301为运算单元，控制轧制控制装置整体的动作。RAM302为能进行信息的高速读写的易失性存储介质，CPU301用作处理信息时的作业区域。ROM303为读出专用的非易失性存储介质，保存固件等程序。

HDD304为能读写信息的非易失性存储介质，保存OS(OperatingSystem)或各种控制程序、应用·程序等。I/F305对总线308和各种硬件或网络等连接并进行控制。此外，I/F305也可用作各个装置交换信息或者对轧制机输入信息的接口。

LCD306为操作员用于确认轧制控制装置的状态的视觉上的用户接口。操作部307为键盘或鼠标等、操作员用于将信息输入到轧制控制装置的用户接口。在这种硬件结构中，ROM303和HDD304或者未图示的光盘等记录介质中保存的程序被读出到RAM302中，CPU301通过按照程序进行运算，从而构成软件控制部。通过如上那样构成的软件控制部与硬件的组合，实现本实施方式相关的轧制控制装置的功能。

符号说明：

1 轧制机

2 入侧TR

3 出侧TR

4 研磨速度控制装置

5 入侧TR控制装置

6 出侧TR控制装置

7 辊间隙控制装置

8 入侧张力计量器

9 出侧张力计量器

10 轧制速度设定装置

11 入侧张力设定装置

12 出侧张力设定装置

13 入侧张力控制装置

14 出侧张力控制装置

15 入侧张力电流变换装置

16 出侧张力电流变换装置

17 出侧板厚计量器

18 出侧板厚控制装置

101 入侧TR控制装置

102 出侧TR控制装置

103 入侧速度设定装置

104 出侧速度设定装置

105 轧制速度设定装置

106 油压压下控制装置

107 轧制机速度控制装置

111 入侧张力控制装置

112 出侧张力控制装置

113、114 陷波滤波器

121 入侧卷筒偏心抑制控制装置

122 出侧卷筒偏心抑制控制装置

123、124 带通滤波器

131 板厚控制装置

141 入侧速度-转速变换装置

142 入侧速度-转速变换装置

201 入侧张力计量器

202 出侧张力计量器

210 入侧板速计量器

211 出侧板速计量器

220 出侧板厚计量器

301 CPU

302 RAM

303 ROM

304 HDD

305 I/F

306 LCD

307 操作部

Claims (7)

1.一种轧制控制装置，对采用辊对来轧制被轧制材料的轧制机进行控制，其特征在于，包括：

张力卷筒旋转控制部，其基于所输入的上述被轧制材料的传送速度指令值来控制卷缠上述被轧制材料的张力卷筒的旋转；

旋转位置获取部，其获取上述张力卷筒的卷筒旋转位置的探测结果；和

补正值生成部，其基于将上述张力卷筒的卷筒旋转位置和与旋转位置相应的卷筒直径变动值关联对应起来的卷筒直径变动信息，获取与上述卷筒旋转位置的探测结果相应的卷筒直径变动值，生成对上述被轧制材料的传送速度指令值进行补正的补正值，以便抑制与上述卷筒直径变动值相应的上述被轧制材料的传送速度的变动，

上述张力卷筒旋转控制部基于上述传送速度指令值以及上述补正值来控制上述张力卷筒的旋转。

2.根据权利要求1所述的轧制控制装置，其特征在于，

上述轧制控制装置包括卷筒直径变动信息生成部，该卷筒直径变动信息生成部获取上述张力卷筒的卷筒直径变动量，并通过与获取到的上述卷筒旋转位置关联对应地保存，来生成上述卷筒直径变动信息，

上述补正值生成部按照获取到的上述卷筒旋转位置，从上述卷筒直径变动信息中获取与上述张力卷筒的1圈前的旋转位置相关联对应的卷筒直径变动值。

3.根据权利要求2所述的轧制控制装置，其特征在于，

上述卷筒直径变动信息生成部通过获取与上述张力卷筒的旋转频率分量相关的上述被轧制材料的状态变化，来获取上述张力卷筒的卷筒直径变动量。

4.根据权利要求3所述的轧制控制装置，其特征在于，

上述卷筒直径变动信息生成部通过获取与上述张力卷筒的旋转频率分量相关的上述被轧制材料的传送速度的变动量，来获取上述张力卷筒的卷筒直径变动量。

5.根据权利要求1所述的轧制控制装置，其特征在于，

上述补正值生成部在获取上述卷筒直径变动值时，获取与上述卷筒旋转位置的探测结果相比处于规定的旋转位置相应量前的旋转位置相对应的上述卷筒直径变动值，上述规定的旋转位置相应量相当于从获取上述卷筒直径变动值开始，直到基于根据该卷筒直径变动值所生成的补正值来控制上述张力卷筒的旋转为止的期间。

6.根据权利要求1所述的轧制控制装置，其特征在于，

上述轧制控制装置包括通常补正值生成部，该通常补正值生成部生成对上述被轧制材料的传送速度指令值进行补正的通常补正值，以便去除了与上述张力卷筒的旋转频率分量相关的变化量的上述被轧制材料的状态变化被抑制，

上述张力卷筒旋转控制部基于上述传送速度指令值、上述通常补正值以及上述补正值来控制上述张力卷筒的旋转。

7.一种轧制控制方法，对采用辊对来轧制被轧制材料的轧制机进行控制，该轧制控制方法的特征在于，

获取卷缠上述被轧制材料的张力卷筒的卷筒旋转位置的探测结果，

基于将上述张力卷筒的卷筒旋转位置和与旋转位置相应的卷筒直径变动值关联对应起来的卷筒直径变动信息，获取与上述卷筒旋转位置的探测结果相应的卷筒直径变动值，

生成对上述被轧制材料的传送速度指令值进行补正的补正值，以便抑制与获取到的上述卷筒直径变动值相应的上述被轧制材料的传送速度的变动，

基于所输入的上述被轧制材料的传送速度指令值以及上述补正值来控制上述张力卷筒的旋转。