JP6436120B2 - 金属帯の通板位置制御方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属帯の通板位置制御方法および装置に関するものである。対象とする金属帯は、鋼帯または鋼板を主とするが、他の材質であってもよい。

CPC(Center Position Control)およびEPC(Edge Position Control)は、鋼板の搬送ライン上の通板位置を検出し、ライン中心や端部を目標位置に制御する通板位置制御方法である。ライン上での鋼板の通板位置は、位置検出器(投受光式、レーザー式等)によって計測され、計測された通板位置と目標通板位置との偏差（蛇行量）に基づいてライン方向と垂直に駆動する払い出し装置やステアリングロールの垂直位置を決定する。

例えば、特許文献１では、蛇行検出量と係数に基づいてステアリングロールの制御指令値を決定する方法が開示されている。また、特許文献２では、予め設定した補正値テーブル値と材料幅・速度に基づいて蛇行修正を行うステアリングロールへの補正値を決定する方法が開示されている。

特開平７−２６７４４４号公報 特開２００７−２１７１２３号公報

鋼板の通板位置を計測する位置検出器と、蛇行量を補正するための駆動装置(払い出し装置・ステアリングロール等)とが離れた場所に設置されている場合には、通板位置を計測してから蛇行量を補正する操作を行うまでに時間遅れ、すなわち計測遅延（むだ時間）が生じる。この計測遅延は、鋼板速度に依存し変化するため、制御系を不安定化させる要因となる。

しかしながら、特許文献１では、計測遅延による影響は考慮されておらず、特許文献２では、鋼板速度に基づいて補正値を決定しているものの、複数の通板位置検出器が必要な上、予め補正値テーブルや学習係数を設定する必要があるという問題がある。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、計測遅延の時間変化によらず安定した通板位置制御を実現することができる、金属帯の通板位置制御方法および装置を提供することを目的とする。

上記課題は、以下の発明によって解決できる。

［１］ 金属帯を通板する駆動装置の下流における金属帯幅方向の通板位置実績をフィードバック制御する金属帯の通板位置制御方法において、
前記通板位置実績を計測してから前記駆動装置で位置補正の操作を行うまでの計測遅延が時間変化することによる外乱を推定し、推定した外乱を前記通板位置実績に補償して、目標通板位置にフィードバックすることを特徴とする金属帯の通板位置制御方法。

［２］ 上記［１］に記載の金属帯の通板位置制御方法において、
前記外乱を推定するにあたっては、以下の（１）式により演算することを特徴とする金属帯の通板位置制御方法。

［３］ 金属帯を通板する駆動装置の下流における金属帯の幅方向の通板位置実績をフィードバック制御する金属帯の通板位置制御装置において、
前記通板位置実績を計測する通板位置検出器と、
前記駆動装置を通板ライン垂直方向に移動するアクチュエータと、
前記通板位置実績と通板目標位置との偏差に基づき、速度指令値を演算して前記アクチュエータに指令する制御装置とを具備し、
該制御装置は、
前記通板位置実績を計測してから前記駆動装置で位置補正の操作を行うまでの計測遅延が時間変化することによる外乱を推定し、推定した外乱を前記通板位置実績に補償して、目標通板位置にフィードバックすることを特徴とする金属帯の通板位置制御装置。

［４］ 上記［３］に記載の金属帯の通板位置制御装置において、
前記外乱を推定するにあたっては、以下の（１）式により演算することを特徴とする金属帯の通板位置制御装置。

本発明によれば、通板位置計測の遅延による外乱をオブザーバにより推定し、推定した外乱を補償するようにしたので、計測遅延の時間変化によらず、位置制御精度が高く安定した通板位置制御を実現することができるようになった。

本発明に係る装置構成例を示す図である。 本発明の通板位置制御ブロック線図を示す図である。 本発明の検出遅延オブザーバを入れた場合と切った場合の位置制御結果の一例を示す図である。

図１は、本発明に係る装置構成例を示す図である。図１中、１はコイル払い出し装置、２は通板材、３はアクチュエータ、４は制御装置、５は通板位置検出器を、それぞれ表す。

コイル払い出し装置１によって払い出された通板材２の幅方向の通板位置を、例えば、投受光式、レーザー式といった通板位置検出器５により測定し、測定した通板位置と通板目標位置との偏差(蛇行量)に基づき制御装置４で速度指令値を演算し、これをシリンダなどのアクチュエータ３に指令してコイル払い出し装置１を通板ラインの通板方向に対して垂直方向に移動させることによって、鋼板の通板位置を制御する。ここで、制御装置４内に、後述する検出遅延外乱オブザーバを実装して、計測遅延による外乱補償を行う。

なお、ここでは、初めにコイル状の鋼板を払い出すコイル払い出し装置を用いた通板位置制御について説明を行っているが、これ以降の通板途中に設置されたステアリングロールといった駆動装置でも同様に適用することができる。

図２は、本発明の通板位置制御ブロック線図を示す図である。図２中、６はＰＩ制御器、７はアクチュエータモデル、８は検出遅延、９は検出遅延外乱オブザーバを、それぞれ表す。また、図中の英字で表した変数、例えば、X_refは、図中右横に示す通り目標通板位置を示している。

ＰＩ制御器６は、目標通板位置X_refに対する制御器であり、ここではＰＩ（比例・積分）制御器を示しているが、これに限らず他の制御器を用いてもよい。アクチュエータモデル７は、図１に示すアクチュエータ３を積分にてモデル化したものである。

通板位置実績X_ansは、コイル払い出し装置１より下流の通板位置検出器５まで搬送された後に計測されるため、通板材の巻きずれ量U_dには８で示す検出遅延ｅ^−ｓＴが生ずる。

検出遅延オブザーバ９は、アクチュエータモデル７への速度指令値V_refおよび通板位置実績X_ansより、外乱を以下の（１）式のように推定する。

なお、（１）式の右辺では、括弧の前に示す１次遅れのローパスフィルタを用いているが、２次遅れ以上の高次のローパスフィルタを用いてもよい。

入力（速度指令値V_ref）と出力（通板位置実績X_ans）を監視（オブザーブ）して、（１）式に示すように外乱を推定し、推定した外乱を通板位置実績X_ansに補償して、目標通板位置X_refにフィードバックする（図２参照）ことで、通板位置制御系の制御精度向上と安定化を図るものである。

実施例として、図２に示す検出遅延オブザーバ９を使用した場合と使用しなかった場合の位置制御シミュレーションを行い、その結果を比較した。

図３は、本発明の検出遅延オブザーバを入れた場合と切った場合の位置制御結果の一例を示す図である。図では、目標位置との偏差の時間推移を示している。

条件としては、比例ゲインK_pを2.0、積分ゲインK_Iを4.0、検出遅延オブザーバのローパスフィルタのゲインg_d を100、および通板目標位置X_refを0であるとした。

計測遅延の時間変化としては、通板速度が加速中であると想定し、時間tが0〜5[sec]において検出遅延時間Tが0.4〜0.2[sec]に線形に変化するとした。

また、外乱としての巻きずれ量U_dには、以下の（２）式に示す周期外乱を与えた。

図３からは、検出遅延オブザーバを使用することで、使用しない場合に比べて位置偏差が小さくなり、周期外乱による位置偏差への影響が抑えられ、位置制御精度が向上していることが分る。また、検出遅延オブザーバを使用しない場合は、当初位置偏差が大きくでて、時間の経過とともに偏差が減衰しているのに対して、検出遅延オブザーバを使用した場合は、当初から位置偏差が小さく持続しており、位置制御が安定していることが分る。

以上、計測遅延の時間変化によらず、位置制御精度が高く安定した通板位置制御が実現できることを確認できた。

１ コイル払い出し装置
２ 通板材
３ アクチュエータ
４ 制御装置
５ 通板位置検出器
６ ＰＩ制御器
７ アクチュエータモデル
８ 検出遅延
９ 検出遅延外乱オブザーバ

Claims (2)

1. 金属帯を通板する駆動装置の下流における金属帯幅方向の通板位置実績をフィードバック制御する金属帯の通板位置制御方法において、
   前記通板位置実績を計測してから前記駆動装置で位置補正の操作を行うまでの計測遅延が時間変化することによる外乱を推定し、推定した外乱を前記通板位置実績に補償して、目標通板位置にフィードバックし、前記外乱を推定するにあたっては、以下の（１）式により演算することを特徴とする金属帯の通板位置制御方法。
   
2. 金属帯を通板する駆動装置の下流における金属帯の幅方向の通板位置実績をフィードバック制御する金属帯の通板位置制御装置において、
   前記通板位置実績を計測する通板位置検出器と、
   前記駆動装置を通板ライン垂直方向に移動するアクチュエータと、
   前記通板位置実績と通板目標位置との偏差に基づき、速度指令値を演算して前記アクチュエータに指令する制御装置とを具備し、
   該制御装置は、
   前記通板位置実績を計測してから前記駆動装置で位置補正の操作を行うまでの計測遅延が時間変化することによる外乱を推定し、推定した外乱を前記通板位置実績に補償して、目標通板位置にフィードバックし、前記外乱を推定するにあたっては、以下の（１）式により演算することを特徴とする金属帯の通板位置制御装置。