JP5553340B2 - Skin pass mill control method - Google Patents
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Description
本発明は、油圧サーボにてロールを圧下して鋼板の調質圧延を行うスキンパスミルの制御方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling a skin pass mill that performs temper rolling of a steel sheet by rolling down a roll with a hydraulic servo.
スキンパスミルでは通常、非圧延中は、位置指令値とロールの位置を検出する位置センサによる位置実績値との偏差に基づき位置制御を行い、圧延中は、荷重指令値と鋼板への荷重を検出する荷重センサによる荷重実績値との偏差に基づき荷重制御を行う。そして、圧延開始時は位置制御にてロールを圧下し、ロールキスして制御切替荷重(例えば50t)に到達したら、位置制御から荷重制御に切り替える。 The skin pass mill normally controls the position based on the deviation between the position command value and the actual position value by the position sensor that detects the roll position during non-rolling, and detects the load command value and the load on the steel plate during rolling. The load control is performed based on the deviation from the actual load value by the load sensor. And at the time of rolling start, if a roll is rolled down by position control, roll kissing and a control switching load (for example, 50t) is reached, it will switch from position control to load control.
以下、図3を参照して従来の制御方法を具体的に説明する。同図に示すスキンパスミルは、一対の上下ワークロール1a,1b及び上下バックアップロール2a,2bを備え、操作側(WS)及び駆動側(DS)のそれぞれに油圧サーボ弁3を設け、この油圧サーボ弁3にて操作側及び駆動側のそれぞれで油圧シリンダ4を介してロールを圧下し、鋼板Sの調質圧延を行う。
Hereinafter, a conventional control method will be described in detail with reference to FIG. The skin pass mill shown in the figure includes a pair of upper and
下バックアップロール2bには、その操作側及び駆動側のそれぞれに、ロールの位置を検出する位置センサ5を設け、この位置センサ5で検出したロールの位置実績値を用いて、操作側及び駆動側のそれぞれで位置制御回路6が位置制御を行う。
The
上バックアップロール2aには、その操作側及び駆動側のそれぞれに、鋼板Sへの荷重を検出する荷重センサ7(ロードセル)を設け、この荷重センサ7で検出した鋼板Sへの荷重実績値を用いて、操作側及び駆動側のそれぞれで荷重制御回路8が荷重制御を行う。
The
なお、駆動側の位置制御回路6及び荷重制御回路8は、操作側の位置制御回路6及び荷重制御回路8と同一であるので、図3ではその詳細は省略している。
Since the
位置制御回路6は、位置指令値と位置センサ5で検出したロールの位置実績値との偏差に基づき、比例増幅器6aで比例動作(比例ゲインKp)を行って、油圧サーボ弁3の開度指令値を出力する。
The
荷重制御回路8は、荷重指令値と荷重センサ7で検出した鋼板Sへの荷重実績値との偏差に基づき、比例増幅器8aで比例動作(比例ゲインKp)を行うと共に、積分器8bで積分動作(積分ゲインKi)を行って、油圧サーボ弁3の開度指令値を出力する。この荷重制御回路8において荷重指令値は、レート発生器8cから発せられる。
The load control circuit 8 performs a proportional operation (proportional gain Kp) by the
以上の構成において、圧延開始時は、スイッチS1を位置制御側にして位置制御でロールの圧下を開始する。その後、ロールキスして鋼板Sへの荷重実績値が制御切替荷重(例えば50t)に到達したことが荷重センサ7によって検出されたら、スイッチS1を荷重制御側に切り替え位置制御から荷重制御に切り替える。荷重制御の開始時、荷重制御回路8では、スイッチS2をオン、スイッチS3をオフにして、上記の制御切替荷重をレート発生器8cの初期値として入力し、それを即座に荷重指令値とする。
In the above configuration, at the start of rolling, roll reduction is started by position control with the switch S1 being set to the position control side. After that, when the
この制御切り替え時の制御動作は以下のとおりであり、その概念的なイメージを図4に示す。なお、図4において実線は、位置、荷重及び油圧サーボ弁開度の各指令値を示し、破線は位置及び荷重の実績値を示す。 The control operation at the time of this control switching is as follows, and a conceptual image thereof is shown in FIG. In FIG. 4, solid lines indicate command values for position, load, and hydraulic servo valve opening, and broken lines indicate actual values of position and load.
以下、図4の「制御切替」から「設定荷重到達」までの事象を図3を参照しながら説明する。 Hereinafter, events from “control switching” to “arrival of set load” in FIG. 4 will be described with reference to FIG.
(1)位置制御から荷重制御に切り替える直前の時点では、現在のロール位置を保つための油圧サーボ弁3の開度指令値(例えば10%)が位置制御回路6から油圧サーボ弁3へ出力されている。
(2)位置制御から荷重制御に切り替わった直後、荷重制御回路8の油圧サーボ弁3の開度指令値は0%から始まり、油圧サーボ弁3の開度は瞬時に0%に落ちる。
(3)油圧サーボ弁3の開度が瞬時に0%に戻るため、荷重センサ7で検出する荷重実績値が急激に下降する。
(4)荷重実績値が急激に下降した結果、荷重制御回路8の積分器8bは偏差分の積算記憶を開始し、その記憶値を急増させると共に油圧サーボ弁3の開度指令値を急増させる。
(5)荷重実績値が荷重指令値に到達した時点では、急増のため積分器の記憶値が荷重指令値を保つ値を超えてしまい、油圧サーボ弁3の開度指令値は必要開度を超え、荷重実績値はオーバーシュートする。
(6)荷重実績値が荷重指令値を超えることで、荷重制御回路8の積分器8bは記憶値を減少させる。
(7)上述の増減を繰り返してオーバーシュート量は減衰していき、やがて荷重実績値が荷重指令値に一致する。
(8)荷重変動が静定した時点で、スイッチS2をオフ、スイッチS3をオンにする。そうすると、レート発生器8cが設定荷重(例えば500t)に向かって荷重指令値を一定レートで増加させ、設定荷重での操業を開始する。
(1) Immediately before switching from position control to load control, the opening command value (for example, 10%) of the
(2) Immediately after switching from position control to load control, the opening command value of the
(3) Since the opening degree of the
(4) As a result of the abrupt decrease in the actual load value, the
(5) When the actual load value reaches the load command value, the stored value of the integrator exceeds the value that maintains the load command value due to a rapid increase, and the opening command value of the
(6) When the actual load value exceeds the load command value, the
(7) The above increase / decrease is repeated and the overshoot amount is attenuated, and the load actual value eventually coincides with the load command value.
(8) When the load fluctuation is settled, the switch S2 is turned off and the switch S3 is turned on. Then, the
このように従来の制御方法では、鋼板Sへの荷重実績値が制御切替荷重に到達すると、制御回路が位置制御回路6から荷重制御回路8に切り替わるため、それまで位置制御回路6が出力していた油圧サーボ弁3への開度指令値が荷重制御回路8へ切り替った時点で一旦ゼロからスタートすることとなり、制御が安定するまである程度の荷重変動が発生することを余儀なくされてきた。
Thus, in the conventional control method, when the actual load value on the steel sheet S reaches the control switching load, the control circuit is switched from the
荷重の安定が十分でない状態で設定荷重まで荷重を上げた場合、鋼板の絞りが発生し、一旦絞りが発生するとその絞りが解消されずに続く場合があるため、かなりの不良部を発生させるおそれがある。そのため、従来は、この荷重変動を静定するために、一旦制御切替荷重で荷重を保持(0.1〜1s程度)した後、荷重の安定確認後、設定荷重への荷重上昇を行うという手法をとってきた。しかし、この手法をとっても、圧延荷重が小さい上に絞りが発生しやすい薄板の場合は、初期の荷重変動が絞り発生の原因となる可能性を持つという問題があり、さらに上述の保持時間により設定荷重までの到達時間が長くなり、圧延不良部がこの保持時間分長くなるという問題を持っていた。 If the load is increased to the set load when the load is not sufficiently stable, the steel plate may be squeezed, and once the squeezing occurs, the squeezing may not be canceled, which may cause a considerable defect. There is. Therefore, conventionally, in order to stabilize this load fluctuation, after the load is temporarily held by the control switching load (about 0.1 to 1 s), the load is increased to the set load after confirming the stability of the load. I took. However, even with this method, in the case of a thin plate that has a small rolling load and is prone to squeezing, there is a problem that initial load fluctuations may cause squeezing, and it is further set by the holding time described above. There was a problem that the time to reach the load was increased and the defective rolling part was increased by this holding time.
一方、特許文献1には、位置制御から圧力(荷重)制御もしくは圧力(荷重)制御から位置制御への切り替え時に、動的位置情報及び位置目標情報の間と、動的圧力情報及び圧力目標情報の間とで生じる偏差の相関性に基づいて圧延動作部を初期制御することにより、上記の切り替えを円滑に行う制御方法が提案されている。しかし、以下に述べるとおり、特許文献1の制御方法では、実際にはスキンパスミルの制御を行うことはできない。
On the other hand, in
特許文献1の制御方法を図5を参照して説明する。制御対象となるスキンパス側の構成は図3と同じであるので、図3の構成と同じ構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
The control method of
特許文献1の制御方法では、図5に示す位置制御回路Aと荷重制御回路Bを備えた制御回路11を使用する。この制御回路11にて、上述と同様の動作を行う場合を検証すると以下のとおりである。
In the control method of
まず、位置制御でロールの圧下を開始する。その後、ロールキスして鋼板Sへの荷重実績値が制御切替荷重(例えば50t)に到達したら、初期補正値11bが計算・記憶されると共に、位置/荷重切り替え操作部11cによってスイッチS4が荷重制御側に切り替わり、スイッチS5はオフ、スイッチS6はオンとなり、初期補正値11bが荷重制御回路Bにセットされる。
First, roll reduction starts with position control. Thereafter, when the actual load value on the steel sheet S reaches the control switching load (for example, 50 t) by roll kissing, the
位置制御から荷重制御に切り替える直前の時点では、現在のロール位置を保つための油圧サーボ弁3の開度指令値が位置制御回路Aから油圧サーボ弁3へ出力されている。なお、このときの油圧サーボ弁3の開度指令値は「K1・e’l」である。
At the time immediately before switching from position control to load control, the opening command value of the
一方、荷重制御側回路Bは、設定荷重rP(例えば500t)と荷重実績値(例えば50t)との偏差epを出力している。 On the other hand, the load control side circuit B, and outputs the deviation e p between the set load r P (e.g. 500t) load actual value (e.g., 50t).
そして、初期補正値11bの出力は下記の計算で出力される。
11bの出力=eP−(K1/K2)・e’l
The output of the
11b output = e P − (K 1 / K 2 ) · e ′ l
その結果、荷重制御回路Bの油圧サーボ弁3の開度指令値は下記となる。
開度指令値={eP−{eP−(K1/K2)・e’l}}・K2=K1・e’l
As a result, the opening command value of the
Opening command value = {e P − {e P − (K 1 / K 2 ) · e ′ l }} · K 2 = K 1 · e ′ l
この「K1・e’l」は、荷重制御に切り替える直前に位置制御回路Aが出力していた油圧サーボ弁3の開度指令値と一致し、位置制御回路Aが出力していた値を引き継ぐこととなる。
This “K 1 · e ′ l ” coincides with the opening command value of the
その結果、切り替え時の荷重変動は発生しない。ただし、設定荷重rPを得ることはできず、切り替え後の荷重は切り替え時に引き継いだ荷重(例えば50t)のままで、設定荷重rP(例えば500t)に達することはない。その後、設定荷重rPを変更(例えば600t)しても、初期補正値11bは常にオフセットとして与えられるため、荷重実績値(例えば150t)は設定荷重rPと一致することはない。
As a result, no load fluctuation occurs at the time of switching. However, it is not possible to obtain a set load r P, the load after switching remains load carried over at the time of switching (e.g. 50t), does not reach the set load r P (e.g., 500t). Then, Changing the set load r P (e.g. 600t), since the
また、その後に初期補正値11bを取り除くと、制御回路11は設定荷重rPに一致するように動作するが、取り除いたことが外乱となり、制御の安定性を損なう。つまり、特許文献1の制御方法において、初期補正値11bは、切り替え時の荷重偏差分(例えば450t)を記憶し、それを出力に対して差し引きするものであり、切り替え時の荷重変動は発生させないが、その初期補正値分だけオフセットを生じさせ、この制御アルゴリズムで切り替えを行うと、設定荷重rPに到達し得ないという欠陥を持つ。
Further, when thereafter removing the
本発明が解決しようとする課題は、スキンパスミルの制御において、圧延開始時、位置制御から荷重制御に切り替えるときに荷重変動が発生せず、しかも設定荷重までスムーズに到達させることができるスキンパスミルの制御方法を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is that, in the control of the skin pass mill, at the start of rolling, the load fluctuation does not occur when switching from the position control to the load control, and the skin pass mill can smoothly reach the set load. It is to provide a control method.
本発明の制御方法は、油圧サーボにてロールを圧下して鋼板の調質圧延を行うスキンパスミルの制御方法であって、非圧延中は、位置指令値と位置センサで検出したロールの位置実績値との偏差に基づき、位置制御回路が油圧サーボ弁の開度指令値を出力する位置制御を行い、圧延中は、荷重指令値と荷重センサで検出した鋼板への荷重実績値との偏差に基づき、荷重制御回路が比例動作及び積分動作を行って油圧サーボ弁の開度指令値を出力する荷重制御を行い、位置制御から荷重制御へ切り替えるときに、その切り替え時点において荷重センサで検出した鋼板への荷重実績値を荷重制御の最初の荷重指令値とすると共に、位置制御回路から出力されていた油圧サーボ弁の開度指令値を荷重制御回路で積分動作を行う積分器の積分ゲインで除した値を前記積分器の初期値として記憶させることを特徴とするものである。 The control method of the present invention is a control method of a skin pass mill that performs temper rolling of a steel sheet by rolling down a roll with a hydraulic servo. During non-rolling, the position command value and the actual position of the roll detected by a position sensor Based on the deviation from the value, the position control circuit performs position control to output the opening command value of the hydraulic servo valve, and during rolling, the deviation between the load command value and the actual load value on the steel plate detected by the load sensor Based on this, when the load control circuit performs load control that performs proportional and integral operations to output the opening command value of the hydraulic servo valve, and switches from position control to load control, the steel plate detected by the load sensor at the time of switching Is the initial load command value for load control, and the opening command value of the hydraulic servovalve output from the position control circuit is the integral gain of the integrator that performs the integral operation in the load control circuit. It is characterized in that to store the value as the initial value of the integrator.
なお、上記の「油圧サーボ」とは、油圧サーボ弁、センサ及び制御回路を含む制御システムのことをいう。 The “hydraulic servo” mentioned above refers to a control system including a hydraulic servo valve, a sensor, and a control circuit.
本発明の制御方法によれば、位置制御から荷重制御へ切り替えるとき、荷重制御開始時の油圧サーボ弁の開度が位置制御終了時の油圧サーボ弁の開度と同じとなるため、荷重変動を発生させる心配がなくなり、制御切替荷重での保持も不要となる。 According to the control method of the present invention, when switching from position control to load control, the opening of the hydraulic servo valve at the start of load control is the same as the opening of the hydraulic servo valve at the end of position control. There is no need to worry about the generation, and the holding with the control switching load becomes unnecessary.
図3に示した従来の制御方法では、位置制御から荷重制御へ切り替えるときに荷重変動が発生することから、その安定のために制御切替荷重での保持を行わなければならず、また、圧延荷重が小さい上に絞りを発生しやすい薄板では、制御切替荷重での荷重変動で絞りを発生するおそれがあった。 In the conventional control method shown in FIG. 3, since load fluctuation occurs when switching from position control to load control, it is necessary to hold at the control switching load to stabilize it, and the rolling load In the case of a thin plate that is small and easily generates a restriction, there is a possibility that the restriction will be generated due to a load fluctuation caused by a control switching load.
本発明の制御方法では、上述のとおり、荷重変動を発生させるおそれがなくなり、制御切替荷重での保持も不要となるため、切り替え時の荷重変動による絞り発生のおそれがなくなり、また、設定荷重への到達時間が短くなるため圧延不良部長の短縮も可能となる。 In the control method of the present invention, as described above, there is no possibility of causing load fluctuations, and it is not necessary to hold with control switching load, so there is no possibility of occurrence of throttling due to load fluctuation at the time of switching. Therefore, it is possible to shorten the length of the defective rolling section.
加えて本発明の制御方法では、特許文献1の制御方法とは異なり、荷重制御へ切り替え時に、設定荷重に対するオフセットを生じさせるものはなく、荷重制御へ切り替え後、設定荷重をレート発生器を通じて出力することによって荷重指令値を一定レートで増加させ、設定荷重までスムーズに到達させることができる。
In addition, unlike the control method of
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の制御方法を実行する制御回路の構成を示す。 FIG. 1 shows the configuration of a control circuit that executes the control method of the present invention.
同図に示すスキンパスミルは、図3に示したものと同じであり、一対の上下ワークロール1a,1b及び上下バックアップロール2a,2bを備え、操作側(WS)及び駆動側(DS)のそれぞれに油圧サーボ弁3を設け、この油圧サーボ弁3にて操作側及び駆動側のそれぞれで油圧シリンダ4を介してロールを圧下し、鋼板Sの調質圧延を行う。
The skin pass mill shown in the figure is the same as that shown in FIG. 3, and includes a pair of upper and lower work rolls 1a and 1b and upper and lower backup rolls 2a and 2b, respectively, on the operation side (WS) and the drive side (DS). The
下バックアップロール2bには、その操作側及び駆動側のそれぞれに、ロールの位置を検出する位置センサ5を設け、この位置センサ5で検出したロールの位置実績値を用いて、操作側及び駆動側のそれぞれで位置制御回路6が位置制御を行う。
The
上バックアップロール2aには、その操作側及び駆動側のそれぞれに、鋼板Sへの荷重を検出する荷重センサ7(ロードセル)を設け、この荷重センサ7で検出した鋼板Sへの荷重実績値を用いて、操作側及び駆動側のそれぞれで荷重制御回路8が荷重制御を行う。
The
なお、駆動側の位置制御回路6及び荷重制御回路8は、操作側の位置制御回路6及び荷重制御回路8と同一であるので、図1ではその詳細は省略している。
Since the
位置制御回路6は、位置指令値と位置センサ5で検出したロールの位置実績値との偏差に基づき、比例増幅器6aで比例動作(比例ゲインKp)を行って、油圧サーボ弁3の開度指令値を出力する。
The
荷重制御回路8は、荷重指令値と荷重センサ7で検出した鋼板Sへの荷重実績値との偏差に基づき、比例増幅器8aで比例動作(比例ゲインKp)を行うと共に、積分器8bで積分動作(積分ゲインKi)を行って、油圧サーボ弁3の開度指令値を出力する。この荷重制御回路8において荷重指令値は、レート発生器8cから発せられる。
The load control circuit 8 performs a proportional operation (proportional gain Kp) by the
以上の構成において、圧延開始時は、スイッチS1を位置制御側にして位置制御でロールの圧下を開始する。その後、ロールキスして鋼板Sへの荷重実績値が制御切替荷重(例えば50t)に到達したことが荷重センサ7によって検出されたら、スイッチS1を荷重制御側に切り替え位置制御から荷重制御に切り替える。このとき、スイッチS2をオン、スイッチS3をオフとすることで、切り替え時点において荷重センサ7で検出した鋼板Sへの荷重実績値をレート発生器8cの初期値として入力し、その荷重実績値を荷重制御の最初の荷重指令値とすると共に、位置制御回路6から出力されていたサーボ弁の開度指令値を積分器8bの積分ゲイン(Ki)で除した値を積分器8bの初期値として記憶させる。
In the above configuration, at the start of rolling, roll reduction is started by position control with the switch S1 being set to the position control side. After that, when the
この制御切り替え時の制御動作は以下のとおりであり、その概念的なイメージを図2に示す。なお、図2において実線は、位置、荷重及び油圧サーボ弁開度の各指令値を示し、破線は位置及び荷重の実績値を示す。 The control operation at the time of this control switching is as follows, and a conceptual image thereof is shown in FIG. In FIG. 2, solid lines indicate command values for position, load, and hydraulic servo valve opening, and broken lines indicate actual values of position and load.
以下、図2の「制御切替」から「設定荷重到達」までの事象を図1を参照しながら説明する。 Hereinafter, events from “control switching” to “arrival of set load” in FIG. 2 will be described with reference to FIG.
(1)位置制御から荷重制御に切り替える直前の時点では、現在のロール位置を保つための油圧サーボ弁3の開度指令値(例えば10%)が位置制御回路6から油圧サーボ弁3へ出力されている。
(2)位置制御から荷重制御に切り替わった直後、荷重指令値と荷重実績値は一致しているため、比例増幅及び積分記憶は行われない。さらに、それまでの位置制御回路6の油圧サーボ弁3の開度指令値を積分器8bの積分ゲイン(Ki)で除した値を積分器8bの初期値として記憶するため、荷重制御回路8からの油圧サーボ弁3の開度指令値は位置制御回路6が出力していた値(例えば10%)と一致し、位置制御での油圧サーボ弁3の開度を引き継ぐことになり、その結果、荷重変動は発生しない。つまり、この状態は、荷重制御回路8で任意の荷重指令値(この場合は切り替え時の荷重実績値)に制御して静定した状態と同一となる。
(3)位置制御から荷重制御への制御切り替え後直ちに、スイッチS2をオフ、スイッチS3をオンとする。そうすると、レート発生器8cが設定荷重(例えば500t)に向かって荷重指令値を一定レートで増加させ、設定荷重での操業を開始する。
(1) Immediately before switching from position control to load control, the opening command value (for example, 10%) of the
(2) Immediately after switching from the position control to the load control, the load command value and the actual load value coincide with each other, so that proportional amplification and integral storage are not performed. Further, since the value obtained by dividing the opening command value of the
(3) Immediately after the control switching from the position control to the load control, the switch S2 is turned off and the switch S3 is turned on. Then, the
このように本発明の制御方法によれば、圧延開始時、位置制御から荷重制御に切り替えるときに荷重変動が発生せず、しかも設定荷重までスムーズに到達させることができる。また、制御切替荷重での保持も不要となる。この本発明の効果は、図2と図4を比較すると明らかである。 As described above, according to the control method of the present invention, at the start of rolling, load change does not occur when switching from position control to load control, and the set load can be smoothly reached. Moreover, the holding | maintenance by a control switching load becomes unnecessary. This effect of the present invention is apparent when FIG. 2 is compared with FIG.
1a 上ワークロール
1b 下ワークロール
2a 上バックアップロール
2b 下バックアップロール
3 油圧サーボ弁
4 油圧シリンダ
5 位置センサ
6 位置制御回路
6a 比例増幅器
7 荷重センサ
8 荷重制御回路
8a 比例増幅器
8b 積分器
8c レート発生器
11 制御回路
11b 初期補正値
11c 位置/荷重切り替え操作部
A 位置制御回路
B 荷重制御回路
S1〜S6 スイッチ
S 鋼板
DESCRIPTION OF
Claims (1)
非圧延中は、位置指令値と位置センサで検出したロールの位置実績値との偏差に基づき、位置制御回路が油圧サーボ弁の開度指令値を出力する位置制御を行い、
圧延中は、荷重指令値と荷重センサで検出した鋼板への荷重実績値との偏差に基づき、荷重制御回路が比例動作及び積分動作を行って油圧サーボ弁の開度指令値を出力する荷重制御を行い、
位置制御から荷重制御へ切り替えるときに、その切り替え時点において荷重センサで検出した鋼板への荷重実績値を荷重制御の最初の荷重指令値とすると共に、位置制御回路から出力されていた油圧サーボ弁の開度指令値を荷重制御回路で積分動作を行う積分器の積分ゲインで除した値を前記積分器の初期値として記憶させる、スキンパスミルの制御方法。 A control method for a skin pass mill that performs temper rolling of a steel sheet by reducing a roll with a hydraulic servo,
During non-rolling, based on the deviation between the position command value and the actual position value of the roll detected by the position sensor, the position control circuit performs position control to output the opening command value of the hydraulic servo valve,
During rolling, based on the deviation between the load command value and the actual load value on the steel plate detected by the load sensor, the load control circuit performs proportional and integral operations to output the opening command value of the hydraulic servo valve. And
When switching from position control to load control, the actual load value on the steel plate detected by the load sensor at the time of switching is used as the first load command value for load control, and the hydraulic servovalve output from the position control circuit A skin pass mill control method in which a value obtained by dividing an opening command value by an integral gain of an integrator that performs an integral operation in a load control circuit is stored as an initial value of the integrator.
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