JPH02211906A - 熱間連続圧延機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱間連続圧延機の制御方法に関し、さらに詳
述すれば、熱間連続圧延機における制御系の相互干渉を
抑制する方法に関する。

〔従来の技術〕

熱間連続圧延機においては、自動板厚制御（以下へＧＣ
という）、スタンド間張力制御（以下ＬＴＣという）、
スタンド間のルーバ角度制御（以下Ｌｌ（Ｃという）等
の様々な制御機能を有する制御系が付加されて用いられ
ている。

ところが、これらの制御系は、はとんどが単一人力、単
一出力のフィードバック制御系であり、しかも夫々が独
立して構成されているために、各制御量が相互的な干渉
を受ける場合がある。例えば、前記ＡＧＣにより板厚を
修正すべく圧下位置を変化させると、スタンド間のスト
リップ長が変化するため張力が変化する。逆に板幅を修
正すべく張力の設定値を変更すると圧延荷重が変化し、
ＡＧＣが影響して板厚が変化する。これと同様に前記Ｌ
ＩＩＣとＬＴＣとは相互に干渉し合う系であるため、板
幅を修正すべ（張力の設定値を変更するとルーバ角度が
変化する。そして、これらの相互的な干渉によって製品
の寸法精度が悪くなるという問題がある。

一方、製品の寸法精度、特に板厚精度、板幅精度に対す
る要求は年々厳しくなっており、所定の寸法精度を達成
するためには、ＡＧＣ，ＬＴＣ及びＬＨＣの夫々の間の
相互干渉を極力無くしていくことが必要である。

従来の、前記相互干渉による問題を解決する方法として
は特開昭６１−１４０７号公報には前置補償器としてク
ロスコントローラを用い、主制御器から見た見かけ上の
制御対称を非干渉化する制御方法が開示されている。ま
た、特開昭４９−２８５５７号公報には、全スタンドを
まとめて一つの圧延現象として取扱い、連続圧延機の制
御系を最適レギュレータ問題の解として構成する方法が
開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記特開昭６１−１４０７号公報では、
２スタンド間の非干渉化しか考えておらず、連続圧延機
のように張力を介して各スタンドの圧延現象が相互に干
渉し合う場合には、非干渉化が不充分であるという問題
があり、また、前記特開昭４９２８５５７号公報では、
制御系の設計過程が複雑であり、内部構造が解り難いた
め、制御装置を実装した後の調整が困難であるという問
題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、板厚
制御系、張力制御系及びルーバ角度制御系間の相互的干
渉を抑えるためのフィードハック回路の出力信号を既設
のＡＧＣ，ＬＴＣ及びＬＩＩＣにフィードバンクするこ
とにより連続圧延機全体の制御精度を向上させ、また、
制御装置の調整が簡単である熱間連続圧延機の制御方法
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る熱間連続圧延機の制御方法は、複数スタン
ドを有する熱間連続圧延機で圧延される板材の各スタン
ド出側板厚、スタンド間張力及びスタンド間に配された
ルーバの角度を制御する連続圧延機の制御方法において
、前記熱間連続圧延機の圧延現象を所定値を中心として
線形圧延モデルで表わし、前記熱間連続圧延機の各スタ
ンドに独立的に配設された板厚制御系、張力制御系及び
ルーバ角度制御系を線形状態方程式で表わし、前記線形
圧延モデル及び線形状態方程式を連立させ、更にスタン
ド間の移送遅れを一次遅れ要素で表し、前記熱間連続圧
延機全体を一つの多変数制御系として線形状態方程式で
表し、前記スタンド出側板厚、スタンド間張力及びルー
バ角度に関する基準値との偏差に関する二次形式の評価
関数を設定し、該評価関数を最小とするフィードバック
ゲインを決定し、このフィードバンクゲインによって定
まる信号を前記スタンド毎に独立的に配設されている前
記板厚制御系、張力制御系及びルーバ角度制御系ヘフィ
ードバソクさせることを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、熱間連続圧延機全体の圧延現象を一
つの多変数制御系として線形状態方程式で表現すること
により複数の変数の相互間の影響を十分に考慮した制御
モデルが作成でき、またこの制御モデルを最適制御する
フィードバック回路の出力信号を各スタンドに独立的に
配設されている制御系の出力信号へフィードバックする
ことにより各制御系間の干渉が抑制できる。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的
に説明する。

第１図は本発明に係る熱間連続圧延機の模式図であって
、図中１〜６はスタンドであり、該スタンド１〜６には
夫々、圧延ロール１１〜１６及び該圧延ロール１１〜１
６と連動回転するバンクアンプローＩＬ／４１〜４６を
備え、圧延材１０は圧延ロール１１より圧延ロール１６
の方向へ移送されつつ圧延される。前記圧延ロール１１
−１６は圧延機駆動用モータ２１〜２６により駆動され
、圧延ロール１１〜１６の回転数制御は速度制御装置２
１０〜２６０によって圧延機駆動用モータ２１〜２６の
回転数を調節することにより行われる。

また、５１〜５６は板厚制御装置であって、圧下モータ
６１〜６６の駆動制御を行うことにより圧下スクリュ、
−７１〜７６を上下動させ、圧延ロール１１〜１６にお
ける対向するロール間の間隙を調整することにより板厚
を調整する。

３１〜３５は各スタンド１〜６間に配設されたルーバで
あり、圧延材ｌＯをルーバ３１〜３５との接触面側から
上方へ向けて押圧し、各スタンド１〜６間で圧延材１０
に張力を付与すると共に、圧延材１１の適正なループ量
を確保するようになっている。ルーバ３１〜３５はロー
ラ３１１〜３５１を枢支したアーム３１２〜３５２の基
端部を油圧駆動又は電動のルーバ駆動アクチュエータ３
１３〜３５３に連繋して構成されており、アーム３１２
〜３５２とこれらと同様に該ルーバ駆動アクチュエータ
３１３〜３５３に接続されているアーム３１４〜３５４
との角度θはルーバ位置制御装置３１０〜３５０により
制御され、これによってルーバ３１〜３５の圧延材に対
する押圧力が調節される。

斯かる熱間連続圧延機においては、圧延材１０はスタン
ド１よりスタンド６の方向へ白抜き矢符に示す如く移送
されつつ、圧延される。なお、前述した如き板厚制御系
、張力制御系及びルーバ角度制御系は各スタンド１〜６
に夫々独立的に配設されている。

さて、本発明に係る熱間連続圧延機の制御方法は、線形
系の最適レギュレータ理論に基礎を置くものである。従
って、まず、非線形である圧延現象を所定基準値（以下
セットアツプ値という）の周りで線形化し、線形圧延モ
デルを作成する。これらのうち本発明書で用いる線形圧
延モデルの主なものを下記（１）〜（７）式により示す
。

（以　下　余　白） 〈ゲージメータ式〉 く体積速度一定の式〉 Ｈ，傘ΔＶ！＋＋＋ｊ　　ｌｉａ＋ｉ”ΔＨｔ＝ｈｚ”
ΔＶｏｖｌ　ｉ　　＋ＶｏｕＬ＋　ｉ”Δｈ。

・・・（２） 〈圧延荷重式〉 く先進率式〉 ・・・（３） ・・・（４） 〈板速度の式〉 ΔＶｏｕｔ＋！　　　＝　　（１＋　ｆｚ”　　）　　
Δｖ、　　　十％ｌ　ｉｌｌ　　Δｒ　ｉく張力発生式
〉 ・・・（Ｅ 〈スタンド間移送遅れの式〉 ・・・（７） 但し、Ｈ：入側板厚 ｈ：出側板厚 σ：ニスタフ間張力応力 θ：ルーバ角度 ｂ：ルーバ角速度 Ｓ；ロールギャップ Ｐ：圧延荷重 Ｍ：ミル剛性係数 Ｅ：ヤング率 Ｌ：スタンド間距離 Ｖｒｎ：入側板速度 ｖｏｕｔ　：出側板速度 ｒ：先進率 Ｖ二ロール周速度 Ｔｄ：スタンド間移送時間 また、ｉはスタンドを表し、＊を付けであるものは基準
値を表し、Δは該基準値からの偏差を表している。

以上の弐にルーバ系の運動方程式を加え、圧下位置及び
主機速度等の各変数について整理し、線形状態方程式の
形で表すと下記（８１，（９１式に示す如き圧延機全体
の状態方程式が得られる。

ｘ＝Ａｘ　　＋Ｂｕ　　＋Ｅ、ａｌ　　−・・（ｓｌｔ ｙ　＝　Ｃｘ　　＋　Ｅｎｄ　！　　　　　・・１９１
但し、Ｘは連続圧延機の状態変数であり、Ｕは操作量、
ｙは圧延機全体の出力、ｄ、、ｄ２は外乱、Ａは圧延中
の各変数（Ｘの要素）が変動した場合の該変数相互の影
響係数行列、Ｂは前記操作量ｕを変化させた場合、Ｘに
与える影響を表す係数行列、ＣはＸの要素が変化した場
合の圧延機全体の出力ｙに与える影響係数行列で、Ｅ＋
、Ｅｚはそれぞれ外乱ｄ、、ｄ２がＸに与える影響係数
行列である。

第２図は本発明の基本構成を示すブロック図であって、
図中８１は従来の制御装置であるＰＩ制御器であり、８
０は本発明に係るフィードバック回路である。本発明の
基本構成は従来の制御装置であるＰ■制御器８１の出力
側にフィードバック回路８０を接続し、熱間連続圧延［
８７の出力ｙを前記ＰＩ制御器８０の入力側にある加え
合せ点８２にフィードバックさせて目標値ｙｒと出力ｙ
との偏差を求め、この偏差に基づいて制御を行うように
なっている。

前記加え合せ点８２より出力される信号ｅは、目標値ｙ
、、と出力ｙとの偏差であって、このｅがＰ！制御器８
１に出力される。ＰＩ制御器８１はゲインＫＰを有する
比例増幅器８１１　と積分器８１２とにより構成されて
おり、前記ｅは比例増幅器８１１及び積分器８１２に入
力され、比例増幅器８１１にて増幅されてに、ｅとして
加え合せ点８３へ出力され、また、積分器８１２にて積
分されて積分器の出力Ｖとして加え合せ点８３へ出力さ
れる。加え合せ点８３においては前記）（ｒｅと■とを
加え、ＰＩ制御器８１の出力である）（ｒｅ　＋ｖとし
て加え合せ点８４へ出力される。

加え合せ点８４においてはＰＩ制御器の出力と後述する
フィードバックのゲインＦにより補償されたフィードバ
ック信号Ｆｘが入力される。

前記加え合せ点８４より操作量Ｕが行列Ｂへ出力され、
行列Ｂにおいて人力されたＵはＢと乗算され、Ｂｕとし
て加え合せ点８５へ出力される。加え合せ点８５では前
記Ｂｕ及び外乱Ｅ、ｄ、と後述する行列Ａより入力され
るＡｘとが加算される。この結果は積分器８６へ出力さ
れ、積分演算される。

この演算結果であるＸは行列Ａ１行列Ｃ及びフィードバ
ックゲインＦへ出力され、行列Ａにおいては、入力され
たＸはＡと乗算され、Ａｘとして前記加え合せ点８４ヘ
フィードバソクされ、行列Ｃにおいては、入力されたＸ
はＣと乗算され、Ｃｘとなり、このＣｘに外乱Ｅ２ｄ２
が加わりｙとして圧延機全体の制御量として出力され、
一部は加え合せ点８２ヘフィードバソクされる。また、
フィードバンクゲインＦに入力されたＸはＦと乗算され
、Ｆｘとして加え合せ点８４にフィードバンクされる。

フィードバックゲインＦはフィードバック制御系８０の
フィードバックループを考慮に入れ、圧延機全体の最適
化を図るべ（決定されるものである。

この決定手順を説明する。

ｄ、＝ｄ２＝０、）’ｒ＝０の場合を想定し、第２図Ｐ
Ｉ制御器８１中の積分器８１２は制御対象のモデル化誤
差及び定植外乱の補償要素として使用することとし、以
下では積分器８１２は取り除いて考える。このときフィ
ードバック量をＷとすれば前記（８１，（９１式は下記
αφ、ａυ式に変換することができる。

ｘ　　＝Ａｘ　　＋Ｂ　　（−ＫＰＣＸ＋Ｗ）　　　　
”ＪＯ）ｄｔ ｙ＝ｃに　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・α
υここで、（８）、　（９）で表される連続圧延機の圧
延プロセスに対して、圧延中の各変数の基準値からの偏
差（板厚偏差、張力偏差、ルーバ角度偏差）と、これら
の制御信号量が最小となるように前記偏差と制御信号と
の和を表す二次形式の評価関数Ｊ　（Ｗ）を下記（１２
）式の如く設定し、該評価関数Ｊ　（Ｗ）を最小化する
ようにＷを決定する。

Ｊ　　（Ｗ）　＝Ｓｏ　　（ｙ’　Ｑｙ　十Ｗ”　ＲＷ
）ｄｔ　　・０３但し、ｙＴ及びＷ７はｙ及びＷの転置
行列を示し、またＱ、　Ｒは重み行列であって、制御系
の応答を見ながら調整するものである。

Ｗは最適レギュレータ理論に基づいて、定常リカッチ方
程式の解である下記０１式に示す■を用い、下記Ｑ４）
式のように求められる。

ｎ　（Ａ−ＢＫＦＣ）＋　（Ａ−ＢＫＦＣ）”ｒｌ−ｎ
ＢＲ−’Ｂ丁　ｎ＋Ｑ＝０　　　　　　　　　・・・α
争Ｗ＝−Ｒ−’Ｂ’　ｎｘ　　　　　　　　　　・・Ｑ
４Ｊそして前記０１式においてＦ＝Ｒ−’Ｂ”ｎで示さ
れるＦを下記αω式に示される如き関係を有するフィー
ドバックゲインとし、第２図の積分器８６の出力を加え
合せ点８４ヘフィードバックさせれば、前記評価関数Ｊ
　［Ｗ）を最小とする操作量Ｗの修正量を算出すること
ができる。

Ｗ〒−Ｆｘ　　　　　　　　　　　・・・０ωこのよう
にして前記評価関数Ｊ　（Ｗ）が最小となるように得ら
れたフィードバック回路の出力を従来の単一人力、単一
出力の制御系に付加し、各制御系の相互的干渉を抑制し
ながら、連続圧延機全体の制御を行う。

以上説明した如き本発明に係る制御方法を用い実際に連
続圧延器の制御を行い、この結果を本発明方法と従来方
法とにより比較すべく、本発明方法による結果を第３図
に示し、従来方法による結果を第４図に示す。第３図及
び第４図において横軸は全て経過時間（秒）をとり、縦
軸は（ａ）に第４゜第５スタンド間張力応力、（ｂ）に
第５．第６スタンド間張力応力、ＩＣ）に第４ルーバ高
さ、（ｄ）に第５ルーバ高さ、（ｅ）に第４ルーバサー
ボバルブ吐出１、（ｆ）に第５ルーバサーボバルブ吐出
量、（ｇ）に第４スタンドロール周速度、（ｈ）に第５
スタンドロール周速度をとっである。

なお、この制御においては、第４スタンド（スタンド４
）入側の圧延材１０に＋３％の板厚変動を想定している
。第３図及び第４図を比較して明らかな如く、本発明方
法はスタンド間張力偏差及びルーバ角度偏差において従
来方法よりも変動が抑制されており、本発明方法の有用
性が証明できる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明に係る熱間連続圧延器の制御方
法は、板厚、張力及びルーバ角度間の相互的干渉を抑え
るためのフィードバック回路の出力信号をＡＧＣ，ＬＴ
Ｃ及びＬＨＣにフィードバックさせることにより、各制
御系の相互的干渉が抑制され、これにより、圧延機全体
の精度が向上する等本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は、
本発明に係る熱間速続圧延機の模式図、第２図は本発明
の基本構成を示すブロック図、第３図は本発明方法を用
いて圧延制御を行った場合の結果を示すグラフ、第４図
はそれを従来方法にて行った場合の結果を示すグラフで
ある。 ５１〜５６・・・板厚制御装置　　８０・・・フィード
バック回路　　２１０〜２６０・・・回転数制御装置　
　３１０〜３５０・・・ルーバ位置制御装置 特　許　出願人　住友金属工業株式会社代理人　弁理士
　河　　野　　登　　夫時 同 （秒） 時 固 （秒） 時　問　（秒） 処 図 時 固 （秒） キ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数スタンドを有する熱間連続圧延機で圧延される
   板材の各スタンド出側板厚、スタンド間張力及びスタン
   ド間に配されたルーバの角度を制御する連続圧延機の制
   御方法において、 前記熱間連続圧延機の圧延現象を所定値を 中心として線形圧延モデルで表わし、 前記熱間連続圧延機の各スタンドに独立的 に配設された板厚制御系、張力制御系及びルーバ角度制
   御系を線形状態方程式で表わし、前記線形圧延モデル及
   び線形状態方程式を 連立させ、更にスタンド間の移送遅れを一次遅れ要素で
   表し、前記熱間連続圧延機全体を一つの多変数制御系と
   して線形状態方程式で表し、 前記スタンド出側板厚、スタンド間張力及 びルーバ角度に関する基準値との偏差に関する二次形式
   の評価関数を設定し、該評価関数を最小とするフィード
   バックゲインを決定し、このフィードバックゲインによ
   って定まる信号を前記スタンド毎に独立的に配設されて
   いる前記板厚制御系、張力制御系及びルーバ角度制御系
   へフィードバックさせることを特徴とする熱間連続圧延
   機の制御方法。