JP6183299B2 - 圧延設備の制御システム - Google Patents

Description

この発明は、圧延設備の制御システムに関する。

例えば、特許文献１において、圧延材の厚さと形状とを干渉せずに制御する圧延設備の制御システムが提案されている。当該制御システムによれば、圧延材の厚さと形状とを適切に制御することができる。

特開２０１１−１４７９５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものにおいては、圧延材の速度と張力とを干渉せずに制御することはできない。このため、圧延材を安定して搬送することができない。

この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、圧延材の速度と張力とを干渉せずに制御することができる圧延設備の制御システムを提供することである。

この発明に係る圧延設備の制御システムは、圧延機のロールと他のロールとの間を進行する圧延材の速度を計測する速度計測部と、前記圧延機のロールと前記他のロールとの間を進行する圧延材の張力を計測する張力計測部と、前記圧延材の速度の指令値と前記速度計測部により計測された前記圧延材の速度との偏差に基づいて、前記圧延材の進行成分に対応した値を算出する進行成分算出部と、前記圧延材の張力の指令値と前記張力計測部により計測された前記圧延材の張力との偏差に基づいて、前記圧延材の進行成分と直交した引っ張り成分に対応した値を算出する引っ張り成分算出部と、前記圧延材の進行成分に対応した値に対して第１設定値を乗じた値に引っ張り成分に対応した値に対して第２設定値を乗じた値を加えた値に基づいて、前記圧延機のロールと前記他のロールとのうちの後方側の後方ロールを駆動する後方ロールモータのトルク基準値を算出する後方ハイブリッドコントローラと、前記圧延材の進行成分に対応した値に対して第１設定値を乗じた値から引っ張り成分に対応した値に対して第２設定値を乗じた値を減じた値に基づいて、前記圧延機のロールと前記他のロールとのうちの前方側の前方ロールを駆動する前方ロールモータのトルク基準値を算出する前方ハイブリッドコントローラと、を備えた。

この発明によれば、トルク基準値は、圧延材の進行成分に対応した値と引っ張り成分に対応した値とに基づいて算出される。このため、圧延材の速度と張力との応答性を互いに独立に設計することができる。その結果、圧延材の速度と張力とを干渉せずに制御することができる。

この発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムを利用した圧延設備の構成図である。 この発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムによる巻取リールモータのトルク制御とミルモータのトルク制御とを説明するための図である。 この発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムの後方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムの前方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムの巻取リールモータを説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御と張力制御とを説明するための図である。 この発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムの巻取リールモータを説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムを利用した圧延設備の構成図である。 この発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムによるミルモータのトルク制御とブライドルロールモータのトルク制御とを説明するための図である。 この発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムの後方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムの前方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムのブライドルロールモータを説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムのブライドルロールモータを説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。 この発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムを利用した圧延設備の構成図である。

図１の冷間可逆圧延システムにおいて、「上流」、「下流」、「前方」、「後方」、「入側」、「出側」は、図示された位置関係で定義される。圧延材１の進行方向の後方側には、巻取リール２が設けられる。巻取リール２の中心には、巻取リールモータ３の出力軸が取り付けられる。巻取リールモータ３には、巻取リール駆動装置４が接続される。

圧延材１の進行方向の前方側には、巻戻リール５が設けられる。巻戻リール５の中心には、巻戻リールモータ６の出力軸が取り付けられる。巻戻リールモータ６には、巻戻リールモータ駆動装置７が接続される。

巻取リール２と巻戻リール５との間には、圧延機８が設けられる。圧延機８は、ミルロール９を備える。圧延機８の上方には、圧下装置１０が設けられる。ミルロール９の中心には、ミルモータ１１の出力軸が取り付けられる。圧下装置１０とミルモータ１１とには、圧延機駆動装置１２が取り付けられる。

巻戻リール５と圧延機８との間には、入側張力計１３が設けられる。入側張力計１３は、張力計測部として機能する。入側張力計１３には、入側送りロール１４が設けられる。入側送りロール１４には、入側回転速度センサ１５が接続される。入側張力計１３と圧延機８との間には、入側板速度計１６が設けられる。入側板速度計１６は、速度計測部として機能する。入側板速度計１６と圧延機８との間には、入側板厚計１７が設けられる。

圧延機８と巻取リール２との間には、出側張力計１８が設けられる。出側張力計１８は、張力計測部として機能する。出側張力計１８には、出側送りロール１９が設けられる。出側送りロール１９には、出側回転速度センサ２０が接続される。圧延機８と出側張力計１８との間には、出側板速度計２１が設けられる。出側板速度計２１は、速度計測部として機能する。圧延機８と出側板速度計２１との間には、出側板厚計２２が設けられる。

入側張力計１３と入側回転速度センサ１５と入側板速度計１６と入側板厚計１７と出側張力計１８と出側回転速度センサ２０と出側板速度計２１と出側板厚計２２とには、コントローラ２３が接続される。コントローラ２３は、後方ハイブリッドコントローラ２４と前方ハイブリッドコントローラ２５とを備える。コントローラ２３は、巻取リール駆動装置４と巻戻リールモータ駆動装置７と圧延機駆動装置１２とに接続する。

圧延機８の入側において、入側張力計１３は、圧延材１の張力を計測する。入側張力計１３は、圧延材１の張力の応答値Ｔ_ｉｎ ^ｒｅｓ（ＭＰａ）を出力する。入側回転速度センサ１５は、入側送りロール１４の回転速度を計測する。入側回転速度センサ１５は、入側送りロール１４の回転速度の応答値ｎ_ｉｎ ^ｒｅｓ（ｒｐｓ）を出力する。入側板速度計１６は、圧延材１の速度を計測する。入側板速度計１６は、圧延材１の速度の応答値ｖ_ｉｎ ^ｒｅｓ（ｍｍ／ｓ）を出力する。入側板厚計１７は、圧延材１の板厚を計測する。入側板厚計１７は、圧延材１の板厚の応答値ｔ_ｉｎ ^ｒｅｓ（ｍｍ）を出力する。

圧延機８の出側において、出側張力計１８は、圧延材１の張力を計測する。出側張力計１８は、圧延材１の張力の応答値Ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓ（ＭＰａ）を出力する。出側回転速度センサ２０は、出側送りロール１９の回転速度を計測する。出側回転速度センサ２０は、出側送りロール１９の回転速度の応答値ｎ_ｏｕｔ ^ｒｅｓ（ｒｐｓ）を出力する。出側板速度計２１は、圧延材１の速度を計測する。出側板速度計２１は、圧延材１の速度の応答値ｖ_ｏｕｔ ^ｒｅｓ（ｍｍ／ｓ）を出力する。出側板厚計２２は、圧延材１の板厚を計測する。出側板厚計２２は、圧延材１の板厚の応答値ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓ（ｍｍ）を出力する。

コントローラ２３において、巻取リール２は、後方ロールとして設定される。巻取リールモータ３は、後方ロールモータとして設定される。ミルロール９は、前方ロールとして設定される。ミルモータ１１は、前方ロールモータとして設定される。

コントローラ２３は、応答値Ｔ_ｉｎ ^ｒｅｓと応答値ｎ_ｉｎ ^ｒｅｓと応答値ｖ_ｉｎ ^ｒｅｓと応答値ｔ_ｉｎ ^ｒｅｓと応答値Ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓと応答値ｎ_ｏｕｔ ^ｒｅｓと応答値ｖ_ｏｕｔ ^ｒｅｓと応答値ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓとに基づいて圧延材１の厚さを制御する。この際、後方ハイブリッドコントローラ２４は、巻取リールモータ３のトルク基準値τ_ＴＲ ^ｒｅｆ（Ｎ／ｍ）を算出する。前方ハイブリッドコントローラ２５は、ミルモータ１１のトルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆ（Ｎ／ｍ）を算出する。

巻取リール駆動装置４は、トルク基準値τ_ＴＲ ^ｒｅｆに基づいて巻取リールモータ３を制御する。巻取リールモータ３は、巻取リール駆動装置４の制御により巻取リール２を駆動する。圧延機駆動装置１２は、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆに基づいてミルモータ１１を制御する。ミルモータ１１は、圧延機駆動装置１２の制御によりミルロール９を駆動する。

次に、図２を用いて、巻取リールモータ３のトルク制御とミルモータ１１のトルク制御とを説明する。
図２はこの発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムによる巻取リールモータのトルク制御とミルモータのトルク制御とを説明するための図である。

図２に示すように、コントローラ２３は、巻取リール２の周速度ｖ_ＴＲ（ｍｍ／ｓ）とミルロール９の周速度ｖ_Ｍｉｌｌ（ｍｍ／ｓ）との和分量（１、１）と差分量（１、−１）の二変量にフィードバック制御を行う。

周速度の和分量（１、１）と差分量（１、−１）とは、巻取リール２の半径Ｒ_ＴＲ（ｍｍ）と巻取リールモータ３の角速度ω_ＴＲ（ｒａｄ／ｓ）とミルロール９の半径Ｒ_Ｍｉｌｌ（ｍｍ）とミルモータ１１の角速度ω _Mill （ｒａｄ／ｓ）とを用いて次の（１）式で表される。

この際、巻取リール２の半径Ｒ_ＴＲは、巻取リール２に巻き取られた圧延材１の量も考慮される。

周速度の和分量（１、１）を示すベクトル空間は、「圧延材１の進行方向の座標空間」と定義される。周速度の差分量（１、−１）を示すベクトル空間は、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」と定義される。

コントローラ２３は、「圧延材１の進行方向の座標空間」において圧延材１の速度を決定する。コントローラ２３は、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」に基づいて圧延材１の張力を決定する。この際、周速度の和分量（１、１）と差分量（１、−１）とは直交したベクトル量である。このため、圧延材１の速度と張力とは独立して決定される。

巻取リールモータ３の角速度ω_ＴＲ（ｒａｄ／ｓ）とミルモータ１１の角速度ω_Ｍｉｌｌ（ｒａｄ／ｓ）とは、（１）式を変形することにより次の（２）式で表される。

「圧延材１の進行方向の座標空間」における周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖ_ＴＲ＋ｖ_Ｍｉｌｌ）^ｒｅｆ（ｍｍ／ｓ^２）と「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」における周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖ_ＴＲ−ｖ_Ｍｉｌｌ）^ｒｅｆ（ｍｍ／ｓ^２）とは、次の（３）式で表される。

ただし、Ｃ_Ｖは速度用ＰＩ制御器により設定される。Ｃ_Ｔは張力用ＰＩ制御器により設定される。ｖ_ｏｕｔ ^ｃｍｄ（ｍｍ／ｓ）は、圧延材１の速度の指令値である。Ｔ_ｏｕｔ ^ｃｍｄ（ＭＰａ）は、圧延材１の張力の指令値である。

巻取リールモータ３の角加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）ω_ＴＲ（ｒａｄ／ｓ^２）とミルモータ１１の角加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）ω_Ｍｉｌｌ（ｒａｄ／ｓ^２）とは、（２）式と（３）式とを用いて次の（４）式で表される。

後方ハイブリッドコントローラ２４は、（４）式の両辺の第１行に巻取リール２の側の慣性モーメントＪ_ＴＲ（ｋｇ・ｍ^２）を乗じることにより巻取リールモータ３のトルク基準値τ_ＴＲ ^ｒｅｆを算出する。前方ハイブリッドコントローラ２５は、（４）式の両辺の第２行にミルロール９の側の慣性モーメントＪ_Ｍｉｌｌ（ｋｇ・ｍ^２）を乗じることによりミルモータ１１のトルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆを算出する。トルク基準値τ_ＴＲ ^ｒｅｆとトルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆは、次の（５）式で表される。

次に、図３を用いて、後方ハイブリッドコントローラ２４を説明する。
図３はこの発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムの後方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。

図３に示すように、速度用ＰＩ制御器２４ａには、圧延材１の速度の指令値ｖ_ｏｕｔ ^ｃｍｄと応答値ｖ_ｏｕｔ ^ｒｅｓとの偏差が入力される。速度用ＰＩ制御器２４ａは、進行成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の進行成分に対応した値を算出する。

張力用ＰＩ制御器２４ｂには、圧延材１の張力の指令値Ｔ_ｏｕｔ ^ｃｍｄと応答値Ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓとの偏差が入力される。張力用ＰＩ制御器２４ｂは、引っ張り成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の引っ張り成分に対応した値を算出する。

後方ハイブリッドコントローラ２４は、速度用ＰＩ制御器２４ａの出力値に張力用ＰＩ制御器２４ｂの出力値を加えた値に基づいて、巻取リールモータ３のトルク基準値τ_ＴＲ ^ｒｅｆを算出する。トルク基準値τ_ＴＲ ^ｒｅｆは、次の（６）式で表される。

ただし、慣性モーメントＪ_ＴＲは、巻取リール２に巻き取られた圧延材１の量も考慮される。

トルク基準値τ_ＴＲ ^ｒｅｆは、電流制御器２４ｃに入力される。電流制御器２４ｃは、トルク基準値τ_ＴＲ ^ｒｅｆに基づいてトルク電流値Ｉ_ｑ（Ａ）を算出する。トルク電流値Ｉ_ｑに基づいて、巻取リールモータ３のｄ軸磁束φ_ｄ（Ｗｂ）が決まる。当該ｄ軸磁束φ_ｄと慣性モーメントＪ_ＴＲとに基づいて、巻取リールモータ３の角速度の応答値ω _ＴＲ ^ｒｅｓ（ｒａｄ／ｓ）が決まる。角速度の応答値ω_ＴＲ ^ｒｅｓと巻取リール２の半径Ｒ_ＴＲとに基づいて、巻取リール２の周速度ｖ_ＴＲ ^ｒｅｓが決まる。この際、巻取リール２の周速度ｖ_ＴＲ ^ｒｅｓは、フィードバックされない。

次に、図４を用いて、前方ハイブリッドコントローラ２５を説明する。
図４はこの発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムの前方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。

図４に示すように、速度用ＰＩ制御器２５ａには、圧延材１の速度の指令値ｖ_ｏｕｔ ^ｃｍｄと応答値ｖ_ｏｕｔ ^ｒｅｓとの偏差が入力される。速度用ＰＩ制御器２５ａは、進行成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の進行成分に対応した値を算出する。

張力用ＰＩ制御器２５ｂには、圧延材１の張力の指令値Ｔ_ｏｕｔ ^ｃｍｄと応答値Ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓとの偏差が入力される。張力用ＰＩ制御器２５ｂは、引っ張り成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の引っ張り成分に対応した値を算出する。

前方ハイブリッドコントローラ２５は、速度用ＰＩ制御器２５ａの出力値から張力用ＰＩ制御器２５ｂの出力値を減じた値に基づいて、ミルモータ１１のトルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆを算出する。トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆは、次の（７）式で表される。

トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆは、電流制御器２５ｃに入力される。電流制御器２５ｃは、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆに基づいてトルク電流値Ｉ_ｑ（Ａ）を算出する。トルク電流値Ｉ_ｑに基づいて、ミルモータ１１のｄ軸磁束φ_ｄ（Ｗｂ）が決まる。当該ｄ軸磁束φ_ｄと慣性モーメントＪ_Ｍｉｌｌとに基づいて、ミルモータ１１の角速度の応答値ω_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓが決まる。角速度の応答値ω_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓとミルロール９の半径Ｒ_Ｍｉｌｌとに基づいて、ミルロール９の周速度ｖ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓが決まる。この際、ミルロール９の周速度ｖ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓは、フィードバックされない。

次に、図５と図６とを用いて、圧延材１の速度制御と張力制御とを説明する。
図５はこの発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。図６はこの発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。

図５に示すように、圧延材１の速度の指令値ｖ_ｏｕｔ ^ｃｍｄと応答値ｖ_ｏｕｔ ^ｒｅｓとの偏差は速度用ＰＩ制御器２６に入力される。速度用ＰＩ制御器２６は、当該偏差をＰＩ制御することにより「圧延材１の進行方向の座標空間」における周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖ_ＴＲ＋ｖ_Ｍｉｌｌ）^ｒｅｆを算出する。周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖ_ＴＲ＋ｖ_Ｍｉｌｌ）^ｒｅｆは、次の（８）式で表される。

周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖ_ＴＲ＋ｖ_Ｍｉｌｌ）^ｒｅｆに基づいて、「圧延材１の進行方向の座標空間」における周速度の基準値（ｖ_ＴＲ＋ｖ_Ｍｉｌｌ）^ｒｅｆが決まる。この際、圧延材１の速度の応答値ｖ_ｏｕｔ ^ｒｅｓは、圧延材１の速度分布と中立点の考えに基づいて仮定される。具体的には、圧延材１の速度の応答値ｖ_ｏｕｔ ^ｒｅｓは、巻取リール２の周速度の応答値ｖ_ＴＲ ^ｒｅｓとミルロール９の周速速度の応答値ｖ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓの平均値に等しいと仮定される。応答値ｖ_ｏｕｔ ^ｒｅｓは、次の（９）式で表される。

図６に示すように、圧延材１の張力の指令値Ｔ_ｏｕｔ ^ｃｍｄと応答値Ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓとの偏差は張力用ＰＩ制御器２７に入力される。張力用ＰＩ制御器２７は、当該偏差をＰＩ制御することにより「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」における周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖ_ＴＲ−ｖ_Ｍｉｌｌ）^ｒｅｆを算出する。周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖ_ＴＲ−ｖ_Ｍｉｌｌ）^ｒｅｆは、次の（１０）式で表される。

周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖ_ＴＲ−ｖ_Ｍｉｌｌ）^ｒｅｆに基づいて、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」における周速度の基準値（ｖ_ＴＲ−ｖ_Ｍｉｌｌ）^ｒｅｆが決まる。圧延材１の張力の応答値Ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓは、応力とひずみとの関係に基づいて決まる。応答値Ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓは、次の（１１）式で表される。

ただし、Ｌは巻取リール２とミルロール９との間の距離である。Ｅは圧延材１のヤング率である。

応答値Ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓは、（１０）式と（１１）式とを用いて次の（１２）式で表される。

以上で説明した実施の形態１によれば、トルク基準値τ_ＴＲ ^ｒｅｆとトルク基準τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆとは、圧延材１の進行成分に対応した値と引っ張り成分に対応した値とに基づいて算出される。このため、圧延材１の速度と張力との応答性を互いに独立に設計することができる。その結果、圧延材１の速度と張力とを干渉せずに制御することができる。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムの巻取リールモータを説明するためのブロック線図である。図８はこの発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

図７に示すように、巻取リールモータ３には、外乱オブザーバ２８が実装される。

巻取リールモータ３のトルク応答値τ_ＴＲ ^ｒｅｓは、外乱トルクτ_ｄｉｓ（Ｎ・ｍ）も含む。外乱トルクτ_ｄｉｓは、圧延による負荷トルク、張力による負荷トルク等により発生する。

外乱オブザーバ２８には、トルク基準値τ_ＴＲ ^ｒｅｆが入力される。外乱オブザーバ２８には、巻取リールモータ３の角速度の応答値ω_ＴＲ ^ｒｅｓが入力される。

外乱オブザーバ２８は、トルク基準値τ_ＴＲ ^ｒｅｆと角速度の応答値ω_ＴＲ ^ｒｅｓとに基づいて外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ ^ｅｓｔ（Ｎ・ｍ）を算出する。この際、カットオフ周波数ｇ_ｄｉｓ（ｒａｄ／ｓ）と巻取リール２の慣性モーメントのノミナル値Ｊ_ＴＲ ^ｎｏｍ（ｋｇ・ｍ^２）とが利用される。外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ ^ｅｓｔは、トルク基準値τ_ＴＲ ^ｒｅｆにフィードフォワード補償される。外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ ^ｅｓｔは、外乱トルクτ_ｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。

図８に示すように、ミルモータ１１には、外乱オブザーバ２９が実装される。

ミルモータ１１のトルク応答値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓは、外乱トルクτ_ｄｉｓ（Ｎ・ｍ）も含む。外乱トルクτ_ｄｉｓは、圧延による負荷トルク、張力による負荷トルク等により発生する。

外乱オブザーバ２９には、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆが入力される。外乱オブザーバ２９には、ミルモータ１１の角速度の応答値ω_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓが入力される。

外乱オブザーバ２９は、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆと角速度の応答値ω _Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓとに基づいて外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ ^ｅｓｔ（Ｎ・ｍ）を算出する。この際、カットオフ周波数ｇ_ｄｉｓ（ｒａｄ／ｓ）とミルロール９の慣性モーメントのノミナル値Ｊ_Ｍｉｌｌ ^ｎｏｍ（ｋｇ・ｍ^２）とが利用される。外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ ^ｅｓｔは、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆにフィードフォワード補償される。外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ ^ｅｓｔは、外乱トルクτ_ｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。

次に、図９と図１０とを用いて、圧延材１の速度制御と張力制御とを説明する。
図９はこの発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。図１０はこの発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。

図９に示すように、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱オブザーバ３０が動作する。その結果、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。

図１０に示すように、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱オブザーバ３１が動作する。その結果、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。

次に、図１１を用いて、外乱の影響が取り除かれた際の速度制御と張力制御とを説明する。
図１１はこの発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御と張力制御とを説明するための図である。図１１の上段は、圧延材１の速度の応答値ｖ_ｏｕｔ ^ｒｅｓを示す図である。図１１の下段は、圧延材１の張力の応答値Ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓである。

時刻Ｔが０（ｓ）から３（ｓ）までの間においては、圧延が開始されていない。この際、ストール運転が行われる。具体的には、圧延材１の速度の指令値ｖ_ｏｕｔ ^ｃｍｄが０（ｍｍ／ｓ）の状態で、圧延材１の張力の指令値Ｔ_ｏｕｔ ^ｃｍｄが１００（ＭＰａ）に設定される。

時刻Ｔが３（ｓ）になると、圧延材１の速度の指令値ｖ_ｏｕｔ ^ｃｍｄが与えられる。例えば、時刻Ｔが３（ｓ）から５（Ｓ）までの間と６（ｓ）から７（Ｓ）までの間においては、圧延材１の速度の指令値ｖ_ｏｕｔ ^ｃｍｄが変化する。

従来制御では、ミルモータ１１の側において、速度制御が行われる。巻取リールモータ３の側において、張力制御が行われる。この場合、圧延材１の張力の応答値Ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓは、指令値Ｔ_ｏｕｔ ^ｃｍｄに対して小さくなる。これに対し、ハイブリッド制御では、圧延材１の張力の応答値Ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓは、指令値Ｔ_ｏｕｔ ^ｃｍｄと同等に維持される。

以上で説明した実施の形態２によれば、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。このため、圧延材１の速度制御と張力制御とに対し、外乱を抑制することができる。

実施の形態３．
図１２はこの発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムの巻取リールモータを説明するためのブロック線図である。図１３はこの発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。なお、実施の形態２と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

図１２に示すように、巻取リールモータ３には、ＳＦＣ（Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ）３２が実装される。ＳＦＣ３２は、電流制御モデル、規範モデル、ＰＤ制御器を備える。

ＳＦＣ３２において、電流制御モデルは、トルク基準値τ_ＴＲ ^ｒｅｆを一次遅れ系として近似する。規範モデルは、電流制御モデルの出力値に基づいて巻取リールモータ３の角速度のモデル値ω_ＴＲ ^ｍ（ｒａｄ／ｓ）を算出する。この際、外乱の影響のないモデルが利用される。ＰＤ制御器は、モデル値ω_ＴＲ ^ｍと応答値ω_ＴＲ ^ｒｅｓの偏差をＰＤ制御することにより、補償トルクτ_ｃｍｐ（Ｎ・ｍ）を算出する。補償トルクτ_ｃｍｐは、トルク基準値τ_ＴＲ ^ｒｅｆにフィードフォワード補償される。補償トルクτ_ｃｍｐは、外乱トルクτ_ｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。

図１３に示すように、ミルモータ１１には、ＳＦＣ３３が実装される。ＳＦＣ３３は、電流制御モデル、規範モデル、ＰＤ制御器を備える。

ＳＦＣ３３において、電流制御モデルは、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆを一次遅れ系として近似する。規範モデルは、電流制御モデルの出力値に基づいてミルモータ１１の角速度のモデル値ω_Ｍｉｌｌ ^ｍ（ｒａｄ／ｓ）を算出する。この際、外乱の影響のないモデルが利用される。ＰＤ制御器は、モデル値ω_Ｍｉｌｌ ^ｍと応答値ω_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓの偏差をＰＤ制御することにより、補償トルクτ_ｃｍｐ（Ｎ・ｍ）を算出する。補償トルクτ_ｃｍｐは、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆにフィードフォワード補償される。補償トルクτ_ｃｍｐは、外乱トルクτ_ｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。

次に、図１４と図１５とを用いて、圧延材１の速度制御と張力制御とを説明する。
図１４はこの発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。図１５はこの発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。

図１４に示すように、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、ＳＦＣ３４が動作する。その結果、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。

図１５に示すように、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、ＳＦＣ３５が動作する。その結果、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。

以上で説明した実施の形態３によれば、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。このため、圧延材１の速度制御と張力制御とに対し、外乱を抑制することができる。

実施の形態４．
図１６はこの発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムを利用した圧延設備の構成図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

図１６の冷間タンデム圧延機システムにおいて、圧延材１の進行方向の後方側には、冷間タンデム圧延機３６が設けられる。冷間タンデム圧延機３６においては、複数の圧延スタンドが直列に接続される。複数の圧延スタンドの最も入側には、第１スタンド３７が設けられる。

第１スタンド３７は、ミルロール３８を備える。第１スタンド３７の上方には、圧下装置３９が設けられる。ミルロール３８の中心には、ミルモータ４０の出力軸が取り付けられる。圧下装置３９とミルモータ４０とには、圧延機駆動装置４１が接続される。

圧延材１の進行方向の前方側には、送りロール４２とブライドルロール４３とが設けられる。ブライドルロール４３の中心には、ブライドルロールモータ４４の出力軸が取り付けられる。ブライドルロールモータ４４には、ブライドルロール駆動装置４５が接続される。

ブライドルロール４３と第１スタンド３７との間には、入側板速度計４６が設けられる。入側板速度計４６は、速度計測部として機能する。入側板速度計４６と第１スタンド３７との間には、入側張力計４７が設けられる。入側張力計４７は、張力計測部として機能する。入側張力計４７と第１スタンド３７との間には、入側板厚計４８が設けられる。第１スタンド３７の出側には、出側板厚計４９が設けられる。

入側板速度計４６と入側張力計４７と入側板厚計４８と出側板厚計４９とには、コントローラ５０が接続される。コントローラ５０は、後方ハイブリッドコントローラ５１と前方ハイブリッドコントローラ５２とを備える。コントローラ５０は、圧延機駆動装置４１とブライドルロール駆動装置４５とに接続する。

第１スタンド３７の入側において、入側板速度計４６は、圧延材１の速度を計測する。入側板速度計４６は、圧延材１の速度の応答値ｖ_ｉｎ ^ｒｅｓを出力する。入側張力計４７は、圧延材１の張力を計測する。入側張力計４７は、圧延材１の張力の応答値Ｔ_ｉｎ ^ｒｅｓを出力する。入側板厚計４８は、圧延材１の板厚を計測する。入側板厚計４８は、圧延材１の板厚の応答値ｔ_ｉｎ ^ｒｅｓを出力する。

第１スタンド３７の出側において、出側板厚計４９は、圧延材１の板厚の応答値ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓを出力する。

コントローラ５０において、ミルロール３８は、後方ロールとして設定される。ミルモータ４０は、後方ロールモータとして設定される。ブライドルロール４３は、前方ロールとして設定される。ブライドルロールモータ４４は、前方ロールモータとして設定される。

コントローラ５０は、応答値ｖ_ｉｎ ^ｒｅｓと応答値Ｔ_ｉｎ ^ｒｅｓと応答値ｔ_ｉｎ ^ｒｅｓと応答値ｔ_ｏｕｔ ^ｒｅｓとに基づいて圧延材１の厚さを制御する。この際、後方ハイブリッドコントローラ５１は、ミルモータ４０のトルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆを算出する。前方ハイブリッドコントローラ５２は、ブライドルロールモータ４４のトルク基準値τ_ＢＲ ^ｒｅｆを算出する。

圧延機駆動装置４１は、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆに基づいてミルモータ４０を制御する。ミルモータ４０は、圧延機駆動装置４１の制御によりミルロール３８を駆動する。ブライドルロール駆動装置４５は、トルク基準値τ_ＢＲ ^ｒｅｆに基づいてブライドルロールモータ４４を制御する。ブライドルロールモータ４４は、ブライドルロール駆動装置４５の制御によりブライドルロール４３を駆動する。

次に、図１７を用いて、ミルモータ４０のトルク制御とブライドルロールモータ４４のトルク制御とを説明する。
図１７はこの発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムによるミルモータのトルク制御とブライドルロールモータのトルク制御とを説明するための図である。

図１７に示すように、コントローラ５０は、ミルロール３８の周速度ｖ_Ｍｉｌｌ（ｍｍ／ｓ）とブライドルロール４３の周速度ｖ_ＢＲ（ｍｍ／ｓ）との和分量（１、１）と差分量（１、−１）の二変量にフィードバック制御を行う。

後方ハイブリッドコントローラ５１は、実施の形態１と同様の考え方に基づいてミルモータ４０のトルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆを算出する。前方ハイブリッドコントローラ５２は、実施の形態１と同様の考え方に基づいてブライドルロールモータ４４のトルク基準値τ_ＢＲ ^ｒｅｆを算出する。トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆとトルク基準値τ_ＢＲ ^ｒｅｆとは、次の（１３）式で表される。

ただし、Ｃ_Ｖは速度用ＰＩ制御器により設定される。Ｃ_Ｔは張力用ＰＩ制御器により設定される。ｖ_ｉｎ ^ｃｍｄ（ｍｍ／ｓ）は、圧延材１の速度の指令値である。Ｔ_ｉｎ ^ｃｍｄ（ＭＰａ）は、圧延材１の張力の指令値である。

次に、図１８を用いて、後方ハイブリッドコントローラ５１を説明する。
図１８はこの発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムの後方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。

図１８に示すように、速度用ＰＩ制御器５１ａには、圧延材１の速度の指令値ｖ_ｉｎ ^ｃｍｄと応答値ｖ_ｉｎ ^ｒｅｓとの偏差が入力される。速度用ＰＩ制御器５１ａは、進行成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の進行成分に対応した値を算出する。

張力用ＰＩ制御器５１ｂには、圧延材１の張力の指令値Ｔ_ｉｎ ^ｃｍｄと応答値Ｔ_ｉｎ ^ｒｅｓとの偏差が入力される。張力用ＰＩ制御器５１ｂは、引っ張り成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の引っ張り成分に対応した値を算出する。

後方ハイブリッドコントローラ５１は、速度用ＰＩ制御器５１ａの出力値に張力用ＰＩ制御器５１ｂの出力値を加えた値に基づいて、ミルモータ４０のトルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆを算出する。

トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆは、電流制御器５１ｃに入力される。電流制御器５１ｃは、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆに基づいてトルク電流値Ｉ_ｑ（Ａ）を算出する。トルク電流値Ｉ_ｑに基づいて、ミルモータ４０のｄ軸磁束φ_ｄ（Ｗｂ）が決まる。当該ｄ軸磁束φ_ｄと慣性モーメントＪ_Ｍｉｌｌとに基づいて、ミルモータ４０の角速度の応答値ω_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓ（ｒａｄ／ｓ）が決まる。角速度の応答値ω_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓとミルロール３８の半径Ｒ_Ｍｉｌｌとに基づいて、ミルロール３８の周速度ｖ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓが決まる。この際、ミルロール３８の周速度ｖ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓは、フィードバックされない。

次に、図１９を用いて、前方ハイブリッドコントローラ５２を説明する。
図１９はこの発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムの前方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。

図１９に示すように、速度用ＰＩ制御器５２ａには、圧延材１の速度の指令値ｖ_ｉｎ ^ｃｍｄと応答値ｖ_ｉｎ ^ｒｅｓとの偏差が入力される。速度用ＰＩ制御器５２ａは、進行成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の進行成分に対応した値を算出する。

張力用ＰＩ制御器５２ｂには、圧延材１の張力の指令値Ｔ_ｉｎ ^ｃｍｄと応答値Ｔ_ｉｎ ^ｒｅｓとの偏差が入力される。張力用ＰＩ制御器５２ｂは、引っ張り成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の引っ張り成分に対応した値を算出する。

前方ハイブリッドコントローラ５２は、速度用ＰＩ制御器５２ａの出力値から張力用ＰＩ制御器５２ｂの出力値を減じた値に基づいて、ブライドルロールモータ４４のトルク基準値τ_ＢＲ ^ｒｅｆを算出する。

トルク基準値τ_ＢＲ ^ｒｅｆは、電流制御器５２ｃに入力される。電流制御器５２ｃは、トルク基準値τ_ＢＲ ^ｒｅｆに基づいてトルク電流値Ｉ_ｑ（Ａ）を算出する。トルク電流値Ｉ_ｑに基づいて、ブライドルロールモータ４４のｄ軸磁束φ_ｄ（Ｗｂ）が決まる。当該ｄ軸磁束φ_ｄと慣性モーメントＪ_ＢＲとに基づいて、ブライドルロールモータ４４の角速度の応答値ω_ＢＲ ^ｒｅｓ（ｒａｄ／ｓ）が決まる。角速度の応答値ω_ＢＲ ^ｒｅｓとブライドルロール４３の半径Ｒ_ＢＲとに基づいて、ブライドルロール４３の周速度ｖ_ＢＲ ^ｒｅｓが決まる。この際、ブライドルロール４３の周速度ｖ_ＢＲ ^ｒｅｓは、フィードバックされない。

次に、図２０と図２１とを用いて、圧延材１の速度制御と張力制御とを説明する。
図２０はこの発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。図２１はこの発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。

図２０に示すように、圧延材１の速度の指令値ｖ_ｉｎ ^ｃｍｄと応答値ｖ_ｉｎ ^ｒｅｓとの偏差は速度用ＰＩ制御器５３に入力される。速度用ＰＩ制御器５３は、当該偏差をＰＩ制御することにより「圧延材１の進行方向の座標空間」における周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖ_Ｍｉｌｌ＋ｖ_ＢＲ）^ｒｅｆを算出する。周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖ_Ｍｉｌｌ＋ｖ_ＢＲ）^ｒｅｆは、次の（１４）式で表される。

周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖ_Ｍｉｌｌ＋ｖ_ＢＲ）^ｒｅｆに基づいて、「圧延材１の進行方向の座標空間」における周速度の基準値（ｖ_Ｍｉｌｌ＋ｖ_ＢＲ）^ｒｅｆが決まる。圧延材１の応答値ｖ_ｉｎ ^ｒｅｓは、圧延材１の速度分布と中立点の考えに基づいて仮定される。具体的には、圧延材１の応答値ｖ_ｉｎ ^ｒｅｓは、ミルロール３８の周速度の応答値ｖ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓとブライドルロール４３の周速速度の応答値ｖ_ＢＲ ^ｒｅｓの平均値に等しいと仮定される。応答値ｖ_ｉｎ ^ｒｅｓは、次の（１５）式で表される。

図２１に示すように、圧延材１の張力の指令値Ｔ_ｉｎ ^ｃｍｄと応答値Ｔ_ｉｎ ^ｒｅｓとの偏差は張力用ＰＩ制御器５４に入力される。張力用ＰＩ制御器５４は、当該偏差をＰＩ制御することにより「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」における周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖ_Ｍｉｌｌ−ｖ_ＢＲ）^ｒｅｆを算出する。周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖ_Ｍｉｌｌ−ｖ_ＢＲ）^ｒｅｆは、次の（１６）式で表される。

周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖ_Ｍｉｌｌ−ｖ_ＢＲ）^ｒｅｆに基づいて、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」における周速度の基準値（ｖ_Ｍｉｌｌ−ｖ_ＢＲ）^ｒｅｆが決まる。圧延材１の張力の応答値Ｔ_ｉｎ ^ｒｅｓは、応力とひずみとの関係に基づいて決まる。応答値Ｔ_ｉｎ ^ｒｅｓは、次の（１７）式で表される。

ただし、Ｌはミルロール３８とブライドルロール４３との間の距離である。Ｅは圧延材１のヤング率である。

応答値Ｔ_ｉｎ ^ｒｅｓは、（１６）式と（１７）式とを用いて次の（１８）式で表される。

以上で説明した実施の形態４によれば、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆとトルク基準τ_ＢＲ ^ｒｅｆとは、圧延材１の進行成分に対応した値と引っ張り成分に対応した値とに基づいて算出される。このため、圧延材１の速度と張力との応答性を互いに独立に設計することができる。その結果、圧延材１の速度と張力とを干渉せずに制御することができる。

実施の形態５．
図２２はこの発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。図２３はこの発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムのブライドルロールモータを説明するためのブロック線図である。なお、実施の形態４と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

図２２に示すように、ミルモータ４０には、外乱オブザーバ５５が実装される。

ミルモータ４０のトルク応答値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓは、外乱トルクτ_ｄｉｓ（Ｎ・ｍ）も含む。外乱トルクτ_ｄｉｓは、ミルロール３８の開度操作、ブライドルロール４３の入側に設けられたルーパ等の振動により発生する。

外乱オブザーバ５５には、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆが入力される。外乱オブザーバ５５には、ミルモータ４０の角速度の応答値ω_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓが入力される。

外乱オブザーバ５５は、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆと角速度の応答値ω_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓとに基づいて外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ ^ｅｓｔ（Ｎ・ｍ）を算出する。この際、カットオフ周波数ｇ_ｄｉｓ（ｒａｄ／ｓ）とミルロール３８の慣性モーメントのノミナル値Ｊ_Ｍｉｌｌ ^ｎｏｍ（ｋｇ・ｍ^２）とが利用される。外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ ^ｅｓｔは、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆにフィードフォワード補償される。外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ ^ｅｓｔは、外乱トルクτ_ｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。

図２３に示すように、ブライドルロールモータ４４には、外乱オブザーバ５６が実装される。

ブライドルロールモータ４４のトルク応答値τ_ＢＲ ^ｒｅｓは、外乱トルクτ_ｄｉｓ（Ｎ・ｍ）も含む。外乱トルクτ_ｄｉｓは、ミルロール３８の開度操作、ブライドルロール４３の入側に設けられたルーパ等の振動により発生する。

外乱オブザーバ５６には、トルク基準値τ_ＢＲ ^ｒｅｆが入力される。外乱オブザーバ５６には、ブライドルロールモータ４４の角速度の応答値ω_ＢＲ ^ｒｅｓが入力される。応答値ω_ＢＲ ^ｒｅｓは、前方速度センサから入力される。

外乱オブザーバ５６は、トルク基準値τ_ＢＲ ^ｒｅｆと角速度の応答値ω _ＢＲ ^ｒｅｓとに基づいて外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ ^ｅｓｔ（Ｎ・ｍ）を算出する。この際、カットオフ周波数ｇ_ｄｉｓ（ｒａｄ／ｓ）とブライドルロール４３の慣性モーメントのノミナル値Ｊ_ＢＲ ^ｎｏｍ（ｋｇ・ｍ^２）とが利用される。外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ ^ｅｓｔは、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆにフィードフォワード補償される。外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ ^ｅｓｔは、外乱トルクτ_ｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。

次に、図２４と図２５とを用いて、圧延材１の速度制御と張力制御とを説明する。
図２４はこの発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。図２５はこの発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。

図２４に示すように、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱オブザーバ５７が動作する。その結果、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。

図２５に示すように、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱オブザーバ５８が動作する。その結果、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。

以上で説明した実施の形態５によれば、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。このため、圧延材１の速度制御と張力制御とに対し、外乱を抑制することができる。

実施の形態６．
図２６はこの発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。図２７はこの発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムのブライドルロールモータを説明するためのブロック線図である。なお、実施の形態３と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

図２６に示すように、ミルモータ４０には、ＳＦＣ（Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ）５９が実装される。ＳＦＣ５９は、電流制御モデル、規範モデル、ＰＤ制御器を備える。

ＳＦＣ５９において、電流制御モデルは、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆを一次遅れ系として近似する。規範モデルは、電流制御モデルの出力値に基づいてミルモータ４０の角速度のモデル値ω_Ｍｉｌｌ ^ｍ（ｒａｄ／ｓ）を算出する。この際、外乱の影響のないモデルが利用される。ＰＤ制御器は、モデル値ω_Ｍｉｌｌ ^ｍと応答値ω_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｓの偏差をＰＤ制御することにより、補償トルクτ_ｃｍｐ（Ｎ・ｍ）を算出する。補償トルクτ_ｃｍｐは、トルク基準値τ_Ｍｉｌｌ ^ｒｅｆにフィードフォワード補償される。補償トルクτ_ｃｍｐは、外乱トルクτ_ｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。

図２７に示すように、ブライドルロールモータ４４には、ＳＦＣ６０が実装される。ＳＦＣ６０は、電流制御モデル、規範モデル、ＰＤ制御器を備える。

ＳＦＣ６０において、電流制御モデルは、トルク基準値τ_ＢＲ ^ｒｅｆを一次遅れ系として近似する。規範モデルは、電流制御モデルの出力値に基づいてブライドルロールモータ４４の角速度のモデル値ω_ＢＲ ^ｍ（ｒａｄ／ｓ）を算出する。この際、外乱の影響のないモデルが利用される。ＰＤ制御器１８ｃは、モデル値ω_ＢＲ ^ｍと応答値ω_ＢＲ ^ｒｅｓの偏差をＰＤ制御することにより、補償トルクτ_ｃｍｐ（Ｎ・ｍ）を算出する。補償トルクτ_ｃｍｐは、トルク基準値τ_ＢＲ ^ｒｅｆにフィードフォワード補償される。補償トルクτ_ｃｍｐは、外乱トルクτ_ｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。

次に、図２８と図２９とを用いて、圧延材１の速度制御と張力制御とを説明する。
図２８はこの発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。図２９はこの発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。

図２８に示すように、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、ＳＦＣ６１が動作する。その結果、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。

図２９に示すように、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、ＳＦＣ６２が動作する。その結果、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。

以上で説明した実施の形態６によれば、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。このため、圧延材１の速度制御と張力制御とに対し、外乱を抑制することができる。

１ 圧延材、 ２ 巻取リール、 ３ 巻取リールモータ、 ４ 巻取リール駆動装置、 ５ 巻戻リール、 ６ 巻戻リールモータ、 ７ 巻戻リールモータ駆動装置、 ８ 圧延機、 ９ ミルロール、 １０ 圧下装置、 １１ ミルモータ、 １２ 圧延機駆動装置、 １３ 入側張力計、 １４ 入側送りロール、 １５ 入側回転速度センサ、 １６ 入側板速度計、 １７ 入側板厚計、 １８ 出側張力計、 １９ 出側送りロール、 ２０ 出側回転速度センサ、 ２１ 出側板速度計、 ２２ 出側板厚計、 ２３ コントローラ、 ２４ 後方ハイブリッドコントローラ、 ２４ａ 速度用ＰＩ制御器、 ２４ｂ 張力用ＰＩ制御器、 ２４ｃ 電流制御器、 ２５ 前方ハイブリッドコントローラ、 ２５ａ 速度用ＰＩ制御器、 ２５ｂ 張力用ＰＩ制御器、 ２５ｃ 電流制御器、 ２６ 速度用ＰＩ制御器、 ２７ 張力用ＰＩ制御器、 ２８ 外乱オブザーバ、 ２９ 外乱オブザーバ、 ３０ 外乱オブザーバ、 ３１ 外乱オブザーバ、 ３２ ＳＦＣ、 ３３ ＳＦＣ、 ３４ ＳＦＣ、 ３５ ＳＦＣ、 ３６ 冷間タンデム圧延機、 ３７ 第１スタンド、 ３８ ミルロール、 ３９ 圧下装置、 ４０ ミルモータ、 ４１ 圧延機駆動装置、 ４２ 送りロール、 ４３ ブライドルロール、 ４４ ブライドルロールモータ、 ４５ ブライドルロール駆動装置、 ４６ 入側板速度計、 ４７ 入側張力計、 ４８ 入側板厚計、 ４９ 出側板厚計、 ５０ コントローラ、 ５１ 後方ハイブリッドコントローラ、 ５１ａ 速度用ＰＩ制御器、 ５１ｂ 張力用ＰＩ制御器、 ５１ｃ 電流制御器、 ５２ 前方ハイブリッドコントローラ、 ５２ａ 速度用ＰＩ制御器、 ５２ｂ 張力用ＰＩ制御器、 ５２ｃ 電流制御器、 ５３ 速度用ＰＩ制御器、 ５４ 張力用ＰＩ制御器、 ５５ 外乱オブザーバ、 ５６ 外乱オブザーバ、 ５７ 外乱オブザーバ、 ５８ 外乱オブザーバ、 ５９ ＳＦＣ、 ６０ ＳＦＣ、 ６１ ＳＦＣ、 ６２ ＳＦＣ

Claims (7)

1. 圧延機のロールと他のロールとの間を進行する圧延材の速度を計測する速度計測部と、
   前記圧延機のロールと前記他のロールとの間を進行する圧延材の張力を計測する張力計測部と、
   前記圧延材の速度の指令値と前記速度計測部により計測された前記圧延材の速度との偏差に基づいて、前記圧延材の進行成分に対応した値を算出する進行成分算出部と、
   前記圧延材の張力の指令値と前記張力計測部により計測された前記圧延材の張力との偏差に基づいて、前記圧延材の進行成分と直交した引っ張り成分に対応した値を算出する引っ張り成分算出部と、
   前記圧延材の進行成分に対応した値に対して第１設定値を乗じた値に引っ張り成分に対応した値に対して第２設定値を乗じた値を加えた値に基づいて、前記圧延機のロールと前記他のロールとのうちの後方側の後方ロールを駆動する後方ロールモータのトルク基準値を算出する後方ハイブリッドコントローラと、
   前記圧延材の進行成分に対応した値に対して第１設定値を乗じた値から引っ張り成分に対応した値に対して第２設定値を乗じた値を減じた値に基づいて、前記圧延機のロールと前記他のロールとのうちの前方側の前方ロールを駆動する前方ロールモータのトルク基準値を算出する前方ハイブリッドコントローラと、
   を備えた圧延設備の制御システム。
2. 前記後方ロールは、前記圧延機の出側に設けられた巻取リールからなり、
   前記前方ロールは、前記圧延機のロールからなり、
   前記後方ロールモータは、前記巻取リールを駆動する巻取リールモータからなり、
   前記前方ロールモータは、前記圧延機のロールを駆動するミルモータからなり、
   前記後方ハイブリッドコントローラは、前記圧延材の進行成分に対応した値に対して第１設定値を乗じた値に引っ張り成分に対応した値に対して第２設定値を乗じた値を加えた値に対して前記巻取リールの側の慣性モーメントを乗じた値に基づいて、前記巻取リールモータのトルク基準値を算出し、
   前記前方ハイブリッドコントローラは、前記圧延材の進行成分に対応した値に対して第１設定値を乗じた値から引っ張り成分に対応した値に対して第２設定値を乗じた値を減じた値に対して前記圧延機のロールの側の慣性モーメントを乗じた値に基づいて、前記ミルモータのトルク基準値を算出する請求項１に記載の圧延設備の制御システム。
3. 前記後方ハイブリッドコントローラは、前記圧延材の進行成分に対応した値に引っ張り成分に対応した値を加えた値に対して前記巻取リールが巻き取った前記圧延材の量を考慮して算出された前記巻取リールの側の慣性モーメントを乗じた値に基づいて、前記巻取リールモータのトルク基準値を算出する請求項２に記載の圧延設備の制御システム。
4. 前記後方ロールは、前記圧延機のロールからなり、
   前記前方ロールは、前記圧延機の入側に設けられたブライドルロールからなり、
   前記後方ロールモータは、前記圧延機のロールを駆動するミルモータからなり、
   前記前方ロールモータは、前記ブライドルロールを駆動するブライドルロールモータからなり、
   前記後方ハイブリッドコントローラは、前記圧延材の進行成分に対応した値に対して第１設定値を乗じた値に引っ張り成分に対応した値に対して第２設定値を乗じた値を加えた値に基づいて、前記ミルモータのトルク基準値を算出し、
   前記前方ハイブリッドコントローラは、前記圧延材の進行成分に対応した値に対して第１設定値を乗じた値から引っ張り成分に対応した値に対して第２設定値を乗じた値を減じた値に基づいて、前記ブライドルロールモータのトルク基準値を算出する請求項１に記載の圧延設備の制御システム。
5. 前記後方ロールは、前記圧延機の最も入側に設けられたスタンドのロールからなる請求項４に記載の圧延設備の制御システム。
6. 前記後方ロールモータのトルク基準値と前記後方ロールモータの角速度の応答値とに基づいて、前記後方ロールモータの外乱トルクを算出し、前記後方ロールモータの外乱トルクの推定値を前記後方ロールモータのトルク基準値にフィードフォワード補償し、前記前方ロールモータのトルク基準値と前記前方ロールモータの角速度の応答値とに基づいて、前記前方ロールモータの外乱トルクを算出し、前記前方ロールモータの外乱トルクの推定値を前記前方ロールモータのトルク基準値にフィードフォワード補償する外乱オブザーバ、
   を備えた請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧延設備の制御システム。
7. 前記後方ロールモータのトルク基準値と前記前方ロールモータのトルク基準値とを一次遅れ系として近似する電流制御モデルと、
   前記電流制御モデルの出力値に基づいて、前記後方ロールモータの角速度のモデル値と前記前方ロールモータの角速度のモデル値とを算出する規範モデルと、
   前記後方ロールモータの角速度のモデル値と前記後方ロールモータの角速度の応答値との偏差に基づいて前記後方ロールモータの補償トルクを算出し、前記後方ロールモータの補償トルクを前記後方ロールモータのトルク基準値にフィードフォワード補償し、前記前方ロールモータの角速度のモデル値と前記前方ロールモータの角速度の応答値との偏差に基づいて前記前方ロールモータの補償トルクを算出し、前記前方ロールモータの補償トルクを前記前方ロールモータのトルク基準値にフィードフォワード補償するＰＤ制御器と、
   を備えた請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧延設備の制御システム。

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