JP6269428B2

JP6269428B2 - アルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置

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Publication number: JP6269428B2
Application number: JP2014206309A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　敦; 敦鈴木
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2034-10-07
Also published as: JP2016074005A

Description

この発明は、アルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置に関する。

特許文献１は、アルミ箔ダブリング圧延設備を開示する。アルミ箔ダブリング圧延設備において、第１アルミニウム材料は、メイン巻戻リールから圧延機に送り出される。第２アルミニウム材料は、ダブリング巻戻リールから圧延機に送り出される。第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料は、圧延機により重ねて圧延される。

特公昭６１−１１６８４公報

しかしながら、特許文献１に記載のものにおいては、メイン巻戻リールおよびダブリング巻戻リールの機械構成等の違いがある。このため、圧延機の入側において、第１アルミニウム材料の張力および第２アルミニウム材料の張力の間に偏差が生じる。その結果、第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の厚みに偏差が生じる。

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、第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の厚みを均一にすることができるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置を提供することである。

この発明に係るアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置は、メイン巻戻リールと圧延機との間の第１アルミニウム材料の張力を計測する第１張力計側部と、ダブリング巻戻リールと前記圧延機との間の第２アルミニウム材料の張力を計測する第２張力計側部と、第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の張力の指令値から前記第１張力計側部により計測された張力と前記第２張力計側部により計測された張力との平均値を減じた値を算出する目標張力追従成分算出部と、前記第１張力計側部により計測された張力から前記第２張力計側部により計測された張力を減じた値を算出する張力偏差抑制成分算出部と、前記目標張力追従成分算出部により算出された値に基づいた目標張力追従成分に前記張力偏差抑制成分算出部により算出された値に基づいた張力偏差抑制成分を加えた値に基づいて、前記メイン巻戻リールを駆動するモータのトルク基準値を算出する第１ハイブリッドコントローラと、前記目標張力追従成分算出部により算出された値に基づいた目標張力追従成分から前記張力偏差抑制成分算出部により算出された値に基づいた張力偏差抑制成分を減じた値に基づいて、前記ダブリング巻戻リールを駆動するモータのトルク基準値を算出する第２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、目標張力に追従するための張力制御と張力偏差を抑制するための張力制御とは、直交した座標空間上で互いに干渉せずに行われる。このため、第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の厚みを均一にすることができる。

この発明の実施の形態１におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置が利用されたアルミ箔ダブリング圧延設備の構成図である。この発明の実施の形態１におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置により算出されるトルクの和分量の基準値を説明するための図である。この発明の実施の形態１におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置により算出されるトルクの差分量の基準値を説明するための図である。この発明の実施の形態１におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置の第１ハイブリッドコントローラによる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におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置の第２ハイブリッドコントローラによる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におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置が利用されたアルミ箔ダブリング圧延設備のメイン巻戻リールモータのブロック線図である。この発明の実施の形態２におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置が利用されたアルミ箔ダブリング圧延設備のダブリング巻戻リールモータのブロック線図である。この発明の実施の形態２におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置によるハイブリッド制御を行わない制御系におけるシミュレーション結果を示す図である。この発明の実施の形態２におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置によるハイブリッド制御を行う制御系におけるシミュレーション結果を示す図である。この発明の実施の形態３におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置が利用されたアルミ箔ダブリング圧延設備のメイン巻戻リールモータのブロック線図である。この発明の実施の形態３におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置が利用されたアルミ箔ダブリング圧延設備のダブリング巻戻リールモータ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におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置が利用されたアルミ箔ダブリング圧延設備の構成図である。

図１において、圧延機１は、ワークロール１ａを備える。圧下装置２は、圧延機１の上方に設けられる。メイン巻戻リール３とダブリング巻戻リール４とは、圧延機１の入側に設けられる。送りロール群５は、メイン巻戻リール３とダブリング巻戻リール４との出側かつ圧延機１の入側に設けられる。巻取リール６は、圧延機１の出側に設けられる。

第１回転速度センサ３ａは、メイン巻戻リール３に設けられる。第２回転速度センサ４ａは、ダブリング巻戻リール４に設けられる。第１入側張力計７は、メイン巻戻リール３と送りロール群５との間に設けられる。第２入側張力計８は、ダブリング巻戻リール４と送りロール群５との間に設けられる。入側板速度計９は、送りロール群５と圧延機１との間に設けられる。入側板厚計１０は、入側板速度計９と圧延機１との間に設けられる。出側板厚計１１は、圧延機１と巻取リール６の間に設けられる。出側板速度計１２は、出側板厚計１１と巻取リール６との間に設けられる。出側張力計１３は、出側板速度計１２と巻取リール６との間に設けられる。

圧延機モータ１４の出力軸は、ワークロール１ａの回転軸に接続される。メイン巻戻リールモータ１５の出力軸は、メイン巻戻リール３の回転軸に接続される。ダブリング巻戻リールモータ１６の出力軸は、ダブリング巻戻リール４の回転軸に接続される。巻取リールモータ１７の出力軸は、巻取リール６の回転軸に接続される。

圧延機駆動装置１８は、圧延機モータ１４に接続される。メイン巻戻リール駆動装置１９は、メイン巻戻リールモータ１５に接続される。ダブリング巻戻リール駆動装置２０は、ダブリング巻戻リールモータ１６に接続される。巻取リール駆動装置２１は、巻取リールモータ１７に接続される。

制御装置２２は、第１回転速度センサ３ａと第２回転速度センサ４ａと第１入側張力計７と第２入側張力計８と入側板速度計９と入側板厚計１０と出側板厚計１１と出側板速度計１２と出側張力計１３とに接続される。例えば、制御装置２２は、ＰＬＣからなる。制御装置２２は、第１速度計測部２２ａと第２速度計測部２２ｂと第１張力計測部２２ｃと第２張力計測部２２ｄと目標張力追従成分算出部２２ｅと張力偏差抑制成分算出部２２ｆと第１ハイブリッドコントローラ２２ｇと第２ハイブリッドコントローラ２２ｈとを備える。制御装置２２は、圧延機駆動装置１８とメイン巻戻リール駆動装置１９とダブリング巻戻リール駆動装置２０と巻取リール駆動装置２１とに接続する。

アルミ箔ダブリング圧延設備において、第１アルミニウム材料は、メイン巻戻リール３から送り出される。第２アルミニウム材料は、ダブリング巻戻リール４から送り出される。第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料は、送りロール群５において重ねられる。第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料は、圧延機１において重ねて圧延される。第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料は、重ねて圧延された状態で巻取リール６に巻き取られる。

この際、第１回転速度センサ３ａは、メイン巻戻リール３の回転速度を計測する。第１回転速度センサ３ａは、メイン巻戻リール３の回転速度の応答値を出力する。第２回転速度センサ４ａは、ダブリング巻戻リール４の回転速度を計測する。第２回転速度センサ４ａは、ダブリング巻戻リール４の回転速度の応答値を出力する。

第１入側張力計７は、第１アルミニウム材料の張力を計測する。第１入側張力計７は、第１アルミニウム材料の張力の応答値Ｔ_ｍａｉｎ ^ｒｅｓ（ＭＰａ）を出力する。第２入側張力計８は、第２アルミニウム材料の張力を計測する。第２入側張力計８は、第２アルミニウム材料の張力の応答値Ｔ_ｄｂｌ ^ｒｅｓ（ＭＰａ）を出力する。

圧延機１の入側において、入側板速度計９は、重ねられた第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の速度を計測する。入側板速度計９は、重ねられた第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の速度の応答値を出力する。圧延機１の入側において、入側板厚計１０は、重ねられた第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の厚みを計測する。入側板厚計１０は、重ねられた第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の厚みの応答値を出力する。

圧延機１の出側において、出側板厚計１１は、重ねられた第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の厚みを計測する。出側板厚計１１は、重ねられた第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の厚みの応答値を出力する。圧延機１の出側において、出側板速度計１２は、重ねられた第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の速度を計測する。出側板速度計１２は、重ねられた第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の速度の応答値を出力する。

制御装置２２は、入側板厚計１０からの応答値等に基づいて重ねられた第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の厚さを制御する。

この際、制御装置２２は、メイン巻戻リール３とダブリング巻戻リール４との張力制御による張力の応答値Ｔ_ｍａｉｎ ^ｒｅｓ、Ｔ_ｄｂｌ ^ｒｅｓ（ＭＰａ）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。メイン巻戻リール３とダブリング巻戻リール４との張力制御による張力の応答値Ｔ_ｍａｉｎ ^ｒｅｓ、Ｔ_ｄｂｌ ^ｒｅｓの合計値を２で割った平均値は、メイン巻戻リールモータ１５とダブリング巻戻リールモータ１６とのトルクの和分量（１、１）で決定される。メイン巻戻リール３とダブリング巻戻リール４との張力制御による張力の応答値Ｔ_ｍａｉｎ ^ｒｅｓ、Ｔ_ｄｂｌ ^ｒｅｓの偏差は、メイン巻戻リールモータ１５とダブリング巻戻リールモータ１６とのトルクの差分量（１、−１）で決定される。

当該二変量は、直交したベクトル量である。このため、当該二変量は、互いに独立して制御される。すなわち、直交した座標空間において、目標張力追従の張力制御と張力偏差抑制の張力制御が互いに独立して行われる。この際、メイン巻戻リールモータ１５のトルク基準値τ_ｍａｉｎ ^ｒｅｆ（Ｎ・ｍ）とダブリング巻戻リールモータ１６のトルク基準値τ_ｄｂｌ ^ｒｅｆ（Ｎ・ｍ）とは、各座標空間でのトルク基準値を用いて次の（１）で表される。

具体的には、制御装置２２において、第１速度計測部２２ａは、第１回転速度センサ３ａからの応答値に基づいてメイン巻戻リールモータ１５の角速度を計測する。第２速度計測部２２ｂは、第２回転速度センサ４ａからの応答値に基づいてダブリング巻戻リールモータ１６の角速度を計測する。第１張力計測部２２ｃは、第１入側張力計７からの応答値Ｔ_ｍａｉｎ ^ｒｅｓに基づいて第１アルミニウム材料の張力を計測する。第２張力計測部２２ｄは、第２入側張力計８からの応答値Ｔ_ｄｂｌ ^ｒｅｓに基づいて第２アルミニウム材料の張力を計測する。

目標張力追従成分算出部２２ｅは、第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の張力の指令値Ｔ_ｐｏｒ ^ｃｍｄ（ＭＰａ）から第１張力計側部２２ｃにより計測された張力と第２張力計側部２２ｄにより計測された張力との合計値を２で割った平均値を減じた値を算出する。張力偏差抑制成分算出部２２ｆは、第１張力計側部２２ｃにより計測された張力から第２張力計側部２２ｄにより計測された張力を減じた値を算出する。

第１ハイブリッドコントローラ２２ｇは、目標張力追従成分算出部２２ｅにより算出された値と張力偏差抑制成分算出部２２ｆにより算出された値と基づいてメイン巻戻リールモータ１５のトルク基準値τ_ｍａｉｎ ^ｒｅｆを算出する。第２ハイブリッドコントローラは、目標張力追従成分算出部２２ｅにより算出された値と張力偏差抑制成分算出部２２ｆにより算出された値と基づいてダブリング巻戻リールモータ１６のトルク基準値τ_ｄｂｌ ^ｒｅｆを算出する。

メイン巻戻リール駆動装置１９は、トルク基準値τ_ｍａｉｎ ^ｒｅｆに基づいてメイン巻戻リールモータ１５を制御する。メイン巻戻リールモータ１５は、メイン巻戻リール駆動装置１９の制御によりメイン巻戻リール３を駆動する。ダブリング巻戻リール駆動装置２０は、トルク基準値τ_ｄｂｌ ^ｒｅｆに基づいてダブリング巻戻リールモータ１６を制御する。ダブリング巻戻リールモータ１６は、ダブリング巻戻リール駆動装置２０の制御によりダブリング巻戻リール４を駆動する。

次に、図２を用いて、トルクの和分量の基準値を説明する。
図２はこの発明の実施の形態１におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置により算出されるトルクの和分量の基準値を説明するための図である。

図２において、目標張力追従用張力制御器２３の伝達関数は、２Ｃ_Ｔ ^ｃｍｄである。目標張力追従用張力制御器２３は、第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の張力の指令値Ｔ_ｐｏｒ ^ｃｍｄと張力の応答値Ｔ_ｍａｉｎ ^ｒｅｓ、Ｔ_ｄｂｌ ^ｒｅｓの平均値Ｔ_ａｖｅ ^ｒｅｓ（ＭＰａ）とに基づいてトルクの和分量の基準値（τ_ｍａｉｎ＋τ_ｄｂｌ）^ｒｅｆ（Ｎ・ｍ）を算出する。基準値（τ_ｍａｉｎ＋τ_ｄｂｌ）^ｒｅｆは、次の（２）式で表される。

次に、図３を用いて、トルクの差分量の基準値を説明する。
図３はこの発明の実施の形態１におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置により算出されるトルクの差分量の基準値を説明するための図である。

図３において、張力偏差抑制用張力制御器２４の伝達関数は、２Ｃ_Ｔ ^ｄｉｆである。張力偏差抑制用張力制御器２４は、張力の応答値Ｔ_ｍａｉｎ ^ｒｅｓ、Ｔ_ｄｂｌ ^ｒｅｓの偏差Ｔ_ｄｉｆ ^ｒｅｓ（ＭＰａ）に基づいてトルクの差分量の基準値（τ_ｍａｉｎ−τ_ｄｂｌ）^ｒｅｆ（Ｎ・ｍ）を算出する。基準値（τ_ｍａｉｎ−τ_ｄｂｌ）^ｒｅｆは、次の（３）式で表される。

次に、図４を用いて、第１ハイブリッドコントローラ２２ｇによる制御を説明する。
図４はこの発明の実施の形態１におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置の第１ハイブリッドコントローラによる制御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、第１ハイブリッドコントローラ２２ｇは、目標張力追従用張力制御器Ｃ_Ｔ ^ｃｍｄを用いて目標張力追従成分算出部２２ｅにより算出された値に基づいて目標張力追従成分を算出する。第１ハイブリッドコントローラ２２ｇは、張力偏差抑制用張力制御器Ｃ_Ｔ ^ｄｉｆを用いて張力偏差抑制成分算出部２２ｆにより算出された値に基づいて張力偏差抑制成分を算出する。第１ハイブリッドコントローラ２２ｇは、目標張力追従成分に張力偏差抑制成分を加えた値に基づいて、メイン巻戻リールモータ１５のトルク基準値τ_ｍａｉｎ ^ｒｅｆを算出する。具体的には、第１ハイブリッドコントローラ２２ｇは、次の（４）式を用いてメイン巻戻リールモータ１５のトルク基準値τ_ｍａｉｎ ^ｒｅｆを算出する。

電流制御器は、トルク基準値τ_ｍａｉｎ ^ｒｅｆに基づいてトルク電流値Ｉ_ｑ（Ａ）を算出する。メイン巻戻リールモータ１５のｄ軸磁束φ_ｄ（Ｗｂ）は、トルク電流値Ｉ_ｑに基づいて決まる。メイン巻戻リールモータ１５のトルクの応答値τ_ｍａｉｎ ^ｒｅｓは、当該ｄ軸磁束φ_ｄに基づいて決まる。メイン巻戻リールモータ１５の角速度の応答値ω_ｍａｉｎ ^ｒｅｓ（ｒａｄ／ｓ）は、メイン巻戻リールモータ１５のトルクの応答値τ_ｍａｉｎ ^ｒｅｓとメイン巻戻リール３における慣性モーメントＪ_ｍａｉｎ（ｋｇ・ｍ^２）とに基づいて決まる。メイン巻戻リール３の周速度ｖ_ｍａｉｎ ^ｒｅｓ（ｍｍ／ｓ）は、メイン巻戻リールモータ１５の角速度の応答値ω_ｍａｉｎ ^ｒｅｓとメイン巻戻リール３の半径Ｒ_ｍａｉｎ（ｍｍ）とに基づいて決まる。

次に、図５を用いて、第２ハイブリッドコントローラ２２ｈによる制御を説明する。
図５はこの発明の実施の形態１におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置の第２ハイブリッドコントローラによる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、第２ハイブリッドコントローラ２２ｈは、目標張力追従用張力制御器Ｃ_Ｔ ^ｃｍｄを用いて目標張力追従成分算出部２２ｅにより算出された値に基づいて目標張力追従成分を算出する。第２ハイブリッドコントローラ２２ｈは、張力偏差抑制用張力制御器Ｃ_Ｔ ^ｄｉｆを用いて張力偏差抑制成分算出部２２ｆにより算出された値に基づいて張力偏差抑制成分を算出する。第２ハイブリッドコントローラ２２ｈは、目標張力追従成分から張力偏差抑制成分を減じた値に基づいて、メイン巻戻リールモータ１５のトルク基準値τ_ｄｂｌ ^ｒｅｆを算出する。具体的には、第２ハイブリッドコントローラ２２ｈは、次の（５）式を用いてダブリング巻戻リールモータ１６のトルク基準値τ_ｄｂｌ ^ｒｅｆを算出する。

電流制御器は、トルク基準値τ_ｄｂｌ ^ｒｅｆに基づいてトルク電流値Ｉ_ｑ（Ａ）を算出する。ダブリング巻戻モータのｄ軸磁束φ_ｄ（Ｗｂ）は、トルク電流値Ｉ_ｑに基づいて決まる。ダブリング巻戻リールモータ１６のトルクの応答値τ_ｄｂｌ ^ｒｅｓは、当該ｄ軸磁束φ_ｄに基づいて決まる。ダブリング巻戻リールモータ１６の角速度の応答値ω_ｄｂｌ ^ｒｅｓ（ｒａｄ／ｓ）は、ダブリング巻戻リールモータ１６のトルクの応答値τ_ｄｂｌ ^ｒｅｓとダブリング巻戻リール４における慣性モーメントＪ_ｄｂｌ（ｋｇ・ｍ^２）とに基づいて決まる。ダブリング巻戻リール４の周速度ｖ_ｄｂｌ ^ｒｅｓ（ｍｍ／ｓ）は、ダブリング巻戻リールモータ１６の角速度の応答値ω_ｄｂｌ ^ｒｅｓとダブリング巻戻リール４の半径Ｒ_ｄｂｌ（ｍｍ）とに基づいて決まる。

以上で説明した実施の形態１によれば、目標張力に追従するための張力制御と張力偏差を抑制するための張力制御とは、直交した座標空間上で互いに干渉せずに行われる。このため、非定常状態においても、第１アルミニウム材料の張力および第２アルミニウム材料の張力の偏差が抑制される。その結果、第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の厚みを均一にすることができる。

なお、（３）式において、目標張力差分値を０以外の値に設定すれば、第１アルミニウム材料の張力と第２アルミニウム材料と張力との偏差を常に一定に制御することができる。

実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置が利用されたアルミ箔ダブリング圧延設備のメイン巻戻リールモータのブロック線図である。図７はこの発明の実施の形態２におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置が利用されたアルミ箔ダブリング圧延設備のダブリング巻戻リールモータ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される。当該部分の説明は省略される。

図６の第１外乱オブザーバ２５は、メイン巻戻リールモータ１５に実装される。

メイン巻戻リールモータ１５のトルク応答値τ_ｍａｉｎ ^ｒｅｓは、外乱トルクτ_ｄｉｓ（Ｎ・ｍ）も含む。外乱トルクτ_ｄｉｓは、張力による負荷トルク、メイン巻戻リール３の偏心等により発生する。

第１外乱オブザーバ２５は、トルク基準値τ_ｍａｉｎ ^ｒｅｆと角速度の応答値ω_ｍａｉｎ ^ｒｅｓとに基づいて外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ ^ｅｓｔ（Ｎ・ｍ）をサンプリング毎に算出する。この際、カットオフ周波数ｇ_ｄｉｓ（ｒａｄ／ｓ）とメイン巻戻リール３における慣性モーメントのノミナル値Ｊ_ｍａｉｎ ^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_ｍａｉｎ ^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７の第２外乱オブザーバ２６は、ダブリング巻戻リールモータ１６に実装される。

ダブリング巻戻リールモータ１６のトルク応答値τ_ｄｂｌ ^ｒｅｓは、外乱トルクτ_ｄｉｓ（Ｎ・ｍ）も含む。張力による負荷トルク、ダブリング巻戻リール４の偏心等により発生する。

第２外乱オブザーバ２６は、トルク基準値τ_ｄｂｌ ^ｒｅｆと角速度の応答値ω_ｄｂｌ ^ｒｅｓとに基づいて外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ ^ｅｓｔ（Ｎ・ｍ）をサンプリング毎に算出する。この際、カットオフ周波数ｇ_ｄｉｓ（ｒａｄ／ｓ）とダブリング巻戻リール４における慣性モーメントのノミナル値Ｊ_ｄｂｌ ^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_ｄｂｌ ^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８と図９とを用いて、ハイブリッド制御の有用性を説明する。
図８はこの発明の実施の形態２におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置によるハイブリッド制御を行わない制御系におけるシミュレーション結果を示す図である。図９はこの発明の実施の形態２におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置によるハイブリッド制御を行う制御系におけるシミュレーション結果を示す図である。

図８の上段は、ハイブリッド制御を行わない制御系におけるメイン巻戻リール３の周速とダブリング巻戻リール４の周速とを示す。図８の下段は、ハイブリッド制御を行わない制御系における第１アルミニウム材料の張力と第２アルミニウム材料の張力とを示す。

図９の上段は、ハイブリッド制御を行う制御系におけるメイン巻戻リール３の周速とダブリング巻戻リール４の周速とを示す。図９の下段は、ハイブリッド制御を行う制御系における第１アルミニウム材料の張力と第２アルミニウム材料の張力とを示す。

図８の上段および図９の上段に示すように、時刻Ｔが０（ｓ）から２（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、速度指令値が０の状態で、張力の指令値が８０（ＭＰａ）に設定される。時刻Ｔが２（ｓ）になると、速度指令値が上昇を開始する。速度指令値の上昇により、メイン巻戻リール３の周速とダブリング巻戻リール４の周速が上昇する。その結果、圧延が開始される。時刻Ｔが４（ｓ）になると、速度指令値が一定となる。メイン巻戻リール３の周速とダブリング巻戻リール４の周速が一定となる。

図８の下段に示すように、ハイブリッド制御を行わない制御系においては、第１アルミニウム材料の張力と第２アルミニウム材料の張力とに関し、メイン巻戻リール３の周速とダブリング巻戻リール４の周速との上昇中に偏差が生じる。これに対し、図９の下段に示すように、ハイブリッド制御を行う制御系においては、第１アルミニウム材料の張力と第２アルミニウム材料の張力とに関し、メイン巻戻リール３の周速とダブリング巻戻リール４の周速との上昇中に偏差が抑制される。

以上で説明した実施の形態２によれば、メイン巻戻リールモータ１５とダブリング巻戻リールモータ１６とにおいて、外乱の影響が取り除かれる。このため、第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の厚みの精度をより向上させることができる。

実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置が利用されたアルミ箔ダブリング圧延設備のメイン巻戻リールモータのブロック線図である。図１１はこの発明の実施の形態３におけるアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置が利用されたアルミ箔ダブリング圧延設備のダブリング巻戻リールモータ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される。当該部分の説明は省略される。

図１０に示すように、第１ＳＦＣ２７（ＳｉｍｕｌａｔｏｒＦｏｌｌｏｗｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌ）は、メイン巻戻リールモータ１５に実装される。第１ＳＦＣ２７は、第１電流制御モデル２７ａ、第１規範モデル２７ｂ、第１ＰＤ制御器２７ｃを備える。

第１ＳＦＣ２７において、第１電流制御モデル２７ａは、カットオフ周波数ｇ_ＡＣＲを用いてトルク基準値τ_ｍａｉｎ ^ｒｅｆを一次遅れ系として近似する。第１規範モデル２７ｂは、第１電流制御モデル２７ａの出力値に基づいてメイン巻戻リールモータ１５の角速度のモデル値ω_ｍａｉｎ ^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。第１ＰＤ制御器２７ｃは、モデル値ω_ｍａｉｎ ^ｍと応答値ω_ｍａｉｎ ^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_ｍａｉｎ ^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１１に示すように、第２ＳＦＣ２８（ＳｉｍｕｌａｔｏｒＦｏｌｌｏｗｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌ）は、ダブリング巻戻リールモータ１６に実装される。第２ＳＦＣ２８は、第２電流制御モデル２８ａ、第２規範モデル２８ｂ、第２ＰＤ制御器２８ｃを備える。

第２ＳＦＣ２８において、第２電流制御モデル２８ａは、カットオフ周波数ｇ_ＡＣＲを用いてトルク基準値τ_ｄｂｌ ^ｒｅｆを一次遅れ系として近似する。第２規範モデル２８ｂは、電流制御モデルの出力値に基づいてメイン巻戻リールモータ１５の角速度のモデル値ω_ｄｂｌ ^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。第２ＰＤ制御器２８ｃは、モデル値ω_ｄｂｌ ^ｍと応答値ω_ｄｂｌ ^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_ｄｂｌ ^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。

以上で説明した実施の形態３によれば、メイン巻戻リールモータ１５とダブリング巻戻リールモータ１６とにおいて、外乱の影響が取り除かれる。このため、第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の厚みの精度をより向上させることができる。

１圧延機、１ａワークロール、２圧下装置、３メイン巻戻リール、３ａ第１回転速度センサ、４ダブリング巻戻リール、４ａ第２回転速度センサ、５送りロール群、６巻取リール、７第１入側張力計、８第２入側張力計、９入側板速度計、１０入側板厚計、１１出側板厚計、１２出側板速度計、１３出側張力計、１４圧延機モータ、１５メイン巻戻リールモータ、１６ダブリング巻戻リールモータ、１７巻取リールモータ、１８圧延機駆動装置、１９メイン巻戻リール駆動装置、２０ダブリング巻戻リール駆動装置、２１巻取リール駆動装置、２２制御装置、２２ａ第１速度計側部、２２ｂ第２速度計側部、２２ｃ第１張力計側部、２２ｄ第２張力計側部、２２ｅ目標張力追従成分算出部、２２ｆ張力偏差抑制成分算出部、２２ｇ第１ハイブリッドコントローラ、２２ｈ第２ハイブリッドコントローラ、２３目標張力追従用張力制御器、２４張力偏差抑制用張力制御器、２５第１外乱オブザーバ、２６第２外乱オブザーバ、２７第１ＳＦＣ、２７ａ第１電流制御モデル、２７ｂ第１規範モデル、２７ｃ第１ＰＤ制御器、２８第２ＳＦＣ、２８ａ第２電流制御モデル、２８ｂ第２規範モデル、２８ｃ第２ＰＤ制御器

Claims

メイン巻戻リールと圧延機との間の第１アルミニウム材料の張力を計測する第１張力計側部と、
ダブリング巻戻リールと前記圧延機との間の第２アルミニウム材料の張力を計測する第２張力計側部と、
第１アルミニウム材料および第２アルミニウム材料の張力の指令値から前記第１張力計側部により計測された張力と前記第２張力計側部により計測された張力との平均値を減じた値を算出する目標張力追従成分算出部と、
前記第１張力計側部により計測された張力から前記第２張力計側部により計測された張力を減じた値を算出する張力偏差抑制成分算出部と、
前記目標張力追従成分算出部により算出された値に基づいた目標張力追従成分に前記張力偏差抑制成分算出部により算出された値に基づいた張力偏差抑制成分を加えた値に基づいて、前記メイン巻戻リールを駆動するモータのトルク基準値を算出する第１ハイブリッドコントローラと、
前記目標張力追従成分算出部により算出された値に基づいた目標張力追従成分から前記張力偏差抑制成分算出部により算出された値に基づいた張力偏差抑制成分を減じた値に基づいて、前記ダブリング巻戻リールを駆動するモータのトルク基準値を算出する第２ハイブリッドコントローラと、
を備えたアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置。
前記メイン巻戻リールのモータの角速度を計測する第１速度計側部と、
前記ダブリング巻戻リールのモータの角速度を計測する第２速度計側部と、
前記第１ハイブリッドコントローラにより算出されたトルク基準値と前記第１速度計側部により計測された角速度とに基づいて、前記メイン巻戻リールのモータの外乱トルクを推定し、当該外乱トルクの推定値を前記メイン巻戻リールのモータのトルク基準値にフィードフォワード補償する第１外乱オブザーバと、
前記第２ハイブリッドコントローラにより算出されたトルク基準値と前記第２速度計側部により計測された角速度とに基づいて、前記ダブリング巻戻リールのモータの外乱トルクを推定し、当該外乱トルクの推定値を前記ダブリング巻戻リールのモータのトルク基準値にフィードフォワード補償する第２外乱オブザーバと、
を備えた請求項１に記載のアルミ箔ダブリング圧延設備の制御装置。