JP2564430B2 - 連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置 - Google Patents

連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置

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JP2564430B2 JP3090686A JP9068691A JP2564430B2 JP 2564430 B2 JP2564430 B2 JP 2564430B2 JP 3090686 A JP3090686 A JP 3090686A JP 9068691 A JP9068691 A JP 9068691A JP 2564430 B2 JP2564430 B2 JP 2564430B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】連続圧延機のスタンド間に機械式
ル−パを備えて、スタンド間材料張力とル−パ角度をそ
れぞれ所定の目標値に制御する制御装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来技術】スタンド間にル−パ装置,ル−パ角度を操
作するル−パモ−タ,材料速度を変化させスタンド間張
力を操作するミルモ−タを備えた連続圧延機の、スタン
ド間張力とル−パ角度を制御する場合、この制御系はル
−パ角度が変わる事により張力が変化し、かつ張力が変
わる事によりル−パ角度が変化する所謂相互干渉系であ
るため、制御しにくい系となっている。
【0003】そこで、従来はル−パモ−タ速度を調節し
てル−パ角度を制御する系(角度制御系)とミルモ−タ
速度を調節して張力を制御する系(張力制御系)をクロ
スコントロ−ラにより非干渉化してル−パ角度と張力を
別々のコントロ−ラを用いて制御する非干渉制御装置が
提案されている(特開昭56−4307号公報)。
【0004】ル−パの基本的な構成と前述の特開昭56
−4307号公報の制御装置(以下従来の非干渉制御装
置という)を図5に示す。同図において、スタンド間材
料1は、圧延ロ−ル2a及び2bからなる前段スタンド
2と、圧延ロ−ル3a及び3bからなる後段スタンド3
とを通って導かれ、この間に、前段スタンド2及び後段
スタンド3に配置されたル−パ4と接触する。材料1
の張力σは、前段スタンド2が送り出す材料の速度と後
段スタンド3が引き込む材料の速度との差によって定ま
るル−プ長(ミルモ−タ5の速度によって制御される)
と、ル−パ角度θにより定まるル−パ強制長と、材料1
の特性とによって決定される。また、ル−パ角度θは、
ル−パモ−タ7が発生するトルクと、材料1がル−パに
与えるトルクと、ル−パの機械的慣性や摩擦などにより
決定される。
【0005】従来の非干渉制御装置では、まず、張力検
出器11の検出値と張力目標値σRとの偏差に基づいて
ミルモ−タ速度修正量uσ0 を張力制御装置12で演算
し、角度検出器9の検出値と角度目標値θR との偏差に
基づいてル−パモ−タ速度修正量uθ0 を角度制御装置
10で演算する。このミルモ−タ速度修正量uσ0 とル
−パモ−タ速度修正量uθ0 をそれぞれミルモ−タ速度
制御装置6とル−パモ−タ速度制御装置8に与えただけ
では、張力とル−パとの機械的な相互干渉の影響で、張
力σとル−パ角度θは思い通りに制御できない。そこ
で、uσ0 が張力σのみに影響を与え、且つuθ0 がル
−パ角度θのみに影響を与えるように、uσ0 とuθ0
を入力としてこれらに所定の補正を加えて、ミルモ−タ
制御装置6とル−パモ−タ制御装置8に与える修正量の
それぞれuσ とuθ を演算するクロスコントロ−ラ1
4を設けている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の非
干渉制御装置では、張力制御系と角度制御系の安定性と
速応性が各制御装置とクロスコントロ−ラにより望まし
く設計できたとしても、張力制御系に外乱dσ や角度
制御系に外乱dθ が入った場合には、これらの外乱に
よる張力や角度の変動は決して小さいとは限らないとい
う問題点がある。
【0007】この原因を数式を用いて詳しく説明する。
σ が張力σに与える影響をg11,uθ がル−パ角度
θに与える影響をg22 ,張力σがル−パ角度に与える
影響をg21 ,ル−パ角度が張力に与える影響をg12
すると、張力・ル−パ系は次の(1),(2)式のように表現
できる。
【0008】 σ=g11σ +g12 θ+g11σ ・・・(1) θ=g22θ +g21 σ+g22θ ・・・(2) (1),(2)式を行列を用いて表現し、σとθについて解く
と、
【0009】
【数1】
【0010】 △=1−g2112 ・・・(4) となる。
【0011】つぎに、クロスコントロ-ラ14の演算内
容を(5)式のように表すと、
【0012】
【数2】
【0013】uσ0 が張力σのみに影響を与え、且つu
θ0 がル−パ角度θのみに影響を与えるように、クロス
コントロ−ラ14を次の(6),(7)式を満すように構成す
る。
【0014】 h12 =−(1/g11 )g122222 ・・・(6) h21 =−(1/g22 )g211111 ・・・(7) このとき、入力uσO とuθO から張力σとル−パ角
度θまでの応答は、
【0015】
【数3】
【0016】となり、張力制御系と角度制御系を独立に
設計できる。そこで、張力制御装置12と角度制御装置
10の伝達関数のそれぞれをc1 とc2 と決めると、最
終的に、張力σとル−パ角度θの応答は、
【0017】
【数4】
【0018】
【数5】
【0019】となる。(9)式により、張力制御系と角度
制御系は独立になり、その安定性と速応性は張力制御装
置12の伝達関数c1 と角度制御装置10の伝達関数c
2 により決定される。しかし、外乱dσ ,dθ が張力
σやル−パ角度θに及ぼす影響は、(9)式の右辺第2項
の大きさで決まり、この影響を減ずるためには(9)式よ
り、行列Rを大きくしなければならない。即ち、張力制
御系と角度制御系のゲインを大きくし速応性を高める必
要がある。しかし、各制御系のゲインには制限があり、
あまり大きくすることはできない。従って、抑制できる
外乱の大きさには限界があり、十分に外乱が抑制できる
とは限らないという問題点がある。
【0020】本発明は、連続圧延機のスタンド間張力ル
−パ角度制御装置において、制御系に入る外乱が張力と
ル−パ角度に及ぼす影響を十分に抑制する制御装置を提
供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明は、連続圧延機の
スタンド間張力ル−パ角度制御装置において、ル−パ角
度の検出値とルーパ角度の目標値との偏差からルーパモ
ータ速度の修正量を演算し該修正量分モータ速度を修正
する角度制御装置; 張力の検出値と張力の目標値との偏差からミルモータ速
度の修正量を演算しミルモータ速度を修正する張力制御
装置; ルーパ角度の目標値を修正したときにルーパ角度のみが
変化し、張力の目標値を修正したときに張力のみが変化
するようにルーパモータ速度とミルモータ速度を調節す
るクロスコントローラ; 前記クロスコントローラの出力であるルーパモータ速度
修正量を補正すべく、張力の検出値の増減に伴ってル−
パ角度を増減させるようにル−パモ−タ速度を調節する
装置; および/または前記クロスコントローラの出力で
あるミルモータ速度修正量を補正すべく、ルーパ角度ま
たはルーパ角速度の検出値の増減に伴って張力を増減さ
せるように、ミルモータ速度を調節する演算装置; を有することを特徴とする連続圧延機のスタンド間張力
ルーパ角度制御装置である。
【0022】
【作用】以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら作用と共に詳細に説明する。
【0023】
【実施例】図1,図2および図3は、本発明による連続
圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置の実施例で
ある。図1から図3において、同一の要素には同じ符号
を付け、重複する説明は省略する。
【0024】−第1実施例− 図1を参照し実施例1とその作用について説明する。同
図において、張力σを検出し、この張力が増加した場
合、ル−パ角度θを減少させるようにル−パモ−タの速
度の修正量を演算する演算装置15と、ル−パ角度θを
検出し、このル−パ角度が増加した場合、張力σを増加
させるように前段スタンド2のミルモ−タ2a及び2b
のロ−ル周速度の修正量を演算する演算装置16を設け
たことが特徴である。演算装置15と演算装置16の伝
達関数をそれぞれ、k21 ,k12 とおくと、これら演算
装置15,16は前述のg21(張力σがル−パ角度θに
与える影響)とg12 (ル−パ角度θが張力に与える影
響)を次式に置き換える作用がある。
【0025】 G21 =g21 +g2221 ・・・(11) G12 =g12 +g1112 ・・・(12) ここで、g11 およびg22 は前述と同様にそれぞれ、ク
ロスコントロ−ラ14の出力uσ が張力σに与える影
響およびクロスコントロ−ラ14の出力uθ がル−パ
角度θに与える影響である。この場合、クロスコントロ
−ラ14を次式を満足するように決める。
【0026】 12 =−(1/g11 )G122222 ・・・(13) 21 =−(1/g22 )G211111 ・・・(14) すると張力σとル−パ角度θの応答は、
【0027】
【数6】
【0028】 ∇=1−G2112 ・・・(16) となる。
【0029】(15)式より、張力制御系と角度制御系は独
立になり、その安定性と速応性は張力制御装置12の伝
達関数c1 と角度制御装置10の伝達関数c2 により決
定される。外乱dσ ,dθ が張力σやル−パ角度θに
及ぼす影響は、(15)式の右辺第2項の大きさで表わさ
れ、この影響を減ずるためには行列Rを大きくしなくて
も、
【0030】
【数7】
【0031】∽の行列の各要素を小さくすれば良い。こ
の行列のG21 とG12 に注目すると、行列∽は分母にG
21 とG12 のかけ算G2112 を含み、分子には多くと
もG21またはG12 のいずれか一方しか現れない。よっ
て、(11),(12)式により、G21とG12 を十分に大きくす
れば前記∽の各要素は小さくなり、外乱の影響は十分に
抑性される。このとき、k21 とk12 は定数であって
も、周波数特性を持った関数でも良い。ただし、 12
が微分特性を有する場合には、角度の検出値を用いる代
わりに、角速度を検出し、その検出値を用いると微分器
を省略することができる。
【0032】図1に示す実施例1の制御装置と、従来の
非干渉制御装置とを用い、ユニットテンシュンとル−パ
角度に関して比較した結果を図4に示す。同図で明らか
なように本発明の制御装置を用いると、従来の非干渉制
御装置を用いた場合と比較して、張力変動,角度変動と
もに約1/3に減少している。
【0033】−第2実施例− 図2の実施例とその作用について説明する。もともと、
前述のg12 は十分に大きく、これ以上大きくする必要
がない場合には、前述のk12を零、つまり図1における
演算装置16を省略し、演算装置15のみを設置した場
合でも実施例1と同様に、外乱の影響は十分に抑制され
る。
【0034】−第3実施例− 図3の実施例とその作用について説明する。もともと、
前述のg21 は十分に大きく、これ以上大きくする必要
がない場合には、前述のk21を零、つまり図1における
演算装置15を省略し、演算装置16のみを設置した場
合でも実施例1と同様に、外乱の影響は十分に抑制され
る。
【0035】以上、本発明において、ル−パモ−タ速度
を調節する装置の例について説明したが、本発明はこれ
に限らず、ル−パモ−タ電流を調節する装置についても
同じ作用,効果がある。
【0036】
【効果】以上説明したように本発明によれば、従来の方
法に比べ、制御系に入る外乱による張力変動の影響が著
しく減少するので、製品の板厚・板幅・板形状精度が向
上し、且つル−パ角度変動も著しく減少するので、ル−
パ角度の変動によるオペレ−タの不安を解消し、操業が
安定する効果がある。また、外乱を抑制するために、張
力制御系や角度制御系の応答性を無理に高める必要が無
いため、張力制御系や角度制御系の負荷を軽減する効果
もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の構成を示すブロック図
である。
【図2】 本発明の第2実施例の構成を示すブロック図
である。
【図3】 本発明の第2実施例の構成を示すブロック図
である。
【図4】 図1に示す第1実施例の制御装置と従来の非
干渉制御装置の制御結果を示すグラフである。
【図5】従来のスタンド間張力・ル−パ角度制御装置の
構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1:スタンド間材料 2:前段スタンド 2a:前段スタンド上圧延ロ−ル 2b:前段スタンド
下圧延ロ−ル 3:後スタンド 3a:後段スタンド
上圧延ロ−ル 3b:後段スタンド下圧延ロ−ル 4:ル−パ装置 5:ミルモ−タ 6:ミルモ−タ速度
制御装置 7:ル−パモ−タ 8:ル−パモ−タ速
度制御装置 9:ル−パ角度検出器 10:角度制御装置 11:張力検出器 12:張力制御装置 14:クロスコントロ−ラ 15,16:演算装置
フロントページの続き (72)発明者 香 取 英 夫 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社 中央研究本部 内 (72)発明者 上 之 俊 昭 北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本 製鐵株式会社 八幡製鐵所 内 (56)参考文献 特開 昭59−118213(JP,A) 特開 昭54−16357(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度
    制御装置において、ル−パ角度の検出値とルーパ角度の目標値との偏差から
    ルーパモータ速度の修正量を演算し該修正量分モータ速
    度を修正する角度制御装置; 張力の検出値と張力の目標値との偏差からミルモータ速
    度の修正量を演算しミルモータ速度を修正する張力制御
    装置; ルーパ角度の目標値を修正したときにルーパ角度のみが
    変化し、張力の目標値を修正したときに張力のみが変化
    するようにルーパモータ速度とミルモータ速度を調節す
    るクロスコントローラ; 前記クロスコントローラの出力であるルーパモータ速度
    修正量を補正すべく、張力の検出値の増減に伴ってル−
    パ角度を増減させるようにル−パモ−タ速度を調節する
    装置; および/または前記クロスコントローラの出力で
    あるミルモータ速度修正量を補正すべく、ルーパ角度ま
    たはルーパ角速度の検出値の増減に伴って張力を増減さ
    せるように、ミルモータ速度を調節する演算装置; を有することを特徴とする連続圧延機のスタンド間張力
    ルーパ角度制御装置。
JP3090686A 1991-04-22 1991-04-22 連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置 Expired - Lifetime JP2564430B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5416357A (en) * 1977-07-08 1979-02-06 Hitachi Ltd Looper controller
JPS59118213A (ja) * 1982-12-22 1984-07-07 Toshiba Corp 連続圧延機のル−パ制御装置

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