JP3085501B2 - 圧延制御方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧延制御装置に関し、特
に、板厚精度を向上するフィードフォワード制御方式に
関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延機の板厚制御において、外乱となる
各スタンドの入側板厚の変動を検出し、この板厚外乱が
ロール直下に達するタイミングで、圧下装置及びロール
駆動装置にこの外乱を打ち消す制御指令を加え、フィー
ドフォワード圧下制御及び速度制御を行っている。

【０００３】しかし、圧下装置やロール駆動装置のアク
チュエータは、応答の無駄時間をもつため、フィードフ
ォワード指令のタイミングに問題があった。たとえば、
特開平３−１６５９１４号公報には、圧下制御系の遅れ
に対し圧延動作中、制御量である出側の板厚偏差を数点
サンプリングし、これら出側板厚偏差の平均値を前回の
平均偏差値と比較して、最小の偏差となるように制御タ
イミングを変更する方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、圧
延動作中常に、出側板厚偏差の平均値を求めては、制御
タイミングを修正しているので、タイミングが安定する
までの期間は十分な制御結果を得ることができず、処理
のオーバーヘッドも大きい。そのうえ、アクチュエータ
は各々異なる無駄時間をもって動作するため、圧下装置
やロール駆動装置に、異なる応答遅れ時間に対する考慮
なしに、ある点の板厚変動にたいし同一タイミングで指
令を出したのでは、フィードフォワード制御の十分な効
果が得られない。

【０００５】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を克服し、異なる応答遅れ時間をもつアクチュエータ
毎に、フィードフォワード指令を演算する板厚データを
変更し、制御の効果が上がる圧延制御方法および装置を
提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、異なる応答遅れ時間
をもつ圧下装置とロール駆動装置を、板厚変動による生
じる板厚と張力の外乱を打ち消すように協調動作させ、
板厚制御精度を向上する圧延制御方法および装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧下装置とロ
ール駆動装置をフィードフォワード制御して、圧延材の
板厚および張力を制御する複数のスタンドからなる圧延
機の制御方法において、各スタンドの圧下位置、ロール
周速、出側の板厚及び次スタンドとの間の板速を所定周
期で検出し、検出した前記出側の板厚をその検出位置か
ら次スタンドまで検出した前記板速に応じてトラッキン
グして履歴データ列を生成する板厚トラッキングを行な
い、前記圧下装置および前記ロール駆動装置各々の応答
遅れ時間に移動する圧延材の移動距離だけ前記次スタン
ドのロール直下から上流側に戻った位置に相当する板厚
データを前記履歴データ列からそれぞれ選択し、圧下応
答遅れ時間に応じて選択された板厚データを基に圧下フ
ィードフォワード指令を求めて前記圧下装置を制御し、
速度応答遅れ時間に応じて選択された板厚データを基に
速度フィードフォワード指令を求めて前記ロール駆動装
置を制御する。なお、前記圧下フィードフォワード指令
と前記速度フィードフォワード指令は同じ制御タイミン
グで出力される。また、本発明は、前記圧下装置とロー
ル駆動装置の各々をフィードバック及びフィードフォワ
ード制御して、圧延材の板厚および張力を制御する複数
のスタンドからなる圧延機の制御方法において、前記圧
下位置、ロール周速および張力をフィードバックして、
第１の圧下指令と第１の速度指令をスタンド毎に演算
し、前記出側の板厚の検出位置から次スタンドのロール
直下までの圧延材の移動距離に対応して、検出した板厚
データを前記所定周期毎にシフトしながら履歴データ列
を生成する板厚トラッキングを行ない、前記圧下装置お
よび前記ロール駆動装置各々の応答遅れ時間に移動する
圧延材の移動距離だけ次スタンドのロール直下から上流
側に戻った位置に相当する板厚データを前記履歴データ
列から選択し、圧下応答遅れ時間に応じて選択された板
厚を基に圧下フィードフォワードするための第２の圧下
指令（圧下フィードフォワード指令）を求め、速度応答
遅れ時間に応じて選択された板厚を基に速度フィードフ
ォワードするための第２の速度指令（速度フィードフォ
ワード指令）を求め、前記第１の圧下指令と前記第２の
圧下指令を加算して前記圧下装置を制御し、前記第１の
速度指令と前記第２の速度指令を加算して前記ロール駆
動装置を制御する。

【０００８】

【作用】本発明によれば、無駄時間や遅れ係数による応
答遅れ時間が、アクチュエータ毎に異なることに配慮
し、フィードフォワード指令を演算する板厚データを、
板速と応答遅れ時間に対応してトラッキングして選択す
る。この結果、各アクチュエータの応答遅れ時間や板速
に依存せずに、板厚変動の位相タイミングに合ったフィ
ードフォワード制御が行なえる。

【０００９】さらに、板厚変動に含まれる張力の変動分
を打ち消すように、ロール駆動装置をフィードフォワー
ド制御するので、両アクチュエータの協調制御が可能に
なり、制御の安定性と板厚精度の向上がはかれる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１１】図２は圧延機の制御装置の一般的な構成図
である。制御対象である圧延機１は制御装置２からの制
御指令９を受けて動作する。制御装置２は圧延機１の動
作状態を検出装置３で検出した状態量を用いて、アクチ
ュエータ８に対する指令を生成する。圧延機１は非線形
性が強く、線形制御方式を適用することができない。そ
こで、制御装置２は動作点を決定するセットアップ制御
系４、前記セットアップ制御系４より目標値を受けて目
標値からの偏差をゼロにするように動作するＤＤＣ制御
系５、およびセットアップ制御系４が動作点を決定する
ために利用する圧延モデル６、および検出装置３からの
出力を用い、制御に必要だが直接計測できない状態量を
推定する観測装置７から構成される。

【００１２】図３は圧延機の構成を示す図である。圧延
機１のスタンドは対向する１対のワークロール１０、中
間ロール１１、バックアップロール１２から構成され
る。バックアップロール１２には圧下装置１３が接続さ
れ、圧下装置１３の位置を制御することで、中間ロール
１１、ワークロール１０の間隔が変化して、圧延材１４
の板厚が変化させることができる。ワークロール１０の
軸には歯車装置１５を介してロール駆動装置１６が接続
されている。これら油圧圧下装置１３、およびロール駆
動装置１６からアクチュエータ８が構成される。

【００１３】図４に前記ワークロール１３と圧延材１４
の関係を示す。圧延材１４は同図の左側から右側に移動
する。圧延材１４の入側板厚Ｈ、出側板厚ｈ、ワークロ
ールの間隔Ｓ、ワークロール１０にかかる荷重Ｐとす
る。これらの量のうち、圧延荷重の物理的関係を表した
のが、（数１）に示すＨｉｌｌの近似式である。下付き
添え字ｉは多段圧延機システムにおいてｉスタンドの物
理量を表す。なお、（数１）式の摩擦補正項は（数２）
式である。

【００１４】

【数１】

【００１５】

【数２】

【００１６】一方、ゲージメータ式は次式（数３）で表
すことができる。

【００１７】

【数３】

【００１８】図５は、（数１）と（数３）の関係を表す
グラフで、縦軸には圧延荷重、横軸は圧下位置及び板厚
をとっている。（数１）と横軸の交点が入側板厚Ｈとな
る。（数１）と（数３）の交点が動作点で、その横軸の
位置が出側板厚ｈ、縦軸の位置が荷重Ｐとなる。

【００１９】図６に示すように、母材の板厚がＨ０から
Ｈ１に変化した場合、圧延荷重式とゲージメータ式の交
点である動作点が変化してしまい、板厚はｈ0 からｈ１
に、荷重はＰ０からＰ１に変化する。その結果、板厚
が目標値ｈからづれてしまう。 そこで、圧延機の圧下
位置を移動させて板厚を所定の精度にするための板厚制
御を実施する。その時の指令の変化分はΔＳとなり、図
７に示すように圧下制御装置の位置をＳ１からＳへ制御
する。その結果、ゲージメータ式が点線の位置から実線
の位置に平行移動して、荷重式との交点が板厚ｈ１から
板厚ｈ、荷重Ｐ１から荷重Ｐに移動する。

【００２０】このように、各種の圧延条件で、圧延荷重
式とゲージメータ式の交点である動作点を求めるのがセ
ットアップ制御系４である。セットアップ計算の具体的
な方法として、繰り返しの数値解を求めるニュートン・
ラプソン（Newton-Raphson）の方法などがある。また、
動作点の周りの線形近似できる範囲で、動作点からのず
れをなくするように制御するのがＤＤＣ制御系５であ
る。

【００２１】図１は、本発明の一実施例の圧延制御装置
を示す構成図である。

【００２２】多段スタンド圧延機１の動作状態を表す圧
延状態量は、板厚検出器３−１により圧延材１４の板厚
が検出され、板速検出器３−２で板速が検出され、張力
検出器３−３により圧延材１４に働く張力が検出され、
圧延荷重検出器３−４により圧延荷重が検出され、ロー
ル速度検出器３−５によりロール周速が検出され、圧下
位置検出器３−６により圧下位置が検出される。また、
多段スタンド圧延機１の圧延状態は、アクチュエータ８
である圧下装置１３とロール駆動装置１６により変化さ
せられる。

【００２３】制御装置２は、フィードフォワード制御部
２−１とフィードバック制御部２−２から構成される。
フィードバック制御部２−２は、張力検出器３−３など
によって検出された圧延状態量から制御指令を演算す
る。フィードバック制御２−２の例としては、圧延荷重
と圧下位置を利用したビスラ（Ｂｉｓｒａ）−ＡＧＣが
ある。

【００２４】フィードフォワード制御部２−１は、板厚
トラッキング部１００、圧下無駄時間補正板厚トラッキ
ング部１０１、速度無駄時間補正板厚トラッキング部１
０２、圧下フィードフォワード演算部１０３および速度
フィードフォワード演算部１０４から構成される。この
フィードフォワード制御部２−１には、応答の無駄時間
入力部１０５から圧下装置１３及びロール駆動装置１６
の応答の無駄時間が入力される。

【００２５】板厚トラッキング部１００は、前スタンド
である第ｉ−１スタンド出側における板厚検出器３−１
（ｉ−１）によって検出された板厚データの履歴を、第
ｉ−１スタンドから第ｉスタンドまでの位置に対応さ
せ、板速検出器３−２（ｉ−１）で検出された現在の板
速で移動制御しながら記憶しておく。

【００２６】圧下無駄時間補正板厚トラッキング部１０
１は、応答の無駄時間入力部１０５から入力された圧下
装置１３の応答の無駄時間と板速検出器３−２（ｉ−
１）で検出された現在の板速から、圧下装置１３の応答
の無駄時間に流れる圧延材１４の移動距離を推定し、板
厚トラッキング部１００の板厚履歴データの中から、第
ｉスタンドロール直下までの距離がその移動距離に対応
している板厚データを選択する。なお、無駄時間入力部
１０５からは、応答の無駄時間に１次遅れなどの遅れ時
間を加えた応答遅れ時間を与えるようにしてもよい。

【００２７】同様に、速度無駄時間補正板厚トラッキン
グ部１０２は、応答の無駄時間入力部１０５から入力さ
れたロール駆動装置１６の応答の無駄時間または応答遅
れ時間と板速検出器３−２（ｉ−１）で検出された現在
の板速から、ロール駆動装置１６の応答の無駄時間に流
れる圧延材１４の移動距離を推定し、板厚トラッキング
部１００の板厚履歴データの中から、第ｉスタンドロー
ル直下までの距離がその移動距離に対応している板厚デ
ータを選択する。

【００２８】圧下フィードフォワード演算部１０３は、
圧下無駄時間補正板厚トラッキング部１０１によって選
択された板厚データと予め設定したフィードフォワード
ゲインを用いて圧下装置に入力するフィードフォワード
制御指令を算出する。このとき、圧下フィードフォワー
ド演算部１０３は、圧下装置１３の遅れ時間を考慮して
いる板厚データを元に、その板厚データと目標値との偏
差である板厚変動が第ｉスタンドのロール直下に到達し
たとき、その板厚変動分を打ち消すように圧下装置１３
を動作させる、フィードフォワード圧下指令を演算し出
力する。

【００２９】速度フィードフォワード演算部１０４は、
速度無駄時間補正板厚トラッキング部１０２によって選
択された板厚データと予め設定したフィードフォワード
ゲインを用いてロール駆動装置に入力するフィードフォ
ワード制御指令を算出する。このとき、速度フィードフ
ォワード演算部１０４は、ロール駆動装置１６の遅れ時
間を考慮している板厚データを元にフィードフォワード
速度指令を演算するため、その板厚データに対応した板
厚変動が第ｉスタンドのロール直下に到達したとき、ロ
ール駆動装置１６はその板厚変動分による圧延現象変動
を打ち消すようにフィードフォワード制御される。

【００３０】フィードフォワード制御部２−１とフィー
ドバック制御部２−２から出力される圧下装置１３への
各操作量とロール駆動装置１６への各操作量は、加算部
２０で各々圧下指令及び速度指令として加えられて出力
される。

【００３１】図８は板厚トラッキング部１００の構成を
説明する模式図で、板厚記憶テーブル１００−１と、板
厚データ移動制御部１００−２から構成される。板厚記
憶テーブル１００−１は、（ｉ−１）スタンド出側の板
厚検出器３−１（ｉ−１）から次の（ｉ）スタンドのロ
ール直下までの距離（Ｌ）をｎ分割し、各分割区分から
（ｉ）スタンドロール直下までの距離と対応して、その
スタンド間位置における圧延材の被サンプリング点の現
在位置をトラッキングして、板厚の履歴データ列を記憶
する。

【００３２】各板厚データの被サンプリング点のトラッ
キングは次のように行われる。まず、板厚検出器３−１
（ｉ−１）からその直下の板厚データ及び、（ｉ−１）
と（ｉ）のスタンド間における板速検出器３−２（ｉ−
１）からの板速値が、一定周期のサンプリング間隔で板
厚トラッキング部１００に取り込まれる。この板速値は
板厚データ移動制御部１００−２に送られる。

【００３３】板厚データ移動制御部１００−２では、前
回の検出サンプリング時点から圧延材１４が移動したと
推定される移動距離を計算する。そして、この移動距離
に対応した分割区分だけ、スタンド間の各位置に対応し
て板厚記憶テーブル１００−１に記憶している板厚の履
歴データ列を（ｉ）スタンド方向に先送りする。

【００３４】たとえば、距離ｌだけ移動したと推定され
る場合を考える。このとき、先ず、第ｉスタンド直下の
位置から距離ｌの位置に対応した板厚データは消去され
る。そして、第ｉスタンドから距離ｌの次に記憶されて
いる板厚データを、第ｉスタンド直下の位置に対応する
板厚データとして更新される。このようにして板厚記憶
テーブル１００−１のデータは順々に更新されていく。
最終的に履歴データ列の各板厚は、圧延材の被サンプリ
ング点の現在位置に対応するように、板厚記憶テーブル
１００−１の各記憶区分に移動される。また、現時点出
検出された板厚データは、板厚検出器３−１（ｉ−１）
の位置に対応する記憶区分に記憶される。

【００３５】板厚記憶テーブル１００−１に記憶された
スタンド間位置と、その位置における板厚データは、圧
下無駄時間補正板厚トラッキング部１０１と速度無駄時
間補正板厚トラッキング部１０２に送られる。

【００３６】図９は、圧下無駄時間補正板厚トラッキン
グ部１０１の構成を示す機能ブロック図で、圧下装置無
駄時間設定部１０１−１、無駄時間距離演算部１０１−
２、板厚データ選定部１０１−３及び補正板厚記憶部１
０１−４からなる。

【００３７】先ず、応答の無駄時間入力部１０５から入
力された圧下装置１３の無駄時間が圧下装置無駄時間設
定部１０１−１に記憶される。板速検出器３−２（ｉ−
１）で検出された板速値は、圧下無駄時間補正板厚トラ
ッキング部１０１の無駄時間距離演算部１０１−２に、
圧下装置１３の無駄時間と共に入力される。

【００３８】無駄時間距離演算部１０１−２では、前記
の圧下装置無駄時間と現在の板速値から圧下装置の無駄
時間内に移動する圧延材１４の移動距離を求め、板厚デ
ータ選定部１０１−３に送る。

【００３９】板厚データ選定部１０１−３は、板厚トラ
ッキング部１００から入力される板厚履歴データと圧下
装置１３の無駄時間内の移動距離を元に、補正のトラッ
キングを行う。すなわち、第ｉスタンドロール直下から
上流側の板厚履歴データ列の中から、圧下装置無駄時間
の移動距離に相当するロール直下からの距離に対応した
板厚データ（ΔＨ(n)など）を除去し、残ったデータ列
の下流側先頭が第ｉスタンドロール直下に対応するよう
に移動して、補正板厚記憶部１０１−４に記憶する。こ
の補正、記憶された板厚データの中から、第ｉスタンド
ロール直下に対応する新たなΔＨ（ｎ）が、圧下フィー
ドフォワード演算部１０３に送られる。

【００４０】圧下フィードフォワード演算部１０３は、
（数４）〜（数６）の関係を用いて圧下指令となる圧下
変更量ΔＳを演算する。圧下変更量ΔＳ、入側板厚変動
外乱ΔＨ、圧延内部の状態量である張力変動量Δτb 及
び制御量である出側板厚変動Δｈの関係は、（数４）で
表現される。

【００４１】

【数４】

【００４２】（数４）において、張力の変動はない（Δ
τb ＝０）と仮定して（数５）を得る。

【００４３】

【数５】

【００４４】制御の目標は出側板厚変動を生じない（Δ
ｈ＝０）ようにすることであるから、圧下変更量ΔＳは
（数６）のように求まる。

【００４５】

【数６】

【００４６】この（数６）で用いられるΔＨは、圧下無
駄時間補正板厚トラッキング部１０１により、無駄時間
分を補正したロール直下に対応する入側板厚変動外乱Δ
Ｈ（ｎ）である。

【００４７】図１０は、速度無駄時間補正板厚トラッキ
ング部１０２の構成を示す機能ブロック図で、速度装置
無駄時間設定部１０２−１、無駄時間距離演算部１０２
−２、板厚データ選定部１０２−３と補正板厚記憶部１
０２−４からなる。

【００４８】先ず、応答の無駄時間入力部１０５から入
力されたロール駆動装置１６の無駄時間は、速度装置無
駄時間設定部１０２−１に記憶される。板速検出器３−
２（ｉ−１）で検出された板速値は、ロール駆動装置の
無駄時間と共に、距離演算部１０２−２に入力される。

【００４９】無駄時間距離演算部１０２−２では、前記
の速度装置無駄時間と現在の板速値からロール駆動装置
の無駄時間内に移動する圧延材１４の移動距離を求め、
板厚データ選定部１０２−３に送る。

【００５０】板厚データ選定部１０２−３は、板厚トラ
ッキング部１００からの板厚履歴データと無駄時間距離
演算部１０２−２からの移動距離を元に、補正のトラッ
キングを行う。すなわち、第ｉスタンドのロール直下か
ら上流の板厚履歴データ列の中から、ロール駆動装置無
駄時間の間の移動距離に相当するロール直下からの距離
に対応した板厚データ（ΔＨ(n)など）を除去し、残っ
たデータ列の下流側の先頭が第ｉスタンドのロール直下
に対応するように移動して、補正板厚記憶部１０２−４
に記憶する。この補正、記憶された板厚データの中か
ら、第ｉスタンドロール直下に対応する新たなΔＨ
（ｎ）が、速度フィードフォワード演算部１０４に送ら
れる。

【００５１】速度フィードフォワード演算部１０４は、
（数７）〜（数９）の関係を用いて速度指令となる速度
変更量ΔＶR を演算する。速度変更量ΔＶR 、圧下変更
量ΔＳ、入側板厚変動外乱ΔＨ及び圧延内部の状態量で
ある張力変動量Δτb の関係は、（数７）で表現され
る。

【００５２】

【数７】

【００５３】（数７）の関係において圧下変更量ΔＳは
フィードフォワードの圧下指令となる。従って、速度無
駄時間補正板厚トラッング部１０２から送られてくる無
駄時間分を補正した入側板厚変動（ΔＨ）を用いて、
（数６）により圧下指令を推定する。この推定結果を
（数７）に代入すると（数８）のようになる。

【００５４】

【数８】

【００５５】上述の圧下指令の場合は、張力の変動はな
いと仮定して（数５）を得ている。そこで、フィードフ
ォワード速度指令は、入側板厚変動外乱による圧延現象
の変動を抑えるように指令する。つまり、（数８）にお
いてΔτb＝０となるように、（数９）により速度指令
を演算する。

【００５６】

【数９】

【００５７】（数９）で、ΔＨは速度無駄時間補正板厚
トラッング部１０２から送られてくる無駄時間分を補正
した、第ｉスタンド直下に対応する入側板厚変動外乱Δ
Ｈ（ｎ）である。

【００５８】図１１は、以上に説明した本実施例による
圧延制御装置（図１）の動作を説明するフローチャート
である。

【００５９】ステップＳ１では、所定のサンプリング周
期で（通常、２０ｍｓていど）各スタンドの入側の板厚
を計測し、同時に板速も計測するし、板速データテーブ
ルＤ１に記憶する。ｉ−１スタンド出側の板厚検出計３
−１（ｉ−）からｉスタンドロール直下までの圧延中の
圧延材に対応する板厚データは、履歴データ列として板
厚トラッキングテーブル上に計測順に記憶されている。

【００６０】この新たに計測された板厚データは、ステ
ップＳ２の板厚トラッキングによって、それまでテーブ
ルに記憶されていたデータ列を下流方向に移動し、空い
た記憶区分に格納される。この移動は今回計測された板
速データを元に、前回から今回のサンプリング間隔の間
に圧延材が移動した距離に対応して、テーブルの各区分
のデータを順次シフトしていく。なお、ロール直下より
下流となるデータはテーブルから棄てられる。

【００６１】ステップＳ３では、圧下装置１３の無駄時
間を補正するために、予め記憶されている圧下装置の送
れ時間（Ｄ２）と現在の板速データ（Ｄ１）に基づい
て、フィードフォワード制御に必要な板厚データを板厚
トラッキングデータから選択する。この選択された入側
板厚データを用い、ステップＳ５で圧下指令を求める。
圧下指令は、セットアップ時に計算された影響係数（Ｄ
４）を参照し、（数６）に基づいて計算される。

【００６２】同様にステップＳ４では、ロール駆動装置
１６の無駄時間を補正するために、予め記憶されている
ロール駆動装置の送れ時間（Ｄ３）と現在の板速データ
（Ｄ１）に基づいて、フィードフォワード制御に必要な
板厚データを板厚トラッキングデータから選択する。

【００６３】ステップＳ６では、圧下操作による張力へ
の影響を推定する。これは、圧下指令と速度指令が競合
するためで、圧下の変更により圧延状態である張力が変
化し、板厚を乱すのでその影響を速度指令で補正するた
めである。圧下操作による張力への影響は、影響係数
（Ｄ４）と入側板厚データから（数６）により圧下位置
変更を推定し、（数７）の右辺第１項のモデルから推定
する。この圧下位置変化による影響の推定値と、ステッ
プＳ４で選択された入側板厚データ及びセットアップ時
に計算された影響係数（Ｄ４）を用いて、（数９）より
速度指令を求める。

【００６４】Ｓ５で求められたフィードフォワード圧下
指令は、Ｓ３で時間補正された板厚変動値がロール直下
に対応する時刻（実際より無駄時間だけ早い）の制御タ
イミング時に、圧下装置に出力される。同様に、Ｓ７で
求められた速度指令は、Ｓ３で時間補正された板厚変動
値がロール直下に対応する時刻（実際より無駄時間だけ
早い）の制御タイミング時に、ロール駆動装置に出力さ
れる。

【００６５】圧下装置とロール駆動装置各々の制御指令
の出力タイミングは、サンプリング周期に同期して同時
刻に取られている。しかし、本実施例によれば、圧延材
の同一点に対応する圧下指令と速度指令の制御タイミン
グは、上述のように各々の無駄時間によって変更され
る。これによって、板厚変動やそれによる張力変動がロ
ール直下に表れると同時に、圧下装置とロール駆動装置
を動作させて、この影響を確実に打ち消すことができ
る。

【００６６】図１２は、（数４）、（数７）に定義さ
れ、図１１のデータテーブルＤ４に設定される影響係数
を、セットアップ制御系４によって計算する手順を説明
するフローチャートである。

【００６７】セットアップ制御系４は製品寸法や材料の
変更の度に、圧延機の各スタンドおけるロールギャップ
の初期設定値、定常部のロール速度設定値、出側板厚設
定値、荷重設定値、スタンド間の張力等を計算する（Ｓ
Ｓ１）。

【００６８】次に、影響係数を計算するために、計算さ
れたセットアップ値の中で入側板厚、圧下位置、ロール
速度の微少変動幅を決定する（ＳＳ２）。これは、例え
ば、微少変動をセットアップ値の±５％にする等が考え
られる。ＳＳ２で決定された各微少変動幅を各セットア
ップ値（入側板厚、圧下位置、ロール速度）から引いた
負の方向のセットアップ変更量を計算する（ＳＣ１-
１）。

【００６９】同様に、ＳＳ２で決定された各微少変動幅
を各セットアップ値（入側板厚、圧下位置、ロール速
度）に加えた正の方向のセットアップ変更量を計算する
（ＳＣ１-２）。ＳＣ１-１及びＳＣ１-２において微少
変動を加えた各セットアップ変更量（入側板厚、圧下位
置、ロール速度）とセットアップ制御で用いる圧延理論
式から圧延状態量である出側板厚、後方張力を計算する
（ＳＣ２）。

【００７０】次に、微少変動を加えない各セットアップ
変更量（入側板厚、圧下位置、ロール速度）から計算さ
れた圧延状態量の出側板厚、後方張力と、ＳＣ２で計算
した微少変動を加えた各セットアップ変更量（入側板
厚、圧下位置、ロール速度）に対する圧延状態量の出側
板厚、後方張力の差を計算して、ＳＳ２で決定した入側
板厚、圧下位置、ロール速度の微少変動幅に対する各圧
延状態量の出側板厚と後方張力の変化の割合を計算する
（ＳＣ３）。このＳＣ３で計算された変化の割合が影響
係数となる。

【００７１】図１３は速度指令の計算、すなわち、図１
１のＳ６，Ｓ７に関する詳細なフローチャートである。
図１２において説明した手順で影響係数が計算される
（ＳＶ１）。また、速度制御装置１６のもつ無駄時間を
補正した板厚トラッキングデータを作成する（ＳＶ
２）。次に、ＳＶ１で計算された影響係数と速度制御部
の無駄時間を補正した板厚データから、張力変動△τb
の推定を行なう（ＳＶ３）。

【００７２】この張力変動推定値△τb'は、入側板厚外
乱△Ｈを打ち消すために行なうフィードフォワード圧下
指令により生じる張力変動△τb'と入側板厚変動が圧延
現象に影響を与えて起こる張力変動△τb"を含んでお
り、圧延理論式を線形化した関係式（数７）に基づいて
推定される。次に、推定された張力変動△τb を用い、
この張力変動を打ち消すための速度指令Ｖｐが演算され
る（ＳＶ４）。

【００７３】図１４は、圧下指令の計算（Ｓ５）の詳細
を示すフローチャートである。まず、影響係数が計算さ
れる（ＳＰ１）。また、圧下制御装置１３のもつ無駄時
間を補正した板厚トラッキングデータを作成する（ＳＰ
２）。次に、ＳＰ１で計算された影響係数と速度制御部
の無駄時間を補正した板厚データから、入側板厚変動外
乱△Ｈを打ち消すための圧下指令△Ｓｐが計算される
（ＳＰ３）。このときの圧下指令の計算は、圧延理論式
を線形化した（数５）に基づいている。

【００７４】図１５は、本実施例によるフィードフォワ
ード圧下指令による圧下装置１３の応答を説明するタイ
ムチャートである。同図（ａ）のように、ロール直下に
おいて時刻ｔ2 に、入側板厚がステップ状にΔＨ変化す
る。この入側板厚変動ΔＨは前スタンドの出側で計測さ
れ、板速に応じたトラッキングでは時刻ｔ2 でロール直
下に対応するが、圧下装置１３の無駄時間Ｔｄ分先送り
され、あたかも時刻ｔ1 にロール直下に達するかのよう
に補正されている。

【００７５】したがって、同図（ｂ）のように、板厚変
動ΔＨが見かけ上ロール直下に対応する時刻ｔ1 で、こ
のΔＨが選択され、（数６）によるフィードフォワード
圧下指令ΔＳｐを演算して、圧下装置１３に出力する。
この結果、同図（ｃ）のように、圧下装置１３は板厚変
動ΔＨが実際にロール直下に達したときに、この変動を
打ち消すように動作する。この場合、板速をＶe（ｍ／s
ec）とするとロール直下から上流側へ、ｌ＝Ｖe×Ｔdの
距離に相当する圧延材の点の板厚変動を、時刻ｔ1 で選
択している。

【００７６】図１６は、本実施例によるフィードフォワ
ード速度指令によるロール駆動装置１６の応答を説明す
るタイムチャートである。同図（ａ）のように、ステッ
プ状の入側板厚変動ΔＨが時刻ｔ2 にロール直下に達す
るような場合、同図（ｂ），（ｃ）のように、圧下指令
は応答の無駄時間Ｔd1だけ速い時刻ｔ1 において指令を
出し時刻ｔ2 において入側板厚変動を打ち消すように圧
下装置が動作する。

【００７７】板厚変動にたいする圧下の動作が生じる
と、同図（ｄ）に示すように、圧下位置変化と入側板厚
変動に伴う張力変化Δτb が生じる。この張力変化Δτ
b は出側板厚に影響を及ぼすため、この影響を打ち消す
ように（数９）により、圧下位置変化の推定量と入側板
厚変動からフィードフォワード速度指令ΔＶｐを演算す
る。

【００７８】ところで、ロール駆動装置１６は応答の無
駄時間Ｔd2 をもつので、圧下指令の場合と同様に、時
刻ｔ2 に入側板厚がステップ状に変化する場合、同図
（ｅ）のように、時刻ｔ2 からＴd2 早い時刻ｔ3 に速
度指令ΔＶｐを演算し、出力する。この結果、同図
（ｆ）のように、ロール駆動装置１６は時刻ｔ2 で、張
力変化Δτb を打ち消すように動作する。速度指令ΔＶ
ｐの演算に用いられる板厚変動ΔＨは、前スタンド出側
で計測され板速によりトラッキングされている板厚の履
歴データを、Ｔd2 だけ先送りしたデータ列の中から時
刻ｔ2 にロール直下に対応すると推定される板厚データ
を選択する。

【００７９】図１７は、ステップ状の入側板厚変動に対
して、本実施例による圧下装置の別の動作を説明するタ
イムチャートである。この例では、圧下装置１３は無駄
時間と遅れの加わった応答遅れ時間ＴL を持っている。
同図（ａ）のように、ロール直下において時刻ｔ3 に入
側板厚がステップ状にΔＨ変化する場合、同図（ｂ）の
ように、圧下指令ΔＳｐは応答遅れ時間ＴL 早い、時刻
ｔ1 で指令を出し、同図（ｃ）のように入側板厚変動を
打ち消すように圧下装置１３が動作する。

【００８０】図１８は、同様にロール駆動装置１６が応
答遅れ時間ＴL2を持つ場合の例で、ステップ状の入側板
厚変動に対して速度指令及びロール速度応答の時間関係
を説明するタイムチャートである。

【００８１】多変数制御における圧下装置とロール駆動
装置の制御タイミング（指令出力）は、サンプリング周
期に同期して同時刻に取られているが、本実施例によれ
ば、圧延材の同一点に対応する圧下指令と速度指令の制
御指令の出力タイミングは、上述のように各々のアクチ
ュエータの無駄時間によって変更される。従って、板厚
変動やそれによる張力変動がロール直下に表れると同時
に、これら圧下装置とロール駆動装置を動作させること
ができ、入側板厚変動や張力変動の影響を確実に打ち消
すことができる。

【００８２】また、ロール駆動装置は、入側板厚変動が
圧延現象に影響を与えて起こる張力変動と共に、入側板
厚外乱を打ち消すために行なうフィードフォワード圧下
指令により生じる圧下装置の圧下動作による張力変動を
打ち消すように動作しているので、両アクチュエータの
動作は安定に協調制御される。

【００８３】

【発明の効果】本発明によれば、次のスタンドに到達す
るまでの圧延材の板厚変動の履歴データを板速とアクチ
ュエータ毎の応答遅れ時間によりトラッキングし、板厚
変動の位相タイミングに合った圧下フィードフォワード
指令と速度フィードフォワード指令により制御するの
で、入側外乱の影響を確実に打ち消すことが可能にな
り、板厚の制御精度を向上できる。

【００８４】また、板厚変動による張力変動と、圧下フ
ィードフォワードによる張力変動を共に打ち消すように
速度フィードフォワードを行うので、板厚と張力の協調
制御による制御効果の向上が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である圧延機制御装置の構成
図である。

【図２】本発明を適用する圧延制御システムの構成図で
ある。

【図３】圧延機の構成を示す構成図である。

【図４】圧延機の動作説明図である。

【図５】圧延機の動作点の説明図である。

【図６】母材変化時の動作点の説明図である。

【図７】母材変化時の制御動作の説明図である。

【図８】板厚トラッキング部の構成を説明する模式図で
ある。

【図９】圧下無駄時間補正板厚トラッキング部を説明す
る模式図である。

【図１０】速度無駄時間補正板厚トラッキング部を説明
する模式図である。

【図１１】本実施例の圧延制御装置の動作を説明するフ
ローチャートである。

【図１２】影響係数の計算手順を説明するフローチャー
トである。

【図１３】速度指令の計算手順を説明するフローチャー
トである。

【図１４】圧下指令の計算手順を説明するフローチャー
トである。

【図１５】圧下指令と圧下装置の応答を説明するタイム
チャートである。

【図１６】速度指令とロール駆動装置の応答を説明する
タイムチャートである。

【図１７】圧下指令と圧下装置の別の応答を説明するタ
イムチャートである。

【図１８】速度指令とロール駆動装置の別の応答を説明
するタイムチャートである。

【符号の説明】

１…圧延機、２…制御装置、２−１…フィードフォワー
ド制御部、２−２…フィードバック制御部、３…検出装
置、３−１…板厚検出計、３−２…板速検出計、４…ア
クチュエータ、５…ＤＤＣコントローラ、６…圧延モデ
ル、７…観測装置、１３…圧下装置、１６…ロール駆動
装置、２０…加算部、１００…板厚トラッキング部、１
０１…圧下無駄時間補正板厚トラッキング部、１０２…
速度無駄時間補正板厚トラッキング部、１０３…圧下フ
ィードフォワード演算部、１０４…速度フィードフォワ
ード演算部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 隆 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 諸岡 泰男 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 斉藤 裕 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株式会社日立製作所 大みか工場内 (72)発明者 柏木 俊之 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株式会社日立製作所 大みか工場内 (72)発明者 片山 恭紀 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株式会社日立情報制御システム内 (72)発明者 吉岡 健一 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株式会社日立情報制御システム内 (72)発明者 渡引 高重 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株式会社日立情報制御システム内 (72)発明者 キム ド ヒョン 大韓民国 慶北 浦項市 槐東洞 １番 地 浦項綜合製鐵株式会社内 (72)発明者 イム ヘン ショブ 大韓民国 慶北 浦項市 槐東洞 １番 地 浦項綜合製鐵株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−165914（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−16625（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 37/16 - 37/20 B21B 37/52

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧下装置とロール駆動装置の各々をフィー
   ドフォワード制御して、圧延材の板厚および張力を制御
   する複数のスタンドからなる圧延機の制御方法におい
   て、 各スタンドの圧下位置、ロール周速、出側の板厚及び次
   のスタンド間との張力と板速を所定周期で検出し、 検出した前記出側の板厚をその検出位置から次スタンド
   まで検出した前記板速に応じてトラッキングして履歴デ
   ータ列を生成する板厚トラッキングを行い、 前記圧下装置および前記ロール駆動装置各々の応答遅れ
   時間に移動する圧延材の移動距離だけ前記次スタンドか
   ら上流側に戻った位置に相当する板厚データを前記履歴
   データ列からそれぞれ選択し、 圧下応答遅れ時間に応じて選択された板厚データを基に
   圧下フィードフォワード指令を求めて前記圧下装置を制
   御し、速度応答遅れ時間に応じて選択された板厚データ
   を基に速度フィードフォワード指令を求めて前記ロール
   駆動装置を制御することを特徴とする圧延制御方法。
2. 【請求項２】圧下装置とロール駆動装置の各々をフィー
   ドバック及びフィードフォワード制御して、圧延材の板
   厚および張力を制御する複数のスタンドからなる圧延機
   の制御方法において、 各スタンドの圧下位置、ロール周速、出側の板厚及び次
   のスタンド間との張力と板速を所定周期で検出し、 前記圧下位置、ロール周速および張力をフィードバック
   して、第１の圧下指令と第１の速度指令をスタンド毎に
   演算し、 前記出側の板厚の検出位置から次スタンドのロール直下
   までの圧延材の移動距離に対応して、検出した板厚デー
   タを前記所定周期毎にシフトしながら履歴データ列を生
   成する板厚トラッキングを行ない、 前記圧下装置および前記ロール駆動装置各々の応答遅れ
   時間に移動する圧延材の移動距離だけ次スタンドのロー
   ル直下から上流側に戻った位置に相当する板厚データを
   前記履歴データ列から選択し、 圧下応答遅れ時間に応じて選択された板厚データを基に
   圧下フィードフォワードするための第２の圧下指令を求
   め、速度応答遅れ時間に応じて選択された板厚データを
   基に速度フィードフォワードするための第２の速度指令
   を求め、前記第１の圧下指令と前記第２の圧下指令を加
   算して前記圧下装置を制御し、前記第１の速度指令と前
   記第２の速度指令を加算して前記ロール駆動装置を制御
   することを特徴とする圧延制御方法。
3. 【請求項３】圧下装置とロール駆動装置の各々を所定周
   期でフィードバック及びフィードフォワード制御して、
   圧延材の板厚および張力を制御する複数のスタンドから
   なる圧延機の制御方法において、 各スタンドの圧下位置、ロール周速、出側の板厚及び次
   のスタンド間との張力と板速を前記所定周期で検出し、 前記出側の板厚の検出位置から次スタンドのロール直下
   までを等分割した位置に対応する複数の記憶区分に前記
   板厚の履歴データ列を格納するとともに、前記所定周期
   毎に前記板速より計算した前記圧延材の移動距離に応じ
   て前記履歴データ列を前記記憶区分上の次スタンド方向
   にシフトし、かつ、今回検出された前記板厚を前記シフ
   トにより空いた記憶区分に格納し、 前記圧下装置および前記ロール駆動装置各々の応答遅れ
   時間に移動する圧延材の移動距離だけ次スタンドのロー
   ル直下から上流側に戻った位置に相当する板厚データを
   前記履歴データ列からそれぞれ選択し、 圧下応答遅れ時間に応じて選択した第１の板厚データを
   基に圧下フィードフォワードする圧下指令を求め、速度
   応答遅れ時間に応じて選択した第２の板厚データを基に
   速度フィードフォワードする速度指令を求め、前記圧下
   指令と前記速度指令を同一タイミングで出力することを
   特徴とする圧延制御方法。
4. 【請求項４】圧下装置とロール駆動装置の各々をフィー
   ドフォワード制御手段により制御して、圧延材の板厚お
   よび張力を制御する複数のスタンドからなる圧延機の制
   御装置において、 各スタンド毎に、圧延材の出側板厚を検出する板厚検出
   手段、ロール圧下位置を検出する圧下位置検出手段、ロ
   ール周速を検出するロール周速検出手段、次のスタンド
   との間で圧延材の板速を検出する板速検出手段および張
   力を検出する張力検出手段と、 前記出側の板厚の検出位置から次スタンドのロール直下
   までの圧延材の移動距離に対応して、検出した板厚デー
   タを前記所定周期毎にシフトしながら履歴データ列を生
   成する板厚トラッキング手段と、前記圧下装置および前
   記ロール駆動装置各々の応答の無駄時間を設定する入力
   手段と、前記圧下装置無駄時間とロール駆動装置無駄時
   間に基づいてそれぞれ前記履歴データ列から選択する板
   厚データの選択位置を補正する圧下無駄時間補正手段お
   よび速度無駄時間補正手段と、前記圧下無駄時間補正手
   段から選択された板厚データを基に圧下指令を演算する
   圧下フィードフォワード演算手段および前記速度無駄時
   間補正手段から選択された板厚データを基に速度指令を
   演算する速度フィードフォワード演算手段を、前記フィ
   ードフォワード制御手段に備え、前記圧下指令を前記圧
   下装置に出力し、前記速度指令を前記ロール駆動装置に 出力することを特徴とする圧延機制御装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記圧下無駄時間補正手段は、前記圧下装置無駄時間の
   間に圧延材が移動する移動距離を前記板速から求め、次
   スタンドまでの距離が前記移動距離に相当する板厚デー
   タを前記履歴データ列から選択し、前記速度無駄時間補
   正手段は、前記ロール駆動装置無駄時間の間に圧延材が
   移動する移動距離を前記板速から求め、次スタンドまで
   の距離が前記移動距離に相当する板厚データを前記履歴
   データ列から選択することを特徴とする圧延制御装置。
6. 【請求項６】 請求項４または５において、前記圧延機
   の制御装置は、前記圧下位置検出手段からの圧下位置、
   前記ロール周速検出手段からのロール周速および前記張
   力検出手段からの張力を元に、前記圧下装置を操作する
   圧下指令と前記ロール駆動装置を操作する速度指令をス
   タンド毎に演算するフィードバック制御手段を備え、 前記フィードフォーワード制御手段と前記フィードバッ
   ク制御手段の両圧下指令を加算して前記圧下装置に出力
   し、かつ両速度指令を加算して前記ロール駆動装置に出
   力することを特徴とする圧延機制御装置。