JPH06104247B2 - リール駆動モータの制御方法 - Google Patents

リール駆動モータの制御方法

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JPH06104247B2
JPH06104247B2 JP62297165A JP29716587A JPH06104247B2 JP H06104247 B2 JPH06104247 B2 JP H06104247B2 JP 62297165 A JP62297165 A JP 62297165A JP 29716587 A JP29716587 A JP 29716587A JP H06104247 B2 JPH06104247 B2 JP H06104247B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧延機、特に冷間圧延機のリール駆動モータの
制御方法に関し、更に詳述すれば高速圧延時、薄物圧延
時における板厚制御精度を高め得る制御方法を提案する
ものである。
〔従来技術〕
冷間圧延機は圧延材を圧延するロールスタンドと、その
両側にあって圧延材を供給し、或いは巻取る2つのリー
ルとを備え、リールを駆動するモータの制御によって圧
延材に加わる張力の制御を行い板厚制御に関与させてい
る。
第3図は例えば特公昭50−22192号に記載されているリ
ール駆動モータの制御系を示すブロック図である。リー
ル2に巻戻されている圧延材3はロールスタンド1にて
圧延され図示しない方のリールに巻取られる。ロールス
タンド1の入側,出側の板厚は板厚計30,31にて測定さ
れ板厚制御回路32へ入力され、板厚制御回路32は張力の
変更信号ΔT(モータMの電機子電流の換算値)を出力
しそれを加算器18に与える。
リール2とロールスタンド1との間には圧延材3に転接
するデフレクタロール4が設けられており、これに連動
回転する速度検出器5が検出した圧延材3の移送速度v
の信号は界磁調整装置10へ与えられる。リール2を駆動
するモータMの界磁巻線9には界磁調整装置10から界磁
電流が与えられる。モータMの電機子電流は電源装置6
から供給され、その端子電圧Vt及び電機子電流Iは、端
子測定検出装置8及び抵抗7によって夫々検出され、界
磁調整装置10へ与えられ、また電機子電流Iは電源装置
6に信号を発して電機子電流を制御する電流制御装置11
に与えられる。
張力の設定信号Tは加算器18に与えられる。圧延速度全
体の加減速指令信号S(加減速の指令を示すオン・オフ
信号)は加減速電流演算器16に入力され、ここで該信号
Sがオンの場合は後述するようにして加減速電流信号S
が演算され、該信号SAは加算器18へ入力される。加算
器18はΔT,T及びSの3つの入力に基づいて電流目標
値Iを算出してこれを電流制御装置11へ与える。電流
制御装置11はこの目標値Iとフィードバック信号とし
ての抵抗7による電機子電流実測値Iとによって電機子
電流を目標値Iに一致させるべく電源装置6を制御す
る。また界磁調整装置10は通常は以下のようにしてリー
ル2上の圧延材3のコイルの外径とモータの界磁電流と
が比例するように界磁調整を行う。即ち、端子電圧検出
装置8にて検出した端子電圧Vtと抵抗7にて検出した電
機子電流Iと電機子回路の抵抗Rとから逆起電圧Eを下
記(1)式にて先ず計算する。
E=Vt−IR …(1) そしてこの逆起電圧Eと圧延材の速度vとが比例するよ
うに界磁電流を調整する。このようにしておくことによ
り電機子電流と圧延材3にかかる張力(以下リール張力
という)とは比例するから電流制御装置11は実測した電
機子電流Iが目標値Iに等しくなるように電源装置6
の出力電圧を調整することになる。
以上の如き従来技術は定常状態下における電機子電流と
リール張力との間の関係を表す式に基づいているから、
モータMを加減速した場合のような過度状態においては
対応し得ない。そこで圧延機オペレータが圧延機全体の
加減速を行う場合のように加減速率が予め定められてい
るか、又は指定できる場合(前記信号Sがオンの場合)
には前記演算器16にて下記(2)式の如く加減速トルク
を計算し、これを加減速電流に換算して前記加減速電流
信号Sを得る。
但し、Tad:加減速トルク α:加減速率 GD2:機械系の慣性 D:圧延材コイル径 そして該信号Sは前記加算器18へ入力され、ここでリ
ール張力の目標値Tに加算される。
また、板厚制御(AGC)によってリール張力を変更する
場合のように加減速率が定まっていない、又は予測でき
ない場合は、前記変更信号ΔTのみが加算器18へ入力さ
れ、ここでリール張力の目標値Tに加算される。
さて、このような従来のAGCによって張力制御系へΔT
が与えられたとしてもこれはリール張力付与のみなら
ず、張力変化に必要なリール回転数変化を与えるための
リール機械系の加減速トルクにも用いられるから、リー
ル張力の応答が悪いという問題があった。
そこで、本発明者等はリール張力の高速応答を可能なら
しめる手段として次に述べるような方法を提案した(特
願昭61−145390号)。即ち、板厚測定値から得た張力の
変更信号に対する実張力の応答遅れを解消すべく電機子
電流の目標値変更量を演算し、これに基づいて電機子電
流を補正する方法を提案した。具体例を挙げれば、前述
した制御系(第3図参照)に対し、モータMの回転速度
ωを測定する回転速度計51及び電機子電流の目標値変更
量Iを演算する張力応答演算装置52(第4図参照)を
付加し、板厚制御回路32から出力される張力の変更信号
ΔTを加算器18へではなく前記張力応答演算装置52へ入
力する制御系を用い、次に述べるような演算に基づく制
御を行う方法である。なお、前記張力応答演算装置52へ
は回転速度計51にて測定されるモータMの回転速度ω及
び抵抗7にて検出される電機子電流Iから換算されるモ
ータ発生トルクTも入力される。
張力応答演算装置52では微分演算器521、乗算器522及び
減算器523を用いて下記(3)式で表されるリール張力
による負荷トルクTが先ず求められる。
但し、J:機械系の慣性モーメント そして減算器524にて前記リール張力による負荷トルク
と張力の変更信号ΔTとの差が求められ、その差が
補正電流演算器525へ入力されて所定の演算が行われ、
その出力と張力の変更信号ΔTとの和が加算器526で求
められる。そしてかくして得られた演算結果は張力応答
演算装置52の出力信号(電機子電流の目標値変更量
)として前記加算器18へ入力される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
然るに、上述したような回転速度ωの微分演算を含む負
荷トルク演算では、回転速度計51にて得られる回転速度
ωの信号に計測ノイズが含まれると、微分演算器521に
よる演算精度が低下し、その結果として負荷トルクT
の演算に誤差が生じるため、実際のリール張力の応答が
不安定になるという問題があった。
本発明はかかる問題を解消すべくなされたものであり、
リール張力の高速応答を可能ならしめると共に安定した
応答を実現するリール駆動モータの制御方法を提供する
ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段) 本発明に係るリール駆動モータの制御方法は、圧延機の
リールを駆動するためのモータと該モータの電機子電流
を与えられた電流目標値に制御する電流制御装置を備え
たリール駆動装置において、前記モータの発生トルクと
前記モータの回転速度とからリール張力による負荷トル
クを下記(i)式に従って演算し、その演算値と板厚測
定値による張力変更信号との差から電機子電流の目標値
変更量を演算し、これに基づいて電機子電流を補正する
ことを特徴とする。
但し、T:リール張力による負荷トルク T:モータの発生トルク ω:モータ回転速度 T:平滑フィルタの時定数 J:機械系の慣性モーメント S:ラプラス演算子 〔作用〕 かかる本発明方法による場合は、モータの回転速度の信
号に計測ノイズが含まれるとしても、該回転速度の微分
信号を作成するのに直接微分演算を行うのではなく計測
ノイズ除去のための処理を行った上で微分演算を行うの
で、該微分演算は常に精度よく行われる。
〔実施例〕
以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。
第1図は本発明方法の実施をするための装置のブロック
図である。
リール2に巻戻されている圧延材3はロールスタンド1
にて圧延され図示しない方のリールに巻取られる。ロー
ルスタンド1の入側,出側の板厚は板厚計30,31にて測
定され、AGC等の板厚制御回路32へ入力され、板厚制御
回路32は張力の変更信号ΔT(モータMの電機子電流の
換算値)を出力し、これを張力応答演算装置52に与え
る。
リール2とロールスタンド1との間には圧延材3に転接
するデフレクタロール4が設けられており、これに連動
回転する速度検出器5が検出した圧延材3の移送速度v
の信号は界磁調整装置10へ与えられる。リール2を駆動
するモータMの界磁巻線9には界磁調整装置10から界磁
電与えられる。界磁調整については従来同様である。モ
ータMの電機子は電源装置6から供給され、その端子電
圧Vt及び電機子電流Iは、端子電圧検出装置8及び抵抗
7によって夫々検出され、界磁調整装置10へ与えられ、
また電機子電流Iは電源装置6に信号を発して電機子電
流を制御する電流制御装置11及び張力応答演算装置52に
与えられる。なお張力応答演算装置52へはモータMの発
生トルクTに換算されて与えられる。モータMには回
転速度計51が付設されており、該回転速度計51による測
定信号は張力応答演算装置52へ入力される。
張力の設定信号Tは加算器18に与えられる。圧延速度全
体の加減速指令信号S又はαは加減速電流演算器16に入
力され、ここで加減速電流信号Sが演算され、この信
号Sは加算器18へ入力される。加算器18には張力応答
演算装置52が後述するようにして算出した電機子電流の
目標値変更量Iも入力され、前記T,S等の入力に基
づいて電流目標値Iを算出してこれを電流制御装置11
へ与える。電流制御装置11はこの目標値Iと電機子電
流実測値Iとによって電機子電流を目標値IAに一致させ
るべく電源装置6を制御する。
さて、かかる装置を用いて本発明方法を実施する場合、
張力の変更信号に基づく電流の変更量の他に張力を変化
させるリール速度変化を与えるための加減速トルクに必
要な電流変更量を加えて電機子電流の目標値変更量I
とする。
該目標値変更量Iは張力応答演算装置52にて演算され
るが、該張力応答演算装置52において行われる演算内容
について以下に説明する。
該張力応答演算装置52は、第4図にて説明した従来のそ
れに対し、平滑フィルタ527,528及び減算器529が付加的
に備えられると共に前記微分演算器521に代えて乗算器5
20が備えられたものである。平滑フィルタ527では回転
速度計51にて検出したモータMの回転速度ωを入力とし
て計測ノイズに対する平滑処理が行われ、信号ω′が作
成される。なお、この信号ω′と元の回転速度ωとの間
には下記(4)式に示す関係がある。
但し、T:平滑フィルタ527の時定数 S:ラプラス演算子 減算器529ではこの信号ω′と元の回転速度ωとの差が
が求められ、その差に対して乗算器520を用いて前記時
定数Tの逆数が乗じられて等価的に回転速度ωの微分信
が求められる。なおこの微分信号 と元の回転速度ωとの間には下記(5)式に示す関係が
ある。
即ち、微分信号 は元の回転速度ωに対して の疑似微分演算を施したものとみることができる。そし
て、この微分信号 に対しては乗算器522を用いて慣性モーメントJが乗じ
られ、更にその結果の信号 と前記発生トルクTが平滑フィルタ528にて平滑処理
された信号T′との差が減算器523にて求められ、負
荷トルクT′として減算器524へ入力される。なお平
滑フィルタ528にて下記(6)式が成り立つように前記
発生トルクTが平滑処理されるのは、減算器523での
演算の位相を一致させるためである。
但し、T:平滑フィルタ528の時定数 即ち減算器523にて求められる負荷トルクT′は下記
(7)式のように表現することができる。
そして減算器524にて上述の如く求めた負荷トルク
′と張力の変更信号ΔTとの差が求められ、その差
が補正電流演算器525へ入力されて所定の演算が行わ
れ、その出力と張力の変更信号ΔTとの和が加算器526
で求められる。そしてかくして得られた演算結果は張力
応答演算装置52の出力信号(電機子電流の目標値変更量
)として前記加算器18へ入力される。
なお、前記平滑フィルタ527,528の時定数Tは計測ノイ
ズの周波数fと実際に実現しようとするリール張力応答
の時定数Tとに応じて設定する。即ち、計測ノイズ除
去の観点からは前記時定数Tは例えば下記(8)式を満
たす程度に大きいことが望ましい。
一方、真の負荷トルクTと上述の如く求めた負荷トル
クT′との間には下記(9)式が成り立ち、時定数T
は真の負荷トルクTに対する負荷トルクT′の平滑
フィルタ527,528による影響の度合いを示しており、こ
の観点からは前記時定数Tは例えば下記(10)式を満た
す程度に小さいことが望ましい。
T<0.1T …(10) 上述した如く本発明方法を実施る場合は、回転速度及び
電機子電流の信号に計測ノイズが含まれているとして
も、ノイズの周波数及び実際に実現しようとするリール
張力応答の時定数に応じて平滑フィルタ527,528の時定
数Tの値を設定することにより、常に安定してリール張
力の高速応答を実現することができる。
なお、リール張力による負荷トルクを演算するに際し、
ディジタル制御用コンピュータを適用する場合は、信号
をΔt時間毎にサンプリングし、下記(10)式による演
算を行うとよい。
但し、T(i):モータの発生トルクTのiサンプ
リング時刻での値 ω(i):モータの回転速度ωのiサンプリング時刻で
の値 T(i):リール張力による負荷トルクTのサンプ
リング時刻での値 ξ(i):積分変数ξのiサンプリング時刻での値 Δt:サンプリング時間ピッチ T:平滑フィルタの時定数 J:機械系の慣性モーメント 〔効果〕 以上詳述した如く、本発明方法によれば、モータの回転
速度の信号に計測ノイズが含まれるとしても、該回転速
度の微分信号を作成するのに直接微分演算を行うではな
く計測ノイズ除去のための処理を行った上で微分演算を
行うので、該微分演算は常に精度よく行われる。従っ
て、リール張力を安定させ良好な板厚制御精度を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するための装置のブロック
図、第2図は該装置中の張力応答演算装置のブロック
図、第3図は従来方法を実施するための装置のブロック
図、第4図は該装置中の張力応答演算装置のブロック図
である。 1……ロールスタンド、2……リール、3……圧延材、
32……板厚制御回路、51……回転速度計、52……張力応
答演算装置、M……モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 武史 和歌山県和歌山市湊1850番地 住友金属工 業株式会社和歌山製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭63−2511(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧延機のリールを駆動するためのモータと
    該モータの電機子電流を与えられた電流目標値に制御す
    る電流制御装置を備えたリール駆動装置において、 前記モータの発生トルクと前記モータの回転速度とから
    リール張力による負荷トルクを下記(i)式に従って演
    算し、その演算値と板厚測定値による張力変更信号との
    差から電機子電流の目標値変更量を演算し、これに基づ
    いて電機子電流を補正することを特徴とするリール駆動
    モータの制御方法。 但し、T:リール張力による負荷トルク T:モータの発生トルク ω:モータ回転速度 T:平滑フィルタの時定数 J:機械系の慣性モーメント S:ラプラス演算子
  2. 【請求項2】モータの発生トルク及びモータの回転速度
    を時系列的にサンプリングし、下記(ii)式に基づいて
    前記リール張力による負荷トルクの演算を行う特許請求
    の範囲第1項記載のリール駆動モータの制御方法。 但し、T(i):モータの発生トルクTのiサンプ
    リング時刻での値 ω(i):モータの回転速度ωのiサンプリング時刻で
    の値 T(i):リール張力による負荷トルクTのiサン
    プリング時刻での値 ξ(i):積分変数ξのiサンプリング時刻での値 Δt:サンプリング時間ピッチ T:平滑フィルタの時定数 J:機械系の慣性モーメント
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