JP2581877B2 - 板厚偏差外乱除去制御方法 - Google Patents
板厚偏差外乱除去制御方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧延機の自動板厚制御
システムに関するものである。
システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の板厚制御においては、例えば、
「塑性と加工」Vol.16 no.168(1975-1)p.25〜p.31 及び
「システム制御情報学会誌」Vol.2,No.5,p147〜p.154,1
989 及び 「板圧延の理論と実際」 p.223〜p.256 等に示
されるように、自動板内板厚偏差制御系(以下,AGC
(Automatic Gauge Control)と称する)が採用されてい
る。発明者らは、スキッドマークとロール偏芯を同時に
低減する方法として、特願平2−278519号,特願
平4−009502号,特願平4−009503号及び
特願平4−062404号を提案している。
「塑性と加工」Vol.16 no.168(1975-1)p.25〜p.31 及び
「システム制御情報学会誌」Vol.2,No.5,p147〜p.154,1
989 及び 「板圧延の理論と実際」 p.223〜p.256 等に示
されるように、自動板内板厚偏差制御系(以下,AGC
(Automatic Gauge Control)と称する)が採用されてい
る。発明者らは、スキッドマークとロール偏芯を同時に
低減する方法として、特願平2−278519号,特願
平4−009502号,特願平4−009503号及び
特願平4−062404号を提案している。
【0003】以下、図面を参照しながら,従来技術を説
明する。図8は,従来の自動板内板厚偏差制御系を取り
入れた圧延システムを示す図であり、図8において、1
が圧延機、2が圧延材、3が圧下位置検出器、4が圧延
荷重計、5が圧下機構、6が自動板内板厚偏差制御系
(I)である。圧延機1が圧延材2を圧延していると
き、自動板内板厚偏差制御系6は、圧延荷重計4からの
信号と圧下位置検出器3からの信号とを入力として圧下
位置制御信号を圧下機構5に対して出力する。
明する。図8は,従来の自動板内板厚偏差制御系を取り
入れた圧延システムを示す図であり、図8において、1
が圧延機、2が圧延材、3が圧下位置検出器、4が圧延
荷重計、5が圧下機構、6が自動板内板厚偏差制御系
(I)である。圧延機1が圧延材2を圧延していると
き、自動板内板厚偏差制御系6は、圧延荷重計4からの
信号と圧下位置検出器3からの信号とを入力として圧下
位置制御信号を圧下機構5に対して出力する。
【0004】AGCは一般に、自動板内板厚偏差制御系
を有し、図9にその原理図を示す。図9は、従来の板内
板厚偏差制御系を装備した圧延システムの原理図をブロ
ック線図で表現したものである。図9において、 M:圧延機剛性係数[Kgf/mm] Q:圧延材塑性係数[Kgf/mm] △u:圧下機構動作指令量[mm] △S:圧下位置偏差[mm] △P:圧延荷重偏差[Kgf] GR :圧下機構の伝達関数[---] △h:出側板厚偏差[mm] △H:入側板厚偏差[mm] △Se :ロール偏芯[mm] △Rr :圧下リファレンス[mm] I:自動板内板厚偏差制御系(一点鎖線内) C1 :圧下位置偏差(△S)を表わす信号を用いるとき
は1 圧下位置偏差(△S)を表わす信号を用いないときには
0[---] C2 :圧延荷重偏差信号を板厚偏差信号に変換する[mm
/Kgf] C3 :一般の伝達関数[---] であり、C1 ,C2 ,Cに具体的な伝達関数を付与するこ
とにより従来の自動板内板厚偏差制御系を装備した圧延
システムとなる。なお、ここで言う偏差とは、基準値か
らの偏差を言うものとする。
を有し、図9にその原理図を示す。図9は、従来の板内
板厚偏差制御系を装備した圧延システムの原理図をブロ
ック線図で表現したものである。図9において、 M:圧延機剛性係数[Kgf/mm] Q:圧延材塑性係数[Kgf/mm] △u:圧下機構動作指令量[mm] △S:圧下位置偏差[mm] △P:圧延荷重偏差[Kgf] GR :圧下機構の伝達関数[---] △h:出側板厚偏差[mm] △H:入側板厚偏差[mm] △Se :ロール偏芯[mm] △Rr :圧下リファレンス[mm] I:自動板内板厚偏差制御系(一点鎖線内) C1 :圧下位置偏差(△S)を表わす信号を用いるとき
は1 圧下位置偏差(△S)を表わす信号を用いないときには
0[---] C2 :圧延荷重偏差信号を板厚偏差信号に変換する[mm
/Kgf] C3 :一般の伝達関数[---] であり、C1 ,C2 ,Cに具体的な伝達関数を付与するこ
とにより従来の自動板内板厚偏差制御系を装備した圧延
システムとなる。なお、ここで言う偏差とは、基準値か
らの偏差を言うものとする。
【0005】図9において、入側板厚偏差(△H)から
出側板厚偏差(△h)への伝達関数G1 とロール偏芯
(△Se )から出側板厚偏差(△h)への伝達関数G2
は、 W=Q/M+Q ・・・(3) を用いて、 G1 =W・(1−M・GR ・C3 ・C2 +GR ・C3 ・C1 ) /(1−M・W・GR ・C3 ・C2 +GR ・C3 ・C1 ) ・・・(4) G2 =(1−W)・(1+GR ・C3 ・C1 ) /(1−M・W・GR ・C3 ・C2 +GR ・C3 ・C1) ・・・(5) と表現され、任意のC1 ,C2 ,C3 に対して、 G1 +G2 =1 ・・・(6) が成立している。以下、「・」ないしは「*」は乗算を
意味する。したがって、従来のAGCはG1 ,G2 のい
づれか一方の特性を決めると他方も自動的に決まってし
まう特質をもつ。
出側板厚偏差(△h)への伝達関数G1 とロール偏芯
(△Se )から出側板厚偏差(△h)への伝達関数G2
は、 W=Q/M+Q ・・・(3) を用いて、 G1 =W・(1−M・GR ・C3 ・C2 +GR ・C3 ・C1 ) /(1−M・W・GR ・C3 ・C2 +GR ・C3 ・C1 ) ・・・(4) G2 =(1−W)・(1+GR ・C3 ・C1 ) /(1−M・W・GR ・C3 ・C2 +GR ・C3 ・C1) ・・・(5) と表現され、任意のC1 ,C2 ,C3 に対して、 G1 +G2 =1 ・・・(6) が成立している。以下、「・」ないしは「*」は乗算を
意味する。したがって、従来のAGCはG1 ,G2 のい
づれか一方の特性を決めると他方も自動的に決まってし
まう特質をもつ。
【0006】以下,具体的に従来の鋼板の板厚制御方法
を図9,図10及び図11を参照しながら説明し、従来
のAGCを具体的に説明する。まず、Mill Modulus Con
trol タイプのAGCを装備した圧延システムについて
説明する。Mill Modulus Control タイプのAGCは、
図9において、 C1 =0 ・・・(7) C2 =α/M ・・・(8) C3 =1 ・・・(9) なる代表値を採用した場合を言うものであり、具体的に
は、図10に示すものである。ただし、図10におい
て、 α: チューニングファクタ[---] (α:任意の実数) であり、GR は油圧圧下機構等の高速圧下機構を用いた
場合には、 T1 :時定数[sec]但し,T1 <<1 を用いて、 GR =1/(1+T1 ・z) ・・・(10) となる。このとき、入側板厚偏差(△H)から出側板厚
偏差(△h)への伝達関数G1とロール偏芯(△Se )か
ら出側板厚偏差(△h)への伝達関数G2 は、 G1 =W・〔T1 ・z+(1−α)〕/〔T1 ・z+(1−W・α)〕 ・・・(11) G2 =(1−W)・(T1 ・z+1)/〔T1 ・z+(1−W・α)〕 ・・・(12) である。
を図9,図10及び図11を参照しながら説明し、従来
のAGCを具体的に説明する。まず、Mill Modulus Con
trol タイプのAGCを装備した圧延システムについて
説明する。Mill Modulus Control タイプのAGCは、
図9において、 C1 =0 ・・・(7) C2 =α/M ・・・(8) C3 =1 ・・・(9) なる代表値を採用した場合を言うものであり、具体的に
は、図10に示すものである。ただし、図10におい
て、 α: チューニングファクタ[---] (α:任意の実数) であり、GR は油圧圧下機構等の高速圧下機構を用いた
場合には、 T1 :時定数[sec]但し,T1 <<1 を用いて、 GR =1/(1+T1 ・z) ・・・(10) となる。このとき、入側板厚偏差(△H)から出側板厚
偏差(△h)への伝達関数G1とロール偏芯(△Se )か
ら出側板厚偏差(△h)への伝達関数G2 は、 G1 =W・〔T1 ・z+(1−α)〕/〔T1 ・z+(1−W・α)〕 ・・・(11) G2 =(1−W)・(T1 ・z+1)/〔T1 ・z+(1−W・α)〕 ・・・(12) である。
【0007】次に、Gauge Meter タイプの AGCを装
備した圧延システムについて説明する。すなわち、図9
において、 C1 =1 ・・・(13) C2 =α/M ・・・(14) C3 =G/z ・・・(15) なる代表値を採用した場合と定義する。具体的には、図
11に示すものである。Gauge Meter タイプの AGC
を装備した圧延システムは、一般的に自動板内板厚偏差
制御系 I (1点鎖線ブロック)を有するが、Mill Mod
ulus ControlタイプのAGCとの相違点は、自動板内板
厚偏差制御系 I においてC2 は同じ関数系であるがC
1 が異なることである。また、Gauge Meter タイプのA
GCでは、圧下位置偏差を表わす信号(△S)と圧延荷
重偏差を表わす信号(△P)を用いて △h=△S+(α/M)・△P ・・・(16) なる Gauge Meter 式に基づいて出側板厚偏差信号(△
h)をつくり、フィードバックをおこなっている。図1
1において、 α:チューニングファクタ[---] (0≦α≦1) z:ラプラスの演算子[1/sec] なお、ラプラスの演算子は,1/zと書かれた場合、
備した圧延システムについて説明する。すなわち、図9
において、 C1 =1 ・・・(13) C2 =α/M ・・・(14) C3 =G/z ・・・(15) なる代表値を採用した場合と定義する。具体的には、図
11に示すものである。Gauge Meter タイプの AGC
を装備した圧延システムは、一般的に自動板内板厚偏差
制御系 I (1点鎖線ブロック)を有するが、Mill Mod
ulus ControlタイプのAGCとの相違点は、自動板内板
厚偏差制御系 I においてC2 は同じ関数系であるがC
1 が異なることである。また、Gauge Meter タイプのA
GCでは、圧下位置偏差を表わす信号(△S)と圧延荷
重偏差を表わす信号(△P)を用いて △h=△S+(α/M)・△P ・・・(16) なる Gauge Meter 式に基づいて出側板厚偏差信号(△
h)をつくり、フィードバックをおこなっている。図1
1において、 α:チューニングファクタ[---] (0≦α≦1) z:ラプラスの演算子[1/sec] なお、ラプラスの演算子は,1/zと書かれた場合、
【0008】
【数1】
【0009】を実施することを意味する。また、 G:積分定数[1/sec] である。GR は油圧圧下機構等の高速圧下機構を用いた
場合には、 GR =1/(1+T1 ・z) ・・・(18) と表せる。ただし、 T1 :時定数[sec]かつ,T1 <<1 である。このとき、入側板厚偏差(△H)から出側板厚
偏差(△h)への伝達関数G1とロール偏芯(△Se )か
ら出側板厚偏差(△h)への伝達関数G2 は、 G1 =W・〔T1 ・z2+z+G・(1−α)〕 /〔T1 ・z2+z+G(1−α・W)〕 ・・・(19) G2 =(1−W)・(T1 ・z2+z+G) /〔T1 ・z2+z+G・(1−α・W)〕 ・・・(20) である。
場合には、 GR =1/(1+T1 ・z) ・・・(18) と表せる。ただし、 T1 :時定数[sec]かつ,T1 <<1 である。このとき、入側板厚偏差(△H)から出側板厚
偏差(△h)への伝達関数G1とロール偏芯(△Se )か
ら出側板厚偏差(△h)への伝達関数G2 は、 G1 =W・〔T1 ・z2+z+G・(1−α)〕 /〔T1 ・z2+z+G(1−α・W)〕 ・・・(19) G2 =(1−W)・(T1 ・z2+z+G) /〔T1 ・z2+z+G・(1−α・W)〕 ・・・(20) である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
自動板内板厚偏差制御系Iを用いた制御方法では、以下
に詳細に示すような問題点がある。熱間圧延プロセスに
おいては、 塑性係数の変化(ΔQ[kgW/mm]), 圧延機入側板厚偏差(ΔH[mm]), ロ−ル偏芯(ΔSe [mm])、 が、圧延機出側板厚偏差(Δh[mm])に大きく影響す
る。
自動板内板厚偏差制御系Iを用いた制御方法では、以下
に詳細に示すような問題点がある。熱間圧延プロセスに
おいては、 塑性係数の変化(ΔQ[kgW/mm]), 圧延機入側板厚偏差(ΔH[mm]), ロ−ル偏芯(ΔSe [mm])、 が、圧延機出側板厚偏差(Δh[mm])に大きく影響す
る。
【0011】のΔQは、主に加熱炉中でスラブを支え
るスキッドがスラブ長手方向にスキッド間距離と等しい
周期をもつ温度のむらを生じさせるために生じるスラブ
長手方向の変形抵抗の、スキッド間距離と等しい周期を
もつ偏りであり、これにより、圧延機出側板厚に大きな
偏差を誘発する。これは一般に、スキッドマ−クと言わ
れている。
るスキッドがスラブ長手方向にスキッド間距離と等しい
周期をもつ温度のむらを生じさせるために生じるスラブ
長手方向の変形抵抗の、スキッド間距離と等しい周期を
もつ偏りであり、これにより、圧延機出側板厚に大きな
偏差を誘発する。これは一般に、スキッドマ−クと言わ
れている。
【0012】のΔHは、圧延機入側板厚偏差で、タン
デムに装備された圧延機では、前段圧延機においてスキ
ッドマ−ク(ΔQ)によって生じた板厚偏差は、次段の
圧延機による圧延においては、入側板厚偏差の中に含ま
れる。以下、入側板厚偏差(ΔH)には、スキッドマ−
ク(ΔQ)が含まれると考える。
デムに装備された圧延機では、前段圧延機においてスキ
ッドマ−ク(ΔQ)によって生じた板厚偏差は、次段の
圧延機による圧延においては、入側板厚偏差の中に含ま
れる。以下、入側板厚偏差(ΔH)には、スキッドマ−
ク(ΔQ)が含まれると考える。
【0013】のΔSe は、圧延機のバックアップロ−
ルの軸受部のキ−溝が原因となって、ロ−ルが偏芯する
ために生ずる圧延荷重の変動が、圧下位置偏差を引き起
こすために生ずる板厚偏差であり、ロ−ル偏芯と称され
ている。
ルの軸受部のキ−溝が原因となって、ロ−ルが偏芯する
ために生ずる圧延荷重の変動が、圧下位置偏差を引き起
こすために生ずる板厚偏差であり、ロ−ル偏芯と称され
ている。
【0014】スキッドマ−クは、0.2Hz〜1.0Hzの外
乱であり、ロ−ル偏芯は4.0[Hz]〜10.0[Hz]の外乱であ
り、周波数帯域が近接している。従来の自動板内板厚偏
差制御系を使用しないか、使用しても使用方法が不適切
な場合には、横軸を時刻[sec]とし、縦軸を板厚[m
m]とした図15の製品板厚グラフに示されるように、
100[μm]ほどの大きな板厚偏差を生じる。図15
において、大きな周期の波はスキッドマ−ク等の入側板
厚偏差に起因するものであり、小さな周期の波はロ−ル
偏芯に起因するものである。従来の自動板内板厚偏差制
御系を使用した場合でも、横軸を時刻[sec]とし、縦
軸を板厚[mm]とした図14の製品板厚グラフに示され
るように、板厚偏差は軽減されていない。0.2[Hz]〜
1.0[Hz]の外乱であるスキッドマ−クを除去するに
は、0.2[Hz]〜1.0[Hz]における20・LOG|G1 |をで
きるだけ小さくするため、s=0.0[rad/sec]において
通常20・LOG|G1 |を−∞[dB]になるように設計した
いが、極めて実現が困難である。ここで、LOGは常用対
数を意味し、|G1 |はG1 の絶対値を意味する。従っ
て、|G1 |が零となれば、20・LOG|G1 |は−∞[dB]
となる。
乱であり、ロ−ル偏芯は4.0[Hz]〜10.0[Hz]の外乱であ
り、周波数帯域が近接している。従来の自動板内板厚偏
差制御系を使用しないか、使用しても使用方法が不適切
な場合には、横軸を時刻[sec]とし、縦軸を板厚[m
m]とした図15の製品板厚グラフに示されるように、
100[μm]ほどの大きな板厚偏差を生じる。図15
において、大きな周期の波はスキッドマ−ク等の入側板
厚偏差に起因するものであり、小さな周期の波はロ−ル
偏芯に起因するものである。従来の自動板内板厚偏差制
御系を使用した場合でも、横軸を時刻[sec]とし、縦
軸を板厚[mm]とした図14の製品板厚グラフに示され
るように、板厚偏差は軽減されていない。0.2[Hz]〜
1.0[Hz]の外乱であるスキッドマ−クを除去するに
は、0.2[Hz]〜1.0[Hz]における20・LOG|G1 |をで
きるだけ小さくするため、s=0.0[rad/sec]において
通常20・LOG|G1 |を−∞[dB]になるように設計した
いが、極めて実現が困難である。ここで、LOGは常用対
数を意味し、|G1 |はG1 の絶対値を意味する。従っ
て、|G1 |が零となれば、20・LOG|G1 |は−∞[dB]
となる。
【0015】以下、従来の制御方法を用いた場合、20・
LOG|G1 |を−∞[dB]になるように設計することが困
難である理由を、20・LOG|G1 |及び20・LOG|G2 |の特
性を横軸を[Hz]として対数目盛りをとり、縦軸を[d
B]として表している図12及び図13と、従来の制御
方法を用いた場合の製品板厚グラフを、横軸に時刻[se
c]を、縦軸に板厚[mm]として表している図14及び
図15を参照しながら詳細に説明する。
LOG|G1 |を−∞[dB]になるように設計することが困
難である理由を、20・LOG|G1 |及び20・LOG|G2 |の特
性を横軸を[Hz]として対数目盛りをとり、縦軸を[d
B]として表している図12及び図13と、従来の制御
方法を用いた場合の製品板厚グラフを、横軸に時刻[se
c]を、縦軸に板厚[mm]として表している図14及び
図15を参照しながら詳細に説明する。
【0016】まず、Mill Modulus ControlタイプのAG
Cの場合について説明する。z=0.0[rad/sec]におい
て、20・LOG|G1 |が−∞[dB]となるためには、前述
の(11)式 G1 =W・〔T1 ・z+(1−α)〕/〔T1 ・z+(1−W・α)〕 ・・・(11) より、α=1.0が必要である(油圧圧下機構のようにス
キッドマーク低減に効果的な高速圧下機構を用いること
を前提として)が、α=1.0とすると、T1 ≪1.0である
ため、図12の実線に示されるように、スキッドマーク
の周波数帯域(0.2[Hz]〜1.0[Hz])のみならず、ロ
−ル偏芯外乱の周波数帯域(4.0[Hz]〜10.0[Hz])おい
ても 20・LOG|G1 |が−40〜−20[dB]近傍となること
があり、前述の(6)式 G1 +G2 =1 ・・・(6) の関係から必然的に20・LOG|G2 |はロ−ル偏芯外乱の
周波数帯域(4.0[Hz]〜10.0[Hz])おいて−40[dB]に
まで下げることが困難であり、図13の実線に示される
特性しか得られない。その結果として、自動板内板厚偏
差制御系 I を用いた場合、図14に示されるようにロ
−ル偏芯外乱(ΔSe )が顕著に圧延材にプリントさ
れ、70μmほどの板厚偏差が生じてしまうのである。
Cの場合について説明する。z=0.0[rad/sec]におい
て、20・LOG|G1 |が−∞[dB]となるためには、前述
の(11)式 G1 =W・〔T1 ・z+(1−α)〕/〔T1 ・z+(1−W・α)〕 ・・・(11) より、α=1.0が必要である(油圧圧下機構のようにス
キッドマーク低減に効果的な高速圧下機構を用いること
を前提として)が、α=1.0とすると、T1 ≪1.0である
ため、図12の実線に示されるように、スキッドマーク
の周波数帯域(0.2[Hz]〜1.0[Hz])のみならず、ロ
−ル偏芯外乱の周波数帯域(4.0[Hz]〜10.0[Hz])おい
ても 20・LOG|G1 |が−40〜−20[dB]近傍となること
があり、前述の(6)式 G1 +G2 =1 ・・・(6) の関係から必然的に20・LOG|G2 |はロ−ル偏芯外乱の
周波数帯域(4.0[Hz]〜10.0[Hz])おいて−40[dB]に
まで下げることが困難であり、図13の実線に示される
特性しか得られない。その結果として、自動板内板厚偏
差制御系 I を用いた場合、図14に示されるようにロ
−ル偏芯外乱(ΔSe )が顕著に圧延材にプリントさ
れ、70μmほどの板厚偏差が生じてしまうのである。
【0017】反対に、チュ−ニングファクタαを0.7ま
たは0.5と設定した場合等は、図15に示されるように
ロ−ル偏芯の出側板厚偏差(Δh)に対する影響はなく
なるが、低周波域でG1 ゲインが低減されきれずにスキ
ッドマ−ク等の入側板厚偏差(ΔH)が圧延材に残り、
100[μm]ほどの板厚偏差が生じるのである。図12及び
図13にそれぞれ点線でえがかれた20・LOG|G1 |及び2
0・LOG|G2|の特性が望ましいのである。
たは0.5と設定した場合等は、図15に示されるように
ロ−ル偏芯の出側板厚偏差(Δh)に対する影響はなく
なるが、低周波域でG1 ゲインが低減されきれずにスキ
ッドマ−ク等の入側板厚偏差(ΔH)が圧延材に残り、
100[μm]ほどの板厚偏差が生じるのである。図12及び
図13にそれぞれ点線でえがかれた20・LOG|G1 |及び2
0・LOG|G2|の特性が望ましいのである。
【0018】次に、Gauge MeterタイプのAGCの場合
について説明する。この場合も、z=0.0[rad/sec]に
おいて20・LOG|G1 |を−∞[dB]に近づけるために
は、前述の(19)式 G1 =W〔T1 ・z2+z+G(1−α)〕 /〔T1 ・z2+z+G(1−α・W)〕・・・(19) より、α=1.0が必要(油圧圧下機構のようにスキッドマ
−ク低減に効果的な高速圧下機構を用いることを前提と
して)が、α=1.0とすると、T1≪1.0であるため、図
12の実線に示されるように、スキッドマ−クの周波数
帯域(0.2[Hz]〜1.0[Hz])のみならず、ロ−ル
偏芯外乱の周波数帯域(4.0[Hz]〜10.0[Hz])
おいても20・LOG|G1 |が−20〜−10[dB]近傍となる
ことがあり、前述の(6)式 G1 +G2 =1 ・・・(6) の関係から必然的に、20・LOG|G2 |はロ−ル偏芯外乱
の周波数帯域(4.0[Hz]〜10.0[Hz])おいて−20[dB]
にまで下げることが困難であり、図13の実線に示され
る特性しか得られない。その結果として、自動板内板厚
偏差制御系Iを用いても、図14に示されるようにロ−
ル偏芯外乱(ΔSe )が顕著に圧延材にプリントされ、
70[μm]ほどの板厚偏差が生じてしまうのである。反対
に、チュ−ニングファクタαを0.7または0.5と設定した
場合等は、図15に示されるように、ロ−ル偏芯の出側
板厚偏差(Δh)に対する影響はなくなるが、低周波域
でG1 ゲインが低減されきれずにスキッドマ−ク等の入
側板厚偏差(ΔH)が圧延材に残り、100[μm]ほどの板
厚偏差が生じるのである。いずれにせよ、図12及び図
13にそれぞれ点線でえがかれた20・LOG|G1 |及び20
・LOG|G2 |の特性が望ましいのである。言い換えれ
ば、従来の板厚偏差制御方法では、ただ1個の自動板内
板厚偏差制御系Iしかもたないために、z=0.0[rad/se
c]における20・LOG|G1 |を−∞[dB]にするためにチ
ュ−ニングファクタαを1.0に近づけると、20・LOG|G2
|を高めてしまい、ロ−ル偏芯(ΔSe )の圧延材への
プリントを助長することになり、反対に、チュ−ニング
ファクタαを0.7または0.5と設定した場合等は、ロ−ル
偏芯の出側板厚偏差(Δh)に対する影響はなくなる
が、スキッドマークの周波数帯域(0.2[Hz]〜1.0
[Hz])で20・LOG|G1 |が低減されきれずにスキッ
ドマ−ク等の入側板厚偏差(ΔH)が圧延材に残ってし
まうのである。
について説明する。この場合も、z=0.0[rad/sec]に
おいて20・LOG|G1 |を−∞[dB]に近づけるために
は、前述の(19)式 G1 =W〔T1 ・z2+z+G(1−α)〕 /〔T1 ・z2+z+G(1−α・W)〕・・・(19) より、α=1.0が必要(油圧圧下機構のようにスキッドマ
−ク低減に効果的な高速圧下機構を用いることを前提と
して)が、α=1.0とすると、T1≪1.0であるため、図
12の実線に示されるように、スキッドマ−クの周波数
帯域(0.2[Hz]〜1.0[Hz])のみならず、ロ−ル
偏芯外乱の周波数帯域(4.0[Hz]〜10.0[Hz])
おいても20・LOG|G1 |が−20〜−10[dB]近傍となる
ことがあり、前述の(6)式 G1 +G2 =1 ・・・(6) の関係から必然的に、20・LOG|G2 |はロ−ル偏芯外乱
の周波数帯域(4.0[Hz]〜10.0[Hz])おいて−20[dB]
にまで下げることが困難であり、図13の実線に示され
る特性しか得られない。その結果として、自動板内板厚
偏差制御系Iを用いても、図14に示されるようにロ−
ル偏芯外乱(ΔSe )が顕著に圧延材にプリントされ、
70[μm]ほどの板厚偏差が生じてしまうのである。反対
に、チュ−ニングファクタαを0.7または0.5と設定した
場合等は、図15に示されるように、ロ−ル偏芯の出側
板厚偏差(Δh)に対する影響はなくなるが、低周波域
でG1 ゲインが低減されきれずにスキッドマ−ク等の入
側板厚偏差(ΔH)が圧延材に残り、100[μm]ほどの板
厚偏差が生じるのである。いずれにせよ、図12及び図
13にそれぞれ点線でえがかれた20・LOG|G1 |及び20
・LOG|G2 |の特性が望ましいのである。言い換えれ
ば、従来の板厚偏差制御方法では、ただ1個の自動板内
板厚偏差制御系Iしかもたないために、z=0.0[rad/se
c]における20・LOG|G1 |を−∞[dB]にするためにチ
ュ−ニングファクタαを1.0に近づけると、20・LOG|G2
|を高めてしまい、ロ−ル偏芯(ΔSe )の圧延材への
プリントを助長することになり、反対に、チュ−ニング
ファクタαを0.7または0.5と設定した場合等は、ロ−ル
偏芯の出側板厚偏差(Δh)に対する影響はなくなる
が、スキッドマークの周波数帯域(0.2[Hz]〜1.0
[Hz])で20・LOG|G1 |が低減されきれずにスキッ
ドマ−ク等の入側板厚偏差(ΔH)が圧延材に残ってし
まうのである。
【0019】以上述べたように、従来の板厚偏差制御方
法では、スキッドマ−ク等の入側板厚偏差(ΔH)を除
去しようとすると、ロ−ル偏芯(ΔSe )が除去できな
くなり、ロ−ル偏芯(ΔSe )を除去しようとすると、
スキッドマ−ク等の入側板厚偏差(ΔH)が除去できな
くなる。
法では、スキッドマ−ク等の入側板厚偏差(ΔH)を除
去しようとすると、ロ−ル偏芯(ΔSe )が除去できな
くなり、ロ−ル偏芯(ΔSe )を除去しようとすると、
スキッドマ−ク等の入側板厚偏差(ΔH)が除去できな
くなる。
【0020】本発明の制御方法は、 ロ−ル偏芯(ΔSe )を除去すること及び、 ロ−ル偏芯(ΔSe )と入側板厚偏差(ΔH)とを同
時に除去する ための板厚偏差外乱除去制御方法を提供するものであ
る。
時に除去する ための板厚偏差外乱除去制御方法を提供するものであ
る。
【0021】
【課題を解決するための手段】課題を解決する為に、本
発明は、鋼板圧延時に、圧延荷重計からの圧延荷重偏差
を表す信号(ΔP[kgw])及び圧下位置検出器からの
圧下機構動作量を表す信号(ΔS[mm])を電算機に入
力して圧下機構動作指令量(Δu[mm])を算出し,圧下
機構動作指令量(Δu[mm])に基づいて圧下機構を操作す
ることで鋼板の板厚を制御する自動板内板厚偏差制御系
を有する板厚偏差外乱除去制御方法において、自動板内
板厚偏差制御系では、圧延機剛性係数(M[kgw/mm])
と、チュ−ニングファクタ(α[---])と、圧延材の
塑性係数(Q[Kgf/mm])と、低減フィルターC(z)
と、ラプラスの演算子(z[1/sec])とにより、 Δu=〔ΔS+(α/M)・ΔP〕・C(z) ・・・(1) 但しC(z)は、最高欠係数(m[---]),自然角周波数
(ωp [rad/sec]),分母減衰係数(ηp [---]),分
子減衰係数(ηz [---])を用いた C(z)=(Q/M)(z2+2ηz mωp +m2ωp z+m2ωp 2) /〔(m2−1)z2+2mωp (mηp −ηz )z〕−1 ・・・(2) を用いてΔuを計算する手段を有する。以下,本発明に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。
発明は、鋼板圧延時に、圧延荷重計からの圧延荷重偏差
を表す信号(ΔP[kgw])及び圧下位置検出器からの
圧下機構動作量を表す信号(ΔS[mm])を電算機に入
力して圧下機構動作指令量(Δu[mm])を算出し,圧下
機構動作指令量(Δu[mm])に基づいて圧下機構を操作す
ることで鋼板の板厚を制御する自動板内板厚偏差制御系
を有する板厚偏差外乱除去制御方法において、自動板内
板厚偏差制御系では、圧延機剛性係数(M[kgw/mm])
と、チュ−ニングファクタ(α[---])と、圧延材の
塑性係数(Q[Kgf/mm])と、低減フィルターC(z)
と、ラプラスの演算子(z[1/sec])とにより、 Δu=〔ΔS+(α/M)・ΔP〕・C(z) ・・・(1) 但しC(z)は、最高欠係数(m[---]),自然角周波数
(ωp [rad/sec]),分母減衰係数(ηp [---]),分
子減衰係数(ηz [---])を用いた C(z)=(Q/M)(z2+2ηz mωp +m2ωp z+m2ωp 2) /〔(m2−1)z2+2mωp (mηp −ηz )z〕−1 ・・・(2) を用いてΔuを計算する手段を有する。以下,本発明に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。
【0022】図1は、本発明の板厚外乱除去制御方法の
原理を説明するブロック線図であり、図1は、従来の自
動板内板厚偏差制御系を示す図9において、 C1 =1 ・・・(13) C2 =α/M ・・・(14) と固定し、ゲージメータ式を用いて板厚偏差推定量(Δ
ha )を、 Δha =Δs+(ΔP・α/M) ・・・(21) と算出する。C(z)は、Δha を入力とし、圧下修正
に必要な量ΔFを算出する。圧下機構動作指令量(Δ
u)は、 Δu=ΔRr −Δu ・・・(22) と計算される。
原理を説明するブロック線図であり、図1は、従来の自
動板内板厚偏差制御系を示す図9において、 C1 =1 ・・・(13) C2 =α/M ・・・(14) と固定し、ゲージメータ式を用いて板厚偏差推定量(Δ
ha )を、 Δha =Δs+(ΔP・α/M) ・・・(21) と算出する。C(z)は、Δha を入力とし、圧下修正
に必要な量ΔFを算出する。圧下機構動作指令量(Δ
u)は、 Δu=ΔRr −Δu ・・・(22) と計算される。
【0023】本発明の方法は、図1に示す自動板内板厚
偏差制御系を用いて、0.2[Hz]〜1.0[Hz]の周波
数帯域における 20・log|G1 |を−40〜−20[dB]近く
にまで低減し、4.0[Hz]〜10.0[Hz]の周波数帯
域における 20・log|G2 |をも−40[dB]近くにまで低
減することにより、スキッドマーク外乱とロール偏芯外
乱を同時に低減することを保証する。図2において、入
側板厚偏差(ΔH)から出側板厚偏差(Δh)への伝達
関数G1 と、ロール偏芯(ΔSe )から出側板厚偏差(Δ
h)への伝達関数G2 はそれぞれ、(4)式及び(5)
式に(13),(14),(23)式を代入し,さら
に,T1 は圧下機構の時定数であり,油圧圧下機構等を
用いたときはT1≒0(すなわちGR ≒1)であること
を考慮すると、 G1 =(m2−1)z2+2ωp m(ηpm−ηz) /m2(z2+2zηp ωp z+ωp 2) ・・・(23) G2 =z2+zη2mωp z+m2ωp 2 /m2(z2+2zηp ωp z+ωp 2) ・・・(24) と見なすことができる。これを基に20・log|G1 20・lo
g|G2 |を横軸を[rad/sec]として対数目盛とし、縦軸を
[dB]として表現すると、図3及び図4に示される特性グ
ラフが得られることがわかる。
偏差制御系を用いて、0.2[Hz]〜1.0[Hz]の周波
数帯域における 20・log|G1 |を−40〜−20[dB]近く
にまで低減し、4.0[Hz]〜10.0[Hz]の周波数帯
域における 20・log|G2 |をも−40[dB]近くにまで低
減することにより、スキッドマーク外乱とロール偏芯外
乱を同時に低減することを保証する。図2において、入
側板厚偏差(ΔH)から出側板厚偏差(Δh)への伝達
関数G1 と、ロール偏芯(ΔSe )から出側板厚偏差(Δ
h)への伝達関数G2 はそれぞれ、(4)式及び(5)
式に(13),(14),(23)式を代入し,さら
に,T1 は圧下機構の時定数であり,油圧圧下機構等を
用いたときはT1≒0(すなわちGR ≒1)であること
を考慮すると、 G1 =(m2−1)z2+2ωp m(ηpm−ηz) /m2(z2+2zηp ωp z+ωp 2) ・・・(23) G2 =z2+zη2mωp z+m2ωp 2 /m2(z2+2zηp ωp z+ωp 2) ・・・(24) と見なすことができる。これを基に20・log|G1 20・lo
g|G2 |を横軸を[rad/sec]として対数目盛とし、縦軸を
[dB]として表現すると、図3及び図4に示される特性グ
ラフが得られることがわかる。
【0024】0.2[Hz]〜1.0[Hz]の周波数帯域に
おける 20・log|G1 |を−40[dB]近くにまで低減し、
4.0[Hz]〜10.0[Hz]の周波数帯域における 20・
log|G2 |を−40[dB]近くにまで低減するために、20・
log|G1 |には図3に示すような特性を、また、20・log|
G2 |には図4に示すような特性を与えるように、 C(z)=(Q/M)(z2+2ηz mωp z+m2ωp 2) /〔(m2−1)z2+2mωp (mηp −ηz )z 〕−1 ・・・(2) とする。
おける 20・log|G1 |を−40[dB]近くにまで低減し、
4.0[Hz]〜10.0[Hz]の周波数帯域における 20・
log|G2 |を−40[dB]近くにまで低減するために、20・
log|G1 |には図3に示すような特性を、また、20・log|
G2 |には図4に示すような特性を与えるように、 C(z)=(Q/M)(z2+2ηz mωp z+m2ωp 2) /〔(m2−1)z2+2mωp (mηp −ηz )z 〕−1 ・・・(2) とする。
【0025】また、GR は油圧圧下機構等の高速圧下機
構を用いた場合には、 GR =1/(1+T1 ・Z) ・・・(25) と表せる。ただし、 T1 :圧下機構の時定数[sec] z :ラプラスの演算子[1/sec] なお、ラプラスの演算子は、1/zと書かれた場合、
構を用いた場合には、 GR =1/(1+T1 ・Z) ・・・(25) と表せる。ただし、 T1 :圧下機構の時定数[sec] z :ラプラスの演算子[1/sec] なお、ラプラスの演算子は、1/zと書かれた場合、
【0026】
【数2】
【0027】を実施することを意味する。
【0028】本発明の周波数整形型自動板内板厚偏差制
御系により、0.2[Hz]〜1.0[Hz]の周波数帯域における20
・log|G1 |を−40[dB]近くにまで低減し、4.0[Hz]〜1
0.0[Hz]の周波数帯域における20・log|G2 |をも−40[d
B]近くにまで低減することにより、スキッドマーク外乱
とロール偏芯外乱を同時に低減し、板厚偏差を従来の板
厚偏差に比して1/2以下にすることができる。
御系により、0.2[Hz]〜1.0[Hz]の周波数帯域における20
・log|G1 |を−40[dB]近くにまで低減し、4.0[Hz]〜1
0.0[Hz]の周波数帯域における20・log|G2 |をも−40[d
B]近くにまで低減することにより、スキッドマーク外乱
とロール偏芯外乱を同時に低減し、板厚偏差を従来の板
厚偏差に比して1/2以下にすることができる。
【0029】本発明は、C(z)を2次系に限定して説
明したが、C(z)は一般的にn次系としてもよい。一
般に次数を多くすれば外乱低減の効果は大きい。
明したが、C(z)は一般的にn次系としてもよい。一
般に次数を多くすれば外乱低減の効果は大きい。
【0030】
【実施例】鋼板の熱間圧延機及び鋼板の諸元が、一例と
して M=500,000[Kgf/mm], ・・・(26) Q=2,000,000[Kgf/mm], ・・・(27) T1 =1/240[sec/red], ・・・(28) α=1[---] ・・・(29) の場合に本システムを採用して圧延中の鋼板の板厚を制
御した例について説明する。入側板厚偏差外乱(ΔH)
は0.2[Hz]〜0.4[Hz]の帯域にあり、ロール偏芯外乱が4.
0[Hz]〜10.0[Hz]の帯域にあるので、両者を分離する周
波数は0.55[Hz](3.5[rad・sec]と考え、 ωp =3.5[rad/sec] ・・・(30) とした。
して M=500,000[Kgf/mm], ・・・(26) Q=2,000,000[Kgf/mm], ・・・(27) T1 =1/240[sec/red], ・・・(28) α=1[---] ・・・(29) の場合に本システムを採用して圧延中の鋼板の板厚を制
御した例について説明する。入側板厚偏差外乱(ΔH)
は0.2[Hz]〜0.4[Hz]の帯域にあり、ロール偏芯外乱が4.
0[Hz]〜10.0[Hz]の帯域にあるので、両者を分離する周
波数は0.55[Hz](3.5[rad・sec]と考え、 ωp =3.5[rad/sec] ・・・(30) とした。
【0031】このとき、図5に示すように、0.2[Hz]〜
0.4[Hz]の帯域において20・log|G1 |が低減されてお
り、図6に示すように、4.0[Hz]〜10.0[Hz]の帯域にお
いて20・log|G2 |が低減されており、実施例をもちいれ
ば、0.2[Hz]〜0.4[Hz]の帯域のスキッドマーク外乱と4.
0[HZ]〜10.0[Hz]の帯域のロール偏芯外乱を同時に除去
することが保証される。
0.4[Hz]の帯域において20・log|G1 |が低減されてお
り、図6に示すように、4.0[Hz]〜10.0[Hz]の帯域にお
いて20・log|G2 |が低減されており、実施例をもちいれ
ば、0.2[Hz]〜0.4[Hz]の帯域のスキッドマーク外乱と4.
0[HZ]〜10.0[Hz]の帯域のロール偏芯外乱を同時に除去
することが保証される。
【0032】以下、具体的な実施例を示す。時刻0.0秒
から0.1秒間、 圧延荷重偏差:ΔP=40,000[Kgf] ・・・(31) 圧下位置偏差:ΔS=0.0700[mm] ・・・(32) と計測され、 圧下リファレンス:ΔRr =0.0300[mm] ・・・(33) と与えられ、このとき、 C(z)=0.1 ・・・(34) であった。
から0.1秒間、 圧延荷重偏差:ΔP=40,000[Kgf] ・・・(31) 圧下位置偏差:ΔS=0.0700[mm] ・・・(32) と計測され、 圧下リファレンス:ΔRr =0.0300[mm] ・・・(33) と与えられ、このとき、 C(z)=0.1 ・・・(34) であった。
【0033】従って、0.1秒後の圧下機構動作指令量
(Δu[mm])は、 ΔF=−〔0.0700+(40000・1.0)/(500000)〕・0.1 ・・・(35) ∴ Δu=ΔRr−ΔF=0.0300−0.015 =0.015 ・・・(36) と算出されて圧下機構に送られる。
(Δu[mm])は、 ΔF=−〔0.0700+(40000・1.0)/(500000)〕・0.1 ・・・(35) ∴ Δu=ΔRr−ΔF=0.0300−0.015 =0.015 ・・・(36) と算出されて圧下機構に送られる。
【0034】図7に示すように,製品板厚の偏差は50
μm以下となり、図14に示す従来の方法による板厚偏
差(約100[μm])と比ベて、約1/2以下に減少してい
る。
μm以下となり、図14に示す従来の方法による板厚偏
差(約100[μm])と比ベて、約1/2以下に減少してい
る。
【0035】
【発明の効果】本発明の自動板内板厚制御系の導入によ
り、(1)比較的接近した入測板厚偏差外乱とロール偏
芯外乱とを同時に除去できる、(2)板厚偏差を1/2
以下にさせうる、(3)製品の歩留まりを向上させう
る、ことができる。
り、(1)比較的接近した入測板厚偏差外乱とロール偏
芯外乱とを同時に除去できる、(2)板厚偏差を1/2
以下にさせうる、(3)製品の歩留まりを向上させう
る、ことができる。
【図1】 本発明を一態様で実施する板厚偏差制御装置
の機能構成を示すブロック図である。
の機能構成を示すブロック図である。
【図2】 図1に示す板厚偏差制御装置の機能の一部を
具体的に示すブロック図である。
具体的に示すブロック図である。
【図3】 図2に示す制御装置で本発明の方法を実施し
た場合の20・log|G1|の特性概要を表すグラフである。
た場合の20・log|G1|の特性概要を表すグラフである。
【図4】 図2に示す制御装置で本発明の方法を実施し
た場合の20・log|G2|の特性概要を表すグラフである。
た場合の20・log|G2|の特性概要を表すグラフである。
【図5】 図2に示す制御装置で本発明の方法を実施し
た場合の20・log|G1|の具体的特性を表すグラフである。
た場合の20・log|G1|の具体的特性を表すグラフである。
【図6】 図2に示す制御装置で本発明の方法を実施し
た場合の20・log|G2|の具体的特性を表すグラフである。
た場合の20・log|G2|の具体的特性を表すグラフである。
【図7】 本発明の方法を用いて得る製品の板厚を示す
グラフである。
グラフである。
【図8】 従来の圧延システムを示すブロック図であ
る。
る。
【図9】 図8に示す自動板内板厚偏差制御系6の機能
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図10】 図9に示す制御系6をBISRAタイプに構成
した場合の機能構成を示すブロック図である。
した場合の機能構成を示すブロック図である。
【図11】 図9に示す制御系6をGauge Meterタイプ
に構成した場合の機能構成を示すブロック図である。
に構成した場合の機能構成を示すブロック図である。
【図12】 図9に示す従来の自動板内板厚偏差制御系
を用いた場合の20・log|G1|の特性と20・log|G1|の望まし
い特性を表すグラフである。
を用いた場合の20・log|G1|の特性と20・log|G1|の望まし
い特性を表すグラフである。
【図13】 図9に示す従来の自動板内板厚偏差制御系
を用いた場合の20・log|G2|の特性と20・log|G2|の望まし
い特性を示すグラフである。
を用いた場合の20・log|G2|の特性と20・log|G2|の望まし
い特性を示すグラフである。
【図14】 従来の自動板内板厚偏差制御系(チューニ
ングファクタα=1.0)を用いた場合の製品の板厚を示す
グラフである。
ングファクタα=1.0)を用いた場合の製品の板厚を示す
グラフである。
【図15】 従来の自動板内板厚偏差制御系(チューニ
ングファクタα=0.5あるいは0.7)を用いた場合の製品
の板厚を示すグラフである。
ングファクタα=0.5あるいは0.7)を用いた場合の製品
の板厚を示すグラフである。
1:圧延機 2:圧延材 3:圧下位置検出器 4:圧延荷重計 5:圧下機構 6:自動板内板厚偏
差系
差系
Claims (1)
- 【請求項1】鋼板圧延時に、圧延荷重計からの圧延荷重
偏差△Pを表わす信号及び圧下位置検出器からの圧下位
置偏差△Sを表わす信号を電算機に入力して圧下機構動
作指令量△uを算出し、圧下機構動作指令量△uに基づ
いて圧下機構を操作することで鋼板の板厚を制御する自
動板内板厚偏差制御系を有する板厚偏差外乱除去制御方
法において、 自動板内板厚偏差制御系では、圧延機剛性係数Mと、チ
ューニングファクタαと、圧延材の塑性係数Qと、低減
フィルターC(z)とラプラスの演算子zとにより、 △u=〔△S+(α/M)・△P〕・C(z) ・・・(1) 但し、C(z)は、最高次係数m,自然角周波数ωp ,
分母減衰係数ηp ,分子減衰係数ηz を用いた C(z)=(Q/M)(z2+2ηz mωp z+m2ωp 2) /〔(m2−1)z2+2mωp (mηp −ηz )z〕−1 ・・・(2) なる式に基づいて圧下系機構動作指令量△uを算出する
ことを特徴とする板厚偏差外乱除去制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4242032A JP2581877B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 板厚偏差外乱除去制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4242032A JP2581877B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 板厚偏差外乱除去制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0687014A JPH0687014A (ja) | 1994-03-29 |
JP2581877B2 true JP2581877B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=17083261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4242032A Expired - Lifetime JP2581877B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 板厚偏差外乱除去制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2581877B2 (ja) |
-
1992
- 1992-09-10 JP JP4242032A patent/JP2581877B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0687014A (ja) | 1994-03-29 |
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