JP2602370B2 - Dimension control method for bar and wire rod rolling - Google Patents

Dimension control method for bar and wire rod rolling

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JP2602370B2
JP2602370B2 JP3090219A JP9021991A JP2602370B2 JP 2602370 B2 JP2602370 B2 JP 2602370B2 JP 3090219 A JP3090219 A JP 3090219A JP 9021991 A JP9021991 A JP 9021991A JP 2602370 B2 JP2602370 B2 JP 2602370B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、下流側の少なくとも2
スタンドを3ロ−ル圧延機で構成する棒鋼・線材の連続
圧延における寸法制御方法に関する。
This invention relates to at least two downstream
The present invention relates to a dimensional control method in continuous rolling of a bar or a wire having a stand formed by a three-roll rolling mill.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、下流側の少なくとも2スタンドを
3ロ−ル圧延機で構成する棒鋼・線材の連続圧延におけ
る寸法制御方法に関しては、以下の先行技術がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is the following prior art regarding a dimensional control method in continuous rolling of a steel bar or a wire rod in which at least two stands on the downstream side are constituted by a three-roll rolling mill.

【0003】第1の例として、特開昭59−39401
号公報に開示されているように、3ロ−ル型圧延機とそ
の前後段の圧延機間における材料の張力を無張力に制御
する技術がある。第2の例として、特開昭62−230
413号公報に開示されているように、圧延ロ−ル回転
数と圧延ロ−ル間隙の少なくとも一方を操作量として、
圧延材に発生する張力および圧延機列の最終スタンド出
側に設置したプロフィル計により圧延材の断面プロフィ
ルを測定し、張力および最終スタンド出側寸法を制御す
る技術がある。但し、特開昭59−39401号公報に
は具体的なゲインの設定方法が開示されておらず、この
技術の制御性能は不明である。また後者の技術では、ス
タンド出側における圧延材断面プロフィル計による寸法
偏差の実測によるフィ−ドバック制御であり、仕上スタ
ンドから圧延材断面プロフィル計までの距離に起因する
無駄時間だけ制御動作が遅れる。
As a first example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-39401 is disclosed.
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication, there is a technique for controlling the tension of a material between a three-roll type rolling mill and a preceding and succeeding rolling mill without tension. As a second example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-230
As disclosed in Japanese Patent No. 413, at least one of a rolling roll rotation speed and a rolling roll gap is used as an operation amount.
There is a technique for measuring the tension generated in the rolled material and the cross-sectional profile of the rolled material by a profile meter installed on the exit side of the last stand of the rolling mill row to control the tension and the dimension of the final stand exit side. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-39401 does not disclose a specific method of setting a gain, and the control performance of this technique is unknown. In the latter technique, feedback control is performed by actually measuring a dimensional deviation by a rolled material cross-sectional profile meter at the stand exit side, and the control operation is delayed by a dead time due to a distance from the finishing stand to the rolled material cross-sectional profile meter.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、下流側の少
なくとも2スタンドを3ロ−ル型圧延機で構成する棒鋼
・線材の連続圧延において、圧延機列の最終スタンド出
側における圧延材断面の高さ寸法および幅寸法を制御す
るに際し、整定時間が短かく、オフセットが零の制御性
能良好な多変数制御を行なう棒鋼・線材圧延における寸
法制御方法を提供することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a continuous rolling of bar and wire rods in which at least two stands on the downstream side are formed by a three-roll type rolling mill, and a cross section of the rolled material at the exit of the last stand of the rolling mill row. It is an object of the present invention to provide a dimensional control method in bar and wire rod rolling in which a settling time is short and an offset is zero, and a multivariable control with good control performance is performed when controlling a height dimension and a width dimension.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、変形,負荷,
及び温度からなる圧延の状態方程式を用いて、ロ−ル回
転数とロ−ル間隙操作量とし、対象とする圧延機群の各
スタンド間ル−プ高さおよびモニタ補償を考慮した各ス
タンド出側ゲ−ジメ−タ計算高さを最適レギュレ−タ理
論に基づき、制御偏差および状態ベクトルのフィ−ドバ
ックにより制御することを特徴とする線材および棒鋼圧
延における寸法制御方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for transforming, loading,
Rolling speed and roll clearance operation amount using the rolling state equation consisting of rolling and temperature, and the output of each stand taking into account the loop height between each stand of the rolling mill group and monitor compensation. A dimension control method in wire rod and bar rolling, characterized in that the calculated height of a side gage meter is controlled by feedback of a control deviation and a state vector based on an optimum regulator theory.

【0006】即ち、本発明は、特開昭62−23041
3号に示されているように、圧延材断面形状及び寸法の
制御方法における問題点である、仕上スタンドから圧延
材断面寸法計までの距離に起因する制御動作遅れを、仕
上最終スタンドから放出された圧延材断面寸法を測定す
る手段として、板圧延分野で広く用いられているゲ−ジ
メ−タ方式による計算値を用いるようにすることによっ
て、フィ−ドバックの応答速度を高めて解決したもので
ある。
That is, the present invention relates to Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-23041.
As shown in No. 3, the control operation delay caused by the distance from the finishing stand to the rolled material cross-sectional dimension meter, which is a problem in the method of controlling the cross-sectional shape and dimensions of the rolled material, is released from the final finishing stand. As a means for measuring the cross-sectional dimension of a rolled material, a value obtained by using a gage meter method widely used in the field of sheet rolling is used to increase the response speed of feedback, thereby solving the problem. is there.

【0007】[0007]

【作用】本発明においては、評価関数JAccording to the present invention, the evaluation function J

【0008】[0008]

【数1】 J=Σ〔eT(j)Q・e(j)+vT(j)Rv(j)〕 を最小とするような、最適制御入力u(k)が制御偏差e
(k)及び部分状態ベクトルxs(k)のフィ−ドバック
The optimum control input u (k) that minimizes J = Σ [e T (j) Q · e (j) + v T (j) Rv (j)] is equal to the control deviation e.
(k) and feedback of partial state vector xs (k)

【0009】[0009]

【数2】 u(k)=−F1e(k-1)−F2[e(k)−e(k-1)] −F3[xs(k)−xs(k-1)]+u(k-1) として同時に複数の入力が求まるから、制御性能の良好
な制御系を比較的容易に設計することができる。
U (k) = − F 1 e (k−1) −F 2 [e (k) −e (k−1)] −F 3 [xs (k) −xs (k−1)] Since a plurality of inputs are simultaneously obtained as + u (k-1), a control system having good control performance can be designed relatively easily.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明を、実施例に基づき詳細に説明
する。ミル駆動系動特性として、圧延ロ−ル対間隙制御
系を一次遅れ系で近似し、圧延ロ−ル回転数制御系を二
次系で近似する。記号を次の表1に示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail based on embodiments. As the dynamics of the mill drive system, the rolling roll versus gap control system is approximated by a first-order lag system, and the rolling roll rotation speed control system is approximated by a secondary system. The symbols are shown in Table 1 below.

【0011】[0011]

【表1】 [Table 1]

【0012】表1の中で符号にΔを付したものは、基準
状態からの変化(有次元量)を示し、符号*を付したも
のはそれを基準状態の物理量で割った無次元量を示し、
添字i,jはスタンド番号を示す。
In Table 1, those with a symbol Δ indicate changes from the reference state (dimensional quantities), and those with a symbol * indicate the dimensionless quantities obtained by dividing the values by the physical quantities in the reference state. Show,
Subscripts i and j indicate stand numbers.

【0013】非線形圧延モデルを基準状態(第2表)の
まわりで線形化、無次元化して状態空間モデル表示し、
さらに制御周期Δtで離散化すると次の状態方程式を得
る。ここで、Δxはパススケジュ−ル値x0よりの変
動、Δx*≡Δx/x0と定義する(但し、ΔS*≡Δs
/h,Δtf*≡Δtf/kfm)。また、Δ*はゲ−ジメ
−タ計算におけるロックオン値ΔxL*からの偏差とす
る。
The non-linear rolling model is linearized and dimensionless around a reference state (Table 2) and displayed as a state space model.
Further, the following state equation is obtained by discretization at the control period Δt. Here, Δx is defined as a variation from the pass schedule value x 0 , Δx * ≡Δx / x 0 (however, ΔS * ≡Δs
/ H, Δt f * ≡Δt f / k fm ). Also, delta x * is gate - dimethyl - a deviation from the lock-on value [Delta] x L * in data calculation.

【0014】[0014]

【数3】 x'(k+1)=A'x(k)+B'u(k)+E'w(k) ・・・(1) y'(k)=C'x'(k)+F'w(k) ・・・(2) 但し、状態ベクトルx,出力y,入力u,及び外乱w
は次の通りである。
X ′ (k + 1) = A′x (k) + B′u (k) + E′w (k) (1) y ′ (k) = C′x ′ (k) + F 'w (k) (2) where state vector x, output y, input u, and disturbance w
Is as follows.

【0015】[0015]

【数4】 x'=(Δ i*,Δtfj*,ΔNii*,ΔNii*’)T ・・・(3) y'=(Δ i*,Δtfj*)T ・・・(4) u=(Δ ref,i*,ΔNref,ii*)T ・・・(5) w=(ΔTmi*,ΔHi*,ΔBi*)T ・・・(6) i=1,2,・・・,n ii=1,2,・・・,n−1 j=1,2,・・・,n−1 n:スタンド数 k:サンプル数(整数) A',B',C',E',F':圧延特性の偏微分係数および駆動系動特性パラ メ−タを要素とする行列 ここで、(3)式のロール回転数の偏差とその時間微分値
ΔNii*,ΔNii*’、(5)式のロール回転数目標値の偏
差ΔNref,ii*のスタンドNo.を表す添字iiをii
=1,2,・・・,n−1としている理由は、本実施例では、i
i=n(最終)スタンドをロール回転数固定の基準スタ
ンドとしているためである。なお、上記第(1),(2)式
は、ル−プの弾性論による解析結果を用いた線形非定常
圧延モデルとミル駆動系モデルからなる離散時間系の状
態方程式である。
[Number 4] x '= (Δ S i * , Δt fj *, ΔN ii *, ΔN ii *') T ··· (3) y '= (Δ h i *, Δt fj *) T ··· (4) u = (Δ S ref, i *, ΔN ref, ii *) T ··· (5) w = (ΔT mi *, ΔH i *, ΔB i *) T ··· (6) i = .., N ii = 1, 2,..., N−1 j = 1, 2,..., N−1 n: number of stands k: number of samples (integer) A ′, B ', C', E ', F': Matrix having partial differential coefficients of rolling characteristics and driving system dynamic characteristic parameters as elements Here, deviation of roll rotation speed and its time differential value ΔN in equation (3) ii *, ΔN ii * ′, the stand No. of the deviation ΔN ref, ii * of the roll speed target value in equation (5). Subscript ii representing ii
= 1, 2,..., N−1, in this embodiment,
This is because the i = n (final) stand is used as the reference stand for fixing the number of roll rotations. The above equations (1) and (2) are discrete-time state equations composed of a linear unsteady rolling model and a mill drive system model using analysis results based on loop elasticity theory.

【0016】スタンド間の材料移送遅れ式は、The material transfer delay formula between stands is as follows:

【0017】[0017]

【数5】 ΔTmi+1*(k)=αi・ΔTmi*(k−li) ・・・(7) ΔHi+1*(k)=Δbi*(k−li) ・・・(8) ΔBi+1*(k)=Δhi*(k−li) ・・・(9) で与えられる。ここで、liは、No.iスタンド〜N
o.i+1スタンド間材料移送時間(離散時間系)を表
わす。材料の温度変化を表わす係数αiは、非線形圧延
モデルを用いたコンピュータシミュレーションにより求
まる。係数αiは1に近い正数であり、近似的に1とす
ることができる。棒鋼・線材圧延においては、幅広がり
が比較的大きいため、入側寸法より出側幅寸法がかなり
大きくなる。また、圧延機列(粗列,中間列,仕上げ
列)の出側寸法の目標値は、高さ寸法と幅寸法は同一あ
るいは、ほぼ同一にする。そのため、No.iスタンド
(1つ上流スタンド)の幅広がり部位(幅寸法部位)が
No.i+1スタンドでは圧下部位(高さ寸法部位)に
なるように、1スタンド毎に、圧下方向が2Hiロール
では90°,3ロールでは60°変化するように、ロー
ルを配列するとともに、かつ、ロール入側ガイドで材料
の姿勢を保持して圧延する(ただし、水平ロール配列の
みから構成される2Hi圧延機の場合は、No.iスタ
ンド出側材料をNo.i+1スタンド入側ガイドで90
°捻転して圧延する)。その結果、No.iスタンドの
圧下部位(高さ寸法部位)は、No.i+1スタンドで
は幅広がり部位(幅寸法部位)になる。したがって、式
(8),式(9)において、時刻k−li におけるN
o.iスタンド出側幅寸法、出側高さ寸法が、各々、時
刻kにおけるNo.i+1スタンド入側高さ寸法、入側
幅寸法になる。
ΔTm i + 1 * (k) = α i · ΔT mi * (k−li) (7) ΔH i + 1 * (k) = Δb i * (k−li) (8) ΔB i + 1 * (k) = Δh i * (k−li) (9) Here, l i is No. i stand ~ N
o. Represents the material transfer time between i + 1 stands (discrete time system). The coefficient α i representing the temperature change of the material is obtained by computer simulation using a non-linear rolling model. The coefficient α i is a positive number close to 1 and can be approximately set to 1. In bar and wire rod rolling, the width of the exit side is considerably larger than the dimension of the entrance because the width is relatively large. The target values of the delivery side dimensions of the rolling mill rows (coarse rows, intermediate rows, finishing rows) are such that the height dimension and the width dimension are the same or almost the same. Therefore, no. The widened part (width dimension part) of the i-stand (one upstream stand) is No. The rolls are arranged so that the rolling direction changes by 90 ° for 2Hi rolls and 60 ° for 3 rolls, and the rolls are inserted in each stand so that the rolling-down portion (height portion) is at the i + 1 stand. Rolling while maintaining the posture of the material by the side guide (however, in the case of a 2Hi rolling mill composed of only a horizontal roll arrangement, the No. i stand outgoing side material is 90 ° by the No. i + 1 stand incoming side guide).
° torsion and rolling). As a result, no. No. i. At the (i + 1) -th stand, it is a widened portion (width-sized portion). Therefore, in equations (8) and (9), N at time k-li
o. The stand-side exit width dimension and the exit side height dimension are respectively the No. at time k. i + 1 stand entrance side height dimension and entrance side width dimension.

【0018】スタンド間にル−プがあり、かつロ−ル回
転数が独立に制御できる場合(図1参照)、弾性論にお
ける(1)ル−プに作用する曲げモ−メントと曲率の関
係、および(2)フックの法則から、張力tfiとル−プ長
さlsiの関係は、
When there is a loop between the stands and the roll speed can be controlled independently (see FIG. 1), (1) the relationship between the bending moment acting on the loop and the curvature in the theory of elasticity. , And (2) From Hooke's law, the relationship between the tension t fi and the loop length lsi is:

【0019】[0019]

【数6】 tfi−tf0i=C1i(lsi−lsoi)/lsoi ・・・(10) ここで添字o:基準状態を表わす,C1i:定数 ル−プ高さyhiとル−プ長さlsiの関係は、T fi −t f0i = C 1i (lsi−lsoi) / lsoi (10) where subscript o: represents a reference state, C 1i : constant, loop height y hi and loop The relationship of length lsi is

【0020】[0020]

【数7】 (yhi−yhoi)/yhoi=C2i(lsi−lsoi)/lsoi ・・・(11) C2i:定数 前記第(10),(11)式と張力偏差の定義式〔Δtfi*=(tfi−tfoi)/kfmi〕 の関係は、(Y hi −y hoi ) / y hoi = C 2i (lsi−lsoi) / lsoi (11) C 2i : constant The above formulas (10) and (11) and the definition formula of tension deviation [Δt fi * = (t fi −t foi ) / k fmi ]

【0021】[0021]

【数8】 Δyhj*(k)=(C2j/C1j)kfm0j・Δtfj*(k) ・・・(12) で与えられる。Δy hj * (k) = (C 2j / C 1j ) k fm0j · Δt fj * (k) (12)

【0022】そこでシステム式である第(1)〜(6)式で、
ル−プの存在する2Hiミル間および2Hiミルと3ロ
−ルミル間について、張力Δtfj*を第(12)式の関係を
用いてΔyhj*に置きかえると、離散システム(1),(2)式
は、
Therefore, in the system equations (1) to (6),
When the tension Δt fj * is replaced by Δy hj * using the relation of the equation (12) between the 2Hi mill and the 2Hi mill and the 3 roll mill where the loop exists, the discrete systems (1), (2) )ceremony,

【0023】[0023]

【数9】 x(k+1)=Ax(k)+Bu(k)+Ew(k) ・・・(13) y(k)=Cx(k)+Fw(k) ・・・(14) x=(Δ i*,Δyh,j*,Δtfl*,ΔNii*,ΔNii*’)T ・・(15) y=(Δ i*,Δyh,j*,Δtfl*)T ・・(16) u=(Δ ref,i*,ΔNref,ii*)T ・・・(17) w=(ΔTmi*,ΔHi*,ΔBi*)T ・・・(18) i=1〜n ii=1〜n−1 j=1〜m−1 l=m〜n−1 n:スタンド数 となる。これらの式のx,y,A,B,C,E,Fは、
第(1),(2)式のx',y',A',B',C',E',F'に相
当するが、Δtfj*がΔyhj*に変換された部分の要素が
異なる。スタンドNo.1,2,・・・m−1の出側で
はループが設定されているため張力の偏差Δtfj*の代
わりに高さの偏差Δyhj*を状態ベクトル,出力ベクト
ルとし、スタンドNo.m−1,・・・,n−1スタン
ドの出側ではループレスのため張力の偏差Δtfj*を状
態ベクトル,出力ベクトルとして設計する。No.1,
2スタンドは2Hiミル、No.3,4ミルは3ロ−ル
ミルで、No.1〜2間と2〜3間にル−プが存在し、
No.3〜4間はル−プレスの、4スタンドミルにおけ
る表2の圧延の基準状態での行列A〜Cの値は表3のよ
うになる。この行列A〜Cの値は、まず第(10),(11)式
を求め、次いで表2を用いて第(1)〜(6)式の状態方程式
を求め、第(1)〜(6)式のΔtfj*を第(12)式でΔyhj*に
置換して第(13)〜(18)式を導き、という要領で求めるこ
とができる。行列E,Fの値は次に述べる制御系設計に
は不要なので省略した。
X (k + 1) = Ax (k) + Bu (k) + Ew (k) (13) y (k) = Cx (k) + Fw (k) (14) x = (Δ S i *, Δy h , j *, Δt fl *, ΔN ii *, ΔN ii * ') T ·· (15) y = (Δ h i *, Δy h, j *, Δt fl *) T ·· (16) u = (Δ S ref, i *, ΔN ref, ii *) T ··· (17) w = (ΔT mi *, ΔH i *, ΔB i *) T ··· (18) i = 1 to n ii = 1 to n-1 j = 1 to m-1 l = m to n-1 n: the number of stands. X, y, A, B, C, E, and F in these equations are:
X ′, y ′, A ′, B ′, C ′, E ′, and F ′ in equations (1) and (2), but the element of the part where Δt fj * is converted to Δy hj * different. Stand No. Since a loop is set on the output side of 1, 2,..., M−1, a height deviation Δy hj * is used as a state vector and an output vector instead of the tension deviation Δt fj *. On the output side of the m-1,..., n-1 stands, the deviation Δt fj * of the tension is designed as a state vector and an output vector because of looplessness. No. 1,
No. 2 stand is 2Hi mill, No. Nos. 3 and 4 are 3 roll mills. There is a loop between 1-2 and between 2-3,
No. Between 3 and 4, the values of the matrices A to C in the standard state of the rolling of Table 2 in the four-stand mill of Rupress are as shown in Table 3. The values of the matrices A to C are obtained by first obtaining the equations (10) and (11), then obtaining the state equations of the equations (1) to (6) using Table 2, and obtaining the equations (1) to (6) )), Δt fj * is replaced by Δy hj * in equation (12) to derive equations (13) to (18). The values of the matrices E and F are omitted because they are unnecessary for the control system design described below.

【0024】[0024]

【表2】 [Table 2]

【0025】[0025]

【表3】 [Table 3]

【0026】[0026]

【表4】 [Table 4]

【0027】[0027]

【表5】 [Table 5]

【0028】[0028]

【表6】 [Table 6]

【0029】本システムに最適制御理論を適用して離散
時間最適制御系を設計した。すなわち、外乱wがステッ
プ状と仮定すると、評価関数
A discrete-time optimal control system was designed by applying the optimal control theory to this system. That is, assuming that the disturbance w is step-shaped, the evaluation function

【0030】[0030]

【数10】 J=Σ〔eT(j+1)Q・e(j+1)+vT(j)R・v(j)〕 (j=0〜無限大) ・・・(19) を最小にする制御入力u(k)は、最適レギュレ−タ理論
により、
J = Σ [e T (j + 1) Q · e (j + 1) + v T (j) R · v (j)] (j = 0 to infinity) (19) The control input u (k) to be minimized is, according to the optimal regulator theory,

【0031】[0031]

【数11】 u(k)=−F1e(k-1)−F2[e(k)−e(k-1)] −F3[xs(k)−xs(k-1)]+u(k-1) ・・・(20) で与えられる。ここで制御偏差e,部分状態xs及び入
力uの一階差分vは、
U (k) = − F 1 e (k−1) −F 2 [e (k) −e (k−1)] −F 3 [xs (k) −xs (k−1)] + U (k-1) (20) Here, the control deviation e, the partial state xs, and the first order difference v of the input u are:

【0032】[0032]

【数12】 e(k)=r(k)−y(k) (r(k)≡0:目標値) ・・・(21) xs(k)=(ΔNii*,ΔNii*’)T ・・・(22) v(k)=u(k)−u(k-1) ・・・(23) で定義される。即ちこの評価関数Jは、制御量であるΔ
i*とΔyh,j*の目標値からの偏差の2乗に重み行列Q
を掛けたものと、操作量であるΔSref,i*とΔNref,ii
*の時刻kと1サンプリング周期前の時刻k−1におけ
る値の差の2乗に重み行列Rを掛けたものの和である。
最適ゲイン行列F=〔F1:F2:F3〕は、次のリカッ
チ方程式(25)式の解Pから求まる。
E (k) = r (k) −y (k) (r (k) ≡0: target value) (21) xs (k) = (ΔN ii *, ΔN ii * ′) T (22) v (k) = u (k) -u (k-1) (23) That is, the evaluation function J is a control amount Δ
The weight matrix Q is the square of the deviation from the target value of h i * and Δy h, j *.
And ΔS ref, i * and ΔN ref, ii
This is the sum of the square of the difference between the value at time k in * and the value at time k−1 one sampling period before, multiplied by the weight matrix R.
The optimal gain matrix F = [F 1 : F 2 : F 3 ] is obtained from the solution P of the following Riccati equation (25).

【0033】[0033]

【数13】 F=((R+GTPG)の−1乗)GTPΦ ・・・(24) P=ΦTPΦ−ΦTPG(R+GTPG)GTPΦ+HTQH ・・・(25) 但し、(24)式の行列の−1乗は逆行列を表し、行列Φ,
G及びHはシステム(13),(14)式のエラ−システム
F = ((R + G T PG) −1) G T PΦ (24) P = Φ T PΦ−Φ T PG (R + G T PG) G T PΦ + H T QH (25) ) Where the −1 power of the matrix in equation (24) represents the inverse matrix, and the matrix Φ,
G and H are error systems of systems (13) and (14)

【0034】[0034]

【数14】 X(k+1)=ΦX(k)+Gv(k) ・・・(26) e(k)=HX(k) ・・・(27) X(k)=[eT(k-1),eT(k)−eT(k-1),xsT(k)−xsT(k-1)]T ・・・(28) の係数行列であり、行列A〜Cから求められる。添字T
は転置行列を示す。なおここでは、離散時間系の最適制
御系を導出したが、圧延の状態方程式(1),(2)を連続時
間系で与えれば、同様の方法で連続時間系の最適制御を
構成できる。
X (k + 1) = ΦX (k) + Gv (k) (26) e (k) = HX (k) (27) X (k) = [e T (k−1) ), E T (k) −e T (k−1), xs T (k) −xs T (k−1)] T (28), which are obtained from matrices A to C . Subscript T
Indicates a transposed matrix. Here, the optimal control system of the discrete time system is derived, but if the rolling state equations (1) and (2) are given in the continuous time system, the optimal control of the continuous time system can be configured in the same manner.

【0035】この最適制御則を適用することにより、線
材および棒鋼圧延に対する図2に示すような最適制御系
を構成する。図2は4スタンドミルの実施例を示す。制
御用計算機14は、ル−プ高さΔyh,j*と圧延ロ−ル回
転数の偏差ΔNii*とその微分値ΔNii*',ロ−ル対間
隙Δ i*,圧延荷重Δ i*,寸法計13による仕上スタ
ンド出側高さΔh4*,出側幅Δb4*をサンプルし、各ス
タンド出側ゲ−ジメ−タ計算高さΔ i*を求め、図示の
入力とともに第(20)式で与えられる最適制御入力u(k)
を計算し、ロ−ル間隙設定値Δ ref,i*,ロ−ル回転数
設定値ΔNref,ii*をそれぞれロ−ル間隙制御系,ロ−
ル回転数制御系に出力する。
By applying this optimum control law, an optimum control system as shown in FIG. 2 for wire rod and bar rolling is constructed. FIG. 2 shows an embodiment of a four-stand mill. Control computer 14, Le - flop height [Delta] y h, j * a rolling Russia - deviation Le rpm .DELTA.N ii * and its differential value .DELTA.N ii * ', b - Le versus gap delta S i *, rolling load delta P i *, * finishing stand exit side height due to dimensional gauge 13 delta] h 4, samples the output side width [delta] b 4 *, the delivery side gate each stand - dimethyl - seeking data calculated height Δ h i *, the input shown And the optimal control input u (k) given by equation (20)
Was calculated, Russia - le gap setting value delta S ref, i *, b - Le rotational speed setting value .DELTA.N ref, ii * each B - Le clearance control system, Russia -
Output to the control system.

【0036】ここで、各スタンド出側における圧延材断
面高さ寸法のゲ−ジメ−タ計算高さΔi *は、
Here, the gage meter calculation height Δ h i * of the cross-section height of the rolled material at each stand exit side is:

【0037】[0037]

【数15】 Δi *=Δi *+αi・ΔPi*/Mi*+ΔhM,i* ・・・(29) によって計算される。Mi*は、無次元ミル定数(Mi*≡
0,i・Mi/P0,i)、αiはスケ−ル・ファクタであ
る。第(29)式の右辺、第1項〜第2項は、公知のゲ−ジ
メ−タ式であり、右辺第3項のΔhM,i*は、絶対的寸法
精度を与えるためのモニタ補償である。
[Number 15] Δ h i * = Δ S i * + α i · ΔP i * / M i * + Δh M, is calculated by i * ··· (29). M i * is a dimensionless mill constant (M i * ≡
h 0, i · M i / P 0, i ) and α i are scale factors. The first and second terms on the right side of the equation (29) are known gage meter equations, and Δh M, i * in the third term on the right side is monitor compensation for providing absolute dimensional accuracy. It is.

【0038】ここでモニタとは、ミル出側寸法計での圧
延材仕上げ高さ,幅寸法の実測による、寸法目標値から
の偏差の監視を意味する。即ち、ゲ−ジメ−タ制御は一
般に出側材料高さのロックオン値からの偏差を0にする
制御であるが、精密圧延では仕上げ高さ,幅を目標値に
する絶対値制御が必要になる。そこで出側寸法計で仕上
げ高さ及び幅を実測し、目標値からの偏差が0になるよ
うにゲ−ジメ−タ計算高さを補正する。これがモニタ補
償である。
Here, the monitor means monitoring of a deviation from a target dimension value by actually measuring a finished height and a width dimension of a rolled material with a mill exit side dimension meter. That is, in the gage meter control, generally, the deviation from the lock-on value of the material height on the delivery side is set to zero, but in precision rolling, absolute value control for setting the finishing height and width to target values is required. Become. Therefore, the finishing height and width are actually measured by the delivery dimension meter, and the gage meter calculation height is corrected so that the deviation from the target value becomes zero. This is monitor compensation.

【0039】ル−プ高さ制御+ゲ−ジメ−タAGC+モ
ニタAGC補償の制御系を図3と図4に分割して示す。
この制御系において、図2の制御系と同じ部分には同一
の符号を付してある。
The control system of loop height control + gauge meter AGC + monitor AGC compensation is shown separately in FIGS.
In this control system, the same parts as those in the control system of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.

【0040】モニタ補償ΔhM,i*は、次の手順で得られ
る。寸法計5の仕上スタンド出側高さΔh4*、出側幅Δ
4*のサンプル値から、リ−ダ・スタンドおよび仕上ス
タンド(この実施例ではNo.3,No.4スタンド)
の出側高さモニタ修正量Δhx,3*およびΔhx,4*を、
The monitor compensation Δh M, i * is obtained by the following procedure. Finishing stand exit side height Δh 4 *, exit side width Δ of dimension meter 5
From the sample value of b 4 *, the leader stand and the finishing stand (No. 3, No. 4 stand in this embodiment)
The output side height monitor correction amounts Δh x, 3 * and Δh x, 4 * of

【0041】[0041]

【数16】 Δhx,3*=(K2・Δh4*−Δb4*)/K1 ・・・(30) Δhx,4*=Δh4* ・・・(31) によって計算する。但し、係数K1,K2は、影響係数を
用いて、
Δh x, 3 * = (K 2 · Δh 4 * −Δb 4 *) / K 1 (30) Calculated by Δh x, 4 * = Δh 4 * (31) However, the coefficients K 1 and K 2 are calculated by using the influence coefficient.

【0042】[0042]

【数17】 K1=(∂Δb4*/∂ΔS3*)・((∂Δh3*/∂ΔS3*)の−1乗) ・・・(32) K2=(∂Δb4*/∂ΔS4*)・((∂Δh4*/∂ΔS4*)の−1乗) ・・・(33) で与えられる。K 1 = (∂Δb 4 * / ∂ΔS 3 *) · ((∂Δh 3 * / ∂ΔS 3 *) to the −1 power) (32) K 2 = (∂Δb 4 * / ∂ΔS 4 *) · ((∂Δh 4 * / ∂ΔS 4 *) to the −1 power) (33)

【0043】次に、モニタ補償量ΔhM,i*(k)は、リ−
ダ,仕上スタンド出側高さモニタ修正量hx,3*,Δh
x,4*を積分して、
Next, the monitor compensation amount Δh M, i * (k) is calculated as follows:
D, finishing stand exit height monitor correction amount h x, 3 *, Δh
x, 4 *

【0044】[0044]

【数18】 ΔhM,i*(k)=0 (i=1,2の時) ΔhM,i*(k)=ΔhM,i*(k-1)+1/Ti・KM,i・Δhx,i*(k) (i=3,4の時) ・・・(34) によって求められる。Tiは、No.1スタンドから出
側寸法計までの材料(圧延材)移走時間(秒)であり、
M,iはモニタ補償積分ゲインである。第(24),(25)式に
おける重み行列Q,R及び第(34)式におけるモニタ補償
ゲインKM,iは、シミュレ−ションを繰返すことにより
決定した。
Δh M, i * (k) = 0 (when i = 1, 2) Δh M, i * (k) = Δh M, i * (k-1) + 1 / T i · K M, i · Δh x, i * (k) (when i = 3, 4) (34) Ti is No. Material (rolled material) transfer time (sec) from one stand to the exit dimension meter
K M, i is a monitor compensation integral gain. The weight matrices Q and R in the equations (24) and (25) and the monitor compensation gain K M, i in the equation (34) are determined by repeating the simulation.

【0045】No.1,2スタンドが2Hi型圧延機、
No.3,4スタンドが3ロ−ル型圧延機で構成される
4スタンド・ミルで、No.1スタンド入側における材
料平均温度,入側高さ,及び入力幅が、ΔTm,1*=−0.
028,ΔHi*=ΔBi*=0.007だけステップ状に変化した
場合について検討した。
No. 1 and 2 stands are 2Hi type rolling mill,
No. No. 3 and 4 stands are 4-stand mills composed of 3-roll type rolling mills. The material average temperature, entrance height, and input width at the entrance of one stand are ΔT m, 1 * = − 0.
[028] The case where the step change was performed by ΔH i * = ΔB i * = 0.007 was examined.

【0046】圧延条件は表2の通り、そして行列A〜C
の値は表3,4,5及び6の通りである。制御周期Δt
は100msec 、外乱は第1スタンド入側材料平均温度
ΔTm,1*,入側高さΔHi*,入側幅ΔBi*で次のステッ
プ外乱である。
The rolling conditions are as shown in Table 2, and the matrices A to C
Are as shown in Tables 3, 4, 5 and 6. Control cycle Δt
Is 100 msec, and the disturbance is the next step disturbance with the first stand entrance average material temperature ΔT m, 1 *, entrance height ΔH i *, entrance width ΔB i *.

【0047】時刻k<30(=3秒)のとき ΔTm,1*(k)=0,ΔH1*(k)=0,ΔB1*(k)=0 時刻k≧30(=3秒)のとき ΔTm,1*(k)=−0.028,ΔH1*(k)=0.007,ΔB1*(k)=0.007 制御なしのステップ応答を図5,図6及び図7に示
す。即ち、図5〜図7は、入側材料平均温度,入側材料
高さ,入側材料幅の変化がそれぞれΔTm,1*=−0.02
8,ΔH1*=ΔB1*=0.007による制御なしのときの仕上
スタンド出側における圧延材断面の高さΔh4*,出側に
おける圧延材幅Δb4*,ル−プ高さΔyh,j*,張力Δt
fl*のステップ応答の例示図である。ここで、素材温度
および寸法変動がNo.1スタンドに達したときを時刻
t=3秒とする。
At time k <30 (= 3 seconds) ΔT m, 1 * (k) = 0, ΔH 1 * (k) = 0, ΔB 1 * (k) = 0 Time k ≧ 30 (= 3 seconds) )) ΔT m, 1 * (k) = − 0.028, ΔH 1 * (k) = 0.007, ΔB 1 * (k) = 0.007 The step response without control is shown in FIGS. 5, 6 and 7. That is, FIGS. 5 to 7 show that the changes in the average temperature of the inlet material, the height of the inlet material, and the width of the inlet material are ΔT m, 1 * = − 0.02 , respectively.
8, without control by ΔH 1 * = ΔB 1 * = 0.007, the height Δh 4 * of the cross section of the rolled material on the exit side of the finishing stand, the width Δb 4 * of the rolled material on the exit side, the loop height Δy h, j *, tension Δt
It is an illustration figure of the step response of fl *. Here, when the material temperature and the dimensional change are no. The time when one stand is reached is assumed to be time t = 3 seconds.

【0048】制御ありの場合のステップ応答を図8,図
9,図10,図11及び図12に示す。図8〜図12
は、制御あり(ル−パ制御+全4スタンドAGC)の場
合の、ΔTm,1*=−0.028,ΔH1*=ΔB1*=0.007によ
る出側高さΔh4*,出側幅Δb4*,ル−プ高さΔy
h,j*,張力Δtfl*,ロ−ル回転数ΔNii*,ロ−ル間隙
ΔSi*のステップ応答を示している。このとき、モニタ
補償は行わず第(29)式でΔhM,i*を零と置いている。重
み行列Q,Rは、
FIG. 8, FIG. 9, FIG. 10, FIG. 11, and FIG. 8 to 12
Is the output side height Δh 4 * and the output side width Δb by ΔT m, 1 * = − 0.028, ΔH 1 * = ΔB 1 * = 0.007 in the case of control (looper control + all four stands AGC). 4 *, loop height Δy
h, j *, tension Δt fl *, roll rotation speed ΔN ii *, and roll response ΔS i *. At this time, the monitor compensation is not performed, and Δh M, i * is set to zero in Expression (29). The weight matrices Q and R are

【0049】[0049]

【数19】 Q=diag(1,1,1,1,0.001,0.002,0.005) ・・・(35) R=diag(10,10,10,10,1,1.2,1.5) ・・・(36) である。張力及び出側高さ,出側幅が制御されているこ
とが分かる。
## EQU19 ## Q = diag (1,1,1,1,0.001,0.002,0.005) (35) R = diag (10,10,10,10,1,1.2,1.5) ... (35) 36). It can be seen that the tension, the outlet height, and the outlet width are controlled.

【0050】次に、モニタ補償の有効性を検証するため
に、材料温度と材料断面寸法の外乱が、材料先端からΔ
m,1*=−0.028、ΔH1*=ΔB1*=0.007だけ付加され
ている場合について検討した。
Next, in order to verify the effectiveness of the monitor compensation, the disturbance of the material temperature and the cross-sectional dimension of the material is changed by Δ
The case where only T m, 1 * = − 0.028 and ΔH 1 * = ΔB 1 * = 0.007 was added was examined.

【0051】図13,図14及び図15は、モニタ補償
なしの場合の、出側高さΔh4*,出側幅Δb4*,ル−プ
高さΔyh,j*及び張力Δtfl*の応答例を示している。
FIGS. 13, 14 and 15 show the output side height Δh 4 *, output side width Δb 4 *, loop height Δy h, j *, and tension Δt fl * without monitor compensation. Is shown.

【0052】ゲ−ジメ−タ計算のロック・オン値が基準
状態からずれているために、仕上スタンド出側高さおよ
び出側幅にオフセットが生じている。ここでは、No.
1スタンドに材料先端が到達した時刻をt=0.2秒とし
ている。
Since the lock-on value in the gage meter calculation deviates from the reference state, offsets occur in the height and width of the exit of the finishing stand. Here, No.
The time when the material tip reaches one stand is set to t = 0.2 seconds.

【0053】図16,図17及び図18は、モニタ制御
あり(ル−プ制御+張力制御+全4スタンドAGC)の
場合の、出側高さΔh4*,出側幅Δb4*,ル−プ高さΔ
h,j*及び張力Δtfl*の応答例を示している。ここで
は、モニタ補償積分ゲインはKM,3=0.025,KM,4=0.0
10とおいた。仕上スタンド出側高さ及び出側幅にオフセ
ットが生じないことがわかる。
FIGS. 16, 17 and 18 show the output side height Δh 4 *, the output side width Δb 4 *, and the output side width when the monitor control is performed (loop control + tension control + all four stands AGC). −Step height Δ
The response example of yh , j * and tension (DELTA) tfl * is shown. Here, the monitor compensation integral gain is K M, 3 = 0.025, K M, 4 = 0.0
I put it as 10. It can be seen that no offset occurs in the height and width of the finishing stand.

【0054】なおこの実施例では、スタンド間にサイド
ル−プを有する場合(自重を無視できる)連続圧延につ
いて示したが、スタンド間にアップル−プまたはダウン
ル−プがある場合についても、材料の自重を考慮したル
−プ高さと圧延材張力の関係式を用いて状態方程式を構
成すれば、上記実施例と同様の方法で寸法制御が可能で
ある。
In this embodiment, continuous rolling in which a side loop is provided between stands (negative weight is negligible) has been described. However, even when there is an apple loop or down loop between stands, the material has its own weight. If the state equation is formed using the relational expression between the loop height and the rolled material tension in consideration of the above, the dimensional control can be performed in the same manner as in the above embodiment.

【0055】本発明は、圧延機列による線材・棒鋼の連
続圧延において、上流側の2Hiミル間および2Hiミ
ルと3ロ−ルミルの間にル−プが存在し、下流側の3ロ
−ルミル間はル−プレスの場合を対象として、本発明者
が開発した弾性論によるル−プの解析結果を用いて、ル
−プ圧延の非線形非定常圧延モデルを圧延の基準状態で
線形化して線形圧延モデルを導出し、それとミル駆動系
モデルから構成され、状態ベクトルおよび出力ベクトル
にル−プ高さを含む線形状態方程式を用いて、出側材料
高さ偏差Δ i*(i番目スタンド出側材料高さhiのロ
ックオン値hLからの変化率)とル−プ高さΔyh,j*
(j番目スタンド出側ル−プ高さyh,jの基準値からの
変化率),張力Δtfl*(l番目スタンド出側張力tfl
の基準値からの変化率)で構成される制御量と、ΔS
ref,i*(i番目スタンド設定ロ−ル間隙目標値Sref,i
のロックオン値SL,iからの変化率)とΔNref,ii*(i
i番目スタンドロ−ル回転数目標値Nref,iiのパススケ
ジュ−ル値Niiからの変化率)の時刻kと1サンプリン
グ周期前の時刻k−1における値の差で構成される操作
量(入力ベクトル)の2次形式で定義される評関関数
が、全ての制御の時間にわたって最小になるような最適
制御により、各スタンド出側材料高さとル−プ高さを制
御することにより圧延機列最終スタンドから放出される
圧延材の高さ寸法及び幅寸法を制御するようにしたこと
を特徴とする制御方法であり、ル−プ高さを含む状態
方程式(圧延モデル)を用いて最適制御ゲインを求めて
いること、及び各スタンド出側材料高さとル−プ高さ
を制御することにより最終スタンド出側材料高さ及び幅
を制御する寸法制御方法であることが特に従来の技術と
大きく異なっている。
According to the present invention, in continuous rolling of wire rods and bars by a rolling mill train, a loop exists between 2Hi mills on the upstream side and between 2Hi mills and 3 roll mills, and a 3 roll mill on the downstream side. In the meantime, for the case of the loop press, the nonlinear unsteady rolling model of the loop rolling is linearized in the reference state of the rolling by using the analysis result of the loop based on the elasticity developed by the present inventor, and is linearized. derives a rolling model, the same consists of the mill drive system model, the state vector and the output vector in Le - using a linear state equations comprising up height, exit side material height deviation delta h i * (out i-th stand side material high rate of change from the lock-on value h L of h i) and Le - flop height Δy h, j *
(Change rate of the j-th stand exit loop height yh , j from the reference value), tension Δt fl * (l-th stand exit tension t fl
And a control amount composed of ΔS
ref, i * (i-th stand setting roll gap target value S ref, i
Change rate from the lock-on value SL, i ) and ΔNref , ii * (i
i-th stand b - Le rotational speed target value N ref, ii of Pasusukeju - time k and the manipulated variable constituted by the difference between the value in one sampling period before time k-1 of the change rate) from Le value N ii ( The rolling mill by controlling the material height and the loop height at each stand exit by optimal control such that the evaluation function defined by the quadratic form of the input vector) is minimized over the entire control time. A control method characterized by controlling a height dimension and a width dimension of a rolled material discharged from a row last stand, and an optimal control using a state equation (rolling model) including a loop height. It is significantly different from the prior art that the gain is obtained and that the dimensional control method for controlling the height and width of the material at the end of the final stand by controlling the material height and the loop height of each stand at the outlet. Is different.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による最適
レギュレ−タ制御は、以下のように制御性能が優れてい
ることが実施例から明らかになった。
As described above, it has been clarified from the embodiment that the optimum regulator control according to the present invention has excellent control performance as follows.

【0057】(1)張力制御および各スタンド出側ゲ−
ジメ−タ計算高さ制御は整定時間が短く、オフセットを
零に制御可能である。
(1) Tension control and each stand exit side gate
In the height control of the digital calculation, the settling time is short, and the offset can be controlled to zero.

【0058】(2)仕上スタンド出側高さ及び出側幅
は、オフセットを零に制御可能である。
(2) The finishing stand exit side height and exit side width can be controlled so that the offset is zero.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 スタンド間ル−パの構造を示す正面図であ
る。
FIG. 1 is a front view showing a structure of a looper between stands.

【図2】 実施例の制御系の概略を示すブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a control system according to the embodiment.

【図3】 実施例の制御系の一部分を詳細に示すブロッ
ク図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a part of a control system of the embodiment in detail.

【図4】 実施例の制御系の残りの部分を詳細に示すブ
ロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the remaining portion of the control system of the embodiment in detail.

【図5】 制御なしの場合のステップ応答を示すグラフ
である。
FIG. 5 is a graph showing a step response without control.

【図6】 制御なしの場合のステップ応答を示すグラフ
である。
FIG. 6 is a graph showing a step response without control.

【図7】 制御なしの場合のステップ応答を示すグラフ
である。
FIG. 7 is a graph showing a step response without control.

【図8】 制御あり(モニタ補償なし)の場合のステッ
プ応答を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a step response when control is performed (without monitor compensation).

【図9】 制御あり(モニタ補償なし)の場合のステッ
プ応答を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a step response when control is performed (without monitor compensation).

【図10】 制御あり(モニタ補償なし)の場合のステ
ップ応答を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a step response when control is performed (without monitor compensation).

【図11】 制御あり(モニタ補償なし)の場合のステ
ップ応答を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a step response when control is performed (without monitor compensation).

【図12】 制御あり(モニタ補償なし)の場合のステ
ップ応答を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing a step response when control is performed (without monitor compensation).

【図13】 ロックオン値がずれた時のモニタ補償なし
の場合のステップ応答を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a step response without monitor compensation when the lock-on value is shifted.

【図14】 ロックオン値がずれた時のモニタ補償なし
の場合のステップ応答を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing a step response without monitor compensation when the lock-on value is shifted.

【図15】 ロックオン値がずれた時のモニタ補償なし
の場合のステップ応答を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing a step response without monitor compensation when the lock-on value is shifted.

【図16】 モニタ補償ありの場合のステップ応答を示
すグラフである。
FIG. 16 is a graph showing a step response when monitor compensation is performed.

【図17】 モニタ補償ありの場合のステップ応答を示
すグラフである。
FIG. 17 is a graph showing a step response when monitor compensation is performed.

【図18】 モニタ補償ありの場合のステップ応答を示
すグラフである。
FIG. 18 is a graph showing a step response when monitor compensation is performed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:No.iスタンドロ−ル 2:No.i+1
スタンドロ−ル 3,4:ガイドロ−ル 5:蹴出しロ−ル 6:ル−プ高さ検出器 7:パスライン 8,15:材料 9:2Hi型圧延機の水平ロ−ル 10:2Hi型圧
延機の垂直ロ−ル 11,12:3ロ−ル型圧延機のロ−ル 13:出側寸法計 14:制御用計算
1: No. i stand roll 2: No. i + 1
Stand roll 3, 4: Guide roll 5: Eject roll 6: Loop height detector 7: Pass line 8, 15: Material 9: Horizontal roll of 2Hi type rolling mill 10: 2Hi Vertical roll of die rolling mill 11, 12: Roll of 3-roll type rolling mill 13: Outer dimension gauge 14: Calculator for control

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 圧延方向下流側の少なくとも2スタンド
を3ロ−ル型圧延機、その上流側は2Hi型圧延機で構
成し、2Hi型圧延機のスタンド間および2Hi型圧延
機と3ロ−ル型圧延機のスタンド間にル−プが存在する
圧延機列による棒鋼および線材の連続圧延における寸法
制御方法において、圧延機列を構成する各スタンドにお
けるロ−ル間隙の偏差〔((実測値Si)−(基準値S0,i))
/(スタンド出側における圧延材断面の高さ寸法の基準値
0,i)〕(i=1,2,・・・,n)をΔSi*とし、ロール間隙
の目標値の偏差[((目標値Sref,i)−(目標値の基準値S
ref,0,i))/(スタンド出側における圧延材断面の高さ寸
法の基準値h0,i)](i=1,2,・・・,n)をΔSref,i*と
し、圧延材の前方張力の偏差〔((実測値tfj)−(基準値
f0,j))/(平均変形抵抗の基準値kfmj)〕(j=m,・・・,
n−1)をΔtfj*とし、ロ−ル回転数の偏差〔(実測値N
ii)/(基準値N0,ii)−1〕(ii=1,2,3,・・・,n)とその
時間微分量をΔNii*,ΔNii*’とし、ロール回転数の
目標値の偏差[(目標値Nref,ii)/(目標値の基準値
ref,0,ii)−1](ii=1,2,・・・,n)をΔNref,ii*と
し、圧延荷重の偏差〔(実測値Pi)/(基準値P0,i)−1〕
(i=0,1,2,・・・,n)をΔPi*とし、出側での圧延材断
面高さの偏差〔(実測値hi)/(基準値h0,i)−1〕(i=
0,1,2,・・・,n)をΔhi*、但し、実測値hiはゲ−ジメ
−タ式 で与えられるとし、ロ−ル間隙,圧延荷重,および圧延
材断面高さのロックオン値を、それぞれSL,i,PL,i
びhL,i、その偏差をそれぞれΔSL,i*,ΔPL,i*及び
ΔhL,i*、 とし、 スタンド出側における圧延材断面高さのロックオン値の
偏差ΔhL,i*の隔たりにモニタ補償量ΔhM,i*を加えた
量Δ i*を、 Δ i*=Δ i*+αi・Δ i*/Mi+Δ M,i* モニタ補償量ΔhM,i*はスタンド出側に設けられた圧延
材断面寸法計による圧延材断面高さおよび幅寸法の偏差
の実測値から各スタンドでの圧下量が仕上スタンド出側
における圧延材断面寸法の高さおよび幅寸法に及ぼす影
響係数に基づき、各スタンドに配分し積分して得られる
値、 とし、 各スタンドの入側における材料の平均温度,圧延材断面
高さ寸法,および幅寸法それぞれの偏差〔(実測値)/(基
準値)−1〕をΔTmi*,ΔHi*およびΔBi*(但しi=
1,2,・・・,n)とし、圧延材のル−プ高さの偏差〔(実測
値)/(基準値)−1〕をΔyhj*(但し、j=1,2,・・・,m-1
をその出側にル−プの存在するスタンド、l=m,・・・,
n−1を出側がル−プレスのスタンド、mを3ロ−ル圧
延機の最上流スタンドとする)とし、 状態ベクトルxを、 x=(Δ i*,Δyh,j*,Δtfl*,ΔNii*,ΔNii*’)T (Tは転置行列を意味する) 出力ベクトルyを、 y=(Δ i*,Δyh,j*,Δtfl*)T 入力ベクトルuを、 u=(Δ ref,i*,ΔNref,ii*)T 外乱wを、 各スタンド入側,出側の圧延材の高さHi,hi(添字i
=1,2,・・・n:スタンドNO.)は、入側,出側の材料圧下
方向の寸法, 各スタンド入側,出側の圧延材の幅Bi,biは、入側,
出側の材料幅広がり方向の寸法(2Hiロールの場合,
圧下方向と90°の角度をなす方向の寸法,3ロールの
場合、圧下方向と60°の角度をなす方向の寸法)とし
て、圧延の状態方程式 x(k+1)=Ax(k)+Bu(k) y(k)=Cx(k) k:離散時間系の時刻を表すサンプル番号(整数) A,B,C:ル−プ圧延における圧延特性の偏微分係数
および駆動系特性パラメ−タを要素とする係数行列 を用いて、評価関数J 制御入力u=(Δ ref,i*,ΔNref,ii*)Tにおけるスタ
ンド番号i,iiは、i=0〜n,ii=0〜nの範囲で
任意の組合せを採りうるものとし、i=0のとき、ロ−
ル間隙を操作量とせず、ii=0のときロール回転数を
操作量としない〕 を最小にせしめる制御偏差および状態ベクトルフィ−ド
バックの最適入力により、圧延機列における最終スタン
ド(第n番目スタンド)から放出される圧延材の高さ寸
法および幅寸法を制御するようにしたことを特徴とす
る、棒鋼および線材圧延における寸法制御方法。
At least two stands on the downstream side in the rolling direction are constituted by a three-roll type rolling mill, and the upstream side thereof is constituted by a 2Hi type rolling mill, between the stands of the 2Hi type rolling mill and between the 2Hi type rolling mill and the three rolls. In a dimensional control method in continuous rolling of a bar and a wire rod by a rolling mill row in which a loop exists between stands of a rolling mill, a deviation of a roll gap [(((measured value) S i ) − (reference value S 0, i ))
/ (Reference value h 0, i ) of the height of the cross section of the rolled material at the stand exit side) (i = 1, 2,..., N) is ΔSi *, and the deviation of the target value of the roll gap [(( Target value S ref , i ) − (target value reference value S
ref, 0, i)) / ( to the reference value h 0 in the height dimension of the strip cross-section at the stand exit side, i)] (i = 1,2 , ···, n) and [Delta] S ref, and i *, Deviation of forward tension of rolled material [((actual measured value t fj )-(reference value t f0, j )) / (reference value k fmj of average deformation resistance)] (j = m, ...,
n−1) is Δt fj *, and the deviation of the roll rotation speed [(actual measurement N
ii ) / (reference value N 0, ii ) -1] (ii = 1,2,3,..., n) and their time differentials are ΔN ii *, ΔN ii * ' and the value of the deviation [(target value n ref, ii) / (target value reference value n ref, 0, ii) -1 ] (ii = 1,2, ···, n) and .DELTA.N ref, and ii *, Deviation of rolling load [(actual value P i ) / (reference value P 0, i ) -1]
(i = 0, 1, 2,..., n) is defined as ΔP i *, and the deviation of the cross-section height of the rolled material at the exit side [(actual value h i ) / (reference value h 0, i ) −1 ] (I =
0, 1, 2,..., N) is Δh i *, where the actually measured value h i is a gage meter formula. , And the lock-on values of the roll gap, rolling load, and cross-sectional height of the rolled material are S L, i , P L, i and h L, i , respectively, and their deviations are ΔS L, i * , respectively. , ΔP L, i * and Δh L, i *, And then, the deviation Delta] h of the lock-on value of the strip section height in stand delivery side L, i * the distance to the monitor compensation amount Delta] h M, a i * the amount delta h i * plus, delta h i * = delta S i * + α i · Δ P i * / M i + Δ h M, i * The monitor compensation amount Δh M, i * is calculated from the measured values of the deviation of the cross-section height and width of the rolled material by the rolled material cross-sectional dimension meter provided on the exit side of the stand. Based on the coefficient of influence on the height and width of the cross-sectional dimension, the value is obtained by distributing and integrating each stand, and the average temperature of the material on the entrance side of each stand, the cross-sectional height of the rolled material, and the width Each deviation [(actual value) / (reference value) -1] is calculated as ΔT mi *, ΔH i * and ΔB i * (where i =
1, 2,..., N) and the deviation of the loop height of the rolled material [(actual measurement value) / (reference value) -1] is Δy hj * (where j = 1, 2,.・, M-1
Is a stand with a loop on its exit side, l = m, ...,
n-1 the output side Le - press stand, m 3 b - the most upstream stand Le rolling mill), and the state vector x, x = (Δ S i *, Δy h, j *, Δt fl *, ΔN ii *, the ΔN ii * ') T (T denotes a transposed matrix) output vectors y, y = (Δ h i *, Δy h, j *, a delta] t fl *) T input vector u, u = (Δ S ref, i *, ΔN ref, ii *) the T disturbance w, Heights H i , h i (subscript i) of the rolled material on the entrance and exit sides of each stand
= 1, 2,... N: stand NO.) Are the dimensions in the material reduction direction on the entry side and the exit side, and the widths B i and b i of the rolled material on the entrance side and the exit side of each stand are the entry side.
The dimension in the material width spreading direction on the exit side (for 2Hi rolls,
The dimension in the direction forming an angle of 90 ° with the rolling direction, in the case of three rolls, the dimension in the direction forming an angle of 60 ° with the rolling direction), the equation of state of rolling x (k + 1) = Ax (k) + Bu ( k) y (k) = Cx (k) k: Sample number (integer) representing time in discrete time system A, B, C: Partial differential coefficient of rolling characteristics and drive system characteristic parameters in loop rolling Using a coefficient matrix as an element, the evaluation function J The control input u = (Δ S ref, i *, ΔN ref, ii *) stand number in T i, ii is, i = 0 to n, and as it can take any combination in a range of ii = 0 to n, When i = 0, b
Control gap and the optimal input of state vector feedback to minimize the final stand (the n-th stand) in the rolling mill row. A) controlling the height and width of the rolled material discharged from the step (b).
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