JP3598713B2

JP3598713B2 - Profile control method and device

Info

Publication number: JP3598713B2
Application number: JP04580397A
Authority: JP
Inventors: 岡田　　隆; 博美稲葉; 泰男諸岡; 裕斉藤; 哲服部; 長則畑中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JPH10244305A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタンデム圧延機の最終スタンド出側での板プロファイルを目標プロファイルに制御するプロファイル制御方法及び装置に係り、特に、各スタンドのシフト量をオンラインで計算でき高精度にプロファイルを制御するのに好適なプロファイル制御方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延材を生成する圧延機では、従来から、圧延方向の板厚を均一にする板厚制御が行われている。しかし、この板厚制御は、幅方向における或る制御点での板厚を制御量として制御しているため、幅方向のこの制御点における長手方向の板厚は良好に制御されるが、幅方向の板厚の均一性は必ずしも良好でない。そこで、幅方向の板厚を制御する方法の一つとしてクラウン制御が行われている。特に、近年の冷間圧延では、圧延材のクラウンと共に、板幅方向の端部での板厚減少（エッジドロップ）を抑制するエッジドロップ制御が重要になってきている。以下、このような幅方向の板厚制御と長手方向の板厚制御を含めた板厚制御をプロファイル制御と呼ぶ。
【０００３】
プロファイル制御における幅方向の板厚制御は、冷延プロセスでは特にエッジドロップ制御を中心に検討・開発されているので、エッジドロップ制御をメインとして簡単に述べる。板の幅方向のプロファイルは、幅方向のロールに働く圧延荷重の分布や、ワークロールのプロファイルに依存するワークロール間の間隙の分布によって生成される。これは、ワークロール間の間隙分布により荷重分布も変化するが、圧延材とワークロールの平衡する荷重分布，板厚分布により決定され、最終的に出側の板厚プロファイルが決まる。
【０００４】
ここで、ワークロールのプロファイルは、ワークロール自身を削ること（テーパを付けるなど）によりプロファイルを変更することができ、荷重分布はワークロールや中間ロールのベンディング力，バックアップロールのドライブサイドやオペサイドの荷重レベリングなどにより変更することができる。
【０００５】
例えば、特許公報第２５００１３３号には、圧延機の出側にエッジドロップ計を設置し、このエッジドロップ計により板材端部の板幅方向板厚分布を検出し、検出板厚と目標板厚との差の２乗値の和を、ワークロールシフト量の変化に対する板厚変化を考慮しながら各幅方向位置について求め、その和が最小値となるように、テーパ付きワークロールを板材幅方向にシフトさせることが記載されている。
【０００６】
しかし、通常のタンデム圧延機の場合、全スタンドの各入側と各出側のプロファイルを計測する装置はなく、第１スタンド入側の板プロファイルと最終スタンドの出側の板プロファイルだけを計測するのが一般的である。そして、最終スタンドの出側でのプロファイルを制御する場合に、入側の板プロファイル変化量を計測して、その影響を抑えるようなワークロールプロファイル変更，幅方向の荷重分布変更のための操作量を計算するフィードフォワード制御や、最終の出側板プロファイルを計測し、目標プロファイルとの偏差を打ち消すようなワークロールプロファイル変更，幅方向の荷重分布変更のための操作量を計算するフィードバック制御を行うことが有効な制御であると考えられる。
【０００７】
また、タンデム圧延機は、スタンドと呼ばれる圧延機が複数設けられて成り、各スタンドでプロファイル制御を行うことができる。そこで、これらを有効に用い、単体の圧延スタンドの制御よりも有効にエッジドロップやプロファイルを制御することが可能となる。
【０００８】
しかし、計測できるプロファイルは第１スタンドの入側と最終スタンドの出側だけであり、中間スタンドでは板プロファイルを計測できない。このため、板プロファイル制御を行うには、入側板プロファイル変化量を打ち消すフィードフォワード操作量をどのスタンドにどの程度割り当てるか、また最終スタンド出側の目標プロファイルと板プロファイルの誤差を除去するためのフィードバック操作量をどのスタンドにどれだけ割り当てるかが問題となる。つまり、複数のスタンドの操作をどのように協調させて制御させるかが重要となる。
【０００９】
このような問題に対し、従来は、「鉄と鋼」Ｖｏｌ．７９，Ｎｏ．３，ｐ３８８−３９４“冷延圧延における形状・エッジドロップ制御技術の開発”に記載されているように、最終スタンド出側でのエッジドロップと目標エッジドロップ量との差を各スタンドに予め決められた一定の割合で配分し、その配分されたエッジドロップ量を修正するように各スタンド毎でワークロールシフト量を計算している。また、特許公報第２５０５９９０号に記載されている従来技術では、各スタンドの操作による幅方向のある点における最終スタンド出側のエッジドロップ量の影響係数の比率で最終出側のエッジドロップ量を各スタンドに割り当てている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術のように、最終スタンド出側のエッジドロップ量の誤差を予め決められた一定の割合（例えば、各スタンドの操作と最終スタンドのエッジドロップ量との間の影響係数の比率）で各スタンドに配分し、その配分されたエッジドロップ量を修正するように各スタンド毎にワークロールシフト量を計算することで、エッジドロップ量を低減化する操作量を計算できる。
【００１１】
しかし、エッジドロップを含むプロファイル制御を考えた場合、各スタンド毎にワークロールの間隙分布を変更する手段や板幅方向の荷重分布を変更する手段が複数存在ししかも夫々の手段の操作量によるプロファイル修正効果が異なるタンデム圧延機では、圧延材幅方向の制御点が多くなればなるほど、各操作量に対する各点の単純な影響係数によって最終スタンド出側のプロファイル誤差を分配することは、演算に膨大な時間がかかり困難になる。制御点を多くすればそれだけ高精度のプロファイル制御が可能になるが、オンライン制御で可能となる演算時間を考慮すると、制御点を多くとることができないという問題が生じる。
【００１２】
本発明の目的は、各スタンドのシフト量をオンラインで計算でき高精度にプロファイルを制御するのに好適なプロファイル制御方法及びその装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、被圧延材を圧延する圧延機（以下、スタンドという。）が前記被圧延材の移動方向に複数設けられると共に、前記被圧延材のプロファイルを修正するスタンド対応に前記被圧延材の幅方向のプロファイルを修正するプロファイル操作部が設けられたタンデム圧延機のプロファイル制御において、前記被圧延材の幅方向の領域のうちプロファイル修正を行う領域を前記各スタンド対応に重ならないように、且つ、或るスタンドにて修正できる領域で次段のスタンドにて修正できる領域を除いた領域を当該スタンドにて修正する専用領域として分割し、前記スタンド毎に割り当てられた夫々の専用領域におけるプロファイルが目的プロファイルとなるように各スタンド対応のプロファイル制御部の操作量を求めることで、達成される。
【００１４】
本発明では、複数のスタンドでプロファイル修正を行うときに各スタンド毎に受け持つ領域が互いに重ならないよう分割し、自身が受け持つ領域についてだけのプロファイル修正を行うべき操作量を、他の領域への影響まで考慮せず（その影響に対しては、影響を受ける領域を担当するスタンドで考慮する。）に算出する構成のため、制御点を多くとっても圧延機の制御中にオンラインで各スタンドにおける操作量の計算ができ、高精度の圧延が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明をする。
図１は、本発明の第１実施形態に係るタンデム圧延機のプロファイル制御装置の構成図である。図１において、制御対象とするタンデム圧延機１００はスタンドと呼ばれる複数の圧延機（１０１−１〜１０１−ｎ）で構成されている。各スタンドの圧延機１０１には、各スタンドでの出側プロファイルを変更するプロファイル操作部（１０２−１〜１０２−ｎ）が装備されている。また、タンデム圧延機１００の入側と出側には、幅方向の板プロファイルを計測するプロファイル計測手段２０１，２０２が設置され、タンデム圧延機１００の入側と出側で板プロファイルが夫々計測される。
【００１６】
図１に示す実施形態では、フィードバック制御によるプロファイル制御の場合を示している。フィードバック制御型のプロファイル制御装置は、最終スタンドの出側のプロファイル計測手段２０２で計測される出側板プロファイルと予め設定されている目標プロファイルとの誤差を計算する誤差演算部４００と、誤差演算部４００で計算されたプロファイル誤差を入力として第１スタンドのプロファイル操作部１０２−１の操作量とその操作量によって変化する出側板プロファイル誤差の予測値を出力する第１フィードバック（ＦＢ）制御部３００−１と、前のスタンドに関するＦＢ制御部で予測した板プロファイル誤差予測値を入力としてプロファイル操作部１０２の操作量とその操作量によって変化する出側板プロファイル誤差の予測値を出力する各スタンドのフィードバック（ＦＢ）制御部３００−２〜３００−ｎと、材料の同一点が通過するタイミングで各フィードバック制御部３００−１〜ｎの演算結果である操作量を出力するように各操作量の出力タイミングを図る制御タイミング調整手段２０００から構成される。操作量の出力タイミングは、材料の同一点に関して操作を行うように、圧延速度から材料の各点が現在どこにあるかを計算することで行われる。これは、圧延制御の分野でトラッキングと呼ばれている技術により達成される。
【００１７】
第１ＦＢ制御部３００−１は、誤差演算部４００からのプロファイル誤差に基づき第１スタンド１０１−１のプロファイル操作手段１０２−１で修正可能な幅方向の領域を取り出す領域分割手段３０１−１と、領域分割手段３０１−１で取り出した修正可能領域でのプロファイル誤差を修正するための第１スタンドプロファイル操作部１０２−１の操作量を演算する第１スタンド操作量演算手段３０２−１と、第１スタンド操作量演算手段３０２−１で演算した操作量を入力として第１スタンドのプロファイル操作部１０２−１を操作した場合に最終スタンド出側で得られる出側板プロファイルの変化を予測するモデル３０３−１と、モデル３０３−１で推定した板プロファイル変化量と誤差演算部４００で演算したプロファイル誤差から新たな板プロファイル誤差を予測する予測手段３０４−１から構成される。
【００１８】
第１ＦＢ制御部３００−１の予測手段３０４−１で演算された板プロファイル誤差は、第２ＦＢ制御部３００−２に送られる。第２ＦＢ制御部３００−２も第１ＦＢ制御部３００−１と同様に、第１ＦＢ制御部３００−１で演算された板プロファイル誤差から第２スタンドプロファイル操作部１０２−２で修正可能な幅方向のプロファイル誤差を取り出す領域分割手段３０１−２と、取り出した修正可能な幅方向のプロファイル誤差を修正するための第２スタンドプロファイル操作部１０２−２の操作量を演算する第２スタンド操作量演算手段３０２−２と、第２スタンド操作量演算手段３０２−２で演算した操作量を入力として第２スタンドのプロファイル操作部１０２−２を操作した場合に最終スタンド出側で得られる出側板プロファイルの変化を予測するモデル３０３−２と、モデル３０３−２で推定した板プロファイル変化量と第１ＦＢ制御部３００−１の予測手段３０４−１で演算された板プロファイル誤差から新たな板プロファイル誤差を予測する予測手段３０４−２から構成される。以下、第３…第ｎＦＢ制御部３００−３〜３００−ｎも同様の構成である。
【００１９】
以上のように、領域分割手段３０１と、操作量演算手段３０２と、モデル３０３と、予測手段３０４で構成され各ＦＢ制御部３００は、前のスタンドのＦＢ制御部３００で予測された最終出側のプロファイル誤差を入力とし、各スタンドのプロファイル操作部１０２の各操作量と各スタンドより上流側のプロファイル操作部１０２を操作した場合に得られる最終スタンド出側の板プロファイル誤差を出力する。
【００２０】
図２は、本発明の第２実施形態に係るプロファイル制御装置の構成図である。この実施形態では、フィードフォワード制御によりプロファイル制御を行う。フィードフォワード制御型のプロファイル制御装置は、圧延前の第１スタンドの入側のプロファイル計測手段２０１により、ある時間周期で計測される入側板プロファイルに関し、１周期前に計測された板プロファイルとの変化量を計算する変化量演算部６００と、変化量演算部６００で計算されたプロファイル変化量を入力として最終スタンドの出側における板プロファイル誤差を予測する最終プロファイル予測手段７００と、最終プロファイル予測手段７００で予測したプロファイル誤差を入力として第１スタンドのプロファイル操作部１０２−１の操作量とその操作量によって変化する出側板プロファイル誤差の予測値を出力する第１フィードフォワード（ＦＦ）制御部５００−１と、前のスタンドに関するＦＦ制御部で予測した板プロファイル誤差予測値を入力としてプロファイル操作部１０２の操作量とその操作量によって変化する出側板プロファイル誤差の予測値を出力する各スタンドのフィードフォワード（ＦＦ）制御部５００−２〜ｎと、材料の同一点が通過するタイミングで各フィードフォワード制御部５００−１〜ｎの演算結果である操作量を出力するように操作量の出力タイミングを図る制御タイミング調整手段２０００から構成される。
【００２１】
第１ＦＦ制御部５００−１は、最終プロファイル予測手段７００からのプロファイル誤差から第１スタンドのプロファイル操作手段１０２−１で修正可能な幅方向の領域を取り出す領域分割手段５０１−１と、領域分割手段５０１−１で取り出した修正可能領域でのプロファイル誤差を修正するための第１スタンドプロファイル操作部１０２−１の操作量を演算する第１スタンド操作量演算手段５０２−１と、第１スタンド操作量演算手段５０２−１で演算した操作量を入力として第１スタンドのプロファイル操作部１０２−１を操作した場合に最終スタンド出側で得られる出側板プロファイルの変化を予測するモデル５０３−１と、モデル５０３−１で推定した板プロファイル変化量と最終プロファイル予測手段７００で演算したプロファイル誤差から新たな板プロファイル誤差を予測する予測手段５０４−１により構成される。
【００２２】
第１ＦＦ制御部５００−１の予測手段５０４−１で演算された板プロファイル誤差は、第２ＦＦ制御部５００−２に送られる。第２ＦＦ制御部５００−２も第１ＦＦ制御部５００−１と同様に第１ＦＦ制御部５００−１で演算された板プロファイル誤差から第２スタンドプロファイル操作部１０２−２で修正可能な幅方向のプロファイル誤差を取り出す領域分割手段５０１−２と、取り出した修正可能な幅方向のプロファイル誤差を修正するための第２スタンドプロファイル操作部１０２−２の操作量を演算する第２スタンド操作量演算手段５０２−２と、第２スタンド操作量演算手段５０２−２で演算した操作量を入力として第２スタンドのプロファイル操作部１０２−２を操作した場合に最終スタンド出側で得られる出側板プロファイルの変化を予測するモデル５０３−２と、モデル５０３−２で推定した板プロファイル変化量と第１ＦＦ制御部５００−１の予測手段５０４−１で演算された板プロファイル誤差から新たな板プロファイル誤差を予測する予測手段５０４−２から構成される。以下、第３…第ｎＦＦ制御部５００−３〜５００−ｎも同様の構成である。
【００２３】
以上のようにして、領域分割手段５０１と、操作量演算手段５０２と、モデル５０３と、予測手段５０４で構成される各スタンドに対応するＦＦ制御部５００は、前のスタンドのＦＦ制御部５００で予測された最終出側のプロファイル誤差を入力とし、各スタンドのプロファイル操作部１０２の各操作量と各スタンドより上流側のプロファイル操作部１０２を操作した場合に得られる最終スタンド出側の板プロファイル誤差を出力する。
【００２４】
図３は、本発明の第３実施形態に係るプロファイル制御装置の構成図である。本実施形態は、図１，図２に示した２つの実施形態を融合させたものであり、フィードフォワード制御とフィードバック制御によりプロファイル制御を行う。このプロファイル制御装置は、図１に示すフィードバック制御型のプロファイル制御装置と、図２に示すフィードフォワード制御型のプロファイル制御装置の両者を両方備えると共に、更に、両方の操作量を融合させる演算手段８００−１〜ｎと、各フィードバック制御部３００−１〜ｎと各フィードフォワード制御部５００−１〜ｎで演算した操作量を、材料の同一点が通過するタイミングで、出力するように操作量の出力タイミングを図る制御タイミング調整手段２０００から構成される。
【００２５】
次に、最終スタンド出側における板プロファイルの予測について述べる。
先ず、あるスタンドの入側板プロファイルと出側板プロファイルの関係は、次の数１で記述できる。
【００２６】
【数１】

【００２７】
このとき、上記の関係をまとめると、第１スタンドの入側プロファイルと最終スタンドの出側プロファイルの関係は次の数２のように記述できる。
【００２８】
【数２】

【００２９】
以上のモデルにおいて、各スタンドのプロファイル操作部１０２を操作した場合、ワークロール間隔分布Ｓ（ｚ）が変化したり、圧延荷重分布Ｐ（ｚ）が変化して最終スタンドの出側プロファイルが変化する。
【００３０】
例えば、プロファイル操作部でベンディング力を変更すると、荷重分布が変化し、ワークロールの形を変更すると、ワークロール間隔分布が変化する。従って、プロファイル操作部１０２の操作とワークロール間隔分布と圧延荷重分布の変化を予めモデル化しておけばよい。つまり各スタンド毎に次のような数３の関係を予め調べておけばよい。
【００３１】
【数３】

【００３２】
上記のモデルを用いれば、最終スタンドの出側プロファイルが予測できる。例えば、入側プロファイルが変化し、そのときプロファイル操作部１０２で操作をしない場合の出側プロファイル誤差は、次の数４のモデルで予測される
【００３３】
【数４】

【００３４】
また、入側プロファイル変化がなく、第ｉスタンドのプロファイル操作部１０２−ｉのみ操作した場合の最終スタンド出側プロファイル誤差は次の数５で示されるモデルで計算できる。
【００３５】
【数５】

【００３６】
図４は、上述した実施形態における領域分割手段の役割についての説明図である。図４には、板中央から板幅方向の端部までのプロファイル断面を示している。圧延プロセスでは、複数のスタンドで順次圧延していくため、各スタンドでの圧延材の板厚や硬さは各スタンド毎に異なり、これに伴い、圧延状態も異なる。このため、各スタンドのプロファイル操作部１０２を操作することで板プロファイルを変化させることが可能な範囲（領域）が異なる。例えば、図４に示すように、第１スタンドを通過するときの材料の板厚はまだ厚く、加工硬化（加圧すると材料が硬化する。）の影響が小さい。この段階では、プロファイル操作部１０２−１を操作して板プロファイルを修正できる領域は、板端から比較的板中央付近までとなる。つまり、図４の上側に示したように、第１スタンドでのプロファイル修正可能領域Ａ１としてかなり広い領域が存在する。
【００３７】
これに対し、後ろのスタンドほど、板厚が薄くなりしかも加工硬化による影響が進むため、プロファイル操作部１０２をいくら操作しても板中央付近のプロファイルは修正できず、板端部でのプロファイルしか修正できない。従って、第２スタンドのプロファイル操作部１０２−２が修正できる領域Ａ２は、図２の上段に示す様に、第１スタンド修正可能領域Ａ１よりも板端側に狭くなっている。同様に、第ｎスタンドでは更にプロファイル修正可能領域Ａｎは板端側に狭くなる。このように、出側のスタンドになるに従い、プロファイル操作部１０２により修正できる領域は板端側に遍在してくるため、板中央に近い領域を修正するには、入側のスタンドで修正する必要がある。
【００３８】
そこで、本実施形態では、第１スタンドでのプロファイル操作部１０２−１でしかプロファイル修正ができない領域（図４の下段の領域Ｂ１）については、その領域を第１スタンドの専用修正領域とし、第１スタンドの操作演算手段はこの領域Ｂ１のみのプロファイル制御だけを考慮して演算を行い操作量を求める。この場合、第１スタンドの操作によりプロファイル制御を行うと、当然のことながら、実際にプロファイルが修正されるのは専用修正領域Ｂ１だけでなく、第１スタンドの修正可能領域Ａ１全体に影響が生じる。そこで、修正領域Ｂ１以外の領域（Ａ１−Ｂ１）については、第１スタンドの操作により生じるプロファイルの変化を考慮して、第２スタンド以下で修正するように、各スタンドの操作量を演算して求める。即ち、第２スタンドでは、第１スタンド修正可能領域Ａ１を除き、第２スタンドでのプロファイル操作部１０２−２でしかプロファイル修正ができない領域Ｂ２について、その領域を第２スタンドの専用修正領域とし、第２スタンドの操作演算手段は、詳細は後述するように、この領域Ｂ２のみのプロファイル制御の操作量を求める。この場合、第１スタンドによるプロファイル修正の影響を考慮してこの領域Ｂ１における第２スタンドの操作量を求める。以下、第３〜第ｎスタンドでも同様に夫々の専用の修正領域Ｂ３〜Ｂｎを割り当てて、夫々の操作量を求める。
【００３９】
図５は、図１に示したフィードバック制御型のプロファイル制御装置における処理手順を示すフローチャートである。この実施形態の場合、ある時間周期毎に操作を行う離散時間制御であり、先ず、ある時間タイミングで制御演算を開始する（Ｓ−ＦＢ０）。制御演算を開始すると、先ず、最終スタンドに設置されている板プロファイル計測装置から送られて来るプロファイルデータを取り込む（Ｓ−ＦＢ１）。プロファイルデータの計測が終わると、最終スタンド出側での目標プロファイルと実際に計測されたプロファイルデータとの偏差を計算する（Ｓ−ＦＢ２）。次に、対象とするスタンド番号を“１”に設定する（Ｓ−ＦＢ３）。
【００４０】
次に、ステップＳ−ＦＢ２で求めたプロファイル偏差データから、第１スタンドのプロファイル修正領域Ｂ１におけるプロファイル偏差データを取り出す（Ｓ−ＦＢ４）。そして、修正領域Ｂ１でのプロファイル偏差を取り除くような第１スタンドのプロファイル操作量を計算する（Ｓ−ＦＢ５）。
【００４１】
ここでの操作量の計算は、例えば、先ほど示したプロファイル予測モデルを用い、次の数６を満足する操作量を求めればよい。
【００４２】
【数６】

【００４３】
次に、第１スタンドのプロファイル操作量の計算をした後、その操作量でプロファイル操作した場合に最終スタンド出側における板プロファイル誤差を予測し、その予測したプロファイル誤差とステップＳ−ＦＢ２で演算したプロファイル偏差データから、第１スタンドのプロファイル操作をした場合に生じる最終スタンド出側での目標プロファイルに対するプロファイル偏差を計算する（Ｓ−ＦＢ６）。そして、このステップＳ−ＦＢ６で計算したプロファイル偏差を新たなプロファイル偏差データとする（Ｓ−ＦＢ７）。以上までが第１スタンドに関する演算で、次にスタンド番号ｉをインクリメントして第２スタンドの演算に移る（Ｓ−ＦＢ９）。
【００４４】
以上の手順を繰り返すことで、第１スタンドから最終スタンドまでのプロファイル操作量を全て計算し、最終スタンドの計算が終わると、再び次の制御演算開始のタイミングまで待ち、再びこの手順を繰り返し行う（Ｓ−ＦＢ８）。
【００４５】
図６は、図２に示したフィードフォワード制御型のプロファイル制御装置における処理手順を示すフローチャートである。この実施形態の場合も、ある時間周期毎に操作を行う離散時間制御であり、先ず、ある時間タイミングで制御演算を開始する（Ｓ−ＦＦ０）。制御演算が開始すると、第１スタンド入側に設置されている板プロファイル計測装置から送られてきるプロファイルデータを取り込む（Ｓ−ＦＦ１）。プロファイルデータの計測が終わると、前の周期で計測したプロファイルデータとステップＳ−ＦＦ１で今回に計測されたプロファイルデータの変化量を計算する（Ｓ−ＦＦ２）。そして、ステップＳ−ＦＦ２で計算した変化量が存在した場合の、最終スタンド出側のプロファイル誤差を予測する（Ｓ−ＦＦ３）。そして、この予測を行ってから、最初に第１スタンドの操作量を計算すべく、スタンド番号ｉを“１”にする（Ｓ−ＦＦ４）。
【００４６】
次に、先程述べたように、第１スタンドのプロファイルを行う修正領域Ｂ１のプロファイル偏差データを取り出す（Ｓ−ＦＦ５）。そして、前ステップで取り出したプロファイル偏差を取り除くような第１スタンドのプロファイル操作量を計算する（Ｓ−ＦＦ６）。ここでの操作量は、先程示したフィードバック制御型のプロファイル操作量と同じように計算することができる。
【００４７】
第１スタンドのプロファイル操作量の計算をした後、その操作量でプロファイル操作した場合の最終スタンド出側における板プロファイル誤差を予測し、その予測したプロファイル誤差とステップＳ−ＦＦ３で予測したプロファイル変化量とから、第１スタンドのプロファイル操作をした場合に生じる最終スタンド出側での目標プロファイルに対するプロファイル偏差を計算する（Ｓ−ＦＦ７）。そして、ステップＳ−ＦＦ７で計算したプロファイル偏差を新たなプロファイル偏差データとする（Ｓ−ＦＦ８）。以上までが第１スタンドに関する演算であり、次にステップＳ−ＦＦ１０に進み、スタンド番号ｉをインクリメントして第２スタンドにおける演算に進む。
【００４８】
以上の手順を繰り返すことで、第１スタンドから最終スタンドまでのプロファイル操作量を全て計算し、最終スタンドの計算が終わると、再び次の制御演算開始のタイミングまで待ち、この手順を繰り返し行う（Ｓ−ＦＦ９）。なお、各操作量の出力タイミングは、各スタンドを材料の同一点が通過するタイミングで行う。
【００４９】
図７は、フィードバック制御部の別実施形態における構成図である。この実施形態におけるフィードバック制御部３００−ｉは、領域分割手段３０１−ｉと、第ｉスタンド操作量演算手段３０２−ｉと、モデル３０３−ｉと、予測手段３０４−ｉとに加え、操作量判定手段３０５−ｉを設けている。この操作量判定手段３０５−ｉは、前のスタンドの制御部３００−（ｉ−１）からプロファイル操作部に出力された操作量と、自スタンドの制御のために演算した操作量との差を求めこの差が制限値以上あるか否かを判定し、制限値以上のときは演算した操作量をこの制限値に制限した値を実際の操作量として出力する。モデル３０３−ｉは、この制限された新たな操作量をもとに予測する。
【００５０】
図８は、フィードフォワード制御部の別実施形態における構成図である。この実施形態におけるフィードフォワード制御部５００−ｉは、領域分割手段５０１−ｉと、第ｉスタンド操作量演算手段５０２−ｉと、モデル５０３−ｉと、予測手段５０４−ｉとに加え、操作量判定手段５０５−ｉを設けている。この操作量判定手段５０５−ｉは、前のスタンドの制御部５００−（ｉ−１）からプロファイル操作部に出力された操作量と、自スタンドの制御のために演算した操作量との差を求めこの差が制限値以上あるか否かを判定し、制限値以上のときは演算した操作量をこの制限値に制限した値を実際の操作量として出力する。モデル５０３−ｉは、この制限された新たな操作量をもとに予測する。
【００５１】
図９は、本発明の第４実施形態に係るプロファイル制御装置の構成図である。この実施形態は、フィードバック型であり、図１のプロファイル制御装置と同様に、最終スタンドの出側に設けたプロファイル計測手段２０２で計測した板の幅方向のプロファイルと目標プロファイルとの偏差を求める誤差演算部４００と、各スタンドのプロファイル操作部１０２の操作量を演算するフィードバック制御部３００とを備えると共に、これに加え、誤差演算部４００で演算したプロファイル偏差を記憶するプロファイル記憶手段１１００と、各スタンドのフィードバック制御部３００で演算した操作量を記憶する操作量記憶手段１０００と、各操作量で操作した場合の最終スタンドにおけるプロファイル予測値から制御の善し悪しを判定し、フィードバック制御部３００を調整するプロファイル判定手段９００とを設けている。
【００５２】
プロファイル記憶手段１１００は、誤差演算部４００で演算されたプロファイルの偏差が記憶される。そして、この偏差をもとに、フィードバック制御部３００が操作量を演算する。最終スタンドまでの操作量がフィードバック制御部３００で演算されると、最終スタンドでのプロファイル偏差の予測値が得られる。プロファイル判定手段９００は、判定部９１０と、修正手段９２０と、演算制御手段９３０とを備える。判定部９１０は、最終スタンドプロファイル偏差予測値を入力とし、予測誤差が予め設定した許容値内にあるか否かを判定する。判定結果は演算制御手段９３０に送られ、プロファイル予測値が許容値内であれば、演算制御手段９３０が操作量記憶手段１０００に記憶されている操作量によってプロファイル操作部１０２を操作する。
【００５３】
一方、許容値内でないと判定されると、演算制御手段９１０は修正手段９２０に各フィードバック制御部３００の領域分割の範囲を変更させる。そして、プロファイル記憶手段１１００に記憶してあるプロファイル偏差値を用い、変更された分割領域のもとで、更にフィードバック制御部３００で操作量を計算させる。以上のことを繰り返し、プロファイル偏差予測値が許容値内になるまで操作量を計算する。このとき、修正手段９１０は、フィードバック制御部３００の分割領域の変更の他に、操作量の制限値（量）を変更することもできる。
【００５４】
図１０は、本発明の第５実施形態に係るプロファイル制御装置の構成図である。この実施形態は、フィードフォワード型であり、図２のプロファイル制御装置と同様に、第１スタンドの入側に設けたプロファイル計測手段２０１で計測したの板幅方向のプロファイルの変化量を求める変化量演算部６００と、この変化量演算部６００の結果から最終スタンドの出側のプロファイルを予測する最終プロファイル予測手段７００と、各スタンドのプロファイル操作部１０２の操作量を演算するフィードフォワード制御部５００とを備えると共に、これらに加えて、各スタンドのフィードフォワード制御部５００で演算した操作量を記憶する操作量記憶手段１３００と、各操作量で操作した場合の最終スタンドにおけるプロファイル予測値から制御の善し悪しを判定しフィードフォワード制御部５００を調整するプロファイル判定手段１２００と設けている。
【００５５】
最終プロファイル予測手段７００には、変化量演算手段６００で演算されたプロファイル変化量が記憶される。そして、この予測手段７００に記憶されたプロファイル変化量をもとに、フィードフォワード制御部５００が操作量を演算する。最終スタンドまでの操作量がフィードフォワード制御部５００で演算されると、最終スタンドでのプロファイル偏差の予測値が得られる。プロファイル判定手段１２００は、判定部１２１０と、修正手段１２２０と、演算制御手段１２３０を備える。判定部１２１０では、最終スタンドプロファイル偏差予測値を入力とし、予測誤差が予め設定した許容値内にあるかを判定する。判定結果は、演算制御手段１２３０に送られ、プロファイル予測値が許容値内であれば、演算制御手段１２３０が、操作量記憶手段１３００に記憶されている操作量によってプロファイル操作部１０２を操作する。
【００５６】
一方、許容値内でないと判定されると、演算制御手段１２１０は、修正手段１２２０に、各フィードフォワード制御部５００の領域分割の範囲を変更させる。そして、最終プロファイル予測手段７００に記憶してあるプロファイル変化量を用い、変更された分割領域のもとで、更にフィードフォワード制御部５００で操作量を計算する。以上のことを繰り返し、プロファイル偏差予測値が許容値内になるまで操作量を計算する。このとき、修正手段１２１０は、フィードフォワード制御部５００の分割領域の変更の他に、操作量の制限値（量）を変更することもできる。
【００５７】
図１１は、図９に示したプロファイル制御装置の処理手順を示すフローチャートである。あるサンプリング間隔で制御を行うとすると、サンプリングのトリガーで最終スタンドの出側プロファイルを計測する（ＮＳ−ＦＢ１）。次に、計測した出側プロファイルと目標プロファイルとからプロファイル偏差を演算する（ＮＳ−ＦＢ２）。そして、まず、スタンド番号ｉを“１”として第１スタンドを指定し（ＮＳ−ＦＢ３）、前のステップＮＳ−ＦＢ２で得られたプロファイル偏差の中から、第１スタンドの修正領域Ｂ１における偏差データを切り出す（ＮＳ−ＦＢ４）。切り出した修正領域Ｂ１における偏差データに対して第１スタンドの操作量を計算する（ＮＳ−ＦＢ５）。次に、この計算された操作量とプロファイル偏差データとから最終スタンドでのプロファイルの変化値を予測し（ＮＳ−ＦＢ６）、予測したプロファイル偏差データを偏差データとする（ＮＳ−ＦＢ７）。
【００５８】
以上のことを最終スタンドまで繰り返し、全部のスタンドの操作量を計算する。全スタンドの操作量を計算すると、求めた操作量による最終スタンドでのプロファイル偏差予測値を計算する（ＮＳ−ＦＢ１０）。このプロファイル偏差予測値が予め設定したプロファイル偏差許容値以内である場合は、求めた操作量で制御を行い（ＮＳ−ＦＢ１３）、ステップＮＳ−ＦＢ０に戻る。ここで、プロファイル偏差予測値が許容値内でない場合は、各スタンドの操作量を演算するときに、分割する領域の範囲を変更したり、各スタンドの操作量制限値を変更する（ＮＳ−ＦＢ１２）。そして、ステップＮＳ−ＦＢ３に戻って最初のスタンドから操作量を計算する。以上を繰り返し、予測プロファイル偏差が許容値内に納まるような操作量を決定する。但し、予め操作量制限の最大値を決めておき、最大値以上の場合は、強制的に繰り返しループから抜け、記憶してある操作量でプロファイル操作部を操作する。各プロファイル操作部を操作するタイミング、即ち、同一制御周期で計算した各スタンドの操作量の出力タイミングは、材料の同一点が各スタンドを通過するタイミングとする。尚、この手順と同様の手順により、図１０に示すフィードフォワード型の制御も行うことができる。
【００５９】
図１２は、制御タイミング調整手段２０００による各スタンドへの操作タイミングの様子を示した模式図である。予め各スタンドの操作量は計算されており、フィードフォワード制御部５００の場合は、入側プロファイル計測手段２０１で計測した制御点が第１スタンドに到達するタイミングで第１スタンドのフィードフォワード操作量で操作手段を制御する。この制御点は、圧延速度に応じた移送時間後に第２スタンドに到達するので、そのタイミングで第２スタンド操作量を出力する。このようにして、スタンド間の移送時間を考慮して制御タイミング調整手段が各スタンドに対応する操作量を出力する。
【００６０】
図１３は、制御タイミング調整手段２０００による各スタンドへの操作タイミングの別の様子を示した模式図である。ここでは、操作手段の応答遅れを考慮して予見制御の要領で制御点が各スタンドに到達する前から各スタンドの操作量を出力する。この操作量の出力タイミングは、例えば、操作手段の応答遅れ分に相当する時間だけ早めにする。これにより、操作手段の応答の特性を考慮して最適な操作を行うことができる。
【００６１】
このように、上述した実施形態では、各スタンドが受け持つプロファイル修正領域が互いに重ならないよう分割し、各スタンドは自身が担当する領域のプロファイル修正についてだけを考慮してその操作量を算出し、その操作量による他の領域への影響については影響を受ける領域を担当するスタンド側で考慮する構成としたため、オンラインでの制御演算が可能となる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、各スタンドで受け持つ領域を決めて制御を行うため、オンラインにより制御演算を行うことができ、しかも高精度のプロファイル制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフィードバック型のプロファイル制御装置の構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るフィードフォワード型のプロファイル制御装置の構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るフィードバック型および＋フィードフォワード型の両方の機能を備えるプロファイル制御装置の構成図である。
【図４】領域分割の働きを説明する図である。
【図５】図１に示すプロファイル制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図２に示すプロファイル制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図１に示すフィードバック制御部の別実施形態に係る内部構成概略図である。
【図８】図２に示すフィードフォワード制御部の別実施形態に係る内部構成概略図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係るフィードバック型のプロファイル制御装置の構成図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るフィードフォワード型のプロファイル制御装置の構成図である。
【図１１】図９に示すプロファイル制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】制御タイミング調整手段による各スタンドへの制御タイミングの説明図である。
【図１３】制御タイミング調整手段による各スタンドへの制御タイミングの別実施形態の説明図である。
【符号の説明】
１００…タンデム圧延機，１０１…各スタンドの圧延機，２０１…プロファイル計測手段、２０２…プロファイル計測手段，１０２…プロファイル操作部，３００…各スタンドのフィードバック制御部，３０１…領域分割手段，３０２…操作量演算手段，３０３…モデル，３０４…予測手段，４００…誤差演算部，５００…各スタンドのフィードフォワード制御部，５０１…領域分割手段，５０２…操作量演算手段，５０３…モデル，５０４…予測手段，６００…変化量演算部，７００…最終プロファイル予測手段，８００…演算手段、９００、１２００…プロファイル判定手段、１０００、１３００…操作量記憶手段、２０００…制御タイミング調整手段。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a profile control method and apparatus for controlling a plate profile at the exit side of a final stand of a tandem rolling mill to a target profile, and in particular, to calculate the shift amount of each stand online and control the profile with high accuracy. The present invention relates to a suitable profile control method and device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a rolling mill for producing a rolled material, conventionally, a thickness control for making a thickness in a rolling direction uniform has been performed. However, in this sheet thickness control, since the sheet thickness at a certain control point in the width direction is controlled as a control amount, the sheet thickness in the longitudinal direction at this control point in the width direction is well controlled. The thickness uniformity in the direction is not always good. Therefore, crown control is performed as one of the methods of controlling the thickness in the width direction. In particular, in recent cold rolling, edge drop control for suppressing a reduction in thickness (edge drop) at an end portion in the width direction of the sheet has become important together with the crown of the rolled material. Hereinafter, such thickness control including the thickness control in the width direction and the thickness control in the longitudinal direction is referred to as profile control.
[0003]
Since the thickness control in the width direction in the profile control has been studied and developed especially in the cold rolling process, especially the edge drop control, the edge drop control will be briefly described mainly. The profile in the width direction of the plate is generated by the distribution of the rolling load acting on the roll in the width direction and the distribution of the gap between the work rolls depending on the profile of the work roll. Although the load distribution changes depending on the gap distribution between the work rolls, it is determined by the load distribution and the thickness distribution that balance the rolled material and the work rolls, and finally the exit side thickness profile is determined.
[0004]
Here, the profile of the work roll can be changed by shaving the work roll itself (tapering, etc.), and the load distribution is determined by the bending force of the work roll and the intermediate roll, the drive side and the operation side of the backup roll. It can be changed by load leveling or the like.
[0005]
For example, in Japanese Patent Publication No. 2500133, an edge drop gauge is installed on the exit side of a rolling mill, and the thickness drop direction is used to detect the thickness distribution in the sheet width direction at the end of the sheet material. The sum of the squared values of the differences is determined for each position in the width direction in consideration of the change in sheet thickness with respect to the change in the work roll shift amount. It is described that shifting is performed.
[0006]
However, in the case of a normal tandem rolling mill, there is no device for measuring the profile of each entry side and each exit side of all stands, and only the plate profile of the first stand entrance side and the exit side plate profile of the final stand are measured. It is common. When controlling the profile on the exit side of the final stand, the amount of change in the plate profile on the entrance side is measured, and the amount of operation for changing the work roll profile and changing the load distribution in the width direction to suppress the effect is measured. Feed-forward control that calculates the output profile, feedback control that measures the final output side plate profile, changes the work roll profile to cancel the deviation from the target profile, and calculates the manipulated variable for changing the load distribution in the width direction. Is considered to be an effective control.
[0007]
In addition, the tandem rolling mill is provided with a plurality of rolling mills called stands, and each stand can perform profile control. Therefore, these can be used effectively to control edge drop and profile more effectively than controlling a single rolling stand.
[0008]
However, the profile that can be measured is only the entrance side of the first stand and the exit side of the final stand, and the intermediate stand cannot measure the plate profile. For this reason, in order to perform the plate profile control, it is necessary to assign a feedforward operation amount that cancels the amount of change in the inlet side plate profile to which stand, and to provide feedback for removing an error between the target profile and the plate profile on the outlet side of the final stand. It is important to assign the amount of operation to which stand and how much. That is, it is important how the operations of the plurality of stands are coordinated and controlled.
[0009]
In order to solve such a problem, conventionally, “Iron and steel” Vol. 79, No. 3, p388-394, "Development of Shape / Edge Drop Control Technology in Cold Rolling", the difference between the edge drop on the exit side of the final stand and the target edge drop amount is predetermined for each stand. The work roll shift amount is calculated for each stand so that the distributed edge drop amount is corrected. Further, in the prior art described in Japanese Patent Publication No. 2505990, the edge drop amount on the final exit side is determined by the ratio of the influence coefficient of the edge drop amount on the exit side of the final stand at a certain point in the width direction due to the operation of each stand. Assigned to a stand.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As in the prior art described above, the error of the edge drop amount on the exit side of the final stand is determined at a predetermined constant ratio (for example, the ratio of the influence coefficient between the operation of each stand and the edge drop amount of the final stand). By distributing to each stand and calculating the work roll shift amount for each stand so as to correct the distributed edge drop amount, the operation amount for reducing the edge drop amount can be calculated.
[0011]
However, when considering a profile control including an edge drop, there are a plurality of means for changing the work roll gap distribution and a means for changing the load distribution in the plate width direction for each stand, and the profile is based on the operation amount of each means. In tandem rolling mills with different correction effects, as the number of control points in the width direction of the rolled material increases, distributing the profile error on the exit side of the final stand by the simple influence coefficient of each point for each operation amount requires a huge amount of computation. It takes a long time and becomes difficult. If the number of control points is increased, profile control with higher precision becomes possible. However, in consideration of the calculation time that can be achieved by online control, a problem arises in that the number of control points cannot be increased.
[0012]
An object of the present invention is to provide a profile control method and apparatus suitable for controlling a profile with high accuracy by calculating the shift amount of each stand online.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by providing a plurality of rolling mills (hereinafter, referred to as stands) for rolling the material to be rolled in the moving direction of the material to be rolled, and corresponding to the stand for correcting the profile of the material to be rolled. In the profile control of the tandem rolling mill provided with a profile operation unit that corrects the profile in the width direction, in the width direction of the material to be rolled, so that the region for performing the profile correction does not overlap with each of the stands, and An area that can be corrected by a certain stand, excluding an area that can be corrected by the next stand, is divided as a dedicated area to be corrected by the stand, and a profile in each dedicated area assigned to each stand is Achieved by calculating the amount of operation of the profile control unit corresponding to each stand so that it becomes the target profile
[0014]
According to the present invention, when performing profile correction in a plurality of stands, the area that is assigned to each stand is divided so that it does not overlap with each other, and the amount of operation that should be performed for the profile correction only for the area that is assigned to itself is affected by other areas. (The influence is taken into account by the stand in charge of the affected area.) Therefore, even if the number of control points is large, the amount of operation at each stand online during the control of the rolling mill Can be calculated, and high-precision rolling can be performed.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a profile control device of a tandem rolling mill according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a tandem rolling mill 100 to be controlled includes a plurality of rolling mills (101-1 to 101-n) called stands. The rolling mill 101 of each stand is equipped with profile operation units (102-1 to 102-n) for changing the outlet profile at each stand. Further, on the entrance side and the exit side of the tandem rolling mill 100, profile measuring means 201 and 202 for measuring the widthwise plate profile are installed, and the plate profiles are measured on the entrance side and the exit side of the tandem rolling mill 100, respectively. You.
[0016]
The embodiment shown in FIG. 1 shows a case of profile control by feedback control. The feedback control type profile control device includes an error calculation unit 400 that calculates an error between the delivery plate profile measured by the delivery profile measurement unit 202 of the final stand and a preset target profile. The first feedback (FB) control unit 300-1 that outputs the operation amount of the profile operation unit 102-1 of the first stand and the predicted value of the exit side plate profile error that changes according to the operation amount, using the profile error calculated in the above as an input. The feedback (FB) of each stand that outputs the plate profile error predicted value predicted by the FB control unit for the previous stand as an input and outputs the operation amount of the profile operation unit 102 and the predicted value of the output side plate profile error that changes according to the operation amount ) The control units 300-2 to 300-n Point is a control timing adjustment means 2000 to reduce the output timing of each operation amount so as to output the operation amount is an operation result of each feedback controller 300-1~n at a timing to pass. The output timing of the manipulated variable is performed by calculating where each point of the material is currently based on the rolling speed so that the operation is performed on the same point of the material. This is achieved by a technique called tracking in the field of rolling control.
[0017]
A first FB control unit 300-1 that divides an area in the width direction that can be corrected by the profile operation unit 102-1 of the first stand 101-1 based on the profile error from the error calculation unit 400; A first stand operation amount calculating unit 302-1 for calculating an operation amount of the first stand profile operation unit 102-1 for correcting a profile error in the correctable region extracted by the region dividing unit 301-1; Model 303-1 for predicting a change in the exit side plate profile obtained on the exit side of the final stand when the profile operation unit 102-1 of the first stand is operated with the operation amount calculated by the stand operation amount calculation means 302-1 as an input. From the plate profile change estimated by the model 303-1 and the profile error calculated by the error calculator 400. It consists prediction means 304-1 for predicting a plate profile error.
[0018]
The plate profile error calculated by the prediction unit 304-1 of the first FB control unit 300-1 is sent to the second FB control unit 300-2. Similarly to the first FB control unit 300-1, the second FB control unit 300-2 is also capable of correcting in the width direction the second stand profile operation unit 102-2 from the plate profile error calculated by the first FB control unit 300-1. A region dividing unit 301-2 for extracting a profile error and a second stand operation amount calculating unit 302 for calculating an operation amount of the second stand profile operation unit 102-2 for correcting the extracted profile error in the width direction that can be corrected. -2 and the operation amount calculated by the second stand operation amount calculation means 302-2 as an input, and operating the profile operation unit 102-2 of the second stand to change the exit side plate profile obtained on the exit side of the final stand. The model 303-2 to be predicted, the plate profile change amount estimated by the model 303-2, and the prediction of the first FB control unit 300-1 It consists prediction means 304-2 for predicting a new plate profile error from the calculated plate profile error in unit 304-1. Hereinafter, the third to n-th FB control units 300-3 to 300-n have the same configuration.
[0019]
As described above, each FB control unit 300 including the area dividing unit 301, the operation amount calculating unit 302, the model 303, and the predicting unit 304 is configured to output the last output predicted by the FB control unit 300 of the previous stand. , And outputs the operation amount of the profile operation unit 102 of each stand and the plate profile error on the final stand exit side obtained when the profile operation unit 102 upstream of each stand is operated.
[0020]
FIG. 2 is a configuration diagram of the profile control device according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, profile control is performed by feedforward control. The feed-forward control type profile control device is configured such that the profile measurement unit 201 on the entry side of the first stand before rolling changes the entry-side plate profile measured at a certain time cycle from the plate profile measured one cycle before. A variation calculator 600 for calculating the amount, a final profile predictor 700 for predicting a plate profile error on the exit side of the final stand using the profile variation calculated by the variation calculator 600 as an input, and a final profile predictor 700 The first feed-forward (FF) control unit 500-1 which outputs the profile error predicted by the above operation and outputs the operation amount of the profile operation unit 102-1 of the first stand and the predicted value of the exit side plate profile error that changes according to the operation amount. And the plate press predicted by the FF control unit for the previous stand. Feed forward (FF) control units 500-2 to 500-n of each stand that output the operation amount of the profile operation unit 102 and the predicted value of the exit side plate profile error that changes according to the operation amount with the file error prediction value as input, Control timing adjusting means 2000 for controlling the operation amount output timing so that the operation amount which is the operation result of each of the feedforward control units 500-1 to 500-n is output at the timing when the same point passes.
[0021]
The first FF control unit 500-1 includes: a region dividing unit 501-1 that extracts a width-wise region that can be corrected by the profile operating unit 102-1 of the first stand from a profile error from the final profile prediction unit 700; A first stand operation amount calculation unit 502-1 for calculating an operation amount of the first stand profile operation unit 102-1 for correcting a profile error in the correctable region extracted in 501-1; a first stand operation amount A model 503-1 for predicting a change in the exit side plate profile obtained on the exit side of the final stand when the profile operation unit 102-1 of the first stand is operated with the operation amount computed by the computing means 502-1 as an input; The plate profile variation estimated in 503-1 and the profile calculated by the final profile prediction means 700 Constituted by prediction means 504-1 for predicting a new plate profile error from Le errors.
[0022]
The plate profile error calculated by the prediction unit 504-1 of the first FF control unit 500-1 is sent to the second FF control unit 500-2. Similarly to the first FF control unit 500-1, the second FF control unit 500-2 can also correct the profile in the width direction that can be corrected by the second stand profile operation unit 102-2 from the plate profile error calculated by the first FF control unit 500-1. An area dividing unit 501-2 for extracting an error and a second stand operation amount calculating unit 502 for calculating an operation amount of the second stand profile operation unit 102-2 for correcting the extracted profile error in the width direction that can be corrected. 2 and the operation amount calculated by the second stand operation amount calculation means 502-2 as an input, and when the profile operation unit 102-2 of the second stand is operated, the change of the exit side plate profile obtained on the exit side of the final stand is predicted. Model 503-2, the plate profile change amount estimated by the model 503-2, and the prediction of the first FF control unit 500-1 Consists prediction means 504-2 for predicting a new plate profile error from a plate profile error calculated in step 504-1. Hereinafter, the third to n-th FF control units 500-3 to 500-n have the same configuration.
[0023]
As described above, the FF control unit 500 corresponding to each stand including the region dividing unit 501, the operation amount calculating unit 502, the model 503, and the prediction unit 504 is the FF control unit 500 of the previous stand. Using the predicted final exit profile error as input, the final stand exit side plate profile error obtained when the profile operation unit 102 of each stand and the profile operation unit 102 upstream of each stand are operated. Is output.
[0024]
FIG. 3 is a configuration diagram of the profile control device according to the third embodiment of the present invention. This embodiment is a combination of the two embodiments shown in FIGS. 1 and 2, and performs profile control by feedforward control and feedback control. This profile control device includes both a feedback control type profile control device shown in FIG. 1 and a feedforward control type profile control device shown in FIG. 2, and furthermore, an arithmetic means 800 for fusing both operation amounts. -1 to n, the operation amounts calculated by the feedback control units 300-1 to 500-n, and the feedforward control units 500-1 to 500-n are output at the timing when the same point of the material passes. It comprises control timing adjusting means 2000 for setting output timing.
[0025]
Next, prediction of a plate profile on the exit side of the final stand will be described.
First, the relationship between the entrance side plate profile and the exit side plate profile of a certain stand can be described by the following equation (1).
[0026]
(Equation 1)

[0027]
At this time, the above relationship can be summarized as follows. The relationship between the entrance profile of the first stand and the exit profile of the last stand can be described as in the following Expression 2.
[0028]
(Equation 2)

[0029]
In the above model, when the profile operation unit 102 of each stand is operated, the work roll interval distribution S (z) changes, and the rolling load distribution P (z) changes, and the exit side profile of the final stand changes. .
[0030]
For example, when the bending force is changed by the profile operation unit, the load distribution changes, and when the shape of the work roll is changed, the work roll interval distribution changes. Therefore, the operation of the profile operation unit 102 and the changes in the work roll interval distribution and the rolling load distribution may be modeled in advance. That is, the relationship of the following equation 3 may be checked in advance for each stand.
[0031]
(Equation 3)

[0032]
Using the above model, the exit profile of the final stand can be predicted. For example, the outgoing profile error when the incoming profile changes and no operation is performed by the profile operation unit 102 at that time is predicted by the following equation 4.
[0033]
(Equation 4)

[0034]
Further, the final stand exit side profile error when only the profile operation unit 102-i of the i-th stand is operated without any change in the entrance side profile can be calculated by the model shown in the following Expression 5.
[0035]
(Equation 5)

[0036]
FIG. 4 is an explanatory diagram of the role of the area dividing means in the embodiment described above. FIG. 4 shows a profile cross section from the center of the plate to the end in the plate width direction. In the rolling process, since rolling is performed sequentially at a plurality of stands, the plate thickness and hardness of the rolled material at each stand differ from one stand to another, and accordingly, the rolling state also differs. Therefore, the range (region) in which the plate profile can be changed by operating the profile operation unit 102 of each stand is different. For example, as shown in FIG. 4, the thickness of the material when passing through the first stand is still large, and the effect of work hardening (the material hardens when pressed) is small. At this stage, the region in which the plate profile can be corrected by operating the profile operation unit 102-1 is relatively from the plate edge to the vicinity of the plate center. That is, as shown in the upper part of FIG. 4, there is a considerably large area as the area A1 where the profile can be corrected in the first stand.
[0037]
On the other hand, since the thickness of the plate becomes thinner in the rear stand and the influence of work hardening progresses, the profile near the center of the plate cannot be corrected by operating the profile operation unit 102, and only the profile at the end of the plate can be corrected. I can't fix it. Therefore, the area A2 in which the profile operation unit 102-2 of the second stand can be corrected is narrower on the plate edge side than the first stand correctable area A1, as shown in the upper part of FIG. Similarly, in the n-th stand, the profile-correctable area An further narrows toward the plate edge. As described above, the area that can be corrected by the profile operation unit 102 is ubiquitous on the edge of the plate as the stand on the exit side is reached, so that the area near the center of the plate is corrected by the stand on the entrance side. There is a need.
[0038]
Therefore, in the present embodiment, the area (the area B1 in the lower part of FIG. 4) in which the profile can be corrected only by the profile operation unit 102-1 in the first stand is set as the dedicated correction area of the first stand, The operation calculation means of one stand calculates by taking into account only the profile control of the area B1 alone to obtain the operation amount. In this case, if the profile control is performed by operating the first stand, it is natural that the profile is actually corrected not only in the dedicated correction area B1 but also in the entire correctionable area A1 of the first stand. . Therefore, with respect to the area (A1-B1) other than the correction area B1, the operation amount of each stand is calculated so as to make corrections in the second and lower stands in consideration of the profile change caused by the operation of the first stand. Ask. That is, in the second stand, except for the first stand correctable area A1, the area B2 in which the profile can be corrected only by the profile operating unit 102-2 in the second stand is used as the dedicated correction area of the second stand. The operation calculation means of the second stand obtains the operation amount of the profile control only in this area B2, as will be described later in detail. In this case, the operation amount of the second stand in this area B1 is obtained in consideration of the effect of the profile correction by the first stand. Hereinafter, the dedicated correction areas B3 to Bn are similarly allocated to the third to n-th stands, and the respective operation amounts are obtained.
[0039]
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure in the profile control apparatus of the feedback control type shown in FIG. In the case of this embodiment, discrete-time control in which an operation is performed at a certain time period is performed. First, a control calculation is started at a certain time timing (S-FB0). When the control calculation is started, first, profile data sent from the plate profile measuring device installed in the final stand is taken in (S-FB1). When the measurement of the profile data is completed, the deviation between the target profile on the exit side of the final stand and the actually measured profile data is calculated (S-FB2). Next, the target stand number is set to “1” (S-FB3).
[0040]
Next, profile deviation data in the profile correction area B1 of the first stand is extracted from the profile deviation data obtained in step S-FB2 (S-FB4). Then, the profile operation amount of the first stand that eliminates the profile deviation in the correction area B1 is calculated (S-FB5).
[0041]
In this case, the operation amount may be calculated by, for example, using the profile prediction model described above and obtaining the operation amount that satisfies the following Expression 6.
[0042]
(Equation 6)

[0043]
Next, after calculating the profile operation amount of the first stand, when the profile operation was performed with the operation amount, the plate profile error on the exit side of the final stand was predicted, and the predicted profile error was calculated in step S-FB2. From the profile deviation data, a profile deviation with respect to the target profile on the exit side of the final stand, which is generated when the profile operation of the first stand is performed (S-FB6). Then, the profile deviation calculated in step S-FB6 is set as new profile deviation data (S-FB7). The above is the calculation relating to the first stand. Next, the stand number i is incremented and the operation proceeds to the calculation for the second stand (S-FB9).
[0044]
By repeating the above procedure, all profile operation amounts from the first stand to the last stand are calculated, and when the calculation of the last stand is completed, the process waits until the next control calculation start timing, and repeats this procedure again ( S-FB8).
[0045]
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure in the feed-forward control type profile control device shown in FIG. Also in the case of this embodiment, discrete-time control in which operation is performed at a certain time period is performed. First, control calculation is started at a certain time timing (S-FF0). When the control calculation starts, profile data sent from the plate profile measuring device installed on the first stand entrance side is taken in (S-FF1). When the measurement of the profile data is completed, the amount of change between the profile data measured in the previous cycle and the profile data measured this time in step S-FF1 is calculated (S-FF2). Then, when there is the change amount calculated in step S-FF2, the profile error on the exit side of the final stand is predicted (S-FF3). Then, after performing the prediction, the stand number i is set to “1” in order to calculate the operation amount of the first stand first (S-FF4).
[0046]
Next, as described above, the profile deviation data of the correction area B1 for performing the profile of the first stand is extracted (S-FF5). Then, the profile operation amount of the first stand that removes the profile deviation extracted in the previous step is calculated (S-FF6). The operation amount here can be calculated in the same manner as the feedback operation type profile operation amount described above.
[0047]
After calculating the profile operation amount of the first stand, the plate profile error on the exit side of the final stand when the profile operation is performed with the operation amount is predicted, and the predicted profile error and the profile change amount predicted in step S-FF3 From this, the profile deviation from the target profile on the exit side of the final stand that occurs when the profile operation of the first stand is performed is calculated (S-FF7). Then, the profile deviation calculated in step S-FF7 is set as new profile deviation data (S-FF8). The above is the calculation for the first stand. Next, the process proceeds to step S-FF10, where the stand number i is incremented and the process proceeds to the calculation for the second stand.
[0048]
By repeating the above procedure, all the profile operation amounts from the first stand to the last stand are calculated, and when the calculation of the last stand is completed, the process waits until the next control calculation start timing, and repeats this procedure (S -FF9). The output timing of each operation amount is set at a timing when the same point of the material passes through each stand.
[0049]
FIG. 7 is a configuration diagram of another embodiment of the feedback control unit. The feedback control unit 300-i in this embodiment includes an operation amount determination unit 301-i, an i-th stand operation amount calculation unit 302-i, a model 303-i, and a prediction unit 304-i. Means 305-i are provided. The operation amount determination unit 305-i determines the difference between the operation amount output from the control unit 300- (i-1) of the previous stand to the profile operation unit and the operation amount calculated for controlling the own stand. It is determined whether or not the difference is equal to or greater than a limit value. If the difference is equal to or greater than the limit value, a value obtained by limiting the calculated operation amount to the limit value is output as an actual operation amount. The model 303-i performs prediction based on the limited new operation amount.
[0050]
FIG. 8 is a configuration diagram of another embodiment of the feedforward control unit. The feedforward control unit 500-i in this embodiment includes an operation amount in addition to the area dividing unit 501-i, the i-th stand operation amount calculation unit 502-i, the model 503-i, and the prediction unit 504-i. Determination means 505-i is provided. The operation amount determination means 505-i determines the difference between the operation amount output from the control unit 500- (i-1) of the previous stand to the profile operation unit and the operation amount calculated for controlling the own stand. It is determined whether or not the difference is equal to or greater than a limit value. If the difference is equal to or greater than the limit value, a value obtained by limiting the calculated operation amount to the limit value is output as an actual operation amount. The model 503-i predicts based on this limited new operation amount.
[0051]
FIG. 9 is a configuration diagram of a profile control device according to the fourth embodiment of the present invention. This embodiment is of a feedback type, and similarly to the profile control device of FIG. 1, an error for obtaining a deviation between a profile in the width direction of a plate measured by the profile measuring means 202 provided on the exit side of the final stand and a target profile. A calculation unit 400, a feedback control unit 300 that calculates the amount of operation of the profile operation unit 102 of each stand, and in addition, a profile storage unit 1100 that stores the profile deviation calculated by the error calculation unit 400; Adjustment of the feedback control unit 300 is performed by judging whether the control is good or not based on the operation amount storage unit 1000 that stores the operation amount calculated by the stand feedback control unit 300 and the profile predicted value at the final stand when the operation is performed with each operation amount. A profile determination unit 900 is provided.
[0052]
The profile storage unit 1100 stores the deviation of the profile calculated by the error calculator 400. Then, based on the deviation, the feedback control unit 300 calculates the operation amount. When the operation amount up to the final stand is calculated by the feedback control unit 300, a predicted value of the profile deviation at the final stand is obtained. The profile determination unit 900 includes a determination unit 910, a correction unit 920, and an arithmetic control unit 930. The determination unit 910 receives the final stand profile deviation predicted value as an input, and determines whether the prediction error is within a preset allowable value. The determination result is sent to the operation control unit 930, and if the predicted profile value is within the allowable value, the operation control unit 930 operates the profile operation unit 102 according to the operation amount stored in the operation amount storage unit 1000.
[0053]
On the other hand, when it is determined that the difference is not within the allowable value, the arithmetic control unit 910 causes the correction unit 920 to change the range of the area division of each feedback control unit 300. Then, using the profile deviation value stored in the profile storage unit 1100, the operation amount is further calculated by the feedback control unit 300 under the changed divided region. By repeating the above, the operation amount is calculated until the predicted value of the profile deviation is within the allowable value. At this time, the correcting unit 910 can also change the limit value (amount) of the operation amount in addition to the change of the divided region of the feedback control unit 300.
[0054]
FIG. 10 is a configuration diagram of a profile control device according to the fifth embodiment of the present invention. This embodiment is of a feed-forward type, and similarly to the profile control device of FIG. 2, a change amount for obtaining a change amount of a profile in a plate width direction measured by a profile measuring unit 201 provided on the entrance side of the first stand. A calculating unit 600, a final profile predicting unit 700 for predicting the exit profile of the final stand from the result of the change amount calculating unit 600, and a feedforward control unit 500 for calculating the operation amount of the profile operating unit 102 of each stand. In addition to the above, in addition to the above, an operation amount storage unit 1300 for storing the operation amount calculated by the feedforward control unit 500 of each stand, and whether the control is good or bad based on the profile prediction value in the final stand when the operation is performed with each operation amount. To determine the profile and adjust the feedforward control unit 500 It is provided with the means 1200.
[0055]
The final profile prediction unit 700 stores the profile change amount calculated by the change amount calculation unit 600. Then, based on the profile change amount stored in the prediction means 700, the feedforward control unit 500 calculates the operation amount. When the operation amount up to the final stand is calculated by the feedforward control unit 500, a predicted value of the profile deviation at the final stand is obtained. The profile determination unit 1200 includes a determination unit 1210, a correction unit 1220, and an arithmetic control unit 1230. The determination unit 1210 receives the final stand profile deviation predicted value as input, and determines whether the prediction error is within a preset allowable value. The determination result is sent to the operation control unit 1230. If the predicted profile value is within the allowable value, the operation control unit 1230 operates the profile operation unit 102 according to the operation amount stored in the operation amount storage unit 1300.
[0056]
On the other hand, if it is determined that it is not within the allowable value, the arithmetic control unit 1210 causes the correction unit 1220 to change the range of the area division of each feedforward control unit 500. Then, using the profile change amount stored in the final profile prediction means 700, the feedforward control unit 500 further calculates the operation amount under the changed divided region. By repeating the above, the operation amount is calculated until the predicted value of the profile deviation is within the allowable value. At this time, the correction unit 1210 can also change the limit value (amount) of the operation amount in addition to the change of the divided area of the feedforward control unit 500.
[0057]
FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure of the profile control device shown in FIG. Assuming that control is performed at a certain sampling interval, the output profile of the last stand is measured by a sampling trigger (NS-FB1). Next, a profile deviation is calculated from the measured delivery profile and the target profile (NS-FB2). Then, first, the first stand is designated by setting the stand number i to “1” (NS-FB3). From the profile deviations obtained in the previous step NS-FB2, the deviation data in the correction area B1 of the first stand is obtained. Is cut out (NS-FB4). The operation amount of the first stand is calculated for the deviation data in the cut-out correction area B1 (NS-FB5). Next, a change value of the profile at the final stand is predicted from the calculated manipulated variable and profile deviation data (NS-FB6), and the predicted profile deviation data is used as deviation data (NS-FB7).
[0058]
The above operations are repeated until the last stand, and the operation amounts of all the stands are calculated. When the operation amounts of all the stands are calculated, a profile deviation predicted value at the final stand based on the obtained operation amounts is calculated (NS-FB10). If the profile deviation predicted value is within the preset profile deviation allowable value, control is performed with the obtained manipulated variable (NS-FB13), and the process returns to step NS-FB0. Here, when the profile deviation predicted value is not within the allowable value, when calculating the operation amount of each stand, the range of the divided area is changed or the operation amount limit value of each stand is changed (NS-FB12). ). Then, returning to step NS-FB3, the operation amount is calculated from the first stand. By repeating the above, an operation amount is determined such that the prediction profile deviation falls within the allowable value. However, the maximum value of the operation amount limit is determined in advance, and if it is equal to or larger than the maximum value, the process is forcibly exited from the loop and the profile operation unit is operated with the stored operation amount. The timing of operating each profile operation unit, that is, the output timing of the operation amount of each stand calculated in the same control cycle is the timing at which the same point of the material passes through each stand. It should be noted that the feed-forward control shown in FIG. 10 can also be performed by a procedure similar to this procedure.
[0059]
FIG. 12 is a schematic diagram showing the operation timing of each stand by the control timing adjusting means 2000. The operation amount of each stand is calculated in advance, and in the case of the feedforward control unit 500, the feedforward operation amount of the first stand is used at the timing when the control point measured by the entry-side profile measurement unit 201 reaches the first stand. Control the operating means. Since this control point reaches the second stand after the transfer time corresponding to the rolling speed, the control unit outputs the second stand operation amount at that timing. In this way, the control timing adjusting means outputs the operation amount corresponding to each stand in consideration of the transfer time between stands.
[0060]
FIG. 13 is a schematic diagram showing another state of the operation timing of each stand by the control timing adjustment unit 2000. Here, the operation amount of each stand is output before the control point reaches each stand in the manner of the preview control in consideration of the response delay of the operation means. The output timing of this operation amount is advanced, for example, by a time corresponding to the response delay of the operation means. Thus, an optimal operation can be performed in consideration of the response characteristics of the operation means.
[0061]
As described above, in the above-described embodiment, the profile correction areas assigned to the respective stands are divided so as not to overlap with each other, and each stand calculates the operation amount by considering only the profile correction of the area in charge of the stand itself. The influence of the operation amount on other areas is taken into consideration by the stand in charge of the affected area, so that control calculations can be performed online.
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, since control is performed by deciding an area to be assigned to each stand, control calculation can be performed online, and profile control with high accuracy can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a feedback type profile control device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a feed-forward type profile control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a profile control device according to a third embodiment of the present invention and having both functions of a feedback type and a + feed forward type.
FIG. 4 is a diagram illustrating the function of area division.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the profile control device shown in FIG.
6 is a flowchart showing a processing procedure of the profile control device shown in FIG.
FIG. 7 is a schematic diagram of an internal configuration according to another embodiment of the feedback control unit shown in FIG. 1;
FIG. 8 is a schematic diagram of an internal configuration according to another embodiment of the feedforward control unit shown in FIG. 2;
FIG. 9 is a configuration diagram of a feedback type profile control device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of a feed-forward type profile control device according to a fifth embodiment of the present invention.
11 is a flowchart showing a processing procedure of the profile control device shown in FIG.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a control timing of each stand by a control timing adjusting unit.
FIG. 13 is an explanatory diagram of another embodiment of the control timing for each stand by the control timing adjusting means.
[Explanation of symbols]
100: tandem rolling mill, 101: rolling mill of each stand, 201: profile measuring means, 202: profile measuring means, 102: profile operating unit, 300: feedback control unit of each stand, 301: area dividing means, 302: operation Amount calculation means, 303: model, 304: prediction means, 400: error calculation section, 500: feedforward control section of each stand, 501: area dividing means, 502: operation amount calculation means, 503: model, 504: prediction means , 600: change amount calculation unit, 700: final profile prediction unit, 800: calculation unit, 900, 1200: profile determination unit, 1000, 1300: operation amount storage unit, 2000: control timing adjustment unit.

Claims

A plurality of rolling mills (hereinafter referred to as “stands”) for rolling the material to be rolled are provided in the moving direction of the material to be rolled, and a profile in a width direction of the material to be rolled corresponding to the stand for correcting the profile of the material to be rolled. In the profile control method for a tandem rolling mill provided with a profile operation unit for correcting the profile, the region in which the profile is to be corrected among the regions in the width direction of the material to be rolled is not overlapped with each of the stands, and The area excluding the area that can be corrected by the next stand in the area that can be corrected by the stand is divided as a dedicated area to be corrected by the stand, and the profile in each dedicated area assigned to each stand is the target profile. The profile is characterized by obtaining the amount of operation of the profile control unit corresponding to each stand Control method.

A plurality of rolling mills (hereinafter referred to as “stands”) for rolling the material to be rolled are provided in the moving direction of the material to be rolled, and a profile in a width direction of the material to be rolled corresponding to the stand for correcting the profile of the material to be rolled. In the profile control device of the tandem rolling mill provided with a profile operation unit for correcting the, in the width direction of the material to be rolled, the region for performing the profile correction so as not to overlap with each stand and to a certain stand The area excluding the area that can be corrected by the next stand in the area that can be corrected by the next stand is divided as a dedicated area to be corrected by the stand, and the profile in each dedicated area assigned to each stand becomes the target profile. Means for calculating the amount of operation of the profile control unit corresponding to each stand. Profile control device.