JP2597737B2 - 蛇行制御装置 - Google Patents

蛇行制御装置

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JP2597737B2
JP2597737B2 JP2209459A JP20945990A JP2597737B2 JP 2597737 B2 JP2597737 B2 JP 2597737B2 JP 2209459 A JP2209459 A JP 2209459A JP 20945990 A JP20945990 A JP 20945990A JP 2597737 B2 JP2597737 B2 JP 2597737B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/68Camber or steering control for strip, sheets or plates, e.g. preventing meandering

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、タンデム圧延機の制御に係り、特に、圧
延材の蛇行を矯正する蛇行制御装置に関する。
(従来の技術) 第3図はこの種の従来の蛇行制御装置の構成を、タン
デム圧延機を構成する一つの圧延機と併せて示したブロ
ック図である。同図において、圧延材1を圧延する圧延
機2はオペレータサイドに圧下駆動装置3Aを、ドライブ
サイドに圧下駆動装置3Bを備え、これらの圧下駆動装置
3A,3Bはそれぞれ独立したオペレータサイドの圧下位置
制御装置4A、ドライブサイドの圧下位置制御装置4Bによ
って制御される。圧延機2の出側における圧延材1のオ
ペレータサイドの張力は張力検出器5Aにより、ドライブ
サイドの張力は張力検出器5Bによってそれぞれ検出さ
れ、各張力検出値S5A,S5Bは減算器6に加えられる。減
算器6はオペレータサイドの張力検出値S5Aからドライ
ブサイドの張力検出値S5Bを減算して張力偏差S6を求め
て張力偏差リミット装置7に与える。張力偏差リミット
装置7は張力偏差S6にデッドバンド処理を施して張力偏
差S7を出力する。
ここで、デッドバンド処理前の張力偏差S6をΔTi、デ
ッドバンド処理後の張力偏差S7をΔTとすると張力偏差
リミット装置7は次式の演算を行う。
if;TUL<ΔTi then;ΔT=ΔTi−TUL if;TLL≦ΔTi≦TUL then;ΔT=0 if; ΔTi<TLL then;ΔT=ΔTi−TLL ただし TUL:デッドバンド上限値 TLL:デッドバンド下限値 である。
デッドバンド処理後の張力偏差S7は比例積分器8によ
り比例積分処理される。この比例積分器8の出力S8は圧
延材の蛇行を矯正するための圧延機2の圧下位置レベリ
ング量(オペレータサイドおよびドライブサイドの各圧
下位置基準値に対する偏差値)となるが、この圧下位置
レベリング量には機械的上限値と下限値が存在するの
で、圧下位置レベリング量上下限リミット装置9によっ
て制限して出力する。このようにして上下限制限がかけ
られた圧下位置レベリング量S9は減算器10と加算器11と
に加えられる。このうち、減算器10はオペレータサイド
の圧下位置基準値S12Aから圧下位置レベリング量S9を減
算して補正された圧下位置基準値S10を圧下位置制御装
置4Aに与える。また、加算器11はドライブサイドの圧下
位置基準値S12Bに圧下位置レベリング量S9を加算して補
正された圧下位置基準値S11を圧下位置制御装置4Bに与
える。しかして、圧下位置制御装置4Aは圧下位置基準値
S10に従って圧下駆動装置3Aを制御し、同様に、圧下位
置制御装置4Bは圧下位置基準値S11に従って圧下駆動装
置3Bを制御する。
しかして、圧延材1のオペレータサイドの張力がドラ
イブサイドの張力よりも大きい場合には、オペレータサ
イドの圧延材1の伸びがドライブサイドの圧延材1の伸
びよりも小さいと判断し、すなわち、オペレータサイド
に蛇行していると見做して、オペレータサイドの圧下位
置基準値S12Aを小さくし(ロールを締め込む)、反対
に、ドライブサイドの圧下位置基準値S12Bを大きくする
(ロールを緩める)ことにより、オペレータサイドの伸
びを大きくして蛇行を矯正する。
(発明が解決しようとする課題) 上述した従来の蛇行制御装置は、圧延機の入側に蛇行
がないことを前提として圧延機の出側のオペレータサイ
ドおよびドライブサイドの張力偏差を除去することによ
り、圧延材の蛇行を矯正するものであったため、圧延機
の入側に蛇行があるとこれを除去できないという問題が
あった。
この発明は上記の問題点を解決するためになされたも
ので、圧延機の入側で圧延材が蛇行していたとしても、
この蛇行を確実に矯正することのできる蛇行制御装置を
得ることを目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) この発明は、圧延機の出側のオペレータサイドおよび
ドライブサイドの各圧延材張力を検出し、これらの圧延
材張力の偏差を求め、得られた張力偏差を比例積分系で
比例積分してオペレータサイドおよびドライブサイドそ
れぞれの圧下位置偏差量を演算し、その圧下位置偏差量
によってオペレータサイドおよびドライブサイドの各圧
下位置基準をそれぞれ補正する蛇行制御装置において、
前記圧延機の入側における圧延材の蛇行量を検出する蛇
行量検出手段と、検出された前記蛇行量および前記圧延
材張力偏差を変数として、ファジー推論により前記比例
積分系の適切なゲインを決定するファジー推論手段と、
このゲインから得られるように前記比例積分系のゲイン
を調整する乗算手段とを備えたことを特徴とするもので
ある。
(作用) この発明においては、圧延機出側のオペレータサイド
およびドライブサイドの圧延材張力偏差と、圧延機入側
の圧延材蛇行量とを変数としてファジー推論により比例
積分系のゲインを適切に調整しているので、圧延機の入
側で圧延材が蛇行していたとしても、この蛇行を確実に
矯正することができる。
(実施例) 第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図
である。図中、第3図と同一の要素には同一の符号を付
してその説明を省略する。ここでは、圧延機2の入側で
圧延材1の蛇行を検出する、例えばCCDカメラのような
蛇行検出装置13と、この蛇行検出装置13の画像信号を処
理して蛇行量を演算する蛇行量演算装置14と、演算され
た蛇行量にデッドバンド処理を施する蛇行量リミット装
置15と、デッドバンド処理された蛇行量および前述の張
力偏差を変数として、ファジー推論により比例積分系の
最適なゲインを演算するファジー推論装置16と、張力偏
差を一方入力、ゲインを他方入力として両者を乗算し、
得られた積を比例積分器8に加える乗算器17とが追設さ
れている。
上記のように構成された本実施例の動作を、新たに追
設した要素を中心として以下に説明する。
張力偏差リミット装置7によってデッドバンド処理さ
れた張力偏差S7は乗算器17の一方入力として加えられる
他、ファジー推論装置16にも加えられる。
また、蛇行検出装置13によって撮像された画像信号S1
3は蛇行量演算装置14に入力され、ここで画像処理され
て蛇行量S14が演算される。さらに、この蛇行量S14は蛇
行量リミット装置15によりデッドバンド処理が施され、
デッドバンド処置後の蛇行量S15がファジー推論装置16
に加えられる。
ファジー推論装置16は張力偏差S7と蛇行量S15とを変
数として、ファジー推論の手法により、蛇行を矯正する
のに適切とされる比例積分器8のゲインS16を演算して
前述の乗算器17の他方入力として加える。乗算器17は張
力偏差S7とゲインS16とを乗算して比例積分器8に加え
る。
ここで、ファジー推論装置16が比例積分器8のゲイン
を演算する際のファジー推論の手法について詳しく説明
する。
第2図はmin演算法を適用した場合のファジー推論規
則とメンバーシップ関数とを示し、図中、R1,R2,R3
R4はファジー推論規則で、A11,A12,A21,A22,A31,A
32.A41,A42,B1,B2,B3,B4はメンバーシップ関数で
ある。
この場合、推論のための入力(前提)は張力偏差ΔT
(S7)と蛇行量Δy(S15)であり、出力(結論)は比
例積分器8のゲインΔLで、この入力(前提)と出力
(結論)とを結び付けるものがファジー推論規則R1
R2,R3,R4である。
すなわち、 (前提) ΔT=ΔT1、かつΔy=Δy1 (ファジー制御規則) R1:もしΔT=A11でΔy=A12 ならばΔL=B1である。
R2:もしΔT=A21でΔy=A22 ならばΔL=B2である。
R3:もしΔT=A31でΔy=A32 ならばΔL=B3である。
R4:もしΔT=A41でΔy=A42 ならばΔL=B4である。
(結論) ΔL=ΔL1 である。
次に、ファジー推論規則とメンバーシップ関数につい
て説明する。
A)ファジー推論規則R1 メンバーシップ関数A11はオペレータサイド張力S5Aが
ドライブサイド張力S5Bより大きい度合いを示し、横軸
は張力偏差(オペレータサイド張力S5Aからドライブサ
イド張力S5Bを減算したもの)であり、縦軸は適合度で
ある。
メンバーシップ関数A12は圧延機入側の圧延材がドラ
イブサイドに蛇行しているときに、圧延機入側のオペレ
ータサイドの蛇行量を正とする大きさの度合いを示し、
横軸は圧延機入側の圧延材蛇行量であり、縦軸は適合度
である。
メンバーシップ関数B1は、圧延機のオペレータサイド
の圧下位置を少し締め込むような圧下レベリング量を出
力する比例積分器8のゲインを意味するメンバーシップ
関数である。これは、メンバーシップ関数A11のある張
力偏差ΔT1に対する適合度と、メンバーシップ関数A12
のある圧延機入側の圧延材蛇行量Δy1に対する適合度と
を比較し、小さい方の適合度のところでメンバーシップ
関数B1をカットする。カットされたメンバーシップ関数
B1の図形の重心ΔL座標がファジー推論規則R1によって
推論される比例積分器8のゲインとなる。
B)ファジー推論規則R2 メンバーシップ関数A21はオペレータサイド張力S5Aが
ドライブサイド張力S5Bより大きい度合いを示し、横軸
は張力偏差(オペレータサイド張力S5Aからドライブサ
イド張力S5Bを減算したもの)であり、縦軸は適合度で
ある。
メンバーシップ関数A22は圧延機入側の圧延材がオペ
レータサイドに蛇行しているときに、圧延機入側のオペ
レータサイドの蛇行量を正とする大きさの度合いを示
し、横軸は圧延機入側の圧延材蛇行量であり、縦軸は適
合度である。
メンバーシップ関数B2は、圧延機のオペレータサイド
の圧下位置を大きく締め込むような圧下レベリング量を
出力する比例積分器8のゲインを意味するメンバーシッ
プ関数である。これは、メンバーシップ関数A21のある
張力偏差ΔT1に対する適合度と、メンバーシップ関数A
22のある圧延機入側の圧延材蛇行量Δy1に対する適合度
とを比較し、小さい方の適合度のところでメンバーシッ
プ関数B2をカットする。カットされたメンバーシップ関
数B2の図形の重心ΔL座標がファジー推論規則R2によっ
て推論される比例積分器8のゲインとなる。
C)ファジー推論規則R3 メンバーシップ関数A31はドライブサイド張力S5Bがオ
ペレータサイド張力S5Aより大きい度合いを示し、横軸
は張力偏差(オペレータサイド張力S5Aからドライブサ
イド張力S5Bを減算したもの)であり、縦軸は適合度で
ある。
メンバーシップ関数A32は圧延機入側の圧延材がドラ
イブサイドに蛇行しているときに、圧延機入側のオペレ
ータサイドの蛇行量を正とする大きさの度合いを示し、
横軸は圧延機入側の圧延材蛇行量であり、縦軸は適合度
である。
メンバーシップ関数B3は、圧延機のドライブサイドの
圧下位置を大きく締め込むような圧下レベリング量を出
力する比例積分器8のゲインを意味するメンバーシップ
関数である。これは、メンバーシップ関数A31のある張
力偏差ΔT1に対する適合度と、メンバーシップ関数A32
のある圧延機入側の圧延材蛇行量Δy1に対する適合度と
を比較し、小さい方の適合度のところでメンバーシップ
関数B3をカットする。カットされたメンバーシップ関数
B3の図形の重心ΔL座標がファジー推論規則R3によって
推論される比例積分器8のゲインとなる。
D)ファジー推論規則R4 メンバーシップ関数A41はドライブサイド張力S5Bがオ
ペレータサイド張力S5Aより大きい度合いを示し、横軸
は張力偏差(オペレータサイド張力S5Aからドライブサ
イド張力S5Bを減算したもの)であり、縦軸は適合度で
ある。
メンバーシップ関数A42は圧延機入側の圧延材がオペ
レータサイドに蛇行しているときに、圧延機入側のオペ
レータサイドの蛇行量を正とする大きさの度合いを示
し、横軸は圧延機入側の圧延材蛇行量であり、縦軸は適
合度である。
メンバーシップ関数B4は、圧延機のドライブサイドの
圧下位置を少し締め込むような圧下レベリング量を出力
する比例積分器8のゲインを意味するメンバーシップ関
数である。これは、メンバーシップ関数A41のある張力
偏差ΔT1に対する適合度と、メンバーシップ関数A42
ある圧延機入側の圧延材蛇行量Δy1に対する適合度とを
比較し、小さい方の適合度のところでメンバーシップ関
数B4をカットする。カットされたメンバーシップ関数B4
の図形の重心ΔL座標がファジー推論規則R4によって推
論される比例積分器8のゲインとなる。
このように、ファジー推論規則R1,R2,R3,R4でカッ
トされた比例積分系のゲインを意味するメンバーシップ
関数B1.B2,B3,B4を重ね合わせることによって作成さ
れるメンバーシップ関数B0の図形の重心ΔL座標ΔL1
ファジー推論規則R1,R2,R3,R4により推論された比例
積分器8のゲインとなる。
次に、第2図に基いて、張力偏差ΔTがΔT1、かつ、
圧延機入側の圧延材蛇行量ΔyがΔy1であるときに、圧
下レベリング量ΔL1を求める過程を具体的に説明する。
a)ファジー推論規則R1による推論 張力偏差ΔTがΔT1であるとき、メンバーシップ関数
A11により求められる適合度はω1である。
圧延機入側圧延材蛇行量ΔyがΔy1であるとき、メン
バーシップ関数A12により求められる適合度はω2であ
る。
この例ではω1>ω2のため、メンバーシップ関数B1
ω2のところでカットされるので、メンバーシップ関数B
1の斜線部分がファジー推論規則R1により推論される比
例積分器8のゲインを意味するメンバーシップ関数とな
る。
b)ファジー推論規則R2による推論 張力偏差ΔTがΔT1であるとき、メンバーシップ関数
A21により求められる適合度はω3である。
圧延機入側圧延材蛇行量ΔyがΔy1であるとき、メン
バーシップ関数A22により求められる適合度はω4であ
る。
この例ではω4>ω3のため、メンバーシップ関数B2
ω4のところでカットされるので、メンバーシップ関数B
2の斜線部分がファジー推論規則R2により推論される比
例積分器8のゲインを意味するメンバーシップ関数とな
る。
b)ファジー推論規則R4による推論 張力偏差ΔTがΔT1であるとき、メンバーシップ関数
A41により求められる適合度は零である。従って、ファ
ジー推論R4により推論される比例積分器8のゲインを意
味するメンバーシップ関数は存在しない。
よって、第2図に示した例では、ファジー推論規則R1
により推論された比例積分器8のゲインを意味するメン
バーシップ関数B1の斜線部と、ファジー推論規則R2によ
り推論された比例積分器8のゲインを意味するメンバー
シップ関数B2の斜線部とを重ね合わせることにより作成
されたメンバーシップ関数B0の図形の重心ΔL座標ΔL1
が張力偏差ΔT=ΔT1、かつ、圧延機入側圧延材蛇行量
Δy=Δy1のときの圧延材の蛇行を矯正するために最適
なゲインとなる。
かくして、この実施例によれば、圧延材のオペレータ
サイドの張力がドライブサイドの張力より大きく、圧延
機入側の圧延材がドライブサイドに蛇行しているとき、
圧延機のオペレータサイドの圧下位置を少し締め込むよ
うな圧下レベリング量を出力するように比例積分器8の
ゲインを小さくする。
また、圧延材のオペレータサイドの張力がドライブサ
イドの張力より大きく、圧延機入側の圧延材がオペレー
タサイドに蛇行しているとき、圧延機のオペレータサイ
ドの圧下位置を大きく締め込むような圧下レベリング量
を出力するように比例積分器8のゲインを大きくする。
さらに、圧延材のドライブサイドの張力がオペレータ
サイドの張力より大きく、圧延機入側の圧延材がドライ
ブサイドに蛇行しているとき、圧延機のドライブサイド
の圧下位置を大きく締め込むような圧下レベリング量を
出力するように比例積分器8のゲインを大きくする。
また、圧延材のドライブサイドの張力がオペレータサ
イドの張力より大きく、圧延機入側の圧延材がオペレー
タサイドに蛇行しているとき、圧延機のドライブサイド
の圧下位置を少し締め込むような圧下レベリング量を出
力するように比例積分器8のゲインを小さくする。
なお、メンバーシップ関数A11,A12,A21,A22
A31,A32,A41,A42,B1,B2,B3,B4はその形状を適宜
変更してもよい。
また、張力偏差を意味するメンバーシップ関数A11,A
21,A31,A41の数、および、圧延機入側の圧延材蛇行量
を意味するメンバーシップ関数A12,A22,A32,A42の数
はそれぞれ圧延プラントに応じて適宜変更できることは
言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上の説明によって明らかなように、この発明によれ
ば、圧延機の入側における圧延材の蛇行量を検出する蛇
行量検出手段と、検出された蛇行量および圧延材張力偏
差を変数として、ファジー推論により比例積分系の適切
なゲインを決定するファジー推論手段と、このゲインが
得られるように比例積分系のゲインを調整する乗算手段
とを備えているので、圧延機の入側で圧延材が蛇行して
いたとしても、この蛇行を確実に矯正することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第2図は同実施例の主要素の動作を説明するための説明
図、第3図は従来の蛇行制御装置の構成を示すブロック
図である。 2…圧延機、3A,3B…圧下駆動装置、4A,4B…圧下位置制
御装置、5A,5B…張力検出器、6,10…減算器、7…張力
偏差リミット装置、8…比例積分器、9…圧下位置レベ
リング量上下限リミット装置、11…加算器、13…蛇行検
出装置、14…蛇行量演算装置、15…蛇行量リミット装
置、16…ファジー推論装置、17…乗算器。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧延機の出側のオペレータサイドおよびド
    ライブサイドの各圧延材張力を検出し、これらの圧延材
    張力の偏差を求め、得られた張力偏差を比例積分系で比
    例積分してオペレータサイドおよびドライブサイドそれ
    ぞれの圧下位置偏差量を演算し、この圧下位置偏差量に
    よってオペレータサイドおよびドライブサイドの各圧下
    位置基準をそれぞれ補正する蛇行制御装置において、前
    記圧延機の入側における圧延材の蛇行量を検出する蛇行
    量検出手段と、検出された前記蛇行量および前記圧延材
    張力偏差を変数として、ファジー推論により前記比例積
    分系の適切なゲインを決定するファジー推論手段と、こ
    のゲインが得られるように前記比例積分系のゲインを調
    整する乗算手段とを備えたことを特徴とする蛇行制御装
    置。
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