JPH04361810A - Controlling method for hot rolling - Google Patents

Controlling method for hot rolling

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JPH04361810A
JPH04361810A JP3159877A JP15987791A JPH04361810A JP H04361810 A JPH04361810 A JP H04361810A JP 3159877 A JP3159877 A JP 3159877A JP 15987791 A JP15987791 A JP 15987791A JP H04361810 A JPH04361810 A JP H04361810A
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JP
Japan
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looper
tension
control
angle
speed
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JP3159877A
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Japanese (ja)
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JP2518746B2 (en
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Tetsuaki Kurokawa
哲明 黒川
Tetsumi Harakawa
哲美 原川
Yasuyoshi Shirai
白井 康好
Yasuaki Yoneyama
米山 泰章
Koichi Nishiyama
西山 功一
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

PURPOSE:To contrive cooperation of tension components and to reduce the fluctuation of looper angle by using a frequency weight filter and controlling by using H infinity control logic. CONSTITUTION:A signal abtd. by subjecting a tensile deviation signal (a) to pass through a frequency weight filter W1 26, signal abtd. by subjecting at angular deviation signal (b) to pass, through a frequency weight filter W 2 27 and signal abtd. by subjecting the tension (c) of sheet and looper angle (d) to pass through a frequency weight filter W3 28 are taken as new state variables and signals that the respective state variables that are newly added are multiplied by state feedback gains 29, 30, 21 and 31, 32, 25 are added to conventional state feedback signals.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延においてロー
ル周速及びルーパーモータートルクの変更によって張力
を一定とする制御方法に関する。 【0002】 【従来の技術】熱間圧延制御装置においては、高精度の
板厚を実現するために、自動板内板厚偏差制御系(AG
C)が採用されている(日本鉄鋼協会「板圧延の理論と
実際」p.223〜p.256)。 【0003】自動板内板厚偏差制御系を図8を用いて詳
細に説明する。 【0004】図8において、 M:圧延機剛性係数(KgW/mm) Q:圧延材塑性係数(KgW/mm) Δu:圧下系機構動作指令量(mm) ΔS:圧下機構動作量(mm) ΔP:圧延荷重変動量(KgW) Δh:出側板厚偏差(mm) ΔH:入側板厚偏差(mm) ΔRr :圧下リファレンス(mm) α:チューニングファクター(−−−)    (0≦
α≦1) s:プラスの演算子(1/sec) G:積分定数(1/sec) T1 :時定数(sec)、但し、T1 <<1.0で
ある。 【0005】この場合、入側板厚偏差(ΔH)から出側
板厚偏差(Δh)への伝達関数G1 は、数1で表され
るWを用いて数2で表される。 【0006】 【数1】 【0007】 【数2】 【0008】いま定常状態(s=0.0)での特性を考
えると、G1 は数3で表される。 【0009】 【数3】 【0010】従って、入側板厚偏差(ΔH)を完全に除
去するには、チューニングファクターはα=1.0が必
要である。 【0011】また自動板内板厚偏差制御系を用いた際に
、圧延材の張力,圧延材の板厚,圧延機の出側及び入側
の圧延材の速度,ルーパー角度より上流スタンドのロー
ル周速を変更する方法が採用されており、例えば、特開
昭59−110410号公報,特開昭62−72411
号公報,特開昭61−249617号公報等により開示
されており、これらの方法においては、通常の15〜2
5rad/secの交差周波数をもつ直流ミルモータが
使用されている。 【0012】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の方
法では、以下に示すような問題があり、これを図9を用
いて詳細に説明する。 【0013】図9は従来の熱間圧延制御装置を示す図面
である。図9において、1は圧延材,2は第i−1番圧
延機(以下、上流側圧延機と称する),3は第i番圧延
機(以下、下流側圧延機と称する),4はルーパーロー
ル,5はルーパーアーム,6はルーパー駆動用モータ,
7はCPU,10は上流側ミルモータ系,また11は下
流側ミルモータ系であり、圧延材は上流側圧延機から下
流側圧延機へと流れている。 【0014】また図9において、 Hi :i番圧延機入側板厚(mm) Vi :i番圧延機入側速度(mm/sec)hi :
i番圧延機出側板厚(mm) vi :i番圧延機出側速度(mm/sec)Hi−1
 :i−1番圧延機入側板厚(mm)Vi−1 :i−
1番圧延機入側速度(mm/sec)hi−1 :i−
1番圧延機出側板厚(mm)vi−1 :i−1番圧延
機出側速度(mm/sec)ΔVRi−1 :i−1番
圧延機周速度変更量(mm/sec) である。 【0015】定常時においては、i番スタンド及びi+
1番スタンド間では、Vi−1 は数4で表される。 【0016】 【数4】vi−1 =Vi  【0017】i番スタンドにおいては、数5の関係が成
立している。 【0018】 【数5】Hi ・Vi =hi ・vi 【0019】
いま例えば、圧延材の変形抵抗が変動した場合に、圧延
機出側の板厚がhi →hi +Δhi と変動したと
き、これにともないVi は数6のように変動する。 【0020】 【数6】 【0021】また数7に示すように、速度の均衡が破れ
る。 【0022】 【数7】vi ≠Vi+1  【0023】このまま放置すれば、圧延材がループ状に
なって、圧延機内に折れ込んで圧延材が破断するおそれ
があるが、■ルーパーが上下する  ■上流側スタンド
のロール周速を変更することにより、上記数7の均衡を
取り戻す。 【0024】このように、板速の変化によって起こされ
る張力変化を、ルーパーモーターのトルクと上流又は下
流スタンドのロール周速とを制御することにより抑制し
ようとしている。つまり2つの操作量により1つの制御
量を制御しようとする冗長な制御系となっている。 【0025】このように従来制御には非干渉制御とLQ
制御があり、非干渉制御ではルーパーモータートルクに
よりルーパー高さを制御し、ロール周速により張力を制
御するという形で、張力制御にはロール周速という操作
量しか使われていなかった。従って、非干渉制御での外
乱抑制は図6に示すようになる。 【0026】図6は、変形抵抗等の変化やAGCの影響
により、入り側板速Vi が変化した場合の鋼板張力変
化の様子を表わしている。この図の縦軸は鋼板張力(K
gf)、横軸は時間(秒)を表わしている。 【0027】図中の符合1は後述する図3に示すルーパ
ー制御ブロック図における張力成分1に対応し、符合2
は張力成分2に対応し、符合Tはその和である張力に対
応している。なお張力成分1は、ロール周速を操作する
ことによる張力影響分を表し、張力成分2はルーパー角
度を操作することによる張力影響分を表している。 【0028】また図6に示すように非干渉制御では、ロ
ール周速を操作することによる張力成分1がトータルの
張力変動に等しく、すなわちルーパー角度変化による張
力影響分が0では、張力成分2による抑制は行なわれて
いないため、AGCの油圧圧下により先進率が10%程
度変動した場合、板速変動外乱の影響を大きく受け、振
巾700Kgf程度の張力変動が発生している。またそ
の周期は油圧圧下の応答120radに対応している。 【0029】LQ制御で行なった場合が図7である。こ
の場合、2つの操作量による張力影響分である張力成分
1と2がある程度打ち消し合い、トータルの張力変動は
、振巾100kgf程度の変動に抑制している。 【0030】しかし張力成分2を使い過ぎているため、
ルーパー角度変動〔張力成分2×(L/EhB)KLS
〕が大きく、不安定な操業となってしまう。従って2つ
の操作量の協調を、定量的にかつ両者が協調するように
図った設計が必要となる。 【0031】つまり2つの張力成分の分担を、周波数上
で適切に分離協調することが必要となる。具体的には、
大きくゆっくりとした動きに対しては、ロール周速すな
わち張力成分1で対応し、ルーパーをあまり動かすと操
業安定に支障を来すので、細かく速い動きにはルーパー
の上下動作、即ち張力成分2で対応することが必要と考
えられる。 【0032】本発明は、上記課題を有利に解決した熱間
圧延の制御方法を提供する。 【0033】 【課題を解決するための手段】本発明は、鋼板圧延時に
、圧延材料の張力を計測する張力計,圧延材を上下させ
るルーパーの角度計及び角速度計から検出される圧延材
の張力,ルーパー角度,ルーパー角速度より、中央演算
処理装置でミルモーターの回転速度修正量及びルーパー
トルク又はルーパーモーター回転速度修正量を算出する
際、ロール周速変更による張力制御分と、ルーパー角度
変更による張力制御分を適切な周波数域で分割するため
の周波数重みフィルタを用い、H∞制御理論により状態
フィードバックゲインを決定してロール周速及びルーパ
ーモータートルクを変更することを特徴とする熱間圧延
制御方法である。 【0034】 【作用】以下本発明を、作用とともに詳細に説明する。 【0035】図1には、本発明を実施するに好適な熱間
圧延制御装置と、それを用いた熱間圧延制御方法の例を
示す。 【0036】図1において、1は圧延材,2は第i−1
番圧延機(以下、上流側圧延機と称する),3は第i番
圧延機(以下、下流側圧延機と称する),4はルーパー
ロール,5はルーパーアーム,6はルーパー駆動用モー
タ,7はCPU,8は上流側ミルモータ系,9は下流側
ミルモータ系であり、圧延材1は上流側圧延機から下流
側圧延機へと流れている。 【0037】図1および図2において、Hi   :i
番圧延機入側板厚(mm)Vi   :i番圧延機入側
速度(mm/sec)hi   :i番圧延機出側板厚
(mm)vi   :i番圧延機出側速度(mm/se
c)Hi−1 :i−1番圧延機入側板厚(mm)Vi
−1 :i−1番圧延機入側速度(mm/sec)hi
−1 :i−1番圧延機出側板厚(mm)vi−1 :
i−1番圧延機出側速度(mm/sec)ΔVRi−1
 :i−1番圧延機周速度変更量(mm/sec) である。 【0038】また図2において、W1 ,W2 ,W3
 :周波数重みフィルタ‖印  :切替えスイッチ(ソ
フトスイッチ)であり、ONはLQ(ILQ)制御モー
ド,OFFはロバスト制御モードである。 KI ・ :積分ゲイン KP ・ :状態フィードバックゲインKS ・ :ゲ
イン調整パラメータ 【0039】またCPU7,上流側ミルモータ系8には
、本発明の40rad/sec以上の交差周波数をもつ
交流ミルモータ系を装備している。熱間圧延において、
高精度の板厚を実現するには、チューニングファクター
を0.85〜1.0にする必要があり、ルーパーの振れ
角度と鋼板の張力変動が大きくなるが、操業の安定化の
ためルーパーの振れ角度と鋼板の張力変動量をある一定
以下に抑える必要がある。 【0040】図2、本発明を実施するルーパー多変数最
適制御系のブロック線図である。 【0041】先ず張力目標と角度目標が外部から設定さ
れ、それぞれ張力実績(ハ)及び角度実績(ニ)と比較
され、その差分が積分器10,11に入力される。つい
で積分器10,11の出力に積分ゲイン12,13,1
4,15がかけられる。これに、以下に説明する状態フ
ィードバック信号分(イ),(ロ)が加えられ、最終的
に調整ゲイン16,17をかけられたものがミル周速及
びルーパーへの指令値となる。 【0042】状態フィードバック信号(イ),(ロ)の
計算は、プロセス状態量である。鋼板張力(ハ),ルー
パー角度(ニ),ルーパー角速度(ホ)に対しそれぞれ
状態フィードバックゲイン18,19,20及び22,
23,24をかける。 【0043】更に以下が本発明の特徴であるが、張力偏
差信号(ヘ)に周波数重みフィルタW1 26を通した
信号を、及び角度偏差信号(ト)に周波数重みフィルタ
W2 27を通した信号、及び鋼板張力(ハ),ルーパ
ー角度(ニ)信号に周波数重みフィルタW3 28を通
した信号を新たな状態変数とし、それぞれの新たに追加
した状態変数に状態フィードバックゲイン29,30,
21、及び31,32,25をかけた信号を、従来の状
態フィードバック信号に加える。 【0044】周波数重みフィルタW1 26,W2 2
7,W3 28は本発明のポイントであり、以下に説明
する図4、また符号33のプロセス+操作端についても
、図3にて説明する。 【0045】図2(B)は本発明を実施するルーパー最
適制御系のプロセス操作端33のブロック線図である。 【0046】符号100は圧延ロール速度制御系の応答
を二次系で近似したものであり、この圧延ロール速度制
御系100の出力は、スタンド間ロール周速の速度差に
対応し、板速外乱Vd,及び張力変化による板速へのフ
ィードバック項(a)をひいた信号を(b)を積分10
1したものがループ間のたわみ量(c)となり、それに
ヤング率をかけ、スタンド間長さ104で割ったものが
張力成分1(d)となる。 【0047】またルーパートルクから張力成分1(d)
に張力からトルクへの影響係数KgT105をかけた信
号、及びルーパー角速度(f)にルーパーのダンピング
定数107をかけた信号、及びルーパー角度信号(g)
にルーパー角度からルーパートルクへの影響係数KgS
108をかけた信号を差し引いた信号をルーパーの慣性
モーメントで割り、積分106した信号がルーパー角速
度(f)となり、更に積分109した信号がルーパー角
度信号(g)となる。 【0048】なお各係数については次の通りである。 【0049】E:鋼板のヤング率,  I:ルーパー系
の慣性モーメント,L:スタンド間距離,  f:ルー
パーのダンピング定数,KVT:張力から板速への影響
項,KgT:張力からトルク(鋼板からルーパーに加わ
るトルク)への影響項,KLS:ルーパーの角度から板
伸び量への影響項,KgS:ルーパー角度からルーパ負
荷トルクへの影響項, 【0050】KVT:i〜(i+1)スタンド間張力変
化は、iスタンドの前方張力,i+1スタンドの後方張
力変化に対応するので、これによりiスタンドの先進率
fi ,i+1スタンドの後進率bi+1 が変化する
。従ってi,i+1スタンドロール周速が一定でも、i
スタンド出側,i+1スタンド入側板速が変化する。 【0051】先進率:f=(VO −Vr )/Vr 
  後進率:b=(Vr −Vi )/Vr ロールの
出側入り側で鋼板はスリップするのでロール周速と鋼板
速度は一致しない。Vo:出側板速,Vi :入側板速
,Vr :ロール周速  Vo>Vr >Vi として
、KVTは数8のようになる。 【0052】 【数8】   KVT=(dfi /dT)・Vr,i +(db
i+1 /dT)・Vr,i+1 【0053】KgT
:鋼板張力T(kg)がルーパに及ぼすトルクGt (
kg・m)は、数9のように表される。 【0054】 【数9】Gt =R1 ・T・(sin(θ+β)−s
in(θ−α))(kg・m)となり、従ってKgTは
数10のように、またKgSは数11のようになる。 【0055】 【数10】   KgT(θ)=R1 ・(sin(θ+β)−si
n(θ−α))(kg・m)【0056】 【数11】KLS:板伸び1=11 +12 −L=(
L1 +R1 ・cosθ)/cosα+(L−L1 
−R1 ・cosθ)/cosβ−L 【0057】ここで α=tan−1{(R1 ・sinθ+R2 −H1 
)/(L1 +R1 ・cosθ)},β=tan−1
{(R1 ・sinθ+R2 −H1 )/(L−L1
 −R1 ・cosθ)}である。 【0058】 【数12】従って      KLS=dl/dθ【0
059】KgS:ルーパー角度が変わることにより、変
化する負荷トルクは鋼板重量によるトルク,ルーパー自
重によるトルク,鋼板曲げによるトルク,例えば弾性体
の復原力によるものなどである。 【0060】鋼板重量によるトルク  GM =WL 
・cosθ・R1 ,WL :スタンド間に存在する鋼
板の重量ルーパ自重によるトルクGS =WS ・co
sθ・R1 /2,WS :ルーパ重量,ルーパー曲げ
によるトルクGE =k・(L・sinθ−H1 )c
osθ従ってKgSは数13のようになる。 【0061】 【数13】KgS=d(GM +GS +GE )/d
θ【0062】なおL,R1 ,R2 ,H1 ,L1
 ,E,I,θは、次の通りである。   L  :スタンド間距離            
          5.486m  R1 :ルーパ
ーアーム長さ                  0
.612m  R2 :ルーパーロール半径     
             0.092m  H1 :
ルーパーシャフト〜パスライン間距離  0.184m
  L1 :スタンド〜ルーパーシャフト      
    2.345m  E  :鋼板のヤング率  
                    1.8×1
010kg/m2   I  :ルーパー全慣性モーメ
ント            0.74kg・m・s2
   θ  :ルーパー角度 【0063】図4は本発明のポイントとなる周波数重み
フィルタW1 111,W2 112,W3 113に
関する説明で、これは図2の26,27,28に対応し
ている。 【0064】W1 111は張力成分1による張力制御
分担範囲を示し、低周波域を主に分担できるように低周
波数域で大きくする。またW2 112は張力成分1及
び2、つまりトータルの張力制御をどのくらい周波数領
域まで行なうかを示す周波数重みフィルタで、制御すべ
き応答範囲までのゲインを大きくする。またW3 11
3は張力成分2によって制御を行なわない周波数域を示
すフィルタである。 【0065】つまり張力成分2は、ルーパー角度信号(
g)に相当し、あまり大きく変動すると操業が不安定に
なるため、できるだけ動作量を制限すべきである。従っ
てルーパーによる張力制御分担は、高周波で細かく働か
すべきであり、W3 によりルーパーを動かさない周波
数域を表す。 【0066】W1 への入力は、張力成分1と張力目標
との差であり、W2 への入力は張力偏差そのもの、W
3 への入力は張力成分2である。これらの入力が、W
1 ,W2 ,W3 で設定した周波数重みよりも大き
くならないように、既知のH∞設計理論を使い、図2の
状態フィードバックゲイン(18,19,20,21,
22,23,24,25,29,30,31,32)を
決定する。 【0067】 【実施例】   L  :スタンド間距離            
          5.486m  R1 :ルーパ
ーアーム長さ                  0
.612m  R2 :ルーパーロール半径     
             0.092m  H1 :
ルーパーシャフト〜パスライン間距離  0.184m
  L1 :スタンド〜ルーパーシャフト      
    2.345m  E  :鋼板のヤング率  
                    1.8×1
010kg/m2   I  :ルーパー全慣性モーメ
ント            0.74kg・m・s2
   θ  :ルーパー角度 の場合、図3における板速外乱Vd(油圧圧下:120
radにより、先進率が正弦波上に10%変化する場合
)に対する張力変動を本発明の制御によって抑制した場
合の張力成分1,張力成分2,トータル張力を図5に示
す。 【0068】 【発明の効果】以上説明したように、従来の図6,図7
に示す非干渉制御,LQ制御に較べ本発明の制御では、
張力変動振巾が大巾に抑制されている(15kgf程度
)こと5判る。また張力成分2の振巾もLQ制御に比べ
小さく、ルーパー角度の変動も小さいことが判る。これ
は周波数重みフィルタによる、周波数域での2つの張力
成分の役割分離が、十分できているため、良く協調が図
られており、例えば図4のW3 113で設定した様に
、ルーパー角度変動も小さく抑えられている。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a control method for keeping tension constant during hot rolling by changing roll circumferential speed and looper motor torque. [0002] In hot rolling control equipment, automatic plate thickness deviation control system (AG) is used to realize highly accurate plate thickness.
C) is adopted (Japan Iron and Steel Institute, "Theory and Practice of Plate Rolling", p. 223 to p. 256). The automatic inner plate thickness deviation control system will be explained in detail with reference to FIG. In FIG. 8, M: Rolling mill rigidity coefficient (KgW/mm) Q: Rolling material plasticity coefficient (KgW/mm) Δu: Rolling system mechanism operation command amount (mm) ΔS: Rolling mechanism operation amount (mm) ΔP : Rolling load variation (KgW) Δh: Output side plate thickness deviation (mm) ΔH: Inlet side plate thickness deviation (mm) ΔRr: Rolling reference (mm) α: Tuning factor (---) (0≦
α≦1) s: Plus operator (1/sec) G: Integral constant (1/sec) T1: Time constant (sec), provided that T1 <<1.0. In this case, the transfer function G1 from the inlet plate thickness deviation (ΔH) to the outlet plate thickness deviation (Δh) is expressed by Equation 2 using W expressed by Equation 1. [Equation 1] [Equation 2] Now considering the characteristics in a steady state (s=0.0), G1 is expressed by Equation 3. ##EQU00003## Therefore, in order to completely eliminate the entrance plate thickness deviation (ΔH), the tuning factor must be α=1.0. [0011] Furthermore, when using the automatic inner plate thickness deviation control system, the tension of the rolled material, the thickness of the rolled material, the speed of the rolled material on the exit and entry sides of the rolling mill, and the roll of the upstream stand from the looper angle. A method of changing the circumferential speed has been adopted, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-110410, Japanese Patent Application Laid-open No. 62-72411.
In these methods, the usual 15 to 2
A DC mill motor with a crossover frequency of 5 rad/sec is used. [0012] However, the conventional method has the following problems, which will be explained in detail with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing a conventional hot rolling control device. In FIG. 9, 1 is a rolled material, 2 is an i-1 rolling mill (hereinafter referred to as an upstream rolling mill), 3 is an i-th rolling mill (hereinafter referred to as a downstream rolling mill), and 4 is a looper. roll, 5 is the looper arm, 6 is the looper drive motor,
7 is a CPU, 10 is an upstream mill motor system, and 11 is a downstream mill motor system, and the rolled material flows from the upstream rolling mill to the downstream rolling mill. In FIG. 9, Hi: Thickness of the plate at the entrance of the i-th rolling mill (mm) Vi: Speed at the entrance of the i-th rolling mill (mm/sec) hi:
I-th rolling mill outlet side plate thickness (mm) vi : I-th rolling mill outlet speed (mm/sec) Hi-1
: i-1 No. 1 rolling mill entrance plate thickness (mm) Vi-1 : i-
No. 1 rolling mill entry speed (mm/sec) hi-1: i-
No. 1 rolling mill outlet side plate thickness (mm) vi-1 : i-1 rolling mill exit speed (mm/sec) ΔVRi-1 : i-1 rolling mill circumferential speed change amount (mm/sec). [0015] In steady state, the i-th stand and i+
Between the No. 1 stands, Vi-1 is expressed by Equation 4. [Formula 4] vi-1 = Vi [0017] At the i-th stand, the relationship shown in Equation 5 holds true. [Equation 5] Hi ・Vi = hi ・vi 0019
For example, when the deformation resistance of the rolled material changes and the plate thickness at the exit side of the rolling machine changes as hi → hi +Δhi, Vi changes accordingly as shown in Equation 6. ##EQU6## Furthermore, as shown in the equation 7, the velocity equilibrium is broken. [Equation 7] vi ≠ Vi + 1 If left as it is, the rolled material may form a loop and fold into the rolling mill, causing the rolled material to break. By changing the roll circumferential speed of the side stand, the balance in Equation 7 can be restored. [0024] In this way, it is attempted to suppress changes in tension caused by changes in plate speed by controlling the torque of the looper motor and the circumferential speed of the rolls of the upstream or downstream stand. In other words, this is a redundant control system that attempts to control one controlled variable using two manipulated variables. In this way, conventional control includes non-interference control and LQ control.
In non-interference control, the looper height is controlled by the looper motor torque, and the tension is controlled by the roll peripheral speed, and only the manipulated variable of the roll peripheral speed was used for tension control. Therefore, disturbance suppression using non-interference control is as shown in FIG. FIG. 6 shows how the steel plate tension changes when the entry side plate speed Vi changes due to changes in deformation resistance, etc., and the influence of AGC. The vertical axis of this figure is the steel plate tension (K
gf), the horizontal axis represents time (seconds). Reference numeral 1 in the figure corresponds to tension component 1 in the looper control block diagram shown in FIG. 3, which will be described later.
corresponds to tension component 2, and the sign T corresponds to the tension that is the sum thereof. Note that tension component 1 represents the amount of tension affected by manipulating the roll circumferential speed, and tension component 2 represents the amount of tension affected by manipulating the looper angle. In addition, as shown in FIG. 6, in non-interference control, tension component 1 caused by manipulating the roll circumferential speed is equal to the total tension fluctuation, that is, if the tension influence due to the looper angle change is 0, the tension component 2 Since no suppression is performed, when the advance rate fluctuates by about 10% due to the hydraulic pressure reduction of the AGC, it is greatly affected by plate speed fluctuation disturbance, and tension fluctuation with an amplitude of about 700 Kgf occurs. Further, the period corresponds to a response of 120 rad under hydraulic pressure. FIG. 7 shows a case where LQ control is used. In this case, tension components 1 and 2, which are the tension effects of the two manipulated variables, cancel each other out to some extent, and the total tension fluctuation is suppressed to a swing width of about 100 kgf. However, since tension component 2 is used too much,
Looper angle variation [Tension component 2 x (L/EhB) KLS
] is large, resulting in unstable operation. Therefore, a design is required that allows the two manipulated variables to cooperate quantitatively. In other words, it is necessary to appropriately separate and coordinate the sharing of the two tension components in terms of frequency. in particular,
Large, slow movements are handled by the roll circumferential speed, or tension component 1. Moving the looper too much can impede operational stability, so fine, fast movements are handled by the looper's up and down movements, or tension component 2. It is considered necessary to take appropriate measures. The present invention provides a hot rolling control method that advantageously solves the above problems. [Means for Solving the Problems] The present invention provides for measuring the tension of the rolled material detected by a tension meter for measuring the tension of the rolled material, an angle meter and an angular velocity meter of a looper that moves the rolled material up and down during rolling of a steel plate. , looper angle, and looper angular velocity, when the central processing unit calculates the mill motor rotational speed correction amount and looper torque or looper motor rotational speed correction amount, it calculates the tension control amount due to the roll peripheral speed change and the tension control amount due to the looper angle change. A hot rolling control method characterized by using a frequency weighting filter to divide the control portion into appropriate frequency ranges and determining a state feedback gain based on H∞ control theory to change the roll circumferential speed and looper motor torque. It is. [Function] The present invention will be explained in detail below along with its function. FIG. 1 shows an example of a hot rolling control device suitable for carrying out the present invention and a hot rolling control method using the same. In FIG. 1, 1 is the rolled material, 2 is the i-1th
No. 1 rolling mill (hereinafter referred to as the upstream rolling mill), 3 is the i-th rolling mill (hereinafter referred to as the downstream rolling mill), 4 is the looper roll, 5 is the looper arm, 6 is the looper drive motor, 7 8 is a CPU, 8 is an upstream mill motor system, and 9 is a downstream mill motor system, and the rolled material 1 is flowing from the upstream rolling mill to the downstream rolling mill. In FIGS. 1 and 2, Hi :i
Thickness at the entrance of the No. rolling mill (mm) Vi : Speed at the entrance of the No. i rolling mill (mm/sec) hi : Thickness of the sheet at the exit side of the No. i rolling mill (mm)
c) Hi-1: No. i-1 rolling mill entrance plate thickness (mm) Vi
-1: i-1 rolling mill entry speed (mm/sec) hi
-1: No. i-1 rolling mill exit plate thickness (mm) vi-1:
i-1 rolling mill exit speed (mm/sec) ΔVRi-1
: I-1 rolling mill circumferential speed change amount (mm/sec). Further, in FIG. 2, W1, W2, W3
: Frequency weighting filter ▶ mark : Changeover switch (soft switch), ON is LQ (ILQ) control mode, OFF is robust control mode. KI: Integral gain KP: State feedback gain KS: Gain adjustment parameter Further, the CPU 7 and upstream mill motor system 8 are equipped with an AC mill motor system of the present invention having a cross frequency of 40 rad/sec or more. There is. In hot rolling,
In order to achieve highly accurate plate thickness, it is necessary to set the tuning factor to 0.85 to 1.0, which increases the swing angle of the looper and the tension fluctuation of the steel plate, but in order to stabilize the operation, the tuning factor of the looper needs to be set to 0.85 to 1.0. It is necessary to suppress the angle and tension variation of the steel plate to below a certain level. FIG. 2 is a block diagram of a looper multivariable optimal control system implementing the present invention. First, a tension target and an angle target are set from the outside, and compared with the actual tension (c) and actual angle (d), respectively, and the difference is input to the integrators 10 and 11. Then, the outputs of the integrators 10 and 11 are given integral gains of 12, 13, and 1.
Multiplyed by 4 and 15. To this, state feedback signals (a) and (b), which will be explained below, are added, and finally, the values multiplied by adjustment gains 16 and 17 become the mill circumferential speed and the command value to the looper. The calculation of the state feedback signals (a) and (b) is a process state quantity. State feedback gains 18, 19, 20, and 22 for steel plate tension (c), looper angle (d), and looper angular velocity (e), respectively.
Multiply by 23 and 24. Further, the following features of the present invention are that the tension deviation signal (F) is a signal passed through a frequency weighting filter W1 26, and the angular deviation signal (G) is a signal passed through a frequency weighting filter W2 27. The signals obtained by passing the frequency weighting filter W3 28 to the steel plate tension (c) and looper angle (d) signals are used as new state variables, and each newly added state variable is given a state feedback gain of 29, 30,
21, and the signal multiplied by 31, 32, and 25 is added to the conventional state feedback signal. Frequency weighting filter W1 26, W2 2
7, W3 28 is the key point of the present invention, and the process + operation end 33 will be explained below with reference to FIG. 4 and FIG. 3 as well. FIG. 2B is a block diagram of the process operating end 33 of the looper optimum control system implementing the present invention. Reference numeral 100 is a quadratic system approximation of the response of the rolling roll speed control system, and the output of this rolling roll speed control system 100 corresponds to the speed difference in the circumferential speed of the rolls between the stands, and the output of the rolling roll speed control system 100 corresponds to the speed difference in the circumferential speed of the rolls between the stands and Vd, and the signal obtained by subtracting the feedback term (a) to the plate speed due to the tension change, (b) is integrated by 10
1 becomes the amount of deflection between the loops (c), which is multiplied by Young's modulus and divided by the length 104 between the stands becomes the tension component 1 (d). [0047] Also, tension component 1(d) is obtained from the looper torque.
A signal obtained by multiplying by the influence coefficient KgT105 from tension to torque, a signal obtained by multiplying the looper angular velocity (f) by the damping constant of the looper 107, and a looper angle signal (g)
Influence coefficient KgS from looper angle to looper torque
The signal obtained by subtracting the signal multiplied by 108 is divided by the moment of inertia of the looper, and the signal obtained by integrating 106 becomes the looper angular velocity (f), and the signal further integrated by 109 becomes the looper angle signal (g). Note that each coefficient is as follows. E: Young's modulus of the steel plate, I: moment of inertia of the looper system, L: distance between stands, f: damping constant of the looper, KVT: influence term from tension to plate speed, KgT: torque from tension (from steel plate to KLS: Influence term from looper angle to plate elongation, KgS: Influence term from looper angle to looper load torque, KVT: i to (i+1) tension between stands Since the change corresponds to a change in the forward tension of the i-stand and the rearward tension of the i+1 stand, this changes the forward movement rate fi of the i stand and the backward movement rate bi+1 of the i+1 stand. Therefore, even if the circumferential speed of i, i+1 stand rolls is constant, i
The plate speeds on the exit side of the stand and the entrance side of the i+1 stand change. Advance rate: f=(VO−Vr)/Vr
Backward movement rate: b=(Vr - Vi)/Vr Since the steel plate slips on the exit and entry sides of the roll, the roll circumferential speed and the steel plate speed do not match. Vo: Outgoing plate speed, Vi: Incoming plate speed, Vr: Roll circumferential speed Vo>Vr>Vi, KVT is as shown in Equation 8. [Formula 8] KVT=(dfi/dT)・Vr,i+(db
i+1 /dT)・Vr,i+1 0053]KgT
: Torque Gt exerted on the looper by steel plate tension T (kg) (
kg·m) is expressed as shown in Equation 9. [Equation 9] Gt = R1 ・T ・(sin(θ+β)−s
in(θ-α))(kg·m), therefore, KgT becomes as shown in Equation 10, and KgS becomes as shown in Equation 11. [Formula 10] KgT(θ)=R1 ・(sin(θ+β)−si
n(θ−α))(kg・m) [Formula 11] KLS: Plate elongation 1=11 +12 −L=(
L1 +R1 ・cosθ)/cosα+(L−L1
-R1 ・cos θ)/cos β-L where α=tan-1{(R1 ・sin θ+R2 −H1
)/(L1 +R1 ・cosθ)}, β=tan-1
{(R1 ・sin θ+R2 −H1 )/(L−L1
−R1 ・cos θ)}. [Equation 12] Therefore, KLS=dl/dθ 0
[059] KgS: The load torque that changes as the looper angle changes includes torque due to the weight of the steel plate, torque due to the weight of the looper, torque due to bending of the steel plate, and, for example, due to the restoring force of an elastic body. Torque due to steel plate weight GM = WL
・cos θ・R1, WL: Torque due to the weight of the weight looper of the steel plate between the stands GS = WS ・co
sθ・R1/2, WS: Looper weight, torque due to looper bending GE =k・(L・sinθ−H1)c
osθ Therefore, KgS becomes as shown in Equation 13. [Formula 13] KgS=d(GM +GS +GE)/d
θ0062 Note that L, R1, R2, H1, L1
, E, I, θ are as follows. L: Distance between stands
5.486m R1: Looper arm length 0
.. 612m R2: Looper roll radius
0.092m H1:
Distance between looper shaft and pass line: 0.184m
L1: Stand ~ looper shaft
2.345m E: Young's modulus of steel plate
1.8×1
010kg/m2 I: Looper total moment of inertia 0.74kg・m・s2
θ: looper angle FIG. 4 is an explanation of the frequency weighting filters W1 111, W2 112, and W3 113, which are the key points of the present invention, and correspond to 26, 27, and 28 in FIG. W1 111 indicates the tension control sharing range by tension component 1, which is made larger in the low frequency range so that the low frequency range can be mainly shared. Further, W2 112 is a frequency weighting filter that indicates how far into the frequency domain the tension components 1 and 2, that is, the total tension control is to be performed, and increases the gain up to the response range to be controlled. Also W3 11
3 is a filter that indicates a frequency range that is not controlled by the tension component 2; In other words, the tension component 2 is the looper angle signal (
This corresponds to g), and if it fluctuates too much, the operation will become unstable, so the amount of operation should be limited as much as possible. Therefore, the tension control by the looper should be performed finely at high frequencies, and W3 represents the frequency range in which the looper does not move. The input to W1 is the difference between tension component 1 and the tension target, and the input to W2 is the tension deviation itself, W
The input to 3 is tension component 2. These inputs are W
Using the known H∞ design theory, the state feedback gains (18, 19, 20, 21,
22, 23, 24, 25, 29, 30, 31, 32) are determined. [Example] L: Distance between stands
5.486m R1: Looper arm length 0
.. 612m R2: Looper roll radius
0.092m H1:
Distance between looper shaft and pass line: 0.184m
L1: Stand ~ looper shaft
2.345m E: Young's modulus of steel plate
1.8×1
010kg/m2 I: Looper total moment of inertia 0.74kg・m・s2
θ: In the case of looper angle, plate speed disturbance Vd in Fig. 3 (hydraulic pressure: 120
FIG. 5 shows the tension component 1, tension component 2, and total tension when the tension fluctuation is suppressed by the control of the present invention in the case where the advance rate changes by 10% on a sine wave due to rad. Effects of the Invention As explained above, the conventional
Compared to the non-interference control and LQ control shown in FIG.
5 It can be seen that the amplitude of tension fluctuation is suppressed to a large extent (about 15 kgf). It can also be seen that the amplitude of tension component 2 is smaller than in LQ control, and the variation in the looper angle is also small. This is because the roles of the two tension components in the frequency range are sufficiently separated by the frequency weighting filter, so there is good coordination.For example, as set in W3 113 in Fig. 4, the looper angle fluctuation is It is kept small.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明を実施するに好適な熱間圧延制御装置の
一例を示す図面である。
FIG. 1 is a drawing showing an example of a hot rolling control device suitable for implementing the present invention.

【図2】本発明を実施するルーパー多変数最適制御系を
示したブロック線図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a looper multivariable optimal control system implementing the present invention.

【図3】本発明を実施するルーパー最適制御系のプロセ
ス操作端33のブロック線図であり、図1を等価変換し
た図面である。
FIG. 3 is a block diagram of a process operation end 33 of a looper optimum control system implementing the present invention, and is a drawing obtained by equivalently converting FIG. 1.

【図4】本発明を実施する周波数重みフィルタW1 1
11,W2112,W3 113を説明するブロック線
図である。
FIG. 4: Frequency weighting filter W1 1 implementing the present invention
11, W2112, and W3 113. FIG.

【図5】本発明方法によって制御した場合の外乱に対す
る抑制特性を示す波形図面である。
FIG. 5 is a waveform diagram showing the suppression characteristics against disturbance when controlled by the method of the present invention.

【図6】非干渉制御での外乱制御の状態を示す波形図面
である。
FIG. 6 is a waveform diagram showing a state of disturbance control under non-interference control.

【図7】LQ制御での外乱制御の状態を示す波形図面で
ある。
FIG. 7 is a waveform diagram showing the state of disturbance control in LQ control.

【図8】熱間圧延制御装置における自動板内板厚偏差制
御系を示したブロック線図である。
FIG. 8 is a block diagram showing an automatic inner plate thickness deviation control system in the hot rolling control device.

【図9】従来の熱間圧延制御装置の一例を示す図面であ
る。
FIG. 9 is a drawing showing an example of a conventional hot rolling control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    圧延材 2    上流側圧延機 3    下流側圧延機 4    ルーパーロール 5    ルーパーアーム 6    ルーパー駆動用モータ 7    CPU 8    上流側ミルモータ系 9    下流側ミルモータ系 1 Rolled material 2 Upstream rolling mill 3 Downstream rolling mill 4 Looper roll 5 Looper arm 6 Looper drive motor 7 CPU 8 Upstream mill motor system 9 Downstream mill motor system

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  鋼板圧延時に、圧延材料の張力を計測
する張力計,圧延材を上下させるルーパーの角度計及び
角速度計から検出される圧延材の張力,ルーパー角度,
ルーパー角速度より、中央演算処理装置でミルモーター
の回転速度修正量及びルーパートルク又はルーパーモー
ター回転速度修正量を算出する際、ロール周速変更によ
る張力制御分と、ルーパー角度変更による張力制御分を
適切な周波数域で分割するための周波数重みフィルタを
用い、H∞制御理論により状態フィードバックゲインを
決定してロール周速及びルーパーモータートルクを変更
することを特徴とする熱間圧延制御方法。
Claim 1: During rolling of a steel plate, the tension of the rolled material detected by a tension meter that measures the tension of the rolled material, an angle meter and an angular velocity meter of a looper that moves the rolled material up and down, the looper angle,
When calculating the mill motor rotational speed correction amount and looper torque or looper motor rotational speed correction amount using the central processing unit from the looper angular velocity, the tension control amount by changing the roll circumferential speed and the tension control amount by changing the looper angle are appropriately calculated. A hot rolling control method characterized by using a frequency weighting filter for dividing into a frequency range, determining a state feedback gain according to H∞ control theory, and changing the roll circumferential speed and looper motor torque.
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