JP2634564B2 - 連続圧延機における張力制御方法および張力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、連続圧延機における張力制御方
法および張力制御装置に係り、特に、一軸回りに揺動作
動せしめられて圧延スタンド間の被圧延材に当接される
ことにより被圧延材の張力を調節するルーパを備えた連
続圧延機における張力制御方法および張力制御装置に関
するものである。

【０００２】

【背景技術】連続圧延機において圧延スタンド間での被
圧延材の張力を一定に保つことは、製品品質の確保およ
び通板性、圧延性の安定化などのために重要な課題であ
る。そこで、従来では、連続圧延機の圧延スタンド間に
おける被圧延材の張力制御方法として、（１）被圧延材
に張力計を押し当てて固定し、被圧延材の張力を該被圧
延材にて及ぼされる当接力から直接的に検出して、この
検出値が目標張力となるように前段圧延スタンドにおけ
る圧延ロールの回転速度を変更することにより張力制御
する、固定型張力計による張力制御方法と、（２）一軸
回りに揺動作動せしめられるルーパに油圧シリンダや電
動モータ等による揺動トルクを及ぼしてルーパを被圧延
材に押し当て、かかるルーパに及ぼされる揺動トルクと
被圧延材の張力によってルーパに及ぼされる反対向きの
トルクとの釣合いによって張力が目標張力となるように
張力制御する、ルーパによる張力制御方法とが、主に採
用されている。

【０００３】ところが、（１）の固定型張力計による張
力制御方法は、圧延定常状態下では張力検出精度に優
れ、良好な張力制御性が発揮されるが、通板時の初期速
度設定誤差が大きいために被圧延材がループして張力が
低下した場合や、被圧延材の板歪（うねり）が発生した
場合等に、被圧延材に対する張力計の当接状態が不安定
となって張力の誤検出になり易く、圧延が不安定となる
という問題を有していた。

【０００４】一方、（２）のルーパによる張力制御方法
では、被圧延材にループやうねりが生じた場合にも、被
圧延材にルーパが追従して張力の検出精度が確保され得
ることとなる。ところが、かかる張力制御方法において
は、圧延作業の安定化等のためにルーパの揺動角度を所
定範囲に抑えるべくルーパの揺動角度も制御する必要が
あり、しかも、ルーパの揺動角度は被圧延材の張力と相
互干渉性を有するために、それらの制御系の応答性を上
げることが難しく、充分に安定した制御特性を得ること
が困難であった。

【０００５】そこで、このような問題に対処する一手法
として、ルーパ制御の目的が、被圧延材の張力の目標値
からの偏差およびルーパ揺動角度の目標値からの偏差を
極力小さく抑えることにある点に着目し、或る二次評価
関数を最小にする手法（具体的には積分型最適レギュレ
ータ）を用いて構成された制御装置が提案されている。

【０００６】ところが、このような制御装置にあって
は、圧延が安定している場合には制御精度の向上が達成
され得るが、被圧延材の張力が不足してループが発生し
た場合に、ルーパが被圧延材に追従せずに張力の誤検出
となり易く、そのために、板厚精度等の製品品質が低下
し、最悪の場合にはミスロールとなるという問題があっ
た。

【０００７】これは、ルーパの揺動角度の制御系におけ
る応答性が過渡的に被圧延材の張力の制御系の応答性よ
りも遅くなった場合であり、このような現象に対処する
ために、特開昭６３−２２４８０９号公報には、被圧延
材の張力が著しく低下した場合に、ルーパを極端に振ら
せるゲイン設定を与えてルーパの揺動角度の制御系にお
ける応答性を一時的に速くする方法が、開示されてい
る。しかしながら、最適レギュレータを用いる前記開示
技術の場合では、このようにルーパの揺動角度の制御系
におけるゲイン設定のみを極端に変えることが難しく、
少なからず張力制御系のゲインも変更されてしまうこと
となり、そのために、張力制御系にまで影響が及んでし
まい、最適なゲイン設定が難しく安定した制御の実現が
困難となるという不具合を有していたのであり、必ずし
も有効な方法ではなかったのである。

【０００８】また、前述の如き、或る二次評価関数を最
小にする手法を用いて構成された制御装置においては、
ルーパ角度が目標値よりも大きい時に、逆にルーパの揺
動角度の制御系における応答性が過渡的に被圧延材の張
力の制御系の応答性よりも速くなった場合にも、ルーパ
の揺動角度を目標角度まで下げる際に被圧延材とルーパ
が離れてしまうことにより、上述の場合と同様、被圧延
材の張力の誤検出が生じて圧延が不安定となり易いとい
う問題があった。

【０００９】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
を背景として為されたものであって、その解決課題とす
るところは、被圧延材の張力制御およびルーパの揺動角
度制御を行うに際して、制御系の設定ゲインの極端な変
更等を必要とすることなく、ルーパ角度および張力の変
動に対する制御性が改善されて、圧延作業の安定化が有
利に図られ得る連続圧延機における張力制御方法および
張力制御装置を提供することにある。

【００１０】

【解決手段】そして、本発明はかかる課題を解決するた
めに為されたものであって、連続圧延機における張力制
御方法に関する本発明の特徴とするところは、一軸回り
に揺動作動せしめられて圧延スタンド間の被圧延材に当
接されるルーパを備えた連続圧延機において、該圧延ス
タンドにおける圧延ロールの回転速度を調節すると共
に、該ルーパに及ぼされる揺動トルクを調節して、前記
被圧延材の張力および前記ルーパの揺動角度を制御する
に際して、前記圧延スタンド間における被圧延材の張力
および前記ルーパの揺動角度を検出し、それぞれの目標
値との偏差に基づいて、前記被圧延材の張力および前記
ルーパの揺動角度の制御系に加えられる外乱として前記
圧延ロールの回転速度外乱および前記ルーパの揺動トル
ク外乱をそれぞれ推定して、かかる推定された圧延ロー
ルの回転速度外乱を打ち消すように前記圧延スタンドに
おける圧延ロールの回転速度を調節すると共に、かかる
推定されたルーパの揺動トルク外乱を打ち消すように前
記ルーパに及ぼされる揺動トルクを調節する一方、該圧
延スタンドにおける圧延ロールの回転速度の調節系と該
ルーパに及ぼされる揺動トルクの調節系とにおける応答
性の調整ゲインを互いに独立して設定する連続圧延機に
おける張力制御方法にある。

【００１１】また、かくの如き、本発明に係る連続圧延
機における張力制御方法においては、前記圧延ロールの
回転速度の調節系および前記ルーパの揺動トルクの調節
系において、それぞれ、互いに異なるゲインで状態フィ
ードバックを加えることも可能である。

【００１２】さらに、本発明に係る連続圧延機における
張力制御方法の好ましい態様においては、前記圧延ロー
ルの回転速度外乱および前記ルーパの揺動トルク外乱を
それぞれ推定するに際して、該圧延ロールの回転速度変
化量と前記被圧延材の長さ変化量と該ルーパの揺動角度
変化量および揺動角速度変化量をそれぞれ推定し、それ
らの推定値を用いて前記圧延スタンドにおける圧延ロー
ルの回転速度および前記ルーパに及ぼされる揺動トルク
が調節されることとなる。

【００１３】また、連続圧延機における張力制御装置に
関する本発明の特徴とするところは、一軸回りに揺動作
動せしめられて圧延スタンド間の被圧延材に当接される
ルーパを備えた連続圧延機における張力制御装置であっ
て、（ａ）前記圧延スタンド間における被圧延材の張力
の実測値を目標値と比較して張力偏差を求める張力比較
手段と、（ｂ）前記ルーパの揺動角度の実測値を目標値
と比較して揺動角度偏差を求める揺動角度比較手段と、
（ｃ）前記張力比較手段および前記揺動角度比較手段に
よって求められた張力偏差および揺動角度偏差に基づい
て、前記被圧延材の張力および前記ルーパの揺動角度の
制御系に加えられる外乱として圧延ロールの回転速度外
乱およびルーパの揺動トルク外乱をそれぞれ推定する外
乱推定手段と、（ｄ）該外乱推定手段によって推定され
た圧延ロールの回転速度外乱を打ち消すように、前記圧
延スタンドにおける圧延ロールの回転速度を調節する回
転速度調節手段と、（ｅ）前記外乱推定手段によって推
定されたルーパの揺動トルク外乱を打ち消すように、前
記ルーパに及ぼされる揺動トルクを調節する揺動トルク
調節手段と、（ｆ）前記回転速度調節手段による応答性
の調整ゲインと前記揺動トルク調節手段による応答性の
調整ゲインとを互いに独立して設定せしめるゲイン設定
手段とを、含んで構成したことにある。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を更に具体的に明らかにするた
めに、本発明の実施例について、図面を参照しつつ、詳
細に説明する。

【００１５】先ず、図１には、本発明の一実施例として
の張力制御装置１０が用いられた、熱間連続圧延機の圧
延スタンド間における被圧延材の張力制御機構の概要が
示されている。図中、１２および１４は、上流側および
下流側の圧延スタンドであり、それぞれ、各一対のワー
クロール１６，１６と、バックアップロール１８，１８
を備えている。そして、被圧延材２０が、図中、右方か
ら左方に送られて、上流側圧延スタンド１２および下流
側圧延スタンド１４によって圧延加工が加えられるよう
になっている。

【００１６】また、上流側圧延スタンド１２と下流側圧
延スタンド１４の間には、ルーパ２２が配設されてお
り、油圧ポンプや電動モータ等の駆動手段２４によっ
て、中心軸：Ｏの回りに揺動作動せしめられ、被圧延材
２０に当接されるようになっている。更にまた、ルーパ
２２には、被圧延材２０に対する当接圧に基づいて該被
圧延材２０の張力を検出する張力検出手段としての張力
センサ２６と、中心軸：Ｏの回りにおけるルーパ２２の
揺動角度を検出する揺動角度検出手段としての角度セン
サ２８とが、設けられている。

【００１７】そして、これら張力センサ２６および角度
センサ２８によって検出された被圧延材２０の張力実測
値：Ｔおよびルーパの揺動角度実測値：θが、駆動モー
タ３０によって駆動される上流側圧延スタンド１２のロ
ール速度：Ｖおよび駆動手段２４によって駆動されるル
ーパ２２の揺動トルク：τを制御する制御装置１０に入
力され、この制御装置１０により、被圧延材２０の張力
実測値：Ｔおよびルーパの揺動角度実測値：θが、それ
ぞれ目標値：Ｔ^ref ，θ^ref となるように、上流側圧延
スタンド１２のロール速度：Ｖおよびルーパ２２の揺動
トルク：τが調節されるようになっている。

【００１８】すなわち、図２にブロック図で示されてい
るように、制御対象たる熱間連続圧延機は、被圧延材の
張力等に関する張力系ダイナミクス３２およびルーパの
揺動角度等に関するルーパ系ダイナミクス３４を含んで
構成されており、また、制御装置１０は、張力系ダイナ
ミクス３２の作動を主に制御するロール速度調節系３６
およびルーパ系ダイナミクス３４の作動を主に制御する
ルーパ揺動トルク調節系３８を含んで構成されている。
なお、張力系ダイナミクス３２とルーパ系ダイナミクス
３４とは、公知の如く、一方の作動が他方に影響を及ぼ
すために完全に独立しておらず、それら両者の間には力
学的な干渉が存在している。

【００１９】また、制御装置１０は、外乱推定器４０を
備えており、この外乱推定器４０によって、張力系ダイ
ナミクス３２およびルーパ系ダイナミクス３４の制御系
に加えられる外乱として、圧延ロールの回転速度外乱：
ｄｖおよびルーパの揺動トルク外乱：ｄτを推定し、こ
れらの推定された回転速度外乱：ｄｖ_est および揺動ト
ルク外乱：ｄτ_est をそれぞれ打ち消すように、ロール
速度調節系３６およびルーパ揺動トルク調節系３８によ
り、張力系ダイナミクス３２における上流側圧延ロール
のロール速度：Ｖおよびルーパ系ダイナミクス３４にお
けるルーパ揺動トルク：τを調節して、被圧延材の張
力：Ｔおよびルーパの揺動角度：θを制御するようにな
っている。なお、かかる外乱推定器４０は、具体的に
は、後述するように、外乱推定オブザーバによって構成
されることとなる。

【００２０】さらに、かかる制御装置１０においては、
張力系ダイナミクス３２およびルーパ系ダイナミクス３
４における作動制御状態に応じて、ロール速度調節系３
６およびルーパ揺動トルク調節系３８に対してそれぞれ
状態フィードバックをかける状態フィードバック系４２
が設けられており、状態フィードバックをかけることに
よって応答性を調節，改善することができるようになっ
ている。

【００２１】なお、図面上に明示はされていないが、ロ
ール速度調節系３６およびルーパ揺動トルク調節系３８
においては、外乱推定器４０にて推定された回転速度外
乱：ｄｖ_est および揺動トルク外乱：ｄτ_est をそれぞ
れ打ち消すための制御信号と、状態フィードバック系４
２にて得られた状態フィードバック信号に対して、外乱
が入力された現時刻におけるロール速度制御信号および
ルーパ揺動トルク制御信号を加えることにより、張力系
ダイナミクス３２における上流側圧延ロールのロール速
度：Ｖ^ref およびルーパ系ダイナミクス３４におけるル
ーパ揺動トルク：τ^ref の制御信号を出力するようにな
っている。

【００２２】より詳細には、上述の如き、張力系ダイナ
ミクス３２およびルーパ系ダイナミクス３４を含んで構
成された制御対象の状態方程式は、公知の圧延モデルよ
り、回転速度外乱：ｄｖおよび揺動トルク外乱：ｄτを
考慮して、下記（１），（２）式のように構成される。

【数１】

【００２３】

【数２】

【００２４】なお、上記（１），（２）式における各係
数の意味は、以下の通りである。 Δｌ ：被圧延材の長さ変化量（延び長さ） ΔＶ ：上流側圧延スタンドのロール速度変化量 Δθ ：ルーパの揺動角度変化量 Δθ′：ルーパの揺動角速度変化量（「′」は、微分値
を表す） ΔＴ ：圧延スタンド間における被圧延材の張力変化量 ａ_ij（i,j ＝１〜４），ｂ_ij（ i＝１〜４， j＝１〜
２），ｃ_ij（ i＝１〜２，j＝１〜４）：圧延材および
モータ等の機械的特性により決まる係数 ΔＶ^ref ：上流側圧延スタンドのロール速度制御指令
（目標ロール速度変化量） Δτ^ref ：ルーパの揺動トルク制御指令（目標揺動トル
ク変化量）

【００２５】次に、制御対象の応答性を改善するため
に、下記（３），（４）式のような状態フィードバック
を考える。

【数３】

【００２６】

【数４】

【００２７】なお、上記（３），（４）式において、ω
ｖ，ωθ，ωθ′は、状態フィードバックゲインであ
り、これらの値を調整することによって応答性の調節，
改善を行うことができる。

【００２８】さらに、前記外乱：ｄｖ，ｄτを打ち消す
ようなフィードフォワード制御量をＵｖ，Ｕτとする
と、定常状態を考えた場合に、これらＵｖ，Ｕτは、そ
れぞれ下記（５），（６）式となる。

【数５】

【００２９】

【数６】

【００３０】従って、外乱：ｄｖ，ｄτを打ち消すよう
なフィードフォワード制御は、前記（３）〜（６）式よ
り、下記（７），（８）式のように構成される。

【数７】

【００３１】

【数８】

【００３２】いま、外乱として（ｄ／ｄｔ）ｄｖ＝０，
（ｄ／ｄｔ）ｄτ＝０を仮定することにより、外乱推定
オブザーバを構成すると、以下のようになる。

【００３３】〈ｄｖ推定オブザーバ〉

【数９】 但し、（９）式中、添字：_est は推定値を表し、ｋ_11,
ｋ₂₁，ｋ₃₁はオブザーバゲインである。また、εｖは、
推定誤差であり、下記（１０）式で構成される。

【００３４】

【数１０】 ここで、ΔＴ_est は、ΔＴの推定値であり、前記（１）
式より、下記（１１）式のようになる。

【００３５】

【数１１】

【００３６】また、前記（７），（８）式から、下記
（１２）式が得られる。

【数１２】

【００３７】それ故、前記（１０）〜（１２）式を、前
記（９）式に代入することにより、ｄｖ推定オブザーバ
は、下記（１３），（１４）式のようになる。

【数１３】

【００３８】

【数１４】

【００３９】〈ｄτ推定オブザーバ〉ｄｖ推定オブザ
ーバと同様にして、下記（１５），（１６）式のように
構成される。

【数１５】

【００４０】

【数１６】 但し、（１５）式中、添字：_est は推定値を表し、ｋ
_12, ｋ₂₂，ｋ₃₂はオブザーバゲインである。

【００４１】以上より、（１），（２）式に基づいて制
御対象のブロック図を、（１３）〜（１６）式に基づい
て制御装置１０のブロック図を、それぞれ表すと、図３
および図４の如く構成されることとなる。

【００４２】なお、図３中、「Ａ・Ｅ／Ｌ」は、被圧延
材における引張応力を求める式であって、Ａは被圧延材
料の断面積，Ｅは被圧延材のヤング率，Ｌは圧延スタン
ド間の距離を、それぞれ表し、前記（１）式中、Ｃ₁₁に
相当する。また、同図中、Ｌ _A は角度から長さへの変換
係数であり、前記（１）式中のＣ₁₃は、Ｃ₁₃＝Ｌ_A ×Ａ
・Ｅ／Ｌで表される。

【００４３】また、図４中、ｇ_ij（i,j ＝１〜３）は、
前記（１３）式におけるΔｌ_est ，ΔＶ_est ，ｄｖ_est
に関する（３×３）次元システム行列の各要素を表し、
ｋt _i （ i＝１〜３）は、（１３）式におけるΔＴに関
する（３×１）次元制御行列の各要素を表し、ｋa
_i （ i＝１〜３）は、（１３）式におけるΔθに関する
（３×１）次元制御行列の各要素を表す。更に、同図
中、ｈ_ij（i,j ＝１〜３）は、前記（１５）式における
Δθ_est ，Δθ′_est ，ｄτ_est に関する（３×３）次
元システム行列の各要素を表し、ｋT _i （ i＝１〜３）
は、（１５）式におけるΔＴに関する（３×１）次元制
御行列の各要素を表し、ｋA _i （ i＝１〜３）は、（１
５）式におけるΔθに関する（３×１）次元制御行列の
各要素を表す。

【００４４】すなわち、上述の如く構成された、（１
３）〜（１６）式および図４に示された制御装置におい
ては、ロール速度外乱乃至はルーパ揺動角度外乱が及ぼ
されて被圧延材の張力変化乃至はルーパ揺動角度変化が
生じた場合に、かかる変化量に基づいて外乱推定が行な
われて、及ぼされたロール速度外乱乃至はルーパ揺動角
度外乱を打ち消すように、圧延スタンドのロール速度乃
至はルーパの揺動トルクが調節されることとなり、それ
によって、被圧延材の張力が目的とする値に制御される
のである。

【００４５】また、そこにおいて、かかる制御装置にお
いては、前記（１３）〜（１６）式および図４から明ら
かなように、ロール速度調節系とルーパ揺動トルク調節
系との応答性が独立して調整可能とされており、ωｖ，
ｋt _i （ i＝１〜３），ｋa _i （ i＝１〜３）によって
ロール速度調節系における応答性を調整することができ
ると共に、ωθ，ωθ′，ｋT _i （ i＝１〜３），ｋA
_i （ i＝１〜３）によってルーパ揺動トルク調節系にお
ける応答性を調整することができる。具体的には、（１
３）〜（１６）式中におけるωｖ及びｋ₁₁，ｋ₂₁，ｋ₃₁
がロール速度調節系の応答性を調整するゲインであり、
また、ωθ，ωθ′及びｋ₁₂，ｋ₂₂，ｋ ₃₂がルーパ揺動
トルク調節系における応答性を調整するゲインである。
なお、このことから明らかなように、外乱推定器４０に
おけるこれらのゲインが調節可能とされていることによ
り、圧延スタンドのロール速度およびルーパの揺動トル
クの調節手段による応答性の調整ゲインを互いに独立し
て設定せしめるゲイン設定手段が構成されているのであ
る。

【００４６】それ故、かかる制御装置１０においては、
ロール速度調節系およびルーパ揺動トルク調節系の何れ
か一方における応答性の違いによる不具合を、他方の調
節系における応答性に影響を与えることなく解消するこ
とができるのであり、それによって、制御対象に及ぼさ
れたロール速度外乱乃至はルーパ揺動角度外乱を打ち消
すように、圧延スタンドのロール速度：Ｖおよびルーパ
の揺動トルク：τを容易に且つ的確に調節することがで
きるのであり、以て、目標とする被圧延材の張力制御が
高精度且つ高安定に為され得て、製品品質の確保や通板
性の改善による圧延トラブルの減少等といった優れた効
果が発揮され得るのである。

【００４７】しかも、かかる制御装置１０にあっては、
前記（１）〜（１６）式および図３〜図４から明らかな
ように、制御対象に基づいて物理的に意味付けられた構
成とされており、物理的に導き出されたパラメータを用
いて構成されていることから、上述の如きロール速度調
節系およびルーパ揺動トルク調節系における応答性の調
整に際して、各ゲインの制御信号に対する影響が判り易
く、それ故、ゲインの調節，設定が容易であるといった
利点も有している。

【００４８】また、本実施例では、ロール速度変化量：
ΔＶ，ルーパの揺動角度変化量：Δθ，ルーパの揺動角
速度変化量：Δθ′として、何れも推定値が用いられて
いることから、制御装置における物理的な意味付けがよ
り明確となり、各ゲインの調節，設定が一層容易である
という利点も有している。

【００４９】因みに、本発明に従う圧延制御の効果を示
すシミュレーション結果を図５に示すと共に、比較例と
して、ロールの回転速度とルーパの揺動トルクを調整す
る従来方法に従う制御結果を図６に、また固定型張力計
を用いて構成された制御装置によってロールの回転速度
を調整する従来方法に従う制御結果を図７に、それぞれ
示す。

【００５０】なお、図５〜図７に示された何れの場合に
も、被圧延材の目標張力：４ｔｆ，ルーパの目標揺動角
度：０．０８７ｒａｄとし、外乱として、初期のロール
速度設定誤差を０．５％設定すると共に、圧延開始３秒
後に０．２％の速度外乱を及ぼした。

【００５１】また、本発明に従う圧延制御に際しては、
前記（１３）〜（１５）式および図４に示された各要素
の値（ゲイン）として、以下の値を設定した。 ｇ₁₁＝−７．００， ｇ₁₂＝−１．００， ｇ₁₃＝−１．００ ｇ₂₁＝０， ｇ₂₂＝−１０．００， ｇ₂₃＝−１０．００ ｇ₃₁＝２５．００， ｈ₁₁＝−６．３３， ｈ₁₂＝１．００ ｈ₂₁＝−１６．０７， ｈ₂₂＝−０．８８， ｈ₂₃＝０ ｈ₃₁＝−３０８．５７， ｋt₁＝−１．４５×１０^-6 ｋt₂＝０， ｋt₃＝−２．５１×１０^-6 ｋT₁＝０， ｋa₁＝−０．１４， ｋa₂＝０ ｋa₃＝０．４９， ｋA₁＝６．３３， ｋA₂＝９．９７ ｋA₃＝３０８．５７， ωｖ＝０， ωθ＝０ ωθ′＝０

【００５２】これら図５〜図７に示された結果からも明
らかなように、本発明に従う圧延制御によれば、従来方
法に従う制御に比べて、通板開始時における張力の立ち
上がりが早く、目標張力が早期に達成されると共に、通
板時に速度外乱が入った場合の張力修正，収束速度が早
く、しかも、張力を高精度に制御しつつ、ルーパの揺動
角度も目標値に高精度に維持されており、極めて安定し
た制御状態が発現され得ることが認められる。

【００５３】なお、本発明に従う圧延制御において、従
来のルーパによる張力制御方法である、図６に示された
比較例よりも、通板時に速度外乱が入った場合の張力修
正，収束速度が早く、しかもルーパの揺動角度の目標値
への制御精度が高いのは、前述の張力制御系とルーパ制
御系との相互干渉性を考慮しているため、それぞれの制
御系のゲインを大きくとれるからであると考えられる。

【００５４】また、本発明に従う圧延制御において、固
定型張力計を用いて構成された制御装置による図７に示
された比較例よりも、通板開始時における張力の立ち上
がりが早く、通板時に速度外乱が入った場合の張力修
正，収束速度も早いのは、固定型張力計を用いた場合に
は、張力計が被圧延材に充分に追従せずに離れてしまう
ことから、ロール回転調整により被圧延材が張力計に当
接する迄の待ち時間が避けられないためであると考えら
れる。

【００５５】以上、本発明の実施例について詳述してき
たが、これは文字通りの例示であって、本発明は、かか
る具体例に限定して解釈されるものではない。

【００５６】例えば、前記実施例では、圧延ロールの回
転速度外乱：ｄｖおよびルーパの揺動トルク外乱：ｄτ
をそれぞれ推定するに際して、圧延ロールの回転速度変
化量およびルーパの揺動角度変化量，ルーパの揺動角速
度変化量として何れも推定値：ΔＶ_est ，Δθ_est ，Δ
θ′_est が用いられていたが、かかるΔＶやΔθ、或い
はΔθ′として実測値を用いることも可能であり、それ
によって、前記実施例よりも次数の低いモデルで外乱推
定オブザーバを構成することも可能となる。

【００５７】また、前記実施例において、（１３）〜
（１５）式および図４に示された各要素の値（ゲイン）
は、被圧延材の種類や寸法、圧延装置の物理的特性等に
基づいて適宜に変更，設定されるべきものであり、前記
実施例の具体的数値によって限定的に解釈されるもので
は、決してない。

【００５８】その他、一々列挙はしないが、本発明は、
当業者に知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を
加えた態様において実施され得るものであり、また、そ
のような実施態様が本発明の趣旨を逸脱しない限り、何
れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言
うまでもないところである。

【００５９】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
方法に従えば、圧延システムに及ぼされた圧延ロールの
回転速度外乱乃至はルーパの揺動角度外乱を打ち消すよ
うに、圧延ロールの回転速度およびルーパの揺動トルク
を容易に且つ的確に調節することができるのであり、そ
れによって、目標とする被圧延材の張力制御が高精度且
つ高安定に為され得て、製品品質の確保や通板性の改善
による圧延トラブルの減少等といった優れた効果が発揮
され得るのである。

【００６０】また、圧延ロールの回転速度の調節系およ
びルーパの揺動トルクの調節系に、それぞれ状態フィー
ドバックを加えるようにすれば、外乱に対する応答性を
調節，改善することが可能となる。

【００６１】更にまた、圧延ロールの回転速度外乱およ
びルーパの揺動トルク外乱をそれぞれ推定するに際し
て、圧延ロールの回転速度変化量と被圧延材の長さ変化
量とルーパの揺動角度変化量および揺動角速度変化量と
して、それぞれ推定値を用いれば、物理的な意味付けを
より明確として制御装置を構成することが可能となり、
それによって圧延ロールの回転速度調節系およびルーパ
の揺動角度調節系における応答性の調整ゲインの調節，
設定が一層容易とされ得る。

【００６２】さらに、本発明に従う構造とされた張力制
御装置によれば、本発明方法を容易に且つ有効に実施す
ることができるのであり、それによって、前述の如き、
製品品質の確保や通板性の改善による圧延トラブルの減
少等といった優れた効果が、有効に発揮され得ることと
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う制御装置を備えた熱間連続圧延機
の一具体例の概要を示す説明図である。

【図２】本発明の一実施例としての制御装置による圧延
システムの制御系を示すブロック図である。

【図３】本発明が適用される制御対象たる圧延システム
の構成を示すブロック図である。

【図４】図３に示された圧延システムに適用される本発
明の一実施例としての制御装置の構成を示すブロック図
である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明に従う圧延制御
のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図６】（ａ）および（ｂ）は、従来方法に従ってロー
ルの回転速度とルーパの揺動トルクを調整する圧延制御
のシミュレーション結果を比較例として示すグラフであ
る。

【図７】固定型張力計を用いて構成された制御装置によ
ってロールの回転速度を調整する従来方法に従う圧延制
御のシミュレーション結果を比較例として示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１０ 制御装置 １２ 上流側圧延スタンド ２０ 被圧延材 ２２ ルーパ ２４ 駆動手段 ２６ 張力センサ ２８ 角度センサ ３０ 駆動モータ ３６ ロール速度調節系 ３８ ルーパ揺動角度調節系 ４０ 外乱推定器 ４２ 状態フィードバック系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋爪 雅紀 東京都港区新橋五丁目11番３号 住友軽 金属工業株式会社内 (72)発明者 藤本 隆行 東京都港区新橋五丁目11番３号 住友軽 金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−118911（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−162507（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−138015（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一軸回りに揺動作動せしめられて圧延ス
   タンド間の被圧延材に当接されるルーパを備えた連続圧
   延機において、該圧延スタンドにおける圧延ロールの回
   転速度を調節すると共に、該ルーパに及ぼされる揺動ト
   ルクを調節して、前記被圧延材の張力および前記ルーパ
   の揺動角度を制御するに際して、 前記圧延スタンド間における被圧延材の張力および前記
   ルーパの揺動角度を検出し、それぞれの目標値との偏差
   に基づいて、前記被圧延材の張力および前記ルーパの揺
   動角度の制御系に加えられる外乱として前記圧延ロール
   の回転速度外乱および前記ルーパの揺動トルク外乱をそ
   れぞれ推定して、かかる推定された圧延ロールの回転速
   度外乱を打ち消すように前記圧延スタンドにおける圧延
   ロールの回転速度を調節すると共に、かかる推定された
   ルーパの揺動トルク外乱を打ち消すように前記ルーパに
   及ぼされる揺動トルクを調節する一方、該圧延スタンド
   における圧延ロールの回転速度の調節系と該ルーパに及
   ぼされる揺動トルクの調節系とにおける応答性の調整ゲ
   インを互いに独立して設定することを特徴とする連続圧
   延機における張力制御方法。
2. 【請求項２】 前記圧延ロールの回転速度の調節系およ
   び前記ルーパの揺動トルクの調節系において、それぞ
   れ、互いに異なるゲインで状態フィードバックが加えら
   れる請求項１に記載の連続圧延機における張力制御方
   法。
3. 【請求項３】 前記圧延ロールの回転速度外乱および前
   記ルーパの揺動トルク外乱をそれぞれ推定するに際し
   て、該圧延ロールの回転速度変化量と前記被圧延材の長
   さ変化量と該ルーパの揺動角度変化量および揺動角速度
   変化量をそれぞれ推定し、それらの推定値を用いて前記
   圧延スタンドにおける圧延ロールの回転速度および前記
   ルーパに及ぼされる揺動トルクを調節する請求項１又は
   ２に記載の連続圧延機における張力制御方法。
4. 【請求項４】 一軸回りに揺動作動せしめられて圧延ス
   タンド間の被圧延材に当接されるルーパを備えた連続圧
   延機における張力制御装置であって、 前記圧延スタンド間における被圧延材の張力の実測値を
   目標値と比較して張力偏差を求める張力比較手段と、 前記ルーパの揺動角度の実測値を目標値と比較して揺動
   角度偏差を求める揺動角度比較手段と、 前記張力比較手段および前記揺動角度比較手段によって
   求められた張力偏差および揺動角度偏差に基づいて、前
   記被圧延材の張力および前記ルーパの揺動角度の制御系
   に加えられる外乱として圧延ロールの回転速度外乱およ
   びルーパの揺動トルク外乱をそれぞれ推定する外乱推定
   手段と、 該外乱推定手段によって推定された圧延ロールの回転速
   度外乱を打ち消すように、前記圧延スタンドにおける圧
   延ロールの回転速度を調節する回転速度調節手段と、 前記外乱推定手段によって推定されたルーパの揺動トル
   ク外乱を打ち消すように、前記ルーパに及ぼされる揺動
   トルクを調節する揺動トルク調節手段と、 前記回転速度調節手段による応答性の調整ゲインと前記
   揺動トルク調節手段による応答性の調整ゲインとを互い
   に独立して設定せしめるゲイン設定手段とを、有するこ
   とを特徴とする連続圧延機における張力制御装置。