JP2003275812A - 圧延機における板の蛇行抑制方法及び装置 - Google Patents
圧延機における板の蛇行抑制方法及び装置Info
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- B21B37/68—Camber or steering control for strip, sheets or plates, e.g. preventing meandering
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Abstract
定して抑制する。 【解決手段】 左右の圧延荷重の差及びロールギャップ
差から板10の蛇行量を推定し、スライディングモード
制御により、適切な左右ロールギャップ量を計算し、ロ
ールギャップ量を修正する。
Description
の蛇行抑制方法、装置、及び、蛇行量計算方法、装置に
係り、特に、2階積分特性を持つミルの蛇行現象を的確
に推定して抑制することが可能な、圧延機における板の
蛇行抑制方法、装置、及び、これらに用いるのに適した
蛇行量計算方法、装置に関する。
板性向上は、稼働率向上及びロール原単位向上のため
に、非常に重要な課題である。
行現象は、一般的に、2階積分特性を持つと言われてい
る。図1は、その物理的解釈を示したもので、図1
(A)は、板10の尾端10Tがワークロール12を抜
ける瞬間を上方から見た図である。一旦、板10が曲が
ると、そこから後方の蛇行量は時間と共に増大すること
が分かる。これにより、図1(B)に示す如く、板道が
ロールセンタ12Cから外れると、板10が曲がった方
向(図1(B)では右方向)のミル伸びが増大してロー
ル間隔が開き、図1(C)に示すように、更に曲がりを
助長することで、時間の2乗に比例した蛇行量が発生す
る。
差荷重ΔPにより発生するミル伸びを打ち消すように、
比例制御でレベリング修正量ΔSを動かす蛇行制御(平
行剛性制御と称する)を実施している。
1)、Kは平行剛性である。
行剛性制御は比例制御が基本となっており、2階積分を
1階積分にするだけの制御であるため、完全に蛇行量を
抑えることはできないという問題点を有していた。
くなされたもので、2階積分特性を持つ板の蛇行現象を
確実に抑制することを第1の課題とする。
を、簡単に計算できるようにすることを第2の課題とす
る。
スタンド以上の圧延ロールを有する圧延機で、左右のロ
ールギャップを修正でき、且つ左右両方の圧延荷重を測
定できる圧延機において、少なくとも左右の圧延荷重の
差及びロールギャップ差から板の蛇行量を推定し、スラ
イディングモード制御により、適切な左右ロールギャッ
プ量を計算し、ロールギャップ量を修正するようにし
て、前記第1の課題を解決したものである。
数、lsは圧下スクリュー間距離、Pは圧延荷重、δP
は差荷重、bは板幅、δSはレベリング、δHは入側左
右板厚差)により計算するようにしたものである。
差荷重により発生するミル伸びを打ち消すように比例制
御でレベリングを動かす平行剛性制御を組合わせて、前
記スライディングモードの線形部分を該平行剛性制御に
より行なうようにして、従来の制御へのスライディング
モード制御の適用を容易としたものである。
の圧延ロールを有する圧延機で、左右のロールギャップ
を修正でき、且つ左右両方の圧延荷重を測定できる圧延
機における板の蛇行抑制装置において、少なくとも左右
の圧延荷重の差及びロールギャップ差から板の蛇行量を
推定する手段と、スライディングモード制御により、適
切な左右ロールギャップ量を計算し、ロールギャップ量
を修正する手段と、を備えることにより、前記第1の課
題を解決したものである。
分を平行剛性制御に行なうための手段を備えることによ
り、従来の平行剛性制御を持つ圧延機への適用を容易と
したものである。
(1)式により計算するようにして、前記第2の課題を
解決したものである。
(1)式により計算する手段を備えたことを特徴とする
圧延機における板の蛇行量計算装置を提供するものであ
る。
じて変える可変構造系(VariableStructure Systems)
の一つであり、2階積分特性を持つプロセスに適してい
ると言われているスライディングモード制御(滑べり制
御とも称する)(社団法人計測自動制御学会(SIC
E)発行 SICEセミナーテキスト「VSS制御理論
−スライディングモード制御−」参照)を蛇行制御に適
用することで、蛇行制御のレベルアップを図ったもので
ある。
実施形態を詳細に説明する。
般的な概念)及び図4(蛇行量制御の場合)に示すよう
に、状態空間内の部分空間である、予め設定した(切
替)超平面(空間を2分割する面)に状態を拘束するよ
うに、面の上下で制御を切り替える(面の上ではμ+、
下ではμ−)制御手法であり、制御対象の運動軌跡は超
平面に拘束され、超平面に到達した後の運動軌跡は、超
平面上を滑べる(スライディングモードと称する)こと
となる。このスライディングモード制御は、(1)超平
面上における制御μ+⇔μ−の理想的なスイッチングが
可能ならば、入力空間に存在する外乱は完全に抑制され
るというロバスト性を有するので、蛇行/差荷重の検出
誤差をキャンセルできる、(2)非線形プロセスや2階
積分プロセスに対し、ハイゲインで制御可能等の特徴を
有する。
のブロック図を示す(日本鉄鋼協会発行「板圧延の理論
と実際」244頁 図9.44参照)。
ング(修正)量、yc、ycoは蛇行量、δHは入側左
右板厚差、δhは出側左右板厚差、KKはワークロール
(WR)〜補強ロール(BUR)ばね定数、KHはハウ
ジング剛性、KfはWR〜板間ばね定数、Wは板幅、lR
はバレル長、lsは圧下スクリュー間距離、ξは影響係
数(=1)、Vinは入側板速、bは板幅である。
(4)式が導出できる。
で、(3)式の右辺第1項を無視し、(2)式に代入す
ると次式が得られる。
に置くと、(8)式のような簡略式ができる。
式が得られる。
算出する方法を考える。これまで蛇行量の計算には、
蛇行センサにより直接蛇行量を測定する方法と、
(4)式を用いた最小次元オブザーバを用いた方法が提
案されているが、今回発明者等が開発した(9)式によ
り蛇行量の計算が容易になったことで、直接計算するこ
とが可能である。
出(1)式が得られる。ここで、(1)式の右辺第3項
の入側左右板厚差は測定不可能な外乱として扱う。又、
実際に使用する際は、差荷重δPに高周波ノイズを含む
ので、ローパスフィルタを通すことが望ましい。
シミュレーションモデルを用いて、(2)〜(4)式の
厳密式と、(1)式から右辺第3項を除いた本発明によ
る簡易式で計算した計算蛇行量を比較した結果を図7に
示す。シミュレーション結果のycが厳密式で計算した
蛇行量を示し、yccalは計算蛇行量を示す。シミュレー
ション結果より、(1)式の計算蛇行量が、厳密式の蛇
行量と非常に良く一致していることが分かる(図上では
完全一致しているため、区別ができない)。
よるコントローラの設計について説明する。次の(1
0)式のように置くと、(9)式より、蛇行の状態方程
式は、次の(12)式のようになる。
置くと、スライディングモードによる蛇行制御量δSre
fは、次の(14)式に示す如くとなる。
スライディングモードの一般式、右辺第2項の分母のδ
は、チャタリング防止のための不感帯である。
する。
ーションを実施した。図8にシミュレータの構成を示
す。初期蛇行に対する制御性を見るために初期蛇行量を
10mmとしたときのシミュレーション結果を図9に、入
側左右板厚差に対する制御性を見るために入側左右板厚
差を0.1mmとしたときのシミュレーション結果を図1
0に、レベリング誤差に対する制御性を見るためにレベ
リング誤差を0.1mmとしたときのシミュレーション結
果を図11に示す。シミュレーション結果より、スライ
ディングモード蛇行制御を適用することにより、各外乱
に対して蛇行変動量が減少できていることが分かる。
るために、既設平行剛性制御との両立方法を検討した。
最終スライディング制御法によるスライディング制御量
を示す(14)式は、次のように、右辺第1項で示され
る線形項と、右辺第2項で示される非線形項からなる。
れ、切替面(超平面)への収束の速さを調整する役割を
担っている。そこで、この線形項部分を、既設平行剛性
制御の制御量を示す次の(15)式で制御することを考
えた。
C)で行ない、非線形項のみをスライディングモード制
御(SMC)で行なう場合のシミュレーションモデルを
図12に示す。又、初期蛇行量10mm、入側左右板厚差
0.1mm、レベリング誤差0.1mmに対するシミュレー
ション結果を図13に示す。シミュレーション結果よ
り、(14)式に示したように全てスライディングモー
ド制御を行なった場合に比べて、制御性の面で遜色ない
ことが確認できた。
図14に示す。図において、10は圧延材、12はワー
クロール(WR)、14L、14Rは、該ワークロール
12を圧下するための、圧延荷重を測定するためのロー
ドセル(図示省略)及び圧下位置を検出するための圧下
位置センサが配設された、左右の圧下装置、18は、左
右の圧下装置14L、14Rの荷重実績及び圧下位置実
績の差を求めるための減算器、20は、該減算器18の
出力に基づいて、前段の第(i−1)スタンドの蛇行量
を演算する蛇行量演算部、22は、該蛇行量演算部20
の出力に基づいて、当該第iスタンドのレベリング修正
量を演算するレベリング修正量演算部、24は、当該第
iスタンドの左右の圧下装置14L、14Rの荷重実績
の差ΔPiに基づいて、当該第iスタンドのレベリング
修正量を演算するレベリング修正量演算部、26は、第
(i−1)スタンドのレベリング修正量演算部22と第
iスタンドのレベリング修正量演算部24の出力を加算
するための加算器、28は、該加算器26から入力され
るレベリング修正量に応じて、当該第iスタンドの圧下
装置14L、14Rを制御するための圧下制御装置であ
る。
行現象に適した制御を行なうことができ、蛇行の発生を
的確に推定して抑制することが可能となる。
比べ平均蛇行量を約半分に抑えることができた。
明するための正面図及びブロック図
す斜視図
概念を示す線図
ク図
するためのシミュレーションモデルを示すブロック図
ション結果を示す線図
ュレーションモデルを示すブロック図
た初期蛇行に対する制御性のシミュレーション結果を示
す線図
ュレーション結果を示す線図
ュレーション結果を示す線図
組合わせた場合のシミュレーションモデルを示すブロッ
ク図
ミュレーション結果を示す線図
構成例を示すブロック図
Claims (7)
- 【請求項1】少なくとも1スタンド以上の圧延ロールを
有する圧延機で、左右のロールギャップを修正でき、且
つ左右両方の圧延荷重を測定できる圧延機において、 少なくとも左右の圧延荷重の差及びロールギャップ差か
ら板の蛇行量を推定し、 スライディングモード制御により、適切な左右ロールギ
ャップ量を計算し、ロールギャップ量を修正することを
特徴とする圧延機における板の蛇行抑制方法。 - 【請求項2】前記蛇行量を、次式 【数1】 (ここで、ycは蛇行量、Kは平行剛性、Qはミル定
数、lsは圧下スクリュー間距離、Pは圧延荷重、δP
は差荷重、bは板幅、δSはレベリング、δHは入側左
右板厚差)により計算することを特徴とする請求項1に
記載の圧延機における板の蛇行抑制方法。 - 【請求項3】前記スライディングモード制御と、差荷重
により発生するミル伸びを打ち消すように比例制御でレ
ベリングを動かす平行剛性制御を組合わせて、前記スラ
イディングモードの線形部分を該平行剛性制御により行
なうことを特徴とする請求項1又は2に記載の圧延機に
おける板の蛇行抑制方法。 - 【請求項4】少なくとも1スタンド以上の圧延ロールを
有する圧延機で、左右のロールギャップを修正でき、且
つ左右両方の圧延荷重を測定できる圧延機において、 少なくとも左右の圧延荷重の差及びロールギャップ差か
ら板の蛇行量を推定する手段と、 スライディングモード制御により、適切な左右ロールギ
ャップ量を計算し、ロールギャップ量を修正する手段
と、 を備えたことを特徴とする圧延機における板の蛇行抑制
装置。 - 【請求項5】前記スライディングモードの線形部分を平
行剛性制御により行なうための手段を備えたことを特徴
とする請求項4に記載の圧延機における板の蛇行量抑制
装置。 - 【請求項6】板の蛇行量ycを、次式 【数2】 (ここで、Kは平行剛性、Qはミル定数、lsは圧下ス
クリュー間距離、Pは圧延荷重、δPは差荷重、bは板
幅、δSはレベリング、δHは入側左右板厚差)により
計算することを特徴とする圧延機における板の蛇行量計
算方法。 - 【請求項7】板の蛇行量ycを、次式 【数3】 (ここで、Kは平行剛性、Qはミル定数、lsは圧下ス
クリュー間距離、Pは圧延荷重、δPは差荷重、bは板
幅、δSはレベリング、δHは入側左右板厚差)により
計算する手段を備えたことを特徴とする圧延機における
板の蛇行量計算装置。
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JP2002078012A JP3680806B2 (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | 圧延機における板の蛇行抑制方法及び装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011177776A (ja) * | 2010-03-03 | 2011-09-15 | Nippon Steel Corp | 圧延制御方法および圧延制御装置 |
-
2002
- 2002-03-20 JP JP2002078012A patent/JP3680806B2/ja not_active Expired - Fee Related
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