JPH0523847B2 - - Google Patents

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JPH0523847B2
JPH0523847B2 JP61124379A JP12437986A JPH0523847B2 JP H0523847 B2 JPH0523847 B2 JP H0523847B2 JP 61124379 A JP61124379 A JP 61124379A JP 12437986 A JP12437986 A JP 12437986A JP H0523847 B2 JPH0523847 B2 JP H0523847B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
looper
value
control system
rolling
speed
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP61124379A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62282718A (en
Inventor
Yoshiro Seki
Kunio Sekiguchi
Masaru Myokawa
Hiroshi Kosuge
Juichi Tsuji
Mitsuhiro Nishio
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Nippon Steel Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS62282718A publication Critical patent/JPS62282718A/en
Publication of JPH0523847B2 publication Critical patent/JPH0523847B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/46Roll speed or drive motor control

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は連続圧延機に係り、とくにルーパ角度
およびスタンド間張力の制御を行うためのルーパ
制御装置に関する。 (従来の技術) 連続圧延機により板圧延を行なう場合、製品品
質を評価する重要な要素は、板厚や板幅、板クラ
ウン量、板平坦度などであるが、スタンド間張力
値はこれらの要素に及ぼす影響が大きいために、
これをできる限り一定に保つことが望ましい。こ
のため、熱間連続圧延機では各圧延スタンド間に
設けられたルーパ機構によつて張力値の変化分を
吸収するような制御行なわれている。また、圧延
作業上、ルーパ動作角度の振れ幅を小さく抑える
ことも要求されるため、このルーパに隣接するス
タンドのロール速度の修正も併せて行なわれてい
る。 ルーパの基本的な構成とこれを制御する従来の
制御装置を第3図に示す。被圧延材料101は圧
延ロール102aおよび102bを有する圧延ス
タンド102を通過した後、圧延ロール103a
および103bを有する圧延スタンド103へ進
行するが、この間ではルーパ機構104と接触し
ている。ルーパ機構104のルーパ角度θはルー
パ角度検出器105によつて検出され、ルーパ角
度θに対応して常に目標張力値を保持するような
ルーパトルク量の演算が演算装置106によつて
行われる。このようにして得られたルーパトルク
量の発生に必要なルーパ駆動電動機の電流目標値
が演算装置106からルーパ駆動電動機の電流制
御装置107に加えられ、この電流制御装置10
7によつてルーパ駆動電動機108が駆動され
る。 一方、ルーパ角度検出器105の検出信号は演
算装置109にも加えられ、この演算装置109
ではスタンド間張力制御により上下したルーパ角
度θを目標値に復帰させるため圧延ロール102
a,102bを駆動するロール駆動電動機120
に対する速度目標値の演算が行なわれる。この速
度目標値が演算装置109から速度制御装置11
0に加えられ、この速度制御装置110によつて
ロール駆動電動機120が駆動される。 第3図から分かるように従来のルーパ制御装置
は、スタンド間張力制御とルーパ角度制御とを独
立に行ない、それら相互間の干渉を考慮していな
い。したがつて、このようなルーパ制御装置にあ
つては、ロール駆動電動機120の速度修正によ
つてスタンド間の材料長が変化し、ルーパ駆動電
動機108による張力制御が始まるが、一方、こ
れに追随するようにロール駆動電動機120によ
るルーパ角度制御が行なわれるため、このルーパ
角度制御がスタンド間張力制御に対して逆効果を
もたらし、変動が大きくなつたり、ひいては不安
定になつたりする場合があるという欠点があつ
た。 また、この張力変動を小さく抑えるべくルーパ
角度の制御を行なうと、制御の応答を低下させな
ければならず、時間的変化の速い外乱に追随する
ことができないという欠点があつた。 この問題点を解決する従来技術として例えば第
4図に示すルーパ制御装置がある。この従来技術
においては、ルーパ制御系を2入力・2出力の多
変数制御系としてとらえ、非線形なルーパ動特性
モデルをある定常圧延状態近傍で線形化すること
により、ルーパ制御系の積分ゲインおよび比例ゲ
インを決定し、これらのゲインを用いて主機速度
目標値修正量とルーパ速度目標値修正量を決定し
ている。 第4図は、張力tfとルーパ角度θをそれぞれの
目標値であるtf RとθRに制御する従来技術によるル
ーパ制御装置の構成を示す制御ブロツク図であ
る。なお、第4図は制御信号の流れを主体に示し
ている。第4図において、ルーパ駆動電動機用の
速度制御装置(以下「ルーパ速度制御装置」(ル
ーパASR)という。)1Aはルーパ駆動電動機2
の速度NLを制御し、ルーパ機械系3を駆動する。
一方、主機速度制御装置(主機ASR)4は圧延
ロールを駆動する主機電動機5の速度を所定の値
に制御する。スタンド間張力発生機構6は主機電
動機5の速度から張力tfまでの伝達関数を表わす
ブロツクであり、圧延機機械諸元や圧延材寸法等
により決定される。ブロツク7のFTは張力tfをル
ーパ電動機負荷電流に換算する係数であり、それ
ば圧延材寸法、ルーパ角度等で決定される。ま
た、ブロツク8のF〓はルーパ角度の変化を主機電
動機速度に換算する係数であり、圧延機機械諸
元、ルーパ角度等で決定される。このブロツク
7,8がルーパ角度θと張力tfの相互干渉を表わ
すブロツクである。 以上の1A〜8のブロツクは設備条件および圧
延プロセスを表わすブロツクであり、以下に従来
技術によるルーパ制御装置の構成および作用を説
明する。 ブロツク9,10,11,12はメインコント
ローラのゲインを表わすブロツク、13,14は
積分器、15,16は加算器、17〜22は状態
変数のフイードバツクゲインを表わすブロツクで
ある。ルーパ速度制御装置1Aに与えられるルー
パ電動機速度基準ΔNL Rは下記(a)〜(d)で示される
各手段の出力値を加算することによつて得られ
る。 (a) 張力検出値tfと張力目標値tf Rとの偏差につい
て積分ゲインK21(ブロツク10)と積分器1
4による積分動作と、張力検出値tfと張力目標
値tf Rとの偏差について比例ゲインF4(ブロツク
20)による比例動作を行う手段、 (b) ルーパ角度検出値θとルーパ角度目標値θR
の偏差について積分ゲインK22(ブロツク12)
と積分器14による積分動作と、ルーパ角度検
出値θとルーパ角度目標値θRとの偏差について
比例ゲインF5(ブロツク21)による比例動作
を行う手段、および (c) ルーパ電動機速度検出値NLについて比例ゲ
インF6(ブロツク22)による比例動作を行う
手段、 の三種がそれである。 一方、主機速度制御装置4に入力される速度基
準値は速度設定値NRと主機速度修正量ΔNRを加
算することにより合成される。ここで主機速度修
正量ΔNRは次の(d)〜(f)で示される各手段の出力
値を加算することにより得られる。 (d) 張力検出値tfと張力目標値tf Rとの偏差につい
て積分ゲインK11(ブロツク9)と積分器13
による積分動作と、張力検出値tfと張力目標値
tf Rとの偏差について比例ゲインF1(ブロツク1
7)による比例動作を行う手段、 (e) ルーパ角度検出値θとルーパ角度目標値θR
の偏差について積分ゲインK12(ブロツク11)
と積分器13による積分動作と、ルーパ角度検
出値θとルーパ角度目標値θRとの偏差について
比例ゲインF2(ブロツク18)による比例動作
を行う手段、 (f) ルーパ電動機速度検出値NLについて比例ゲ
インF3(ブロツク19)による比例動作を行う
手段、 の三種がそれである。 次に、上述のように構成した従来技術によるル
ーパ制御装置の作用を説明する。 連続圧延機のルーパ特性モデルは非線形モデル
であるが、これをある定常状態の近傍でテーラー
展開することにより、線形状態方程式の形で表現
すると(1)式および(2)式のようになる。 X〓=A・X+B・U+W ……(1) Y=C・X ……(2) ただし、X〓は時間微分d×/dtを意味する。
X,UおよびYは各々(3)式、(4)式、(5)式で示され
るベクトル、Wは3次元外乱ベクトルである。ま
た、A,B,Cはそれぞれ3×3、3×2、2×
3の定数行列である。 X=〔Δtf,Δ〓,NLT(状態ベクトル) ……(3) U=〔ΔNR,ΔNR LT(操作ベクトル) ……(4) Y=〔Δtf,Δθ〕T(出力ベクトル)……(5) ここで記号Tはベクトルの転置を表わす。 ルーパ制御の制御目的は、スタンド間張力の目
標値からの偏差Δtfと、ルーパ角度の目標値から
の偏差Δθを極力小さく抑えることにある。この
ような目的を達成するためには、ある二次形式評
価関数を最小にするという意味での積分形最適レ
ギユレータが有効である。したがつて、(6)式に示
すように操作ベクトルUを構成すればよい。 U=−R-1BTP21t 0(Y−YR)dt−R-1BTP22(X
−X0)+U0 ……(6) ここで、Rは2×2対角正定行列、YRは出力
ベクトルYの目標値ベクトル、X0は状態ベクト
ルXの初期値ベクトル、U0は操作ベクトルUの
初期値ベクトルである。 また、P21,P22は次式 PA〓+A〓T P−PB〓R-1 B〓T P+Q=O ……(7) で示されるRiccati型の方程式の準正定解5×5
行列Pの部分行列であり、PとP21,P22との関係
は、
[Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to a continuous rolling mill, and particularly to a looper control device for controlling the looper angle and tension between stands. (Conventional technology) When rolling a plate using a continuous rolling mill, important factors for evaluating product quality include plate thickness, plate width, plate crown amount, and plate flatness. Due to the large influence on the elements,
It is desirable to keep this as constant as possible. For this reason, in continuous hot rolling mills, control is performed to absorb changes in the tension value using a looper mechanism provided between each rolling stand. Furthermore, since it is required for rolling operations to keep the fluctuation of the looper operating angle small, the roll speed of the stand adjacent to the looper is also corrected. FIG. 3 shows the basic configuration of the looper and a conventional control device that controls it. The material to be rolled 101 passes through a rolling stand 102 having rolling rolls 102a and 102b, and then passes through a rolling stand 102 having rolling rolls 102a and 102b.
and 103b, between which it is in contact with a looper mechanism 104. A looper angle θ of the looper mechanism 104 is detected by a looper angle detector 105, and a calculation device 106 calculates a looper torque amount corresponding to the looper angle θ such that the target tension value is always maintained. The current target value of the looper drive motor necessary for generating the looper torque amount obtained in this way is applied from the calculation device 106 to the current control device 107 of the looper drive motor, and this current control device 10
7 drives a looper drive motor 108. On the other hand, the detection signal of the looper angle detector 105 is also applied to the arithmetic unit 109.
Now, in order to return the looper angle θ, which has gone up and down due to inter-stand tension control, to the target value, the rolling roll 102 is
Roll drive electric motor 120 that drives a, 102b
A speed target value is calculated for. This speed target value is sent from the calculation device 109 to the speed control device 11.
0, and the roll drive motor 120 is driven by the speed control device 110. As can be seen from FIG. 3, the conventional looper control device performs inter-stand tension control and looper angle control independently, and does not take into account interference between them. Therefore, in such a looper control device, the material length between the stands changes by modifying the speed of the roll drive motor 120, and tension control by the looper drive motor 108 begins; Since the looper angle control is performed by the roll drive motor 120 in this manner, this looper angle control may have an adverse effect on the inter-stand tension control, causing large fluctuations or even instability. There were flaws. Furthermore, if the looper angle is controlled to suppress this tension fluctuation, the response of the control must be lowered, and there is a drawback that it is not possible to follow disturbances that change quickly over time. As a conventional technique for solving this problem, there is a looper control device shown in FIG. 4, for example. In this conventional technology, the looper control system is regarded as a multivariable control system with two inputs and two outputs, and by linearizing the nonlinear looper dynamic characteristic model near a certain steady rolling state, the integral gain of the looper control system and the proportional Gains are determined, and these gains are used to determine the main engine speed target value correction amount and the looper speed target value correction amount. FIG. 4 is a control block diagram showing the configuration of a conventional looper control device that controls the tension t f and the looper angle θ to their respective target values t f R and θ R. Note that FIG. 4 mainly shows the flow of control signals. In FIG. 4, a speed control device for a looper drive motor (hereinafter referred to as a "looper speed control device" (looper ASR)) 1A is a looper drive motor 2.
, and drives the looper mechanical system 3.
On the other hand, the main machine speed control device (main machine ASR) 4 controls the speed of the main machine electric motor 5 that drives the rolling rolls to a predetermined value. The inter-stand tension generating mechanism 6 is a block representing a transfer function from the speed of the main motor 5 to the tension t f , and is determined by the mechanical specifications of the rolling mill, the dimensions of the rolled material, etc. F T in block 7 is a coefficient for converting tension t f into looper motor load current, and is determined by the dimensions of the rolled material, the looper angle, etc. Further, F〓 in block 8 is a coefficient for converting the change in the looper angle into the main motor motor speed, and is determined by the rolling mill mechanical specifications, the looper angle, etc. Blocks 7 and 8 represent mutual interference between the looper angle θ and the tension t f . The blocks 1A to 8 above represent the equipment conditions and the rolling process, and the structure and operation of the looper control device according to the prior art will be explained below. Blocks 9, 10, 11 and 12 represent the gains of the main controller, 13 and 14 are integrators, 15 and 16 are adders, and 17 to 22 are blocks representing feedback gains of state variables. The looper motor speed reference ΔN L R given to the looper speed control device 1A is obtained by adding the output values of each means shown in (a) to (d) below. (a) Integral gain K 21 (block 10) and integrator 1 regarding the deviation between the detected tension value t f and the target tension value t f R
(b) Means for performing an integral operation according to 4 and a proportional operation according to a proportional gain F 4 (block 20) regarding the deviation between the detected tension value t f and the target tension value t f R ; (b) the detected looper angle value θ and the target value of the looper angle; Integral gain K 22 for deviation from θ R (block 12)
(c) means for performing an integral operation by an integrator 14, a means for performing a proportional operation by a proportional gain F 5 (block 21) regarding the deviation between the detected looper angle value θ and the target looper angle value θ R , and (c) a detected looper motor speed value N There are three types of means for performing proportional operation with respect to L using a proportional gain F 6 (block 22). On the other hand, the speed reference value input to the main engine speed control device 4 is synthesized by adding the speed setting value N R and the main engine speed correction amount ΔN R. Here, the main engine speed correction amount ΔN R is obtained by adding the output values of each means shown in the following (d) to (f). (d) Integral gain K 11 (block 9) and integrator 13 regarding the deviation between the detected tension value t f and the target tension value t f R
Integral operation by , tension detection value t f and tension target value
Proportional gain F 1 (block 1
(e) Integral gain K 12 for the deviation between the looper angle detection value θ and the looper angle target value θ R (block 11);
means for performing an integral operation by an integrator 13, and a proportional operation by a proportional gain F 2 (block 18) for the deviation between the detected looper angle value θ and the target looper angle value θ R ; (f) a detected looper motor speed value N L; There are three types of means for performing proportional operation using proportional gain F 3 (block 19) for . Next, the operation of the conventional looper control device configured as described above will be explained. The looper characteristic model of a continuous rolling mill is a nonlinear model, but by Taylor expansion near a certain steady state, it can be expressed in the form of a linear equation of state as shown in equations (1) and (2). X〓=A.
X, U, and Y are vectors expressed by equations (3), (4), and (5), respectively, and W is a three-dimensional disturbance vector. Also, A, B, and C are 3×3, 3×2, and 2×, respectively.
It is a constant matrix of 3. X = [Δt f , Δ〓, N L ] T (state vector) …(3) U = [ΔN R , ΔN R L ] T (operation vector) …(4) Y = [Δt f , Δθ] T (output vector)...(5) Here, the symbol T represents the transposition of the vector. The purpose of the looper control is to suppress the deviation Δt f of the inter-stand tension from the target value and the deviation Δθ of the looper angle from the target value as small as possible. To achieve this purpose, an integral type optimal regulator is effective in the sense of minimizing a certain quadratic evaluation function. Therefore, the operation vector U may be configured as shown in equation (6). U=-R -1 B T P 21t 0 (Y-Y R )dt-R -1 B T P 22 (X
-X 0 ) + U 0 ...(6) Here, R is a 2x2 diagonal positive definite matrix, Y R is the target value vector of the output vector Y, X 0 is the initial value vector of the state vector X, and U 0 is the operation This is the initial value vector of vector U. In addition, P 21 and P 22 are the quasi-definite solution 5×5 of the Riccati type equation shown by the following formula PA〓+A〓 T P−PB〓R -1 B〓 T P+Q=O ……(7)
It is a submatrix of matrix P, and the relationship between P and P 21 and P 22 is

【表】 〓〓〓 〓〓〓
P11
[Table] 〓〓〓 〓〓〓
P11

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 圧延スタンドのロールを駆動する主機電動機
を被圧延材が所定の張力値となるように速度制御
する第1の制御系と、タンデム配置された圧延ス
タンド間に設けられたルーパを駆動するルーパ駆
動電動機を前記ルーパが所定の角度となるように
制御する第2の制御系とを備え、前記第1の制御
系および第2の制御系はそれぞれ比例動作要素と
積分動作要素とを含んでいる連続圧延機のルーパ
制御装置において、 被圧延材が連続圧延機で圧延される前に2点以
上の圧延速度での前記積分動作要素および比例動
作要素のゲインを計算し記憶しておき、圧延中に
前記主機電動機の速度基準または速度実績値を用
いて前記記憶したゲインを基に線形補間したゲイ
ンを前記比例動作要素および積分動作要素に設定
する演算手段を具備したことを特徴とする連続圧
延機のルーパ制御装置。
[Claims] 1. A first control system that controls the speed of the main electric motor that drives the rolls of the rolling stand so that the material to be rolled has a predetermined tension value, and a first control system that is provided between the rolling stands that are arranged in tandem. and a second control system that controls a looper drive motor that drives the looper so that the looper is at a predetermined angle, and the first control system and the second control system each have a proportional operation element and an integral operation element. In a looper control device for a continuous rolling mill, the gain of the integral action element and the proportional action element at two or more rolling speeds are calculated and stored before the material to be rolled is rolled in the continuous rolling mill. and calculating means for setting gains linearly interpolated based on the stored gain using the speed reference or actual speed value of the main machine motor during rolling to the proportional action element and the integral action element. A looper control device for a continuous rolling mill.
JP61124379A 1986-05-29 1986-05-29 Louver control device for continuous rolling mill Granted JPS62282718A (en)

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