JP2010029889A - Device and method for controlling tension and looper angle in continuous rolling mill - Google Patents

Device and method for controlling tension and looper angle in continuous rolling mill Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the mutual interference between the variation of the tension between rolling stands and the variation of a looper angle and to suppress the variation of the tension and the looper angle of a material to be rolled to the variation of tension in portions of the material to be rolled, which are generated caused by the variation of the mechanical property or the like of the material to be rolled. <P>SOLUTION: When controlling the tension F and the looper angle θof the material 3 to be rolled between the stand 1 of the preceding stage and the stand 2 of the succeeding stage by using the deviation T<SB>e</SB>between the detected value T<SB>m</SB>of " the tension F of the material 3 to be rolled between the stand 1 of the preceding stage and the stand 2 of the succeeding stage" which is detected with a tension detector 12 and a tension command value T<SB>ref</SB>and the deviation θ<SB>e</SB>between the detected value θ<SB>m</SB>of the looper angle θ detected with a looper angle detector 11 and a looper angle command value θ<SB>ref</SB>, the hardness (the amount K<SB>10</SB>of elongation of the material 3 to be rolled) of the material 3 to be rolled is estimated with an estimator 16 by using the deviation V<SB>e</SB>between the rotational speed V<SB>r1</SB>of a mill motor 4 of the preceding stage and the rotational speed V<SB>r2</SB>of a mill motor 5 of the succeeding stage, and the gain K<SB>f011</SB>of a looper controller 14 is changed by using that estimated value d<SB>s1</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属板の製造プラントにおける、圧延スタンド間にルーパが設置された連続圧延機による圧延に際しての、被圧延材の張力及びルーパ角度を、金属板の機械的物性の変動にも対処して安定して制御する装置並びに方法に関する。   The present invention addresses fluctuations in the mechanical properties of a metal plate by adjusting the tension and looper angle of the material to be rolled during rolling by a continuous rolling mill in which a looper is installed between rolling stands in a metal plate manufacturing plant. The present invention relates to an apparatus and a method for stable and stable control.

例えば金属材料等の板材の一つである鋼板の熱間での連続圧延プロセスにおいて、被圧延材である鋼板を仕上げ圧延する連続圧延機は、複数の圧延スタンドを備えて構成される。また、圧延スタンド間の被圧延材のループ量Lを維持すると共に、被圧延材の張力Fを安定に保つために、ルーパと呼ばれる装置が、圧延スタンド間に配置されていることが多い。   For example, a continuous rolling mill for finishing and rolling a steel plate that is a material to be rolled in a hot continuous rolling process of a steel plate that is one of plate materials such as metal materials includes a plurality of rolling stands. Further, in order to maintain the loop amount L of the material to be rolled between the rolling stands and to keep the tension F of the material to be rolled stable, an apparatus called a looper is often arranged between the rolling stands.

図9は、連続圧延機の構成の一例を示す図である。
図9中、1は前段スタンド、2は後段スタンド、3は被圧延材、4は前段ミルモータ、5は後段ミルモータ、6はルーパ、7はルーパモータをそれぞれ表す。なお、被圧延材3の張力Fは、被圧延材3の面内に働く力であるが、本願の以下の説明では、ルーパ6に被圧延材3から及ぼされる力Fを被圧延材3の張力Fとする。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a configuration of a continuous rolling mill.
In FIG. 9, 1 is a front stage stand, 2 is a rear stage stand, 3 is a material to be rolled, 4 is a front stage mill motor, 5 is a rear stage mill motor, 6 is a looper, and 7 is a looper motor. The tension F of the material to be rolled 3 is a force acting in the plane of the material to be rolled 3, but in the following description of the present application, the force F exerted from the material to be rolled 3 on the looper 6 is applied to the material to be rolled 3. The tension is F.

図9において、被圧延材3の先端は左から右に向かって移動し、前段スタンド1の上ロール1aと下ロール1bとの間に挟まれ、その後、後段スタンド2の上ロール2aと下ロール2bとの間に挟まれる。そして、前段スタンド1及び後段スタンド2に被圧延材3が挟まれるとルーパ6がルーパモータ7によって回転して上昇し、被圧延材3を押圧する。このルーパ6の制御においては、被圧延材3の仕上圧延後の板幅や板厚に直接影響する"前段スタンド1及び後段スタンド2間の張力F"を安定に制御すると共に、ある基準方向に対するルーパ6の回転角度であるルーパ角度θの変動を抑制することが、連続圧延操業の安定の観点から重要である。   In FIG. 9, the tip of the material 3 to be rolled moves from left to right and is sandwiched between the upper roll 1a and the lower roll 1b of the front stand 1 and then the upper roll 2a and the lower roll of the rear stand 2 2b. When the material to be rolled 3 is sandwiched between the front stand 1 and the rear stand 2, the looper 6 is rotated and raised by the looper motor 7 to press the material to be rolled 3. In the control of the looper 6, the “tension F between the front stand 1 and the rear stand 2” that directly influences the sheet width and thickness after finish rolling of the material 3 to be rolled is stably controlled, and is controlled with respect to a certain reference direction. It is important from the viewpoint of the stability of continuous rolling operation to suppress the fluctuation of the looper angle θ which is the rotation angle of the looper 6.

この前段スタンド1及び後段スタンド2間の張力Fとルーパ角度θとを安定に制御できない現象として、例えば、次のような現象がある。すなわち、通板中の被圧延材3の硬度や変形抵抗等の機械的特性が圧延中に部位によって変動し、後段スタンド2にかかっている荷重が急変して、被圧延材3の硬度が小さくなると、後段スタンド2の上ロール2aと下ロール2bとの幅が狭まり、被圧延材3が後段スタンド2を通過できなくなる。このために張力Fが変動し、またルーパ角度θも変動する。   As a phenomenon in which the tension F and the looper angle θ between the front stage stand 1 and the rear stage stand 2 cannot be stably controlled, for example, there are the following phenomena. That is, the mechanical properties such as hardness and deformation resistance of the material 3 to be rolled in the plate pass fluctuate depending on the part during rolling, the load applied to the rear stand 2 changes suddenly, and the hardness of the material 3 to be rolled is small. Then, the width of the upper roll 2a and the lower roll 2b of the rear stage stand 2 is narrowed, and the material 3 to be rolled cannot pass through the rear stage stand 2. For this reason, the tension F varies, and the looper angle θ also varies.

このような被圧延材3の硬度が急変すること等により生じる張力Fの変動により、被圧延材3の板厚や板幅が目標の設定値から外れてしまうことや、最悪の場合には通板中に被圧延材3が切れてしまう板破断が生じ、その結果、鋼板の生産性が悪化することがあった。   Due to such a change in tension F caused by a sudden change in the hardness of the material 3 to be rolled, the thickness and width of the material 3 to be rolled may deviate from the target set values, or in the worst case There was a plate breakage in which the material to be rolled 3 was cut in the plate, and as a result, the productivity of the steel plate was sometimes deteriorated.

図10は、連続圧延機のルーパ制御に用いられる従来の張力・ルーパ角度制御装置の第1の例を示すブロック図である。
図10において、張力・ルーパ角度制御装置は、ルーパ角度θを制御する際に、ルーパ角度検出器38により検出したルーパ角度の測定値θmと、ルーパ角度指令値θrefとの偏差(θref−θm)を減算器42で求めてPI制御器39に出力する。このPI制御器39の出力は、前段ミルモータ4の速度指令値Vref1の速度補正値となり、前段ミルモータ4の速度指令値Vref1と加算器43で加算される。これらPI制御器39の出力と前段ミルモータ4の速度指令値Vref1との加算値は、PI制御器である前段ミルモータ速度制御器37に出力される。張力・ルーパ角度制御装置は、このようにすることでルーパ角度θを制御する。
FIG. 10 is a block diagram showing a first example of a conventional tension / looper angle control device used for looper control of a continuous rolling mill.
In FIG. 10, the tension / looper angle control device controls the deviation (θ ref) between the measured value θ m of the looper angle detected by the looper angle detector 38 and the looper angle command value θ ref when controlling the looper angle θ. −θ m ) is obtained by the subtractor 42 and output to the PI controller 39. The output of the PI controller 39 becomes a speed correction value of the speed command value V ref1 of the front mill motor 4 and is added to the speed command value V ref1 of the front mill motor 4 by the adder 43. The added value of the output of the PI controller 39 and the speed command value V ref1 of the pre-mill motor 4 is output to the pre-mill motor speed controller 37 which is a PI controller. In this way, the tension / looper angle control device controls the looper angle θ.

また、張力Fを制御する際には、張力指令値Trefを電流換算ロジック41に入力して電流指令値Irefに変換し、その電流指令値Irefとルーパモータ電流値Idとの偏差(Iref−Id)を減算器44で求めてルーパモータ電流制御器40に出力することで、前段スタンド1及び後段スタンド2間の張力Fを制御する張力制御系を用いる。 Further, when controlling the tensile force F is converted into a current command value I ref by entering the tension command value T ref to current conversion logic 41, the deviation between the current command value I ref and Rupamota current value I d ( A tension control system for controlling the tension F between the front stand 1 and the rear stand 2 is obtained by obtaining I ref −I d ) by the subtractor 44 and outputting it to the looper motor current controller 40.

しかしながら、この従来の張力・ルーパ角度制御装置では、前述した張力制御系が張力指令値Trefを設定値とするオープンループ制御となっているため、張力制御性能が悪いという問題があった。また、張力Fとルーパ角度θとは物理的に相互に干渉する。すなわち、張力の変動はルーパ角度の変動を誘発し、ルーパ角度の変動は張力の変動を誘発する。そして、この従来のルーパ角度制御装置では、張力Fとルーパ角度θとの干渉の抑制が考慮されていないため、張力Fとルーパ角度θとを高精度に安定して制御することが難しいという問題があった。 However, this conventional tension / looper angle control device has a problem that the tension control performance is poor because the above-described tension control system is an open loop control in which the tension command value T ref is a set value. Further, the tension F and the looper angle θ physically interfere with each other. That is, a change in tension induces a change in looper angle, and a change in looper angle induces a change in tension. In this conventional looper angle control device, since suppression of interference between the tension F and the looper angle θ is not considered, it is difficult to stably control the tension F and the looper angle θ with high accuracy. was there.

このような問題に対して、別の従来技術として図11に示すような張力・ルーパ角度制御装置がある。図11は、連続圧延機のルーパ制御に用いられる従来の張力・ルーパ角度制御装置の第2の例を示すブロック図である。
図11に示す張力・ルーパ角度制御装置では、ルーパ6に張力検出器90を設置し、張力検出器90で検出した張力値Tmと張力指令値Trefとの偏差を張力制御器55に入力し、張力制御器55で前段ミルモータ4の速度を設定して張力Fを制御すると共に、ルーパ角度検出器11により検出したルーパ角度測定値θmを用いてルーパ角度制御器56でルーパ角度θを制御する、2つのフィードバックループを用いる。
To deal with such a problem, another conventional technique is a tension / looper angle control device as shown in FIG. FIG. 11 is a block diagram showing a second example of a conventional tension / looper angle control device used for looper control of a continuous rolling mill.
In the tension / looper angle control device shown in FIG. 11, a tension detector 90 is installed in the looper 6, and the deviation between the tension value T m detected by the tension detector 90 and the tension command value T ref is input to the tension controller 55. and it controls the tension F to set the speed of the preceding mill motor 4 at a tension controller 55, to a looper angle controller 56 with the looper angle measurements theta m detected by the looper angle detector 11 looper angle theta Use two feedback loops to control.

図11に示す張力・ルーパ角度制御装置では、張力Fとルーパ角度θとの干渉を抑制するために、非干渉化コントローラ(以下ではクロスコントローラとも記す)を併用している。片方のクロスコントローラ57は、ルーパ角度θに影響を与える張力変動との干渉を抑制し、もう片方のクロスコントローラ58は、張力Fに影響を与えるルーパ角度変動との干渉を抑制する。しかしながら、図11に示す張力・ルーパ制御装置でも、張力Fとルーパ角度θとの干渉を十分に抑制することができないときがあった。   In the tension / looper angle control device shown in FIG. 11, a non-interacting controller (hereinafter also referred to as a cross controller) is used in combination to suppress interference between the tension F and the looper angle θ. One cross controller 57 suppresses interference with the tension fluctuation that affects the looper angle θ, and the other cross controller 58 suppresses interference with the looper angle fluctuation that affects the tension F. However, even the tension / looper control device shown in FIG. 11 sometimes cannot sufficiently suppress the interference between the tension F and the looper angle θ.

又、特許文献1には、連続圧延機におけるスタンド間の張力及びルーパの制御方法に係る別の発明が開示されている。特許文献1に記載された制御方法では、張力測定値と張力指令値との偏差を張力制御器に入力する第1のフィードバックループを具備する張力制御系と、ルーパ角度測定値とルーパ角度指令値との偏差をルーパ角度制御器に入力する第2のフィードバックループを具備するルーパ角度制御系とを用いて、張力Fとルーパ角度θとを制御する。更に、第1のフィードバックループ及び第2のフィードバックループのそれぞれに加わる外乱を、それぞれ所定のモデルを用いた外乱補償器により推定し、張力制御系及びルーパ角度制御系のそれぞれにおいて、当該推定した値を用いて外乱を相殺するようにしている。   Patent Document 1 discloses another invention relating to the tension between the stands and the looper control method in the continuous rolling mill. In the control method described in Patent Document 1, a tension control system including a first feedback loop for inputting a deviation between a tension measurement value and a tension command value to a tension controller, a looper angle measurement value, and a looper angle command value. The tension F and the looper angle θ are controlled using a looper angle control system including a second feedback loop that inputs a deviation from the looper angle controller. Further, the disturbance applied to each of the first feedback loop and the second feedback loop is estimated by a disturbance compensator using a predetermined model, and the estimated value is obtained in each of the tension control system and the looper angle control system. Is used to offset the disturbance.

この特許文献1に記載された制御方法では、第1及び第2のフィードバックループに加わる外乱をそれぞれ所定のモデルにより推定し、それぞれ第1及び第2のフィードバックループの信号を補償するが、その間に位相遅れが生じるため、張力Fの変動とルーパ角度θの変動とを十分に抑制することができないという問題があった。又、前述した被圧延材の硬度の変動による張力Fの変動に対応することができないという問題もあった。このため、被圧延材の板厚や板幅が目標の設定値から外れてしまうことや、板破断などにより生産性が悪くなることがあった。   In the control method described in Patent Document 1, disturbances applied to the first and second feedback loops are estimated by predetermined models, respectively, and the signals of the first and second feedback loops are compensated, respectively. Since the phase delay occurs, there is a problem that the fluctuation of the tension F and the fluctuation of the looper angle θ cannot be sufficiently suppressed. There is also a problem that it is impossible to cope with the fluctuation of the tension F due to the fluctuation of the hardness of the material to be rolled. For this reason, the plate thickness and the plate width of the material to be rolled may deviate from the target set values, and the productivity may deteriorate due to plate breakage or the like.

特開平7−136707号公報JP 7-136707 A ILQ最適サーボ系設計法の一般化:藤井隆雄、下村卓、システム制御情報学会論文誌、1988年 Vol.1、No.6、pp.194〜203Generalization of ILQ optimal servo system design method: Takao Fujii, Takashi Shimomura, Transactions of the Institute of System Control Information, 1988 Vol. 1, no. 6, pp. 194-203

以上のような、圧延スタンド間にルーパが設置された連続圧延機のスタンド間の張力及びルーパ角度を制御する従来の技術の問題点に鑑みて本発明は、圧延スタンド間の張力の変動とルーパ角度の変動との相互干渉を低いレベルに抑制し、且つ被圧延材の機械的特性等の変動により発生する、被圧延材の部位における張力変動に対して、被圧延材の張力とルーパ角度とが変動することを可及的に抑制することを目的とする。   In view of the problems of the conventional technology for controlling the tension and the looper angle between the stands of the continuous rolling mill in which the looper is installed between the rolling stands as described above, the present invention provides a variation in tension between the rolling stands and the looper. The tension of the material to be rolled and the looper angle with respect to the tension fluctuation in the part of the material to be rolled, which is caused by fluctuations in the mechanical properties of the material to be rolled and the mutual interference with the fluctuation of the angle being suppressed to a low level. The purpose is to suppress as much as possible the fluctuation of.

本発明の要旨とするところは以下の如くである。
本発明の連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置は、ミルモータを備えた前段スタンド及び後段スタンドと、前記前段スタンド及び前記後段スタンドの間に配設された、ルーパモータを備えたルーパとを有する、金属板を被圧延材とする連続圧延機であり、前記前段スタンド及び前記後段スタンドの間での前記被圧延材の張力Fと前記ルーパのルーパ角度θとを、それぞれ目標値Tref、θrefに追従させる連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置であって、前記張力Fの測定値と目標値Trefとの偏差、及び前記ルーパ角度θの測定値と目標値θrefとの偏差を入力値として、前記前段ミルモータの回転速度の制御量及び前記ルーパの角速度の制御量を、調整可能なゲインKを用いて演算して出力するルーパ制御器と、前記前段スタンドが備えるミルモータの回転速度Vr1と、前記後段スタンドが備えるミルモータの回転速度Vr2との回転速度偏差(Vr2−Vr1)を算出して出力する減算器と、前記回転速度偏差(Vr2−Vr1)を入力値として、前記被圧延材の機械的特性に基づき前記被圧延材の伸び量K10を、前記連続圧延機の外乱オブザーバにより推定する推定器と、前記調整可能なゲインKを、前記推定器で推定された被圧延材の伸び量K10に基づいて設定するゲイン調整器とを具備し、前記ルーパ制御器は、前記被圧延材の機械的物性の変動に追従して調整される前記ゲインKに基づいて前記制御量を演算することを特徴とする。
また、本発明の他の連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置は、ミルモータを備えた前段スタンド及び後段スタンドと、前記前段スタンド及び前記後段スタンドの間に配設された、ルーパモータを備えたルーパと、金属板を被圧延材とする連続圧延機とを備える連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置であって、前記前段スタンドが備えるミルモータの回転速度と、前記後段スタンドが備えるミルモータの回転速度との回転速度偏差を導出する第1の導出手段と、前記第1の導出手段により算出された回転速度偏差と、前記被圧延材の機械的特性に基づいて、前記被圧延材の伸び量を推定する推定手段と、前記前段ミルモータの回転速度の制御量及び前記ルーパの角速度の制御量を導出する第2の導出手段とを有し、前記第2の導出算出手段は、前記推定手段により推定された被圧延材の伸び量に応じて、前記制御量を調整することを特徴とする。
また、本発明の連続圧延機の張力及びルーパ角度制御方法は、ミルモータを備えた前段スタンド及び後段スタンドと、前記前段スタンド及び前記後段スタンドの間に配設された、ルーパモータを備えたルーパとを有する、金属板を被圧延材とする連続圧延機の制御方法であり、前記前段スタンド及び前記後段スタンドの間での前記被圧延材の張力Fと前記ルーパのルーパ角度θとを、それぞれ目標値Tref、θrefに追従させる連続圧延機の張力及びルーパ角度制御方法であって、前記張力Fの測定値と目標値Trefとの偏差、及び前記ルーパ角度θの測定値と目標値θrefとの偏差を入力値として、前記前段ミルモータの回転速度の制御量及び前記ルーパの角速度の制御量を、調整可能なゲインKを用いて演算して出力するルーパ制御工程と、前記前段スタンドが備えるミルモータの回転速度Vr1と、前記後段スタンドが備えるミルモータの回転速度Vr2との回転速度偏差(Vr2−Vr1)を算出して出力する減算工程と、前記回転速度偏差(Vr2−Vr1)を入力値として、前記被圧延材の機械的特性に基づき前記被圧延材の伸び量K10を、前記連続圧延機の外乱オブザーバにより推定する推定工程と、前記調整可能なゲインKを、前記推定工程で推定された被圧延材の伸び量K10に基づいて設定するゲイン調整工程とを具備し、前記ルーパ制御工程は、前記被圧延材の機械的物性の変動に追従して調整される前記ゲインKに基づいて前記制御量を演算することを特徴とする。
The gist of the present invention is as follows.
The tension and looper angle control device of the continuous rolling mill according to the present invention includes a front stand and a rear stand provided with a mill motor, and a looper provided with a looper motor disposed between the front stand and the rear stand. A continuous rolling mill using a metal plate as a material to be rolled, wherein a tension F of the material to be rolled and a looper angle θ of the looper between the front stand and the rear stand are set to target values T ref and θ ref , respectively. Is a tension and looper angle control device for a continuous rolling mill that follows the above, and inputs a deviation between the measured value of the tension F and the target value Tref, and a deviation between the measured value of the looper angle θ and the target value θref. A looper controller that calculates and outputs a control amount of the rotational speed of the front mill motor and a control amount of the angular speed of the looper using an adjustable gain K as values, and the front stand includes A subtractor that calculates and outputs a rotation speed deviation (V r2 −V r1 ) between the rotation speed V r1 of the mill motor and the rotation speed V r2 of the mill motor provided in the rear stage stand, and the rotation speed deviation (V r2 − V r1 ) as an input value, an estimator for estimating the elongation K 10 of the material to be rolled based on the mechanical characteristics of the material to be rolled by a disturbance observer of the continuous rolling mill, and the adjustable gain K , comprising a gain adjuster to set based on the estimated amount of elongation the material to be rolled which is estimated by the device K 10, the looper controller, adjusts to follow the variation of the mechanical properties of the material to be rolled The control amount is calculated on the basis of the gain K.
The tension and looper angle control device of another continuous rolling mill according to the present invention includes a front stand and a rear stand provided with a mill motor, and a looper provided with a looper motor disposed between the front stand and the rear stand. And a tension and looper angle control device of a continuous rolling mill provided with a continuous rolling mill using a metal plate as a material to be rolled, wherein the rotational speed of the mill motor provided in the front stand and the rotational speed of the mill motor provided in the rear stand The elongation amount of the material to be rolled is calculated on the basis of the first derivation means for deriving the rotation speed deviation with respect to the rotation speed deviation calculated by the first derivation means and the mechanical properties of the material to be rolled. Estimation means for estimating, and second derivation means for deriving a control amount of the rotational speed of the former mill motor and an angular speed of the looper, and the second derivation calculation Stage, depending on the elongation amount of the rolled material which has been estimated by the estimating means, and adjusts the control amount.
Further, the tension and looper angle control method of the continuous rolling mill of the present invention includes a front stand and a rear stand provided with a mill motor, and a looper provided with a looper motor disposed between the front stand and the rear stand. A continuous rolling mill control method using a metal plate as a material to be rolled, wherein the tension F of the material to be rolled and the looper angle θ of the looper between the front stand and the rear stand are target values, respectively. A tension and looper angle control method for a continuous rolling mill that follows T ref and θ ref , the deviation between the measured value of the tension F and the target value T ref , and the measured value and the target value θ ref of the looper angle θ. A looper control step for calculating and outputting the control amount of the rotational speed of the former mill motor and the control amount of the angular speed of the looper using an adjustable gain K, with the deviation from A subtraction step for calculating and outputting a rotational speed deviation (V r2 −V r1 ) between the rotational speed V r1 of the mill motor provided in the front stage stand and the rotational speed V r2 of the mill motor provided in the rear stage stand, and the rotational speed deviation ( V r2 −V r1 ) as an input value, the estimation step of estimating the elongation K 10 of the material to be rolled by the disturbance observer of the continuous rolling mill based on the mechanical characteristics of the material to be rolled, and the adjustable the gain K, and and a gain adjustment step of setting, based on the elongation amount K 10 of the rolled material which has been estimated by the estimation process, the looper control step, follow the fluctuation of the mechanical properties of the material to be rolled The control amount is calculated based on the gain K adjusted in this way.

本発明によれば、被圧延材の機械的物性の場所による変動による伸び量を逐次推定し、当該伸び量に基づきルーパ制御器の調整可能なゲインを設定するようにした。したがって、被圧延材の高速・高精度な圧延に際して、スタンド間の張力の変動とルーパ角度の変動との相互干渉を従来よりも低いレベルに抑制し、且つ被圧延材の機械的特性等の変動により、被圧延材の張力及びルーパ角度が変動することを可及的に抑制することが可能になった。   According to the present invention, the amount of elongation due to fluctuations due to the location of the mechanical properties of the material to be rolled is sequentially estimated, and the adjustable gain of the looper controller is set based on the amount of elongation. Therefore, during high-speed and high-precision rolling of the material to be rolled, the mutual interference between fluctuations in tension between the stands and fluctuations in the looper angle is suppressed to a lower level than before, and fluctuations in the mechanical properties of the material to be rolled. Thus, it is possible to suppress the fluctuation of the tension and the looper angle of the material to be rolled as much as possible.

金属板の被圧延材として鋼板を例に取り上げて、本発明を実施するための形態として、鋼板の連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置及び制御方法の一例を、図面及び数式を用いて詳細に説明する。
図1は、本実施の形態の連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置の概略構成の一例を示すブロック図である。
連続圧延機本体は、背景技術で説明した図9と同様に、前段スタンド1、後段スタンド2、前段ミルモータ4、後段ミルモータ5、ルーパ6、及びルーパモータ7を備えて構成されている。
Taking a steel plate as an example of a rolled material of a metal plate, as an embodiment for carrying out the present invention, details of an example of a tension and looper angle control device and control method of a continuous rolling machine for steel plate using drawings and mathematical formulas Explained.
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a tension and looper angle control device of a continuous rolling mill according to the present embodiment.
The main body of the continuous rolling mill includes the front stage stand 1, the rear stage stand 2, the front stage mill motor 4, the rear stage mill motor 5, the looper 6, and the looper motor 7, similarly to FIG. 9 described in the background art.

各図において、同一の機能を有する部分及び装置には同じ符号を付記して、図面間での各部の対応関係を明瞭にした。又、図1等において、前段ミルモータ速度制御器18は、比例・積分制御法によるPI制御器(伝達関数を(Kp1・s+Ki1)/sとする。ここでKp1、Ki1:定数)で構成され、ルーパ速度制御器9もPI制御器(伝達関数を(Kp2・s+Ki2)/sとする。ここでKp2、Ki2:定数)で構成される場合を例に挙げて説明する。なお、これらのミルモータ速度制御器18とルーパ速度制御器9は、PI制御器以外にPID制御器など、圧延機で通常よく用いられるタイプの公知の制御器であっても良い。 In each drawing, parts and devices having the same function are denoted by the same reference numerals to clarify the correspondence between the parts in the drawings. Further, in FIG. 1 and the like, the pre-mill motor speed controller 18 is a PI controller based on a proportional / integral control method (the transfer function is (K p1 · s + K i1 ) / s, where K p1 and K i1 are constants). The looper speed controller 9 is also a PI controller (the transfer function is (K p2 · s + K i2 ) / s, where K p2 and K i2 are constants). To do. Note that these mill motor speed controller 18 and looper speed controller 9 may be known controllers of the type commonly used in rolling mills, such as a PID controller, in addition to the PI controller.

図1において、被圧延材3に印加される張力Fに関して、操業者が予め設定した張力指令値Trefと、張力検出器12により検出した張力測定値Tmとの張力偏差(Te=Tref−Tm)を減算器(B)20で算出する。また、予め設定したルーパ角度指令値θrefと、ルーパ角度検出器11により検出したルーパ角度θmとのルーパ角度偏差(θe=θref−θm)を減算器(C)21で算出する。当該張力偏差Teとルーパ角度偏差θeは、ルーパ制御器14に入力される。ルーパ制御器14は、これらの張力偏差Teとルーパ角度偏差θeとを零にするように、以下で詳細に説明するような演算を行い、前段ミルモータ速度指令値Vrefと、ルーパ角速度指令値ωref1とを算出する。 In FIG. 1, with respect to the tension F applied to the material 3 to be rolled, a tension deviation (T e = T) between a tension command value T ref preset by the operator and a measured tension value T m detected by the tension detector 12. ref− T m ) is calculated by the subtracter (B) 20. Further, the subtractor (C) 21 calculates a looper angle deviation (θ e = θ ref −θ m ) between the preset looper angle command value θ ref and the looper angle θ m detected by the looper angle detector 11. . The tension deviation T e and the looper angle deviation theta e is input to the looper controller 14. Looper controller 14, and these tension deviation T e and the looper angle deviation theta e to zero, perform operations such as described in detail below, the front mill motor speed command value V ref, looper angular velocity command The value ω ref1 is calculated.

ルーパ制御器14により算出した前段ミルモータ速度指令値Vrefと、前段ミルモータ速度検出器8で検出した前段ミルモータ4の回転速度Vr1との前段ミルモータ速度偏差(Vref1−Vr1)を減算器(E)23で演算し、前段ミルモータ速度制御器18に出力する。前述したように前段ミルモータ速度制御器18は、PI制御の演算を行い、その演算の結果に基づく制御出力に従って前段ミルモータ4を駆動させる。以上の制御ループによって前段スタンド1と後段スタンド2との間(スタンド間)の張力Fを一定に保つように制御する。 And front mill motor speed command value V ref that is calculated by the looper controller 14, the front stage mill motor speed deviation between the rotational speed V r1 of the preceding mill motor 4 detected in the previous paragraph the mill motor speed detector 8 (V ref1 -V r1) subtractor ( E) Calculate at 23 and output to the pre-mill motor speed controller 18. As described above, the pre-mill motor speed controller 18 performs the PI control calculation and drives the pre-mill motor 4 according to the control output based on the calculation result. By the above control loop, the tension F between the front stand 1 and the rear stand 2 (between stands) is controlled to be kept constant.

また、ルーパ制御器14により算出したルーパ角速度指令値ωref1と、ルーパ速度検出器10により検出したルーパ角速度ωmとの角速度偏差(ωref1−ωm)を減算器(A)19で算出してルーパ速度制御器9に出力する。前述したようにルーパ速度制御器9は、PI制御の演算を行い、その演算の結果に基づく制御出力に従ってルーパモータ7を駆動させて、設定した角度(ルーパ角度指令値θref)にルーパ角度θを保つように制御する。なお、以下で詳細に説明するように、推定器16は、前段ミルモータ4の回転速度Vr1と、後段ミルモータ速度検出器13で検出した後段ミルモータ5の回転速度Vr2との前後速度偏差(Ve=Vr2−Vr1)を用いて、外乱オブザーバにより被圧延材3の硬度の変動を推定し、該推定した値を用いて、圧延中のルーパ制御器14のゲインの変更をゲイン調整器17に指示する。 The subtractor (A) 19 calculates an angular velocity deviation (ω ref1 −ω m ) between the looper angular velocity command value ω ref1 calculated by the looper controller 14 and the looper angular velocity ω m detected by the looper velocity detector 10. To the looper speed controller 9. As described above, the looper speed controller 9 performs the PI control calculation, drives the looper motor 7 according to the control output based on the calculation result, and sets the looper angle θ to the set angle (looper angle command value θ ref ). Control to keep. As will be described in detail below, the estimator 16 has a longitudinal speed deviation (V) between the rotational speed V r1 of the front mill motor 4 and the rotational speed V r2 of the rear mill motor 5 detected by the rear mill motor speed detector 13. e = V r2 −V r1 ), the fluctuation of the hardness of the material 3 to be rolled is estimated by a disturbance observer, and the gain change of the looper controller 14 during rolling is estimated using the estimated value. 17 is instructed.

<ルーパ制御器14>
次に、張力Fとルーパ角度θとを一定に制御するルーパ制御器14の制御ブロックの構成と、ルーパ制御器14内の信号処理の流れを説明する。図2は、ルーパ制御器14の構成の一例を示すブロック線図である。
図2に示すようにして加算器71〜74、減算器75、76、増幅器60、65〜70、積分器61〜64を組み合わせることにより、ルーパ制御器14を実現することができる。
ルーパ制御器14に入力される信号は、前述した張力偏差Te、ルーパ角度偏差θe、張力測定値Tm、及びルーパ角度測定値θmであり、ルーパ制御器14から出力される信号は、前段ミルモータ速度指令値Vref1とルーパ角速度指令値ωref1である。ルーパ制御器14の各ブロックの機能・構成を以下に記す。
<Looper controller 14>
Next, the configuration of the control block of the looper controller 14 that controls the tension F and the looper angle θ constant, and the flow of signal processing in the looper controller 14 will be described. FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the looper controller 14.
The looper controller 14 can be realized by combining the adders 71 to 74, the subtractors 75 and 76, the amplifiers 60 and 65 to 70, and the integrators 61 to 64 as shown in FIG.
The signals input to the looper controller 14 are the above-described tension deviation T e , looper angle deviation θ e , measured tension value T m , and measured looper angle value θ m , and the signal output from the looper controller 14 is The former mill motor speed command value V ref1 and the looper angular speed command value ω ref1 . The function and configuration of each block of the looper controller 14 will be described below.

(クロスコントローラ)
図11に示した非干渉化コントローラ(クロスコントローラ57、58)と、本実施の形態における、図2に示す非干渉化コントローラ(積分器62(Ki021/s:ゲインKi021)及び積分器63(Ki012/s:ゲインKi012))は、張力Fとルーパ角度θとの干渉を打ち消すという同一の役割を持つ。しかしながら、一般的に従来のクロスコントローラ57、58は、張力モデルやルーパモデルの逆伝達関数で表現されるのに対して、図2に示す本実施の形態の非干渉化コントローラ(積分器62及び積分器63)は、制御対象の変数と指定応答の変数とを含んだ数式で表現される。このため、本実施の形態の非干渉化コントローラは、指定応答の変数を変更(調整)するだけで、張力Fとルーパ角度θとの干渉を低減することができるという特長を持つ。一方、従来の非干渉化クロスコントローラ(クロスコントローラ57、58)は、張力モデルやルーパモデルの逆伝達関数で表現されるため、張力Fとルーパ角度θとの干渉を低減させようとする際には、再度、クロスコントローラ57、58を設計し直さなければならない問題を有する。
(Cross controller)
The non- interacting controller (cross controllers 57 and 58) shown in FIG. 11 and the non- interacting controller (integrator 62 (K i021 / s: gain K i021 ) and integrator 63 shown in FIG. (K i012 / s: gain K i012 )) has the same role of canceling the interference between the tension F and the looper angle θ. However, in general, the conventional cross controllers 57 and 58 are expressed by a reverse transfer function of a tension model or a looper model, whereas the non-interacting controller (integrator 62 and integrator) of the present embodiment shown in FIG. The integrator 63) is expressed by a mathematical expression including a variable to be controlled and a variable of a designated response. For this reason, the non-interacting controller of the present embodiment has a feature that interference between the tension F and the looper angle θ can be reduced only by changing (adjusting) the variable of the designated response. On the other hand, the conventional non-interacting cross controllers (cross controllers 57 and 58) are expressed by the inverse transfer function of the tension model or the looper model, and therefore, when trying to reduce the interference between the tension F and the looper angle θ. Has the problem that the cross controllers 57 and 58 have to be redesigned.

(前段ミルモータ速度指令値Vref1、ルーパ角速度指令値ωref1を導出する演算処理)
図2において、ルーパ制御器14からの出力信号である、前段ミルモータ速度指令値Vref1、ルーパ角速度指令値ωref1は、それぞれ次の(1)式、(2)式で表される。
(Calculation process for deriving the former mill motor speed command value V ref1 and the looper angular speed command value ω ref1 )
In FIG. 2, the pre-mill motor speed command value V ref1 and the looper angular velocity command value ω ref1 , which are output signals from the looper controller 14, are expressed by the following formulas (1) and (2), respectively.

Figure 2010029889
Figure 2010029889

ここで、Teは張力偏差、θeはルーパ角度偏差、Tmは張力測定値、θmはルーパ角度の測定値である。なお、(1)式及び(2)式の導出、及び各係数K(ゲイン)については以下で説明する。 Here, Te is a tension deviation, θ e is a looper angle deviation, T m is a measured tension value, and θ m is a measured value of the looper angle. The derivation of equations (1) and (2) and each coefficient K (gain) will be described below.

(ILQ最適サーボ設計法によるゲインKの導出指針・方法)
ルーパ制御器14の最適サーボ系の設計は、公知である最適レギュレータの逆問題を利用したILQ(Inverse Linear Quadratic)設計法を用いて行うことができる。ILQ設計法については例えば非特許文献1に詳細に記載されている。
(Gain K derivation guideline and method by ILQ optimal servo design method)
The optimal servo system of the looper controller 14 can be designed by using an ILQ (Inverse Linear Quadratic) design method that utilizes a known inverse problem of the optimal regulator. The ILQ design method is described in detail in Non-Patent Document 1, for example.

まず、ILQ設計法について簡単に記す。本発明の対象となるプラントのモデル(ルーパモデルと張力モデル)のように、可制御且つ可観測な線形時不変システムでは、その線形化した数学的モデルは、以下の(3)式の形式で表される。   First, the ILQ design method will be briefly described. In a controllable and observable linear time-invariant system, such as a plant model (looper model and tension model) that is the subject of the present invention, the linearized mathematical model is in the form of the following equation (3): expressed.

Figure 2010029889
Figure 2010029889

ここで、xは状態量(n次元)、uは操作量(m次元)、yは出力(制御量:m次元)であり、A、B、Cは数学モデルに固有の適当な大きさの行列であり、rankB=rankC=mとする(n、mは自然数である)。また、(3)式において、xの上に付している「・」は時間微分であることを示している。   Here, x is a state quantity (n-dimension), u is an operation quantity (m-dimension), y is an output (control quantity: m-dimension), and A, B, and C have appropriate sizes specific to the mathematical model. It is a matrix, and rank B = rank C = m (n and m are natural numbers). Further, in the expression (3), “·” attached to x indicates that it is time differentiation.

(3)式で記述される数学的モデルに対して、最適サーボの設計問題を検討することにより、所定の評価関数を最小化する最適レギュレータの解を得る。一方、ILQ設計法では、当該最適サーボの逆問題を解くことによりことに最適制御ゲインKを求める。図3は、ILQ最適サーボ系の構成の一例を示すブロック線図である。
具体的に、最適制御ゲインKを用いると、最適制御則は(4)式で表される。
The optimal servo solution that minimizes the predetermined evaluation function is obtained by examining the optimal servo design problem for the mathematical model described by equation (3). On the other hand, in the ILQ design method, the optimum control gain K is obtained by solving the inverse problem of the optimum servo. FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the ILQ optimum servo system.
Specifically, when the optimum control gain K is used, the optimum control law is expressed by equation (4).

Figure 2010029889
Figure 2010029889

最適制御ゲインKはフィードバックゲインKfと積分ゲインKiとに分離でき、その導出式は、次の(5)式、(6)式となる。 The optimum control gain K can be separated into a feedback gain K f and an integral gain K i, and the derivation equations thereof are the following equations (5) and (6).

Figure 2010029889
Figure 2010029889

ここで、Iは単位行列である。また、(6)式内のFは以下の(a)〜(d)のようにして求められる。   Here, I is a unit matrix. Further, F in the equation (6) is obtained as follows (a) to (d).

(a) 極の位置、すなわち制御系の応答を指定する(以下の(7)式を参照)。 (A) Specify the position of the pole, that is, the response of the control system (see the following equation (7)).

Figure 2010029889
Figure 2010029889

(b) G=[g12 ・・・ gn]を次の(8)式で計算する。 (B) G = [g 1 g 2 ... G n ] is calculated by the following equation (8).

Figure 2010029889
Figure 2010029889

ただし、W(S)は伝達関数行列である。
(c) T=[t12 ・・・ tn]を次の(9)式で計算する。
However, W (S) is a transfer function matrix.
(C) T = [t 1 t 2 ... T n ] is calculated by the following equation (9).

Figure 2010029889
Figure 2010029889

(d) (9)式のT-1(Tの転置行列)を求め、次の(10)式によりFを計算する。 (D) Find T −1 (transposition matrix of T) in equation (9), and calculate F by the following equation (10).

Figure 2010029889
以上の(a)〜(d)の手順により、(6)式内のFが求められる。
又、本実施の形態において各状態量x、制御量y、操作量uは、ぞれぞれ以下の(11)式、(12)式、(13)式で与えられる。
Figure 2010029889
F in the equation (6) is obtained by the above procedures (a) to (d).
In the present embodiment, the state quantity x, the control quantity y, and the operation quantity u are given by the following expressions (11), (12), and (13), respectively.

Figure 2010029889
ここで、Δtfは張力、ΔωLはルーパモータ7の角速度、Δθはルーパ6の角度、ΔVRは前段ミルモータ4の回転速度、ΔxHはルーパ速度制御器9の積分器の出力、ΔVRREFは前段ミルモータ4の速度指令値、ΔωLREFはルーパモータ7の角速度の指令値である。
また、プラントモデル(ルーパモデルと前段ミルモデル)の状態方程式を求めると、(3)式のA、B、Cは、それぞれ以下の(14)式、(15)式、(16)式のように表わされる。
Figure 2010029889
Figure 2010029889
Here, Δt f is the tension, Δω L is the angular speed of the looper motor 7, Δθ is the angle of the looper 6, ΔV R is the rotational speed of the former mill motor 4, Δx H is the output of the integrator of the looper speed controller 9, and ΔV RREF is A speed command value for the former mill motor 4, Δω LREF, is a command value for the angular speed of the looper motor 7.
Further, when the state equations of the plant model (looper model and previous mill model) are obtained, A, B, and C in the equation (3) are as shown in the following equations (14), (15), and (16), respectively. It is expressed in
Figure 2010029889

ここで、Eは被圧延材3のヤング率、K10は被圧延材3の伸び量、Lはスタンド間の距離、JLはルーパモータ7の慣性、φはルーパモータ7のトルク定数、gLはルーパモータ7のギヤ比、α2はミルモータの回転速度からループ量への変換係数、Tvは前段ミルモータ4の速度制御系の時定数、K21はルーパモータ7の速度制御を行うPI制御系(ルーパ速度制御器9)の比例ゲイン、T21はルーパモータ7の速度制御を行うPI制御系の積分ゲイン、F1は負荷トルク発生関数、F2はルーパ6の角度θからループ量への変換関数、F3は張力Fから負荷トルクへの変換係数、Zはルーパダンピング係数である。
(3)〜(16)式により、ILQ制御の最適制御ゲインK(以下ではゲインKと略記する)を導出する。
Here, E is the Young's modulus of the material to be rolled 3, K 10 is the amount of elongation of the material to be rolled 3, L is the distance between the stands, J L is the inertia of the looper motor 7, φ is the torque constant of the looper motor 7, and g L is The gear ratio of the looper motor 7, α 2 is a conversion coefficient from the rotational speed of the mill motor to the loop amount, T v is a time constant of the speed control system of the pre-stage mill motor 4, and K 21 is a PI control system (looper) for controlling the speed of the looper motor 7 proportional gain of the speed controller 9), the transfer function of the T 21 is an integral gain of PI control system controlling the speed of Rupamota 7, F 1 is the load torque generation function, F 2 from the angle θ of the looper 6 to the loop amount, F 3 is a conversion coefficient from tension F to load torque, and Z is a looper damping coefficient.
The optimum control gain K of ILQ control (hereinafter abbreviated as gain K) is derived from the equations (3) to (16).

(各ゲインの設定)
前述したILQ設計法によって、図2に記載した各ゲインKを以下のように導くことができる。
ゲインKf011、Kf012、Kf021、Kf022の表式を、それぞれ以下の(17)式、(18)式、(19)式、(20)式に示す。
(Each gain setting)
With the ILQ design method described above, each gain K shown in FIG. 2 can be derived as follows.
Expressions of the gains K f011 , K f012 , K f021 , and K f022 are shown in the following expressions (17), (18), (19), and (20), respectively.

Figure 2010029889
Figure 2010029889

ここで、ωTCは張力制御応答であり、ωHCはルーパ角度制御応答である。
張力制御系とルーパ角度制御系の指定応答の変数であるωHC、ωTCは自由に設定できるパラメータであり、これらを変更することで、任意の張力制御応答、ルーパ角度制御応答を得ることができるため、ゲインKを現場で調整をし易いという特徴を持つ。
尚、ゲインKi011、Ki012、Ki021、Ki022についても、(5)式〜(16)式を演算することにより設定することができる。
Here, ω TC is a tension control response, and ω HC is a looper angle control response.
Ω HC and ω TC , which are designated response variables of the tension control system and looper angle control system, are parameters that can be set freely. By changing these parameters, it is possible to obtain an arbitrary tension control response and looper angle control response. Therefore, the gain K is easy to adjust on site.
The gains K i011 , K i012 , K i021 , and K i022 can also be set by calculating the equations (5) to (16).

<推定器16>
(17)式に示すように、ルーパ制御器14のゲインKf011の算出式内には、被圧延材3のヤング率Eや被圧延材の伸び量K10といった被圧延材3のパラメータを含んでいる。しかしながら、被圧延材3である鋼板は、通板時に、温度や硬度等が部位により変動することが一般的である。この変動が連続圧延機の制御に際して外乱として悪影響を及ぼす。本実施の形態においては、当該変動の制御系への影響を低減するために、推定器16及びゲイン調整器17を用いてルーパ制御器14のゲインKf011を変更することにより、通板時の被圧延材3に適したゲインKf011を調整して設定する。
<Estimator 16>
As shown in the equation (17), the calculation formula of the gain K f011 of the looper controller 14 includes the parameters of the material 3 to be rolled such as the Young's modulus E of the material 3 to be rolled and the elongation K 10 of the material to be rolled. It is out. However, the steel sheet that is the material to be rolled 3 generally varies in temperature, hardness, and the like depending on the part during passing. This fluctuation adversely affects the control of the continuous rolling mill as a disturbance. In the present embodiment, in order to reduce the influence of the fluctuation on the control system, the gain K f011 of the looper controller 14 is changed by using the estimator 16 and the gain adjuster 17, thereby The gain K f011 suitable for the material to be rolled 3 is adjusted and set.

本実施の形態では、前段スタンド1と後段スタンド2との間の硬度の変動がどの程度圧延に影響するのかを評価するために、以下に記すような外乱オブザーバを推定器16に構築し、張力検出器12により検出した張力測定値Tmと張力推定値とを用いて、以下のようにして被圧延材3の伸び量K10を推定する。 In the present embodiment, a disturbance observer as described below is constructed in the estimator 16 in order to evaluate how much the hardness variation between the front stage stand 1 and the rear stage stand 2 affects the rolling. Using the tension measurement value T m detected by the detector 12 and the estimated tension value, the elongation amount K 10 of the material to be rolled 3 is estimated as follows.

まず、前段ミルモータ速度検出器8で測定した前段ミルモータ4の単位時間当たりの回転数である回転速度Vr1と、後段ミルモータ速度検出器13で測定した後段ミルモータ5の単位時間当たりの回転数である回転速度Vr2との回転速度偏差Ve(=Vr2−Vr1)を用いて、前段スタンド1と後段スタンド2との間における被圧延材3の伸び量K10を、外乱オブザーバを用いて推定器16において推定する。ここで、回転速度偏差Veは、減算器22で算出されるものである。 First, the rotational speed V r1 , which is the rotational speed per unit time of the front-stage mill motor 4 measured by the front-stage mill motor speed detector 8, and the rotational speed per unit time of the rear-stage mill motor 5 measured by the rear-stage mill motor speed detector 13. Using the rotational speed deviation V e (= V r2 −V r1 ) with the rotational speed V r2 , the elongation K 10 of the material to be rolled 3 between the front stage stand 1 and the rear stage stand 2 is measured using a disturbance observer. Estimation is performed by the estimator 16. Here, the rotational speed deviation V e is calculated by the subtractor 22.

外乱オブザーバは、回転速度偏差(Ve=Vr2−Vr1)を入力値として、被圧延材3の硬度変動が影響を及ぼす被圧延材3の伸びを表すパラメータを推定する。この外乱オブザーバの状態方程式を(21)式に示す。

Figure 2010029889
The disturbance observer uses a rotational speed deviation (V e = V r2 −V r1 ) as an input value, and estimates a parameter representing the elongation of the material 3 to be rolled, which is affected by the hardness variation of the material 3 to be rolled. The equation of state of this disturbance observer is shown in equation (21).
Figure 2010029889

ここで、xs1は、張力推定値、ds1は、前段スタンド1及び後段スタンド2間の(すなわち前段スタンド1による)被圧延材3の伸び量K10の推定値、Veは回転速度差、Tmは実機の張力測定値、K1とK2はオブザーバゲインを表す。 Here, x s1 is an estimated tension value, d s1 is an estimated value of the elongation amount K 10 of the material to be rolled 3 between the front stage stand 1 and the rear stage stand 2 (that is, by the front stage stand 1), and V e is a rotational speed difference. , T m represents the measured tension of the actual machine, and K 1 and K 2 represent the observer gain.

以上のように、(21)式で記述される外乱オブザーバの状態方程式(モデル)は、実機の張力実績を再現するモデルであり、モデルの張力実績値と実機の張力測定値との差分を用いて、モデルと実機との誤差(板の伸び量)を推定する。
図4は、(21)式の状態方程式で表される外乱オブザーバの構成の一例を示すブロック線図である。図4に示すように、外乱オブザーバは、加算器85と、減算器84、86と、増幅器(オブザーバゲイン)81、82と、積分器80(張力発生モデル)、83とを組み合わせることにより実現できる。
As described above, the state equation (model) of the disturbance observer described by the equation (21) is a model that reproduces the actual tension value of the actual machine, and uses the difference between the actual tension value of the model and the measured tension value of the actual machine. Thus, the error between the model and the actual machine (plate elongation) is estimated.
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the disturbance observer represented by the equation (21). As shown in FIG. 4, the disturbance observer can be realized by combining an adder 85, subtracters 84 and 86, amplifiers (observer gain) 81 and 82, and integrators 80 (tension generation model) and 83. .

実機の張力測定値Tmと張力推定値xs1とにより外乱オブザーバで推定される、被圧延材3の伸び量の推定値ds1を、前述した被圧延材3の伸び量K10として採用する。推定器16は、当該伸び量K10を用いて、例えば(17)式において用いられている被圧延材3の伸び量K10を予め設定した周期でリアルタイムに逐次変更する。ゲイン調整器17は、このようにして被圧延材3の伸び量K10が変更される度にゲインKf011を算出して、ルーパ制御器14に出力する。 The estimated value d s1 of the elongation amount of the material to be rolled 3 estimated by the disturbance observer based on the measured tension value T m of the actual machine and the estimated tension value x s1 is adopted as the elongation amount K 10 of the material to be rolled 3 described above. . Estimator 16 uses the elongation amount K 10, for example (17) sequentially changed in real time preset cycle elongation of K 10 of the rolled material 3 which is used in the formula. The gain adjuster 17 calculates the gain K f011 each time the elongation amount K 10 of the material to be rolled 3 is changed in this way, and outputs it to the looper controller 14.

ところで、以上のようにしてゲイン調整器17でルーパ制御器14のゲインKf011を変更し、被圧延材3の硬度の変動による"張力Fの変動とルーパ角度θの変動"の抑制を実現するが、このようにしてゲインKを変更すると、ルーパ制御器14のゲインKが急峻に変更することとなる。このため、ゲインKの変更時に張力Fが不安定化する可能性がある。そこで、本実施の形態では、ルーパ制御器14のゲインKを移動平均することで、急峻なゲインKの変更を防ぐようにしている。そのための方法として、以下の(23)式に示すように、ゲイン調整器17で算出したルーパ制御器14のゲインKの50個分のデータ(予め設定した期間のデータ)を平均し、ルーパ制御器14のゲインKを緩やかに変更する。尚、(23)式には、(17)式に示したルーパ制御器14のゲインKf011に含まれる被圧延材3の伸び量であるK10を、外乱オブザーバにより推定した被圧延材3の伸び量K10を用いて変更し、ルーパ制御器14のゲインKf011の移動平均を実行した例を示す。 By the way, as described above, the gain adjuster 17 changes the gain K f011 of the looper controller 14 to realize suppression of “variation in tension F and variation in looper angle θ” due to variation in hardness of the material 3 to be rolled. However, when the gain K is changed in this way, the gain K of the looper controller 14 changes abruptly. For this reason, the tension F may become unstable when the gain K is changed. Therefore, in the present embodiment, the gain K of the looper controller 14 is subjected to a moving average to prevent a steep change in the gain K. As a method for this, as shown in the following equation (23), 50 pieces of data (data for a preset period) of the gain K of the looper controller 14 calculated by the gain adjuster 17 are averaged, and looper control is performed. The gain K of the device 14 is changed gently. In Equation (23), K 10 , which is the elongation amount of the material to be rolled 3 included in the gain K f011 of the looper controller 14 shown in Equation (17), is estimated by the disturbance observer. change with elongation amount K 10, an example of executing the moving average of the gain K f011 of the looper controller 14.

Figure 2010029889
Figure 2010029889

なお、(23)式において、Kf011[k−1]はルーパ制御器14のゲインKf011の1時刻前のデータを表す。
これら(21)式〜(23)式の方法を用いることにより、ルーパ制御器14のゲインKf011を被圧延材3の硬度の変動に追従するように変更することができ、被圧延材3の硬度の変動による張力Fの変動とルーパ角度θの変動とを抑制することが可能となる。
In the equation (23), K f011 [k−1] represents data one time before the gain K f011 of the looper controller 14.
By using these methods (21) to (23), the gain K f011 of the looper controller 14 can be changed so as to follow the fluctuation of the hardness of the material 3 to be rolled. It becomes possible to suppress the fluctuation of the tension F and the fluctuation of the looper angle θ due to the fluctuation of the hardness.

図5は、ルーパ制御器14のゲインKf011を算出するためのゲイン調整器17における構成の一例を示すブロック線図である。すなわち、ゲイン調整器17が、前述した(17)、(23)式で演算する処理を表すブロック線図である。
図5に示すように、乗算器100〜102、除算器103、104、増幅器105〜107、一次遅れ要素106、減算器108、加算器109を組み合わせることにより、ゲインKf011を算出するための構成がゲイン調整器17内に得られる。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the gain adjuster 17 for calculating the gain K f011 of the looper controller 14. That is, the gain adjuster 17 is a block diagram showing the processing performed by the aforementioned equations (17) and (23).
As shown in FIG. 5, a configuration for calculating gain K f011 by combining multipliers 100 to 102, dividers 103 and 104, amplifiers 105 to 107, first-order lag element 106, subtractor 108, and adder 109. Is obtained in the gain adjuster 17.

ゲイン調整器17は、推定器16で(21)式により算出された被圧延材3の伸び量ds1(K10)を入力して、ゲインKf011を算出する。算出したゲインKf011の50時刻前までのデータを用いて、ゲインKf011を平均化し、その出力値を、図2に示した増幅器66のゲインKf011として設定する。図5に示した移動平均を演算するブロックもゲイン調整器17に組み込むとよい。
以上のように本実施形態では、減算器22により第1の導出手段が実現され、推定器16により推定手段が実現され、ルーパ制御器14及びゲイン調整器17により第2の導出手段が実現される。
なお、ゲイン調整器17は、以上の態様のほか、推定器16又はルーパ制御器14に組み込むことが可能であることは明らかである。
The gain adjuster 17 inputs the elongation d s1 (K 10 ) of the material to be rolled 3 calculated by the estimator 16 by the equation (21), and calculates the gain K f011 . The gain K f011 is averaged using the data obtained up to 50 hours before the calculated gain K f011 , and the output value is set as the gain K f011 of the amplifier 66 shown in FIG. The block for calculating the moving average shown in FIG.
As described above, in the present embodiment, the first derivation unit is realized by the subtractor 22, the estimation unit is realized by the estimator 16, and the second derivation unit is realized by the looper controller 14 and the gain adjuster 17. The
It should be noted that the gain adjuster 17 can be incorporated in the estimator 16 or the looper controller 14 in addition to the above-described aspects.

又、ゲインKf011の移動平均値をルーパ制御器14に設定すれば、急峻なゲインKの変更を防ぐことができるので好ましいが、移動平均値ではなくゲインKf011そのものをルーパ制御器14に設定してもよい。
又、ルーパ制御器14に、例えばゲインKf011を変更するか否かを判定するための閾値を予め設定しておき、ゲイン調整器17で得られた"ゲインKf011そのもの又はゲインKf011の移動平均値"が、該閾値を超えるか否かをルーパ制御器14が判定し、該閾値を超える場合には、ゲインKf011をゲイン調整器17で得られた"ゲインKf011そのもの又はゲインKf011の移動平均値に変更し、そうでない場合にはゲインKf011を変更しないようにしてもよい。
Further, by setting the moving average value of the gain K f011 looper controller 14, although preferably it is possible to prevent the change of the steep gain K, set looper controller 14 a gain K f011 itself rather than the moving average value May be.
Further, for example, a threshold value for determining whether or not to change the gain K f011 is set in the looper controller 14 in advance, and the “gain K f011 itself or the movement of the gain K f011 obtained by the gain adjuster 17 is obtained. average "is, whether more than the threshold value determined looper controller 14, if it exceeds the threshold value, the gain K f011 obtained by the gain adjuster 17" gain K f011 itself or gain K f011 If not, the gain K f011 may not be changed.

又、図1に概略を示した本実施の形態の連続圧延機の張力及びルーパ制御装置を、パーソナルコンピュータ又はPLC(Programmable Logic Controller)等で構成することができる。当該制御装置を主幹制御装置に組み込む際には、前段ミルモータ4の回転速度Vr1と後段ミルモータ5の回転速度Vr2との前後速度偏差(Ve=Vr2−Vr1)を用いて、被圧延材3の伸び量K10を推定する推定器と、(23)式に示したようなルーパ制御器14のゲインKを移動平均する数式を所定のクロック時間で動作するように、離散化して構成する。当該主幹制御装置をパーソナルコンピュータ又はPLCで構成する場合には、半導体メモリやハードディスクドライブ、入力手段としてのキーボード及びマウス、出力手段としてのコンピュータディスプレー、及びディジタル又はアナログ入出力ボードを用いるとよい。又、工場内のネットワークに接続するためのLANボードを当該主幹制御装置が具備してもよい。そして、前述した制御用の各計算等の信号処理・データ処理を実行するためのコンピュータプログラムを作成して、当該主幹制御装置の内蔵メモリ等にインストールするとよい。又、以上では本実施の形態の連続圧延機の張力及びルーパ制御装置について詳細に説明したが、図1、図2、図4、及び図7に示した各ブロックで実行する一連の演算・制御の処理手順で構成された連続圧延機の張力及びルーパ制御方法も本発明に含まれる。 Further, the tension and looper control device of the continuous rolling mill of the present embodiment schematically shown in FIG. 1 can be configured by a personal computer, PLC (Programmable Logic Controller) or the like. When the control device is incorporated in the master control device, the longitudinal deviation (V e = V r2 −V r1 ) between the rotational speed V r1 of the front mill motor 4 and the rotational speed V r2 of the rear mill motor 5 is used. An estimator that estimates the elongation K 10 of the rolled material 3 and a mathematical expression that averages the gain K of the looper controller 14 as shown in equation (23) are discretized so as to operate at a predetermined clock time. Constitute. When the master control device is constituted by a personal computer or PLC, a semiconductor memory or hard disk drive, a keyboard and mouse as input means, a computer display as output means, and a digital or analog input / output board may be used. Further, the master control device may be provided with a LAN board for connecting to a factory network. Then, a computer program for executing signal processing and data processing such as each calculation for control described above may be created and installed in a built-in memory or the like of the master control device. Further, the tension and looper control device of the continuous rolling mill according to the present embodiment has been described in detail above, but a series of calculation / control executed in each block shown in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 4, and FIG. The tension and looper control method of the continuous rolling mill configured by the above processing procedure is also included in the present invention.

<シミュレーションの結果>
前段スタンド1と後段スタンド2との間での被圧延材3の硬度の変動による張力Fの変動を確認するために、連続圧延機のシミュレーションを実施した。具体的に説明すると、実機の張力測定値Tmを用いて、(21)式により、被圧延材3の伸び量K10を推定する(被圧延材3の伸び量の推定値ds1を算出する)シミュレーションを行った。
図6は、連続圧延機のシミュレーションを行って被圧延材3の伸び量K10を推定した結果の一例を示す図である。
図6は、ヤング率E=1500[kgf/mm2]、スタンド間距離L=5846[mm]、ωHC=10[rad/s]、ωTC=20[rad/s]、外乱オブザーバゲインK1=20、K2=365とし、圧延条件として、板厚2mmの鋼材を作り込むことを想定してシミュレーションを行った結果である。
<Simulation results>
In order to confirm the fluctuation of the tension F due to the fluctuation of the hardness of the material to be rolled 3 between the front stage stand 1 and the rear stage stand 2, a continuous rolling mill was simulated. Calculating Specifically, by using an actual tension measurements T m, the equation (21), the estimated value d s1 elongation amount (the rolled material 3 to estimate the elongation amount K 10 of material to be rolled 3 A simulation was performed.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a result of estimating the elongation amount K 10 of the material to be rolled 3 by performing simulation of the continuous rolling mill.
FIG. 6 shows Young's modulus E = 1500 [kgf / mm 2 ], distance between stands L = 5846 [mm], ω HC = 10 [rad / s], ω TC = 20 [rad / s], disturbance observer gain K This is a result of simulation assuming that 1 = 20, K 2 = 365, and steel material having a plate thickness of 2 mm is formed as rolling conditions.

図6に示すように、被圧延材3の硬度の変動により張力Fの変動が発生すると、被圧延材3の伸び量K10の推定値ds1は大きく変動している。ここで、図6は、実機の張力測定値Tmや前後速度偏差Ve(ミルモータの回転速度)等のデータを用いて推定を行った結果である。このとき、(17)式に示した"被圧延材3の伸び量K10"を一定としており、実際の被圧延材3の伸び量と被圧延材3の伸び量の設定値との間に大きく乖離が生じ、張力Fの変動が発生する可能性がある。 As shown in FIG. 6, when the fluctuation of the tension F occurs due to the fluctuation of the hardness of the material 3 to be rolled, the estimated value d s1 of the elongation K 10 of the material 3 to be rolled changes greatly. Here, FIG. 6 shows the result of estimation using data such as the measured tension value T m of the actual machine and the longitudinal speed deviation V e (rotational speed of the mill motor). At this time, the “elongation amount K 10 of the material 3 to be rolled” shown in the equation (17) is constant, and between the actual elongation amount of the material 3 to be rolled and the set value of the elongation amount of the material 3 to be rolled. There is a possibility that a large divergence occurs and the tension F fluctuates.

そこで、このことを確認するために、シミュレーションで被圧延材3の硬度の変動を模擬した。具体的に、被圧延材3の伸び量K10を示すパラメータを、シミュレーションを開始してから10秒後にステップ状に変化させることとした。図7は、被圧延材3の板伸びパラメータをステップ状に変化させた場合に被圧延材3に生じる張力FBKをシミュレーションした結果の一例を示す図である。 Therefore, in order to confirm this, a variation in the hardness of the material to be rolled 3 was simulated by simulation. Specifically, it was decided to change the parameter indicative of the elongation of K 10 of the rolled material 3, after 10 seconds from the start of the simulation steps. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a result of simulating the tension F BK generated in the material to be rolled 3 when the plate elongation parameter of the material to be rolled 3 is changed in a step shape.

図7に示すように、被圧延材3の伸び量K10を表すパラメータをステップ状に変化させることで、張力FBKの変動が発生する。このことから、被圧延材3の硬度の変動が発生することで張力FBKの変動が生じることが分かる。
このように被圧延材3の硬度の変動が生じることで発生する張力FBKの変動を抑制するために、(21)式に示した外乱オブザーバにより推定した被圧延材3の伸び量K10の推定値ds1を用いて、ルーパ制御器14のゲインKを変更した。図8は、被圧延材3の伸び量の推定値ds1を用いて、ルーパ制御器14のゲインKf011を変更した場合に被圧延材3に生じる張力FBKをシミュレーションした結果の一例を示す図である。このシミュレーションでは、被圧延材3の伸び量K10を示すパラメータを、シミュレーションを開始してから10秒後にステップ状に変化させている。
As shown in FIG. 7, by changing the parameter representing the extension amount K 10 of material to be rolled 3 stepwise variation of the tension F BK is generated. From this, it can be seen that the fluctuation of the tension F BK is caused by the fluctuation of the hardness of the material 3 to be rolled.
In this way, in order to suppress the fluctuation of the tension F BK generated by the fluctuation of the hardness of the material 3 to be rolled, the elongation K 10 of the material 3 estimated by the disturbance observer shown in the equation (21) The gain K of the looper controller 14 was changed using the estimated value d s1 . 8, using the estimated value d s1 elongation of the rolled material. 3 shows an example of a simulation result of the tensile force F BK occurring material to be rolled 3 when changing the gain K f011 of the looper controller 14 FIG. This simulation is a parameter indicating the extension amount K 10 of the rolled material 3, after 10 seconds from the start of the simulation is changed stepwise.

図8に示すように、被圧延材3の硬度の変動に対して、(21)式〜(23)式に示した被圧延材3の伸び量K10を外乱オブザーバで推定し、推定した被圧延材3の伸び量K10に追従させてルーパ制御器14のゲインKの変更を行うことで、前段スタンド1と後段スタンド2との間での被圧延材3の硬度の変動による張力Fの変動を抑制することができる。その結果、被圧延材3の板厚や板幅の劣化、板破断等のトラブルを防止でき、生産量の大きな増加に繋がる。 As shown in FIG. 8, with respect to the fluctuation of the hardness of the material to be rolled 3, the elongation K 10 of the material to be rolled 3 shown in the equations (21) to (23) is estimated by a disturbance observer, By changing the gain K of the looper controller 14 following the elongation K 10 of the rolled material 3, the tension F due to the fluctuation of the hardness of the rolled material 3 between the front stand 1 and the rear stand 2 is changed. Variations can be suppressed. As a result, troubles such as deterioration of the plate thickness and width of the material to be rolled 3 and plate breakage can be prevented, leading to a large increase in production.

以上のように本実施の形態では、張力検出器12で検出した"前段スタンド1と後段スタンド2との間の被圧延材3の張力F"の検出値Tmと張力指令値Trefとの偏差Teと、ルーパ角度検出器11で検出したルーパ角度θの検出値θmとルーパ角度指令値θrefとの偏差θeとを用いて、前段スタンド1と後段スタンド2との間の被圧延材3の張力Fとルーパ角度θとを制御する際に、前段ミルモータ4の回転速度Vr1と後段ミルモータ5の回転速度Vr2との偏差Veを用いて、推定器16が被圧延材3の硬度(被圧延材3の伸び量K10)を推定し、その推定値ds1を用いて、ルーパ制御器14のゲインKf011を変更する。すなわち、本実施の形態では、被圧延材3の機械的物性の場所による変動による伸び量K10を逐次推定し、当該伸び量K10の推定値ds1に基づきルーパ制御器14の調整可能なゲインKf011を設定するようにした。したがって、被圧延材3の高速・高精度な圧延に際して、スタンド1、2間の張力Fの変動とルーパ角度θの変動との相互干渉を従来よりも低いレベルに抑制し、且つ被圧延材3の機械的特性等の変動により発生する、被圧延材3の張力の変動に対して、被圧延材3の張力F及びルーパ角度θの変動を可及的に抑制することが可能になった。 As described above, in the present embodiment, the detected value T m of the “tension F of the material to be rolled 3 between the front stand 1 and the rear stand 2” detected by the tension detector 12 and the tension command value T ref and the deviation T e, with a deviation theta e between the detection value theta m and the looper angle command value theta ref of the looper angle theta which is detected by the looper angle detector 11, the between front stand 1 and the rear stage stand 2 When controlling the tension F and the looper angle θ of the rolled material 3, the estimator 16 uses the deviation V e between the rotational speed V r1 of the front mill motor 4 and the rotational speed V r2 of the rear mill motor 5 to estimate the material to be rolled. 3 (elongation K 10 of the material 3 to be rolled) is estimated, and the gain K f011 of the looper controller 14 is changed using the estimated value d s1 . That is, in the present embodiment, the elongation amount K 10 due to the variation of the mechanical properties of the material 3 to be rolled 3 is sequentially estimated, and the looper controller 14 can be adjusted based on the estimated value d s1 of the elongation amount K 10. The gain K f011 was set. Therefore, during high-speed and high-precision rolling of the material 3 to be rolled, the mutual interference between the fluctuation of the tension F between the stands 1 and 2 and the fluctuation of the looper angle θ is suppressed to a lower level than before, and the material 3 to be rolled. It is possible to suppress the fluctuation of the tension F and the looper angle θ of the rolled material 3 as much as possible with respect to the fluctuation of the tension of the rolled material 3 caused by the fluctuation of the mechanical characteristics and the like.

また、本実施の形態では、被圧延材3の張力Fの測定値と目標値Trefとの張力偏差(Te=Tref−Tm)、及びルーパ角度θの測定値と目標値θrefとの偏差(θref−θm)のそれぞれを入力値として、被圧延材3の張力Fとルーパ角度θとの干渉を、制御対象の変数と指定応答の変数とを含んだ数式で表現される非干渉化コントローラ(クロスコントローラ62、63)で打ち消すようにした。したがって、圧延スタンド1、2間の張力Fの変動とルーパ角度θの変動との相互干渉を従来よりも容易に低いレベルに抑制することが可能になった。 Further, in the present embodiment, the tension deviation (T e = T ref −T m ) between the measured value of the tension F and the target value T ref of the material 3 to be rolled, and the measured value and the target value θ ref of the looper angle θ. Deviation (θ ref −θ m ) as an input value, the interference between the tension F of the material 3 to be rolled and the looper angle θ is expressed by a mathematical formula including a variable to be controlled and a variable of a designated response. The non-interacting controller (cross controllers 62 and 63) cancels out. Therefore, the mutual interference between the fluctuation of the tension F between the rolling stands 1 and 2 and the fluctuation of the looper angle θ can be easily suppressed to a lower level than before.

尚、以上説明した本発明の実施の形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したCD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体などのプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。前記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
また、以上説明した本発明の実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
The embodiment of the present invention described above can be realized by a computer executing a program. Further, a means for supplying the program to the computer, for example, a computer-readable recording medium such as a CD-ROM recording such a program, or a transmission medium for transmitting such a program may be applied as an embodiment of the present invention. it can. A program product such as a computer-readable recording medium that records the program can also be applied as an embodiment of the present invention. The programs, computer-readable recording media, transmission media, and program products are included in the scope of the present invention.
In addition, the embodiments of the present invention described above are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. It will not be. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

本発明の実施形態を示し、連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置の概略構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of this invention and shows an example of schematic structure of the tension | tensile_strength and looper angle control apparatus of a continuous rolling mill. 本発明の実施形態を示し、ルーパ制御器の構成の一例を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows embodiment of this invention and shows an example of a structure of a looper controller. 本発明の実施形態を示し、ILQ最適サーボ系の構成の一例を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows embodiment of this invention and shows an example of a structure of an ILQ optimal servo system. 本発明の実施形態を示し、外乱オブザーバの構成の一例を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows embodiment of this invention and shows an example of a structure of a disturbance observer. 本発明の実施形態を示し、ルーパ制御器のゲインを算出するためのゲイン調整器における構成の一例を示すブロック線図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a gain adjuster for calculating a gain of a looper controller according to the embodiment of this invention. 本発明の実施形態を示し、連続圧延機のシミュレーションを行って被圧延材の伸び量を推定した結果の一例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows an example of the result of having performed the simulation of the continuous rolling mill and estimating the elongation amount of a to-be-rolled material. 本発明の実施形態を示し、被圧延材の板伸びパラメータをステップ状に変化させた場合に被圧延材に生じる張力をシミュレーションした結果の一例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows an example of the result of having simulated the tension | tensile_strength which arises in a to-be-rolled material when the plate elongation parameter of a to-be-rolled material is changed in step shape. 本発明の実施形態を示し、被圧延材の伸び量の推定値を用いて、ルーパ制御器のゲインを変更した場合に被圧延材3に生じる張力をシミュレーションした結果の一例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows an example of the result of having simulated the tension | tensile_strength which arises in the to-be-rolled material 3 when the gain of a looper controller is changed using the estimated value of the elongation amount of to-be-rolled material. 連続圧延機の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a continuous rolling mill. 連続圧延機のルーパ制御に用いられる従来の張力・ルーパ角度制御装置の第1の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st example of the conventional tension | tensile_strength and looper angle control apparatus used for the looper control of a continuous rolling mill. 連続圧延機のルーパ制御に用いられる従来の張力・ルーパ角度制御装置の第2の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd example of the conventional tension | tensile_strength and looper angle control apparatus used for the looper control of a continuous rolling mill.

符号の説明Explanation of symbols

1 前段スタンド
2 後段スタンド
3 被圧延材
4 前段ミルモータ
5 後段ミルモータ
6 ルーパ
7 ルーパモータ
8 前段ミルモータ速度検出器
9 ルーパ速度制御器
10 ルーパ速度検出器
11 ルーパ角度検出器
12 張力検出器
13 後段ミルモータ速度検出器
14 ルーパ制御器
16 推定器(外乱オブザーバ)
17 ゲイン調整器
18 前段ミルモータ速度制御器
19〜23 減算器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pre-stage stand 2 Post-stage stand 3 Rolled material 4 Pre-stage mill motor 5 Rear-stage mill motor 6 Looper 7 Looper motor 8 Pre-stage mill motor speed detector 9 Looper speed controller 10 Looper speed detector 11 Looper angle detector 12 Tension detector 13 Rear stage mill motor speed detection 14 Looper controller 16 Estimator (disturbance observer)
17 Gain adjuster 18 Pre-stage mill motor speed controller 19-23 Subtractor

Claims (8)

ミルモータを備えた前段スタンド及び後段スタンドと、前記前段スタンド及び前記後段スタンドの間に配設された、ルーパモータを備えたルーパとを有する、金属板を被圧延材とする連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置であり、前記前段スタンド及び前記後段スタンドの間での前記被圧延材の張力Fと前記ルーパのルーパ角度θとを、それぞれ目標値Tref、θrefに追従させる連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置であって、
前記張力Fの測定値と目標値Trefとの偏差、及び前記ルーパ角度θの測定値と目標値θrefとの偏差を入力値として、前記前段ミルモータの回転速度の制御量及び前記ルーパの角速度の制御量を、調整可能なゲインKを用いて演算して出力するルーパ制御器と、
前記前段スタンドが備えるミルモータの回転速度Vr1と、前記後段スタンドが備えるミルモータの回転速度Vr2との回転速度偏差(Vr2−Vr1)を算出して出力する減算器と、
前記回転速度偏差(Vr2−Vr1)を入力値として、前記被圧延材の機械的特性に基づき前記被圧延材の伸び量K10を、前記連続圧延機の外乱オブザーバにより推定する推定器と、
前記調整可能なゲインKを、前記推定器で推定された被圧延材の伸び量K10に基づいて設定するゲイン調整器とを具備し、
前記ルーパ制御器は、前記被圧延材の機械的物性の変動に追従して調整される前記ゲインKに基づいて前記制御量を演算することを特徴とする連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置。
The tension and looper of a continuous rolling mill using a metal plate as a material to be rolled, comprising a front stand and a rear stand provided with a mill motor, and a looper provided with a looper motor disposed between the front stand and the rear stand. Tension of a continuous rolling mill, which is an angle control device and causes the tension F of the material to be rolled and the looper angle θ of the looper to follow the target values T ref and θ ref , respectively, between the front stand and the rear stand. And a looper angle control device,
Using the deviation between the measured value of the tension F and the target value T ref and the difference between the measured value of the looper angle θ and the target value θ ref as input values, the control amount of the rotational speed of the pre-mill motor and the angular speed of the looper A looper controller that calculates and outputs a control amount using an adjustable gain K;
A subtractor that calculates and outputs a rotational speed deviation (V r2 −V r1 ) between the rotational speed V r1 of the mill motor provided in the front stage stand and the rotational speed V r2 of the mill motor provided in the rear stage stand;
An estimator for estimating the amount of elongation K 10 of the material to be rolled by a disturbance observer of the continuous rolling mill based on the mechanical characteristics of the material to be rolled, using the rotational speed deviation (V r2 −V r1 ) as an input value; ,
Said adjustable gain K, and and a gain adjuster for setting based on the estimated amount of elongation the material to be rolled which is estimated by the device K 10,
The looper controller calculates the control amount based on the gain K adjusted in accordance with a change in mechanical properties of the material to be rolled, and a tension and looper angle control device for a continuous rolling mill .
前記ゲイン調整器は、前記推定器から出力された被圧延材の伸び量K10について、予め設定した期間の移動平均値を演算し、該演算した被圧延材の伸び量K10の移動平均値を用いて前記調整可能なゲインKを設定することを特徴とする請求項1に記載の連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置。 The gain regulator for elongation amount K 10 of the rolled material which has been outputted from the estimator calculates a moving average value of the period set in advance, the moving average value of the elongation of K 10 of the material to be rolled was the operational 2. The tension and looper angle control device for a continuous rolling mill according to claim 1, wherein the adjustable gain K is set by using the control device. 前記ゲイン調整器は、前記調整可能なゲインKを設定する際に、前記推定器から出力された被圧延材の伸び量K10、又は、被圧延材の伸び量K10の移動平均値が、閾値を超えているか否かを判定し、該閾値を超えている場合に、前記調整可能なゲインKを変更することを特徴とする請求項1又は2に記載の連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置。 The gain regulator, when setting the adjustable gain K, the estimated amount of elongation the material to be rolled which is output from the unit K 10, or moving average value of the elongation of K 10 of the rolled material, The tension and looper angle of the continuous rolling mill according to claim 1 or 2, wherein it is determined whether or not a threshold value is exceeded, and the adjustable gain K is changed when the threshold value is exceeded. Control device. 前記ルーパ制御器は、前記被圧延材の張力Fの測定値と目標値Trefとの偏差、及びルーパ角度θの測定値と目標値θrefとの偏差のそれぞれを入力値として、前記被圧延材の張力Fとルーパ角度θとの干渉を打ち消す非干渉化コントローラであるクロスコントローラを具備することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置。 The looper controller uses the deviation between the measured value of the tension F of the material to be rolled and the target value Tref and the deviation between the measured value of the looper angle θ and the target value θref as input values. The tension and looper angle of the continuous rolling mill according to any one of claims 1 to 3, further comprising a cross controller that is a non-interacting controller that cancels interference between the tension F of the material and the looper angle θ. Control device. ミルモータを備えた前段スタンド及び後段スタンドと、前記前段スタンド及び前記後段スタンドの間に配設された、ルーパモータを備えたルーパとを有する、金属板を被圧延材とする連続圧延機の制御方法であり、前記前段スタンド及び前記後段スタンドの間での前記被圧延材の張力Fと前記ルーパのルーパ角度θとを、それぞれ目標値Tref、θrefに追従させる連続圧延機の張力及びルーパ角度制御方法であって、
前記張力Fの測定値と目標値Trefとの偏差、及び前記ルーパ角度θの測定値と目標値θrefとの偏差を入力値として、前記前段ミルモータの回転速度の制御量及び前記ルーパの角速度の制御量を、調整可能なゲインKを用いて演算して出力するルーパ制御工程と、
前記前段スタンドが備えるミルモータの回転速度Vr1と、前記後段スタンドが備えるミルモータの回転速度Vr2との回転速度偏差(Vr2−Vr1)を算出して出力する減算工程と、
前記回転速度偏差(Vr2−Vr1)を入力値として、前記被圧延材の機械的特性に基づき前記被圧延材の伸び量K10を、前記連続圧延機の外乱オブザーバにより推定する推定工程と、
前記調整可能なゲインKを、前記推定工程で推定された被圧延材の伸び量K10に基づいて設定するゲイン調整工程とを具備し、
前記ルーパ制御工程は、前記被圧延材の機械的物性の変動に追従して調整される前記ゲインKに基づいて前記制御量を演算することを特徴とする連続圧延機の張力及びルーパ角度制御方法。
A control method for a continuous rolling mill using a metal plate as a material to be rolled, comprising a front stand and a rear stand provided with a mill motor, and a looper provided with a looper motor disposed between the front stand and the rear stand. Yes, tension and looper angle control of a continuous rolling mill for causing the tension F of the material to be rolled and the looper angle θ of the looper to follow the target values T ref and θ ref , respectively, between the front stage stand and the rear stage stand. A method,
Using the deviation between the measured value of the tension F and the target value T ref and the difference between the measured value of the looper angle θ and the target value θ ref as input values, the control amount of the rotational speed of the pre-mill motor and the angular speed of the looper A looper control step for calculating and outputting the control amount using an adjustable gain K;
A subtraction step of calculating and outputting a rotational speed deviation (V r2 −V r1 ) between the rotational speed V r1 of the mill motor included in the front stand and the rotational speed V r2 of the mill motor included in the rear stand;
An estimation step of estimating the elongation K 10 of the material to be rolled by a disturbance observer of the continuous rolling mill based on the mechanical characteristics of the material to be rolled, using the rotational speed deviation (V r2 −V r1 ) as an input value; ,
Said adjustable gain K, and and a gain adjustment step of setting, based on the elongation amount K 10 of the rolled material which has been estimated by the estimating step,
In the looper control step, the control amount is calculated based on the gain K that is adjusted in accordance with a change in mechanical properties of the material to be rolled. A tension and looper angle control method for a continuous rolling mill, .
前記ゲイン調整工程は、前記推定工程で得られた被圧延材の伸び量K10について、予め設定した期間の移動平均値を演算し、該演算した被圧延材の伸び量K10の移動平均値を用いて前記調整可能なゲインKを設定することを特徴とする請求項5に記載の連続圧延機の張力及びルーパ角度制御方法。 Wherein the gain adjustment step, the elongation amount K 10 of the rolled material obtained in the estimating step calculates the moving average of the period set in advance, the moving average value of the elongation of K 10 of the rolled material obtained by the calculation The method of controlling the tension and looper angle of the continuous rolling mill according to claim 5, wherein the adjustable gain K is set by using the control. 前記ルーパ制御工程は、前記被圧延材の張力Fの測定値と目標値Trefとの偏差、及びルーパ角度θの測定値と目標値θrefとの偏差のそれぞれを入力値として、前記被圧延材の張力Fとルーパ角度θとの干渉を、非干渉化コントローラであるクロスコントローラにより打ち消すことを特徴とする請求項5又は6に記載の連続圧延機の張力及びルーパ角度制御方法。 In the looper control step, the deviation between the measured value of the tension F of the material to be rolled and the target value Tref and the deviation between the measured value of the looper angle θ and the target value θref are input values, respectively. 7. The continuous rolling mill tension and looper angle control method according to claim 5, wherein the interference between the material tension F and the looper angle θ is canceled by a cross controller which is a non-interacting controller. ミルモータを備えた前段スタンド及び後段スタンドと、前記前段スタンド及び前記後段スタンドの間に配設された、ルーパモータを備えたルーパと、金属板を被圧延材とする連続圧延機とを備える連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置であって、
前記前段スタンドが備えるミルモータの回転速度と、前記後段スタンドが備えるミルモータの回転速度との回転速度偏差を導出する第1の導出手段と、
前記第1の導出手段により算出された回転速度偏差と、前記被圧延材の機械的特性に基づいて、前記被圧延材の伸び量を推定する推定手段と、
前記前段ミルモータの回転速度の制御量及び前記ルーパの角速度の制御量を導出する第2の導出手段とを有し、
前記第2の導出手段は、前記推定手段により推定された被圧延材の伸び量に応じて、前記制御量を調整することを特徴とする連続圧延機の張力及びルーパ角度制御装置。
A continuous rolling mill comprising a front stand and a rear stand provided with a mill motor, a looper provided with a looper motor disposed between the front stand and the rear stand, and a continuous rolling mill using a metal plate as a material to be rolled. Tension and looper angle control device,
First derivation means for deriving a rotational speed deviation between a rotational speed of the mill motor provided in the front stand and a rotational speed of the mill motor provided in the rear stand;
An estimation means for estimating an elongation amount of the material to be rolled based on the rotational speed deviation calculated by the first derivation means and the mechanical characteristics of the material to be rolled;
Second derivation means for deriving a control amount of the rotational speed of the front mill motor and a control amount of the angular speed of the looper;
The tension and looper angle control device for a continuous rolling mill, wherein the second derivation unit adjusts the control amount in accordance with the elongation amount of the material to be rolled estimated by the estimation unit.
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