JPH06304625A - ルーパ制御装置 - Google Patents

ルーパ制御装置

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JPH06304625A
JPH06304625A JP5117905A JP11790593A JPH06304625A JP H06304625 A JPH06304625 A JP H06304625A JP 5117905 A JP5117905 A JP 5117905A JP 11790593 A JP11790593 A JP 11790593A JP H06304625 A JPH06304625 A JP H06304625A
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looper
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control system
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Yasuto Izeki
康人 井関
Hidetoshi Ikeda
英俊 池田
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 目標値応答が与えられた制御仕様を満足する
ように制御系を設計した場合においても、ストリップ長
手方向に存在する温度分布等に起因するスタンド間板速
度外乱に代表されるような入力外乱を十分抑制する。 【構成】 ストリップ張力、ルーパ角度以外に、ミル速
度修正量、ルーパ駆動トルク修正量およびルーパ速度検
出する検出器(ミル速度検出器14等)と、これらの検
出器により検出した状態量に状態フィードバックゲイン
を乗算するための乗算器19、張力制御系および角度制
御系それぞれについて目標値と制御量の偏差を積分する
積分器17,18を設け、張力制御系および角度制御系
のそれぞれについて、これら積分器の出力値と乗算器の
出力値の加算値にてミル速度およびルーパ駆動トルクを
調節する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、熱間連続圧延機にお
けるストリップ張力値制御を行うルーパ制御装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】熱間連続圧延機において、各圧延スタン
ド間のストリップ張力値は成品板厚精度、板幅精度、板
形状に及ぼす影響が大きく、種々の圧延外乱に対してこ
の張力値を一定に制御することが要求されている。この
ため各圧延スタンド間にはルーパ装置が設置されてい
る。また、圧延作業上ルーパ動作中のルーパ位置につい
ては、その振れ幅が小さいことも強く要求されている。
図9は従来のルーパ制御装置を示す回路ブロック図であ
る。図9において、1はストリップ、2,3は圧延スタ
ンド、4はルーパ、5はミルモータ、6はミルモータ速
度制御装置、7はルーパモータ、8はルーパ駆動トルク
制御装置、9はルーパ角度検出器、10はストリップ張
力検出器、11はルーパ角度制御装置、12はストリッ
プ張力制御装置、13はルーパ角度制御系とストリップ
張力制御系の干渉を排除するための前置き補償器であ
る。
【0003】次にこの従来のルーパ制御装置の動作につ
いて説明する。ルーパ角度検出器9からの信号とその基
準値θrとの差に応じてルーパ角度制御装置11は、ル
ーパ駆動トルク量をルーパ駆動トルク制御装置8により
調節し、ルーパ動作位置を適当に保持する。ストリップ
張力制御装置12はストリップ張力検出器10からの信
号とその基準設定値σrとの差に応じてスタンド圧延速
度をミルモータ速度制御装置6により調節する。このと
き、ルーパ角度制御系とストリップ張力制御系には相互
干渉が存在するため、これをできる限り小さく抑えるた
めに前置き補償器13が備えられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のルーパ制御装置
は、以上のように構成されているので1つのルーパ角度
制御装置11及び1つのストリップ張力制御装置12に
対して、それぞれの装置の制御出力であるルーパ角度及
びストリップ張力のみをフィードバックする1自由度制
御系である。このため、各制御系の目標値に対する応答
性を与えられた制御仕様を満足するように設計した場合
に、ストリップ長手方向に存在する温度分布等に起因す
るスタンド間板速度外乱に代表されるような入力外乱に
対して、必ずしも十分な応答性を得ることが困難であっ
た。逆に、入力外乱に対する応答が最適となるような設
計を行った場合には、目標値応答に対して必ずしも十分
な応答性を得ることが困難であった。
【0005】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、目標値応答について与えられ
た制御仕様を満足するように制御系を設計した場合にお
いても入力外乱に対する応答を十分に向上させることの
できる制御が可能なルーパ制御装置を得ることを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係るルーパ制
御装置は、スタンド間に設けられたルーパでストリップ
の張力値を一定に制御する場合に、ストリップ張力及び
ルーパ角度だけでなく、上記スタンドのミル速度修正
量、上記ルーパのトルク修正量、上記ルーパの速度を含
めた状態量を検出する検出手段(ミル速度修正量検出器
14等)と、これら検出された状態量に対して状態フィ
ードバックゲインを乗算する乗算器19、上記ストリッ
プ張力検出器及びルーパ角度検出器からの信号とそれぞ
れの検出器の基準設定値との偏差をあらかじめ設定され
た積分ゲインで積分する積分器17,18から少なくと
も構成され、この積分器の積分値と上記乗算器の乗算値
とに基づき、ストリップ張力制御を行う制御手段とを備
えている。
【0007】
【作用】この発明によるルーパ制御装置は、始めに検出
手段(ミル速度修正量検出器14等)により、ストリッ
プ張力、ルーパ角度ミル速度修正量、ルーパトルク修正
量、ルーパ速度の状態量を検出する。そして、制御手段
の乗算器19により、これら検出された状態量に対して
状態フィードバックゲインを乗算し、次に積分器17,
18により、上記ストリップ張力検出器及びルーパ角度
検出器からの信号とそれぞれの検出器の基準設定値との
偏差をあらかじめ設定された積分ゲインで積分する。そ
して、上記積分器の積分値と上記乗算器の乗算値とに基
づき、ストリップ張力制御を行う。
【0008】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図に基づいて説
明する。図1はこの発明の一実施例によるミル制御装置
の回路ブロック図である。図1において、14はミルモ
ータ5のミル速度修正量検出器、15はルーパ4のルー
パ速度検出器、16は同じくルーパ4のルーパトルク修
正量検出器、17は角度制御系に備えられた積分器、1
8は張力制御系に備えられた積分器、19はストリップ
張力,ルーパ角度,ルーパ速度,ミル速度修正量,ルー
パトルク修正量の5つの状態量に対して状態フィードバ
ックゲイン(2×5マトリックス)を乗算するための乗
算器である。20はルーパ角度検出器9の出力値とあら
かじめ定められた設定値θrとの差をとり、その差を積
分器17に出力する加算器、21はストリップ張力検出
器10の出力値とあらかじめ設定された設定値σrとの
差をとり、その差を積分器18に出力する加算器、22
は積分器17の出力と乗算器19の出力との和をルーパ
駆動トルク制御装置8に出力する加算器、23は積分器
18の出力と乗算器19の出力との和をミルモータ制御
装置6に出力する加算器である。積分器17,18、乗
算器19、加算器20〜23は、制御手段としてのコン
トローラを構成している。また、ミル速度修正量検出器
14、ルーパ速度検出器15、ルーパトルク修正量検出
器16は、ミルモータ5のミル速度修正量、ルーパ4の
ルーパトルク修正量、ルーパ4のルーパ速度の3つの状
態量に、ストリップ1のストリップ張力、ルーパ2のル
ーパ角度の状態量を含めた5つの状態量を検出する検出
手段である。乗算器19は、これら5つの状態量に対し
て状態フィードバックゲイン(2×5マトリックス)を
乗算する。積分器17,18はルーパ角度検出器9及び
ストリップ張力検出器10からの積分器9,10を介し
た信号と、それぞれの基準設定値σr,θrとの偏差を
あらかじめ設定された積分ゲインで積分する。ここで、
上記状態フィードバックゲイン及び積分ゲインは、与え
られた制御仕様を満足するように、H∞制御理論にもと
づきあらかじめ設計され与えられている。
【0009】次にこの実施例のルーパ制御装置の動作に
ついて説明する。積分器17はルーパ角度検出器9から
の信号とその基準値θrとの差をあらかじめ設定された
積分ゲインにて積分する。同様に積分器18はストリッ
プ張力検出器10からの信号とその基準設定値σrとの
差を積分する。乗算器19は上記の5×1の状態量ベク
トルに2×5の状態フィードバックゲインマトリックス
を乗算する。張力制御系および角度制御系のそれぞれに
ついて、これら積分器の出力値と乗算器の出力値の加算
値にてミル速度およびルーパ駆動トルクを調節すること
により、ストリップ張力およびルーパ動作位置を一定に
保つ。ここで積分ゲインおよび状態フィードバックゲイ
ンは、与えられた制御仕様を満足するようにH∞制御理
論に基づき設計するものとする。
【0010】次にこの設計例について説明する。図2は
この実施例の装置を設計するための、ミル速度及びルー
パ駆動トルク操作量、ストリップ張力およびルーパ角度
を制御量としたときの、ルーパ線形モデルを示す図であ
る。図2のルーパ線形モデルにおいて、u1はミルモー
タ5の操作量、u2はルーパ4のルーパ駆動トルクの操
作量、Vdはストリップ1の板速度外乱、y1はストリ
ップ1の張力の制御量、y2はルーパ4のルーパ角度制
御量である。このルーパ線形モデルにおいては、2×2
の後述する伝達関数マトリックスG(s)で表すことが
できる。この伝達関数マトリックスG(s)に対し、感
度低減化とロバスト安定化を同時に満足する混合感度問
題を解いてコントローラを求める。このとき一般化プラ
ントは図3のように、出力フィードバックにて構成す
る。図3において、Ws(s)は感度関数sに対する重
み、Wt(s)は感度関数Sに対する重み、G(s)は
感度関数Sに対する伝達関数マトリクス、K(s)は感
度関数Sに対する定数対角行列である。ここで、感度関
数Sに対する重みWsは低周波領域で感度を低減化しか
つ目標値や入力外乱に対して制御量の定常偏差を0にな
るように Ws=(γの−1乗)diag[1/s 1/s] とする。また相補感度関数Tの重みはプラントの変動に
対するロバスト安定性を補償するように Wt=diag[(s+2)(s+500)/2200
(s+2)(s+500)(s+1000)/220
0000] とした。
【0011】上記一般化プラントに対し出力以外の状態
量を直接検出できるものとし状態フィードバック解を求
めると図4のような構造を有する状態フィードバックコ
ントローラが得られる。ここで、K(0)は定数対角行
列であり、その対角項は張力制御系、角度制御系に備え
られた積分器18,17の積分ゲインである。またFは
乗算器19により前記5つの状態ベクトルに乗算される
状態フィードバックゲインである。
【0012】図5は感度関数S、相補感度関数T、感度
関数に対する重みWsおよび相補感度関数に対する重み
Wtを示す図である。この図は、上記のそれぞれの関数
の大きさの変化を、横軸に周波数ω(rad/se
c)、縦軸に大きさ(dB)をとって示したものであ
り、aは感度関数に対する重みWsの軌跡、bは感度関
数Sの軌跡、cは相補感度関数に対する重みWtの軌
跡、dは相補感度関数Tの軌跡である。このように、図
5より与えられた設計仕様を満足するコントローラが得
られていることが確認できる。図6は張力目標値に対す
るステップ応答を、従来のルーパ制御装置を用いた場合
(上段)と本発明によるルーパ制御装置を用いた場合
(下段)とでシミュレーションにより比較した結果を示
す図である。図6において、(ア)は従来の装置による
張力目標値のステップ応答性、(イ)は本発明の装置に
よる張力目標値のステップ応答性である。ここで、fは
張力の軌跡、gは角度の軌跡である。また図7は同様に
角度目標値に対する比較結果を示す図である。図7にお
いて、(ア)は従来の装置による角度目標値に対するス
テップ応答性、(イ)は本発明の装置による角度目標値
に対するステップ応答性である。ここでhは角度の軌
跡、iは張力の軌跡である。このように図6および図7
より本発明のルーパ制御装置の方が従来のルーパ制御装
置よりも目標値応答性、張力制御系と角度制御系の非干
渉性ともに優れていることがわかる。図8はステップ状
の板速度外乱に対するストリップ張力、ルーパ角度の変
動を比較した結果を示す図である。図8において、
(ア)は従来の装置によるステップ状の板速度外乱Vd
に対する応答、(イ)は本発明の装置によるステップ状
の板速度外乱Vdに対する応答である。ここでjは角度
の軌跡、kは張力の軌跡である。図8より、本発明のル
ーパ制御装置を用いることにより板速度外乱のような入
力外乱に対する応答性が従来のルーパ制御装置に比べて
格段に向上していることがわかる。なお、上記実施例1
ではH∞制御問題としてコントローラを求めたが、Hの
2乗制御問題としてコントローラを求めても同様の効果
が得られる。
【0013】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ミル
速度修正量、ルーパトルク修正量、ルーパ速度を含めた
状態量を検出する検出手段と、これら検出された状態量
に対して状態フィードバックゲインを乗算する乗算器、
上記ストリップ張力検出器及びルーパ角度検出器からの
信号とそれぞれの検出器の基準設定値との偏差をあらか
じめ設定された積分ゲインで積分する積分器から少なく
とも構成され、この積分器の積分値と上記乗算器の乗算
値とに基づき、ストリップ張力制御を行う制御手段とを
備えているので、目標値に対して与えられた制御仕様を
満足すると同時に、板速度外乱のような入力外乱に対す
る応答性を格段に向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるルーパ制御装置の回
路ブロック図である。
【図2】図1の装置のコントローラ設計に用いたルーパ
線形モデルのブロック図である。
【図3】図1の装置の一般化プラントのモデルによるブ
ロック図である。
【図4】図1の装置の状態フィードバックコントローラ
を示すブロック図である。
【図5】図1の装置による制御仕様と設計結果を示す図
である。
【図6】図1の装置と従来の装置における張力目標値の
ステップ応答を示す図である。
【図7】図1の装置と従来の装置における角度目標値の
ステップ応答を示す図である。
【図8】図1の装置と従来の装置におけるステップ状の
板速度外乱に対する応答を示す図である。
【図9】従来のルーパ制御装置を示す回路ブロック図で
ある。
【符号の説明】
1 ストリップ 2,3 圧延スタンド 4 ルーパ 5 ミルモータ 6 ミルモータ速度制御装置 7 ルーパモータ 8 ルーパ駆動トルク制御装置 9 ルーパ角度検出器 10 ストリップ張力検出器 11 ルーパ角度制御装置 12 ストリップ張力制御装置 13 前置き補償器(非干渉化制御器) 14 ミル速度修正量検出器 15 ルーパ速度検出器 16 ルーパトルク修正量検出器 17,18 積分器 19 乗算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 13/02 T 9131−3H G05D 15/01 8610−3H

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱間連続圧延機のスタンド間に設けられ
    たルーパでストリップの張力値を一定に制御するため
    に、ストリップ張力検出器及びルーパ角度検出器の出力
    に基づいて、スタンド圧延速度及びルーパ駆動機構を制
    御するルーパ制御装置において、ストリップ張力及びル
    ーパ角度だけでなく、上記スタンドのミル速度修正量、
    上記ルーパのトルク修正量、上記ルーパの速度を含めた
    状態量を検出する検出手段と、これら検出された状態量
    に対して状態フィードバックゲインを乗算する乗算器、
    上記ストリップ張力検出器及びルーパ角度検出器からの
    信号とそれぞれの検出器の基準設定値との偏差をあらか
    じめ設定された積分ゲインで積分する積分器、から少な
    くとも構成され、この積分器の積分値と上記乗算器の乗
    算値とに基づき、ストリップ張力制御を行う制御手段と
    を備えることを特徴とするルーパ制御装置。
JP5117905A 1993-04-21 1993-04-21 ルーパ制御装置 Expired - Lifetime JP2740618B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114453433A (zh) * 2022-01-06 2022-05-10 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 一种带钢精轧设备的控制方法、装置及计算机设备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114453433A (zh) * 2022-01-06 2022-05-10 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 一种带钢精轧设备的控制方法、装置及计算机设备

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