JPH06526A - 連続熱間圧延機の制御装置 - Google Patents
連続熱間圧延機の制御装置Info
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- JPH06526A JPH06526A JP4161346A JP16134692A JPH06526A JP H06526 A JPH06526 A JP H06526A JP 4161346 A JP4161346 A JP 4161346A JP 16134692 A JP16134692 A JP 16134692A JP H06526 A JPH06526 A JP H06526A
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- B21B39/08—Braking or tensioning arrangements
- B21B39/084—Looper devices
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 オーバーシュートの少ない応答を実現すると
共に、リカッチ方程式を数値的に解いたり、ゲインテー
ブルを用いたりする必要がなく、かつ、モデルの精度を
維持し得る連続熱間圧延機の制御装置を得る。 【構成】 設定手段70はプロセスモデルを表現する変
数、圧延材の板厚目標値、圧延材のスタンド間張力目標
値、板厚およびスタンド間張力の応答を指定するための
変数、ならびに、板厚およびスタンド間張力の応答を調
整するための変数を設定する。制御ゲイン演算手段69は
設定された各変数を所定の制御ゲイン演算式に代入して
制御ゲインを数値として求める。制御演算手段63〜68は
演算された制御ゲインを用いて、板厚とスタンド間張力
との相互干渉を小さくしながら、板厚を板厚目標値に、
スタンド間張力をスタンド間張力目標値に追随させる速
度指令値およびロールギャップ指令値を演算する。この
場合、連続熱間圧延機はスタンド間にルーパ42〜47を備
え、ルーパ電動機速度制御装置54〜59はこのルーパ高さ
を独立したルーパ高さ目標値に追随するようにルーパ駆
動電動機の速度を制御する。
共に、リカッチ方程式を数値的に解いたり、ゲインテー
ブルを用いたりする必要がなく、かつ、モデルの精度を
維持し得る連続熱間圧延機の制御装置を得る。 【構成】 設定手段70はプロセスモデルを表現する変
数、圧延材の板厚目標値、圧延材のスタンド間張力目標
値、板厚およびスタンド間張力の応答を指定するための
変数、ならびに、板厚およびスタンド間張力の応答を調
整するための変数を設定する。制御ゲイン演算手段69は
設定された各変数を所定の制御ゲイン演算式に代入して
制御ゲインを数値として求める。制御演算手段63〜68は
演算された制御ゲインを用いて、板厚とスタンド間張力
との相互干渉を小さくしながら、板厚を板厚目標値に、
スタンド間張力をスタンド間張力目標値に追随させる速
度指令値およびロールギャップ指令値を演算する。この
場合、連続熱間圧延機はスタンド間にルーパ42〜47を備
え、ルーパ電動機速度制御装置54〜59はこのルーパ高さ
を独立したルーパ高さ目標値に追随するようにルーパ駆
動電動機の速度を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】熱間圧延や冷間圧延における最終
製品の評価基準の一部に板厚がある。この板厚は製品に
おける最も重要な性質の一つであり、従来からゲージメ
ータＡＧＣ(Automatic Gauge Control) 、ＭＭＣ（Mill
Modulus Control）、Ｘ線モニタＡＧＣ等の板厚制御が
行われている。
製品の評価基準の一部に板厚がある。この板厚は製品に
おける最も重要な性質の一つであり、従来からゲージメ
ータＡＧＣ(Automatic Gauge Control) 、ＭＭＣ（Mill
Modulus Control）、Ｘ線モニタＡＧＣ等の板厚制御が
行われている。
【０００２】特に、熱間圧延における圧延材料は高温で
変形抵抗が小さく、張力が大きいと破断しやすい状態に
ある。そこで、熱間圧延機ではとくにルーパが設けら
れ、このルーパによる張力制御と、材料の通板性を良く
する観点からのルーパ高さ制御とが行われる。
変形抵抗が小さく、張力が大きいと破断しやすい状態に
ある。そこで、熱間圧延機ではとくにルーパが設けら
れ、このルーパによる張力制御と、材料の通板性を良く
する観点からのルーパ高さ制御とが行われる。
【０００３】かかる圧延材の板厚、スタンド間張力およ
びルーパ高さの制御において、板厚精度を向上させるた
めにロールギャップを操作すると、スタンド間張力が変
動したり、ルーパ高さが変動したりする。また、張力が
変動すれば板厚が変動し、ルーパ高さが変動すれば張
力、および張力を介して板厚も変動する関係にある。
びルーパ高さの制御において、板厚精度を向上させるた
めにロールギャップを操作すると、スタンド間張力が変
動したり、ルーパ高さが変動したりする。また、張力が
変動すれば板厚が変動し、ルーパ高さが変動すれば張
力、および張力を介して板厚も変動する関係にある。
【０００４】従来の板厚制御では、張力およびルーパ高
さについて、それらの干渉を抑えることなくＰＩ制御に
よりそれぞれ圧延材張力およびルーパ高さを制御してい
た。
さについて、それらの干渉を抑えることなくＰＩ制御に
よりそれぞれ圧延材張力およびルーパ高さを制御してい
た。
【０００５】一方、特開平2-211906号公報には、板厚、
スタンド間張力およびルーパ高さを協調して制御するべ
く、２次形式の評価関数により制御ゲインを決定する、
いわゆる、ＬＱ(Linear Quadratic)制御を適用する制御
方法が示されている。
スタンド間張力およびルーパ高さを協調して制御するべ
く、２次形式の評価関数により制御ゲインを決定する、
いわゆる、ＬＱ(Linear Quadratic)制御を適用する制御
方法が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、ゲー
ジメータＡＧＣ等の板厚制御では、板厚に影響する圧延
材の張力の値を使用しないでロールギャップを独立に制
御するため、その操作量が過大になったり、干渉を起こ
したりして、大きなオーバーシュートを伴う応答になる
ことがあった。さらに、張力制御でも板厚やロールギャ
ップの値を使用しないため、張力制御の操作量である圧
延機駆動主電動機の速度変更量が余分に計算され、やは
り大きなオーバーシュートを伴う応答になりやすかっ
た。
ジメータＡＧＣ等の板厚制御では、板厚に影響する圧延
材の張力の値を使用しないでロールギャップを独立に制
御するため、その操作量が過大になったり、干渉を起こ
したりして、大きなオーバーシュートを伴う応答になる
ことがあった。さらに、張力制御でも板厚やロールギャ
ップの値を使用しないため、張力制御の操作量である圧
延機駆動主電動機の速度変更量が余分に計算され、やは
り大きなオーバーシュートを伴う応答になりやすかっ
た。
【０００７】また、ＬＱ制御理論による方法は、下記の
評価関数Ｊの中の重み行列Ｑ，Ｒと、実際のプロセスの
応答との因果律を見出だすのが難しく、制御系全体の適
当な応答を実現するＱ，Ｒを試行錯誤しながら見付け、
制御ゲインを決定するのが一般的である。
評価関数Ｊの中の重み行列Ｑ，Ｒと、実際のプロセスの
応答との因果律を見出だすのが難しく、制御系全体の適
当な応答を実現するＱ，Ｒを試行錯誤しながら見付け、
制御ゲインを決定するのが一般的である。
【０００８】
【数１】 ここで、ｙは制御対象プロセスの状態量あるいは出力、
Ｗはコントローラが制御対象プロセスに与える操作量で
あり、ｙT はｙの転置、ＷT はＷの転置を表す。
Ｗはコントローラが制御対象プロセスに与える操作量で
あり、ｙT はｙの転置、ＷT はＷの転置を表す。
【０００９】ＬＱ制御では試行錯誤を繰り返すため、制
御系の設計やプラントの調整には多くの時間が必要であ
る。特に、特開平2-211906号公報に記載された技術は、
スタンド間の移送遅れを一次遅れで近似し、板厚、張力
およびルーパ高さを状態量として考慮しているため、制
御対象プロセスを表現する状態方程式は非常に高次にな
るものと考えられる。状態方程式が高次の場合、Ｑ，Ｒ
の調整が難しくなる。
御系の設計やプラントの調整には多くの時間が必要であ
る。特に、特開平2-211906号公報に記載された技術は、
スタンド間の移送遅れを一次遅れで近似し、板厚、張力
およびルーパ高さを状態量として考慮しているため、制
御対象プロセスを表現する状態方程式は非常に高次にな
るものと考えられる。状態方程式が高次の場合、Ｑ，Ｒ
の調整が難しくなる。
【００１０】また、スタンド間移送遅れは本来無駄時間
要素として表されるべきものであるが、この技術は一次
遅れで近似しているため、モデルの精度の劣化も考えら
れる。さらに、ＬＱ制御理論による方法では、解析的に
解けないリカッチ方程式を数値的に解く必要があり、変
数を含んだ最適制御ゲインの一般式を求めることができ
ない不便さもあった。
要素として表されるべきものであるが、この技術は一次
遅れで近似しているため、モデルの精度の劣化も考えら
れる。さらに、ＬＱ制御理論による方法では、解析的に
解けないリカッチ方程式を数値的に解く必要があり、変
数を含んだ最適制御ゲインの一般式を求めることができ
ない不便さもあった。
【００１１】なお、一般式を求めないでゲインテーブル
を利用する方法では、予め圧延材料の性質や圧延条件に
合わせた制御ゲインを求めてゲインテーブルを作成して
おき、制御ゲイン使用時にそのテーブルを参照する方式
が一般的である。したがって、このゲインテーブルの値
の決定とその維持、管理に多くの手間と時間がかかるこ
とになる。
を利用する方法では、予め圧延材料の性質や圧延条件に
合わせた制御ゲインを求めてゲインテーブルを作成して
おき、制御ゲイン使用時にそのテーブルを参照する方式
が一般的である。したがって、このゲインテーブルの値
の決定とその維持、管理に多くの手間と時間がかかるこ
とになる。
【００１２】また、ゲインテーブルに全ての場合を記述
することは不可能に近く、ゲインテーブルに存在しない
圧延条件等ではこの圧延条件と類似するテーブルからゲ
インを近似せざるを得ないので制御性能の劣化が考えら
れた。
することは不可能に近く、ゲインテーブルに存在しない
圧延条件等ではこの圧延条件と類似するテーブルからゲ
インを近似せざるを得ないので制御性能の劣化が考えら
れた。
【００１３】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、オーバーシュートの少ない応答を実現す
ると共に、リカッチ方程式を数値的に解いたり、ゲイン
テーブルを用いたりする必要がなく、かつ、モデルの精
度を維持し得る連続熱間圧延機の制御装置を得ることを
目的とする。
されたもので、オーバーシュートの少ない応答を実現す
ると共に、リカッチ方程式を数値的に解いたり、ゲイン
テーブルを用いたりする必要がなく、かつ、モデルの精
度を維持し得る連続熱間圧延機の制御装置を得ることを
目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数のスタン
ドに対応してそれぞれ圧延機駆動主電動機の速度を制御
する主機速度制御装置と、ロールギャップを制御するロ
ールギャップ制御装置とを設け、主機速度制御装置に対
する速度指令値およびロールギャップ制御装置に対する
ロールギャップ指令値を、それぞれ圧延材の板厚および
スタンド間張力の干渉系をモデル化したプロセスモデル
を用いて演算する連続熱間圧延機の制御装置であって、
プロセスモデルを表現する変数、圧延材の板厚目標値、
圧延材のスタンド間張力目標値、板厚およびスタンド間
張力の応答を指定するための変数、ならびに、板厚およ
びスタンド間張力の応答を調整するための変数を設定す
る設定手段と、設定された各変数を所定の制御ゲイン演
算式に代入して制御ゲインを数値として求める演算手段
と、演算された制御ゲインを用いて、板厚とスタンド間
張力との相互干渉を小さくしながら、板厚を板厚目標値
に、スタンド間張力をスタンド間張力目標値に追随させ
る速度指令値およびロールギャップ指令値を演算する制
御ゲイン演算手段とを備えている。
ドに対応してそれぞれ圧延機駆動主電動機の速度を制御
する主機速度制御装置と、ロールギャップを制御するロ
ールギャップ制御装置とを設け、主機速度制御装置に対
する速度指令値およびロールギャップ制御装置に対する
ロールギャップ指令値を、それぞれ圧延材の板厚および
スタンド間張力の干渉系をモデル化したプロセスモデル
を用いて演算する連続熱間圧延機の制御装置であって、
プロセスモデルを表現する変数、圧延材の板厚目標値、
圧延材のスタンド間張力目標値、板厚およびスタンド間
張力の応答を指定するための変数、ならびに、板厚およ
びスタンド間張力の応答を調整するための変数を設定す
る設定手段と、設定された各変数を所定の制御ゲイン演
算式に代入して制御ゲインを数値として求める演算手段
と、演算された制御ゲインを用いて、板厚とスタンド間
張力との相互干渉を小さくしながら、板厚を板厚目標値
に、スタンド間張力をスタンド間張力目標値に追随させ
る速度指令値およびロールギャップ指令値を演算する制
御ゲイン演算手段とを備えている。
【００１５】この場合、連続熱間圧延機はスタンド間に
ルーパを備え、このルーパ高さを独立したルーパ高さ目
標値に追随するようにルーパ駆動電動機の速度を制御す
るルーパ電動機速度制御装置を備えている。
ルーパを備え、このルーパ高さを独立したルーパ高さ目
標値に追随するようにルーパ駆動電動機の速度を制御す
るルーパ電動機速度制御装置を備えている。
【００１６】
【作用】この発明においては、圧延材の板厚およびスタ
ンド間張力の干渉系をモデル化したプロセスモデルを用
いると共に、このプロセスモデルを表現する変数や指定
応答を表す変数等を所定の演算式に代入して制御ゲイン
を数値として求め、さらに、これらの制御ゲインを用い
て、板厚とスタンド間張力との相互干渉を小さくしなが
ら、板厚を板厚目標値に、スタンド間張力をスタンド間
張力目標値にそれぞれ追随させるような主機速度制御装
置に対する速度指令値およびロールギャップ制御装置に
対するロールギャップ指令値を演算しているため、圧延
材の板厚および張力の制御に対してロールギャップおよ
び圧延機駆動主電動機が強調して働くため、オーバーシ
ュートの少ない応答を実現することができ、同時に、圧
延材の状態や操業状態の変化に対してリカッチ方程式を
数値的に解いたり、制御ゲインテーブルを用いたりする
必要がなくなる。
ンド間張力の干渉系をモデル化したプロセスモデルを用
いると共に、このプロセスモデルを表現する変数や指定
応答を表す変数等を所定の演算式に代入して制御ゲイン
を数値として求め、さらに、これらの制御ゲインを用い
て、板厚とスタンド間張力との相互干渉を小さくしなが
ら、板厚を板厚目標値に、スタンド間張力をスタンド間
張力目標値にそれぞれ追随させるような主機速度制御装
置に対する速度指令値およびロールギャップ制御装置に
対するロールギャップ指令値を演算しているため、圧延
材の板厚および張力の制御に対してロールギャップおよ
び圧延機駆動主電動機が強調して働くため、オーバーシ
ュートの少ない応答を実現することができ、同時に、圧
延材の状態や操業状態の変化に対してリカッチ方程式を
数値的に解いたり、制御ゲインテーブルを用いたりする
必要がなくなる。
【００１７】また、ルーパ高さを張力とは独立した目標
値に制御するため、ルーパ高さから張力への干渉が無視
でき、板厚および張力の相互干渉を表すモデルの次数が
小さくなり、これによってモデルの精度を維持すること
ができる。
値に制御するため、ルーパ高さから張力への干渉が無視
でき、板厚および張力の相互干渉を表すモデルの次数が
小さくなり、これによってモデルの精度を維持すること
ができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例によって詳
細に説明する。図１はこの発明の一実施例の構成を、圧
延機と合わせて示したブロック図である。ここでは、第
１スタンド１、第２スタンド２、…、第７スタンド７が
タンデムに配置され、圧延材71はこれらのスタンドで順
次圧延される。この場合、スタンド数ｎを７としている
が、ｎ＝５〜７が一般的である。
細に説明する。図１はこの発明の一実施例の構成を、圧
延機と合わせて示したブロック図である。ここでは、第
１スタンド１、第２スタンド２、…、第７スタンド７が
タンデムに配置され、圧延材71はこれらのスタンドで順
次圧延される。この場合、スタンド数ｎを７としている
が、ｎ＝５〜７が一般的である。
【００１９】これら各スタンドは、ロールギャップ制御
装置としての圧下装置８〜14と、圧延機駆動主電動機
（以下、主機と言う）15〜21とを有し、さらに、主機15
〜21を速度制御する主機速度制御装置22〜28と、圧延荷
重検出用のロードセル29〜35とを備えている。
装置としての圧下装置８〜14と、圧延機駆動主電動機
（以下、主機と言う）15〜21とを有し、さらに、主機15
〜21を速度制御する主機速度制御装置22〜28と、圧延荷
重検出用のロードセル29〜35とを備えている。
【００２０】また、各スタンド間に、圧延材71の張力を
検出する張力検出装置36〜41と、ルーパ42〜47と、これ
を駆動するルーパ駆動電動機（以下、ルーパ電動機と言
う）48〜53とが設けられ、これらのルーパ駆動電動機に
対応してルーパ電動機速度制御装置54〜59が設けられて
いる。
検出する張力検出装置36〜41と、ルーパ42〜47と、これ
を駆動するルーパ駆動電動機（以下、ルーパ電動機と言
う）48〜53とが設けられ、これらのルーパ駆動電動機に
対応してルーパ電動機速度制御装置54〜59が設けられて
いる。
【００２１】さらに、第７スタンドの出側に、板厚を測
定するＸ線板厚計60が設けられ、その測定値に基いてモ
ニタＡＧＣ装置61が板厚を推定するようになっており、
この推定板厚に基いて第１スタンドの板厚制御装置62が
所望の板厚を得るロールギャップ指令値を演算して圧下
装置８に加えている。また、第２〜第７スタンドの各ロ
ードセル30〜35の各検出荷重と、これらのスタンドの入
側の張力検出装置36〜41の検出張力と、Ｘ線板厚計60の
測定板厚とに基いて、第２〜第７スタンドのロールギャ
ップ指令値を演算して圧下装置９〜14に加え、主機の速
度指令値を演算して主機速度制御装置22〜27に加える制
御演算手段63〜68が設けられている。
定するＸ線板厚計60が設けられ、その測定値に基いてモ
ニタＡＧＣ装置61が板厚を推定するようになっており、
この推定板厚に基いて第１スタンドの板厚制御装置62が
所望の板厚を得るロールギャップ指令値を演算して圧下
装置８に加えている。また、第２〜第７スタンドの各ロ
ードセル30〜35の各検出荷重と、これらのスタンドの入
側の張力検出装置36〜41の検出張力と、Ｘ線板厚計60の
測定板厚とに基いて、第２〜第７スタンドのロールギャ
ップ指令値を演算して圧下装置９〜14に加え、主機の速
度指令値を演算して主機速度制御装置22〜27に加える制
御演算手段63〜68が設けられている。
【００２２】制御演算手段63〜68は互いに情報を送受
し、その一方で板厚とスタンド間張力との相互干渉を小
さく抑えるための計算に必要な制御ゲインを制御ゲイン
演算手段69から受けている。この制御ゲイン演算手段69
は設定手段70から必要な情報を得て、制御ゲインを演算
する。
し、その一方で板厚とスタンド間張力との相互干渉を小
さく抑えるための計算に必要な制御ゲインを制御ゲイン
演算手段69から受けている。この制御ゲイン演算手段69
は設定手段70から必要な情報を得て、制御ゲインを演算
する。
【００２３】以下、本実施例の動作について説明する。
設定手段70は圧延材の性質や圧延条件に基いて、制御ゲ
インの演算に必要なパラメータ、すなわち、圧延材の各
スタンドの板厚目標値、スタンド間張力目標値、制御対
象プロセスのモデルを表現する変数、板厚とスタンド間
張力を指定するための変数および板厚とスタンド間張力
の応答を調整するための変数を設定して、各設定値を制
御ゲイン演算手段69に加える。
設定手段70は圧延材の性質や圧延条件に基いて、制御ゲ
インの演算に必要なパラメータ、すなわち、圧延材の各
スタンドの板厚目標値、スタンド間張力目標値、制御対
象プロセスのモデルを表現する変数、板厚とスタンド間
張力を指定するための変数および板厚とスタンド間張力
の応答を調整するための変数を設定して、各設定値を制
御ゲイン演算手段69に加える。
【００２４】制御演算手段69は、設定されたパラメータ
の値を用いて、詳細を後述する制御ゲインを演算して制
御演算手段63〜68に加える。
の値を用いて、詳細を後述する制御ゲインを演算して制
御演算手段63〜68に加える。
【００２５】制御演算手段63〜68は演算された制御ゲイ
ンと、第２〜第７スタンドの検出荷重と、これらのスタ
ンドの入側の検出張力と、Ｘ線板厚計60の測定板厚とに
基いて、第１〜第６スタンドの主機速度指令値と、第２
〜第７スタンドのロールギャップ指令値とを演算し、主
機速度制御装置22〜28と圧下装置９〜14に加える。な
お、第７スタンド主機速度は、圧延機全体の速度基準、
いわゆる、ピボットとされ一定速度で制御されることが
多い。そのため、第７スタンドの主機速度制御装置28は
制御の操作端から除外されている。
ンと、第２〜第７スタンドの検出荷重と、これらのスタ
ンドの入側の検出張力と、Ｘ線板厚計60の測定板厚とに
基いて、第１〜第６スタンドの主機速度指令値と、第２
〜第７スタンドのロールギャップ指令値とを演算し、主
機速度制御装置22〜28と圧下装置９〜14に加える。な
お、第７スタンド主機速度は、圧延機全体の速度基準、
いわゆる、ピボットとされ一定速度で制御されることが
多い。そのため、第７スタンドの主機速度制御装置28は
制御の操作端から除外されている。
【００２６】一方、ルーパ42〜47に対しては、ルーパ電
動機速度制御装置54〜59がそれぞれ独立したルーパ高さ
目標値と実際の高さとの偏差を小さくするようにルーパ
電動機48〜53を速度制御している。
動機速度制御装置54〜59がそれぞれ独立したルーパ高さ
目標値と実際の高さとの偏差を小さくするようにルーパ
電動機48〜53を速度制御している。
【００２７】ところで、制御演算手段63〜68は同一に構
成されており、説明の簡単化のためにこのうちの一つに
対して、制御対象プロセスモデルをも用いて詳しく説明
する。
成されており、説明の簡単化のためにこのうちの一つに
対して、制御対象プロセスモデルをも用いて詳しく説明
する。
【００２８】図２は図１に示した制御系のうち、第６ス
タンドおよび第７スタンドについての制御系を示したも
ので、制御演算手段68とその制御対象のモデルとを示し
ている。ここでは、線形化のために各状態量は定常値か
らの変化分Δを用いて表している。
タンドおよび第７スタンドについての制御系を示したも
ので、制御演算手段68とその制御対象のモデルとを示し
ている。ここでは、線形化のために各状態量は定常値か
らの変化分Δを用いて表している。
【００２９】図２において、ブロック82〜90は制御対象
のプロセスモデルであり、ブロック82が図１中の圧下装
置14に相当し、圧下装置14の応答を時定数ＴHPC の一次
遅れ系で表示している。また、ブロック83は図１の主機
速度制御装置27に相当し、応答を時定数Ｔv の一次遅れ
系で表している。ブロック84〜87は圧延現象を影響係数
で表したもので、下記の意味を持っている。
のプロセスモデルであり、ブロック82が図１中の圧下装
置14に相当し、圧下装置14の応答を時定数ＴHPC の一次
遅れ系で表示している。また、ブロック83は図１の主機
速度制御装置27に相当し、応答を時定数Ｔv の一次遅れ
系で表している。ブロック84〜87は圧延現象を影響係数
で表したもので、下記の意味を持っている。
【００３０】84：ロールギャップΔＳo(i+1)から板厚Δ
ｈi+1 までの影響係数ＧP1 85：張力Δｈfiから板厚Δｈi+1 までの影響係数ＧP2 86：張力Δｈfiから圧延材の入側速度ΔＶi+1 までの影
響係数ＧP3 87：ロールギャップΔＳo(i+1)から圧延材の入側速度Δ
Ｖi+1 までの影響係数ＧP4 ブロック88は主機速度から圧延材の出側速度への影響係
数、ブロック89は張力発生プロセスにおける張力発生ゲ
インと積分器で、ブロック90は張力発生プロセスにおけ
るフィードバックゲインであり、ブロック89、90によっ
て張力発生機構をモデル化している。
ｈi+1 までの影響係数ＧP1 85：張力Δｈfiから板厚Δｈi+1 までの影響係数ＧP2 86：張力Δｈfiから圧延材の入側速度ΔＶi+1 までの影
響係数ＧP3 87：ロールギャップΔＳo(i+1)から圧延材の入側速度Δ
Ｖi+1 までの影響係数ＧP4 ブロック88は主機速度から圧延材の出側速度への影響係
数、ブロック89は張力発生プロセスにおける張力発生ゲ
インと積分器で、ブロック90は張力発生プロセスにおけ
るフィードバックゲインであり、ブロック89、90によっ
て張力発生機構をモデル化している。
【００３１】一方、ブロック72〜81は図１中の制御演算
手段68に相当する部分であり、ブロック72〜75は積分制
御器、ブロック76〜79はフイードバック制御器、ブロッ
ク80は板厚制御系応答を調整する係数、ブロック80は張
力制御応答を調整する係数である。
手段68に相当する部分であり、ブロック72〜75は積分制
御器、ブロック76〜79はフイードバック制御器、ブロッ
ク80は板厚制御系応答を調整する係数、ブロック80は張
力制御応答を調整する係数である。
【００３２】図２におけるブロック82〜90の制御対象プ
ロセスモデルを状態方程式で書くと次式のようになる。
ロセスモデルを状態方程式で書くと次式のようになる。
【００３３】
【数２】 ここで、各記号の前に付加した「Δ」はその記号の変化
分を表し、各記号の上に付した「・」は時間ｔによる微
分を表す。したがって、・ Δｔf ＝ｄ（Δｔf ）／ｄｔ … (4) を意味している。
分を表し、各記号の上に付した「・」は時間ｔによる微
分を表す。したがって、・ Δｔf ＝ｄ（Δｔf ）／ｄｔ … (4) を意味している。
【００３４】また、状態方程式中の変数は次のことを意
味している。
味している。
【００３５】Ｋ10：張力フィードバック係数 Ｅ ：圧延材のヤング率 Ｌ ：スタンド間距離 ｔf ：前方張力 ｖr ：ロール周速 α2 ：主機速度から圧延材速度への影響係数 Ｔv ：主機速度制御系の時定数 添字ref ：その記号の指令値 図２におけるブロック72〜79の制御ゲインは以下のよう
に決定する。これは基本的にはＩＬＱ(Inverse Linear
Quadratic)法を用いて決定する。このＩＬＱ法とは、Ｌ
Ｑ制御問題を逆問題の観点から解いたもので、「ＩＬＱ
最適サーボ系設計法の一般化」藤井隆雄、下村卓共著、
システム学会論文誌、Ｖol.1, Ｎo.6.1988に詳しく記載
されている。
に決定する。これは基本的にはＩＬＱ(Inverse Linear
Quadratic)法を用いて決定する。このＩＬＱ法とは、Ｌ
Ｑ制御問題を逆問題の観点から解いたもので、「ＩＬＱ
最適サーボ系設計法の一般化」藤井隆雄、下村卓共著、
システム学会論文誌、Ｖol.1, Ｎo.6.1988に詳しく記載
されている。
【００３６】上記 (2),(3)式で表現されたプロセスのモ
デルを用いて、Δｈi+1 とΔｔf を非干渉化することを
前提にしてブロック72〜79の制御ゲインを次のように数
式で表すことができる。
デルを用いて、Δｈi+1 とΔｔf を非干渉化することを
前提にしてブロック72〜79の制御ゲインを次のように数
式で表すことができる。
【００３７】 72：ＧC11 ＝ＫC11 ／Ｓ（Ｓはラプラス演算子） ＫC11 ＝ＴHPC ・ωGC／ＧP1 … (5) 73：ＧC21 ＝ＫC21 ／Ｓ ＫC21 ＝Ｔv ・ωGC・ＧP4／（ＧP1・α2 ） … (6) 74：ＧC12 ＝０ … (7) 75：ＧC22 ＝ＫC2 2 ／Ｓ … (8) ＫC22 ＝−４・Ｌ・ωTC2 ・Ｔv ／（α2 ・Ｅ） 76：ＧFB1 ＝ＴHPC … (9) 77：ＧFB2 ＝ＴHPC ・ＧP2／ＧP1 …(10) 78：ＧFB3 ＝Ｔv ｛Ｅ（Ｋ10・ＧP1−ＧP1・ＧP3＋ＧP2・ＧP4） −４ＧP1・Ｌ・ωTC} ／( α2 ・ＧP1・Ｅ）…(11) 79：ＧFB4 ＝Ｔv …(12) ここで、 ωGC：板厚制御系の指定応答の遮断周波数 (rad/s) ωTC：張力制御系の指定応答の遮断周波数 (rad/s) であり、それぞれ所望の値を指定する。
【００３８】ブロック80における調整係数σ1 は板厚制
御系が所望の応答をするように、また、ブロック81にお
ける調整係数σ2 は張力制御系が所望の応答をするよう
にそれぞれ決める。一般に、σ1 ，σ2 を大きく設定す
ると、速い応答が得られるが、操作量であるロールギャ
ップ指令値や主機速度指令値も大きくなるので、あまり
大きな値は適当ではない。
御系が所望の応答をするように、また、ブロック81にお
ける調整係数σ2 は張力制御系が所望の応答をするよう
にそれぞれ決める。一般に、σ1 ，σ2 を大きく設定す
ると、速い応答が得られるが、操作量であるロールギャ
ップ指令値や主機速度指令値も大きくなるので、あまり
大きな値は適当ではない。
【００３９】上記 (5)〜(12)式における変数ＴHPC ，Ｔ
v ，Ｋ10，Ｌ，α2 ，ＧP1，ＧP2，ＧP3，ＧP4が制御対
象プロセスのモデルを表現する変数として、ωGC，ωTC
が各スタンドの板厚とスタンド間張力の応答を指定する
ための変数として、さらに、σ1 ，σ2 が各スタンドの
板厚とスタンド間張力を調整するための変数としてそれ
ぞれ設定手段70で設定され、その設定値が制御ゲイン演
算手段69に渡される。
v ，Ｋ10，Ｌ，α2 ，ＧP1，ＧP2，ＧP3，ＧP4が制御対
象プロセスのモデルを表現する変数として、ωGC，ωTC
が各スタンドの板厚とスタンド間張力の応答を指定する
ための変数として、さらに、σ1 ，σ2 が各スタンドの
板厚とスタンド間張力を調整するための変数としてそれ
ぞれ設定手段70で設定され、その設定値が制御ゲイン演
算手段69に渡される。
【００４０】制御ゲイン演算手段69はこれらの設定値を
上記 (5)〜(12)式に代入してブロック72〜79の制御ゲイ
ンを演算し、設定手段70で設定されたσ1 ，σ2 と合わ
せて数値として制御演算手段63〜68に渡す。
上記 (5)〜(12)式に代入してブロック72〜79の制御ゲイ
ンを演算し、設定手段70で設定されたσ1 ，σ2 と合わ
せて数値として制御演算手段63〜68に渡す。
【００４１】図３に本実施例による制御系のシミュレー
ション結果を示す。これは、第６および第７スタンドの
圧延機を模擬したもので、ルーパ高さは一定に制御され
ているものとしている。すなわち、図３ (a)は時刻ｔ＝
０において、第７スタンド出側板厚目標値ｈ7ref(mm)を
＋１(mm)だけステップ状に変更した場合の第７スタンド
出側板厚ｈ7 と第６−７スタンド間張力ｔf6(kg/mm2 )
の応答を示す。
ション結果を示す。これは、第６および第７スタンドの
圧延機を模擬したもので、ルーパ高さは一定に制御され
ているものとしている。すなわち、図３ (a)は時刻ｔ＝
０において、第７スタンド出側板厚目標値ｈ7ref(mm)を
＋１(mm)だけステップ状に変更した場合の第７スタンド
出側板厚ｈ7 と第６−７スタンド間張力ｔf6(kg/mm2 )
の応答を示す。
【００４２】図３ (b)は時刻ｔ＝０において、第６−７
スタンド間張力目標値ｔf6ref を＋１(kg/mm2 ) だけス
テップ状に変更した場合の第７スタンド出側板厚ｈ7 と
第６−７スタンド間張力ｔf6(kg/mm2 ) の応答を示す。
スタンド間張力目標値ｔf6ref を＋１(kg/mm2 ) だけス
テップ状に変更した場合の第７スタンド出側板厚ｈ7 と
第６−７スタンド間張力ｔf6(kg/mm2 ) の応答を示す。
【００４３】図３ (c)は時刻ｔ＝０において、第７スタ
ンドで入側板厚Ｈ7 を＋１(mm)だけステップ状に変化さ
せた場合の第７スタンド出側板厚ｈ7 と第６−７スタン
ド間張力ｔf6(kg/mm2 ) の応答を示す。
ンドで入側板厚Ｈ7 を＋１(mm)だけステップ状に変化さ
せた場合の第７スタンド出側板厚ｈ7 と第６−７スタン
ド間張力ｔf6(kg/mm2 ) の応答を示す。
【００４４】図３ (d)は時刻ｔ＝０において、第７スタ
ンドロールギャップＳ07(mm)を＋１(mm)だけステップ状
に変化させた場合の第７スタンド出側板厚ｈ7 と第６−
７スタンド間張力ｔf6(kg/mm2 ) の応答を示す。
ンドロールギャップＳ07(mm)を＋１(mm)だけステップ状
に変化させた場合の第７スタンド出側板厚ｈ7 と第６−
７スタンド間張力ｔf6(kg/mm2 ) の応答を示す。
【００４５】これと同じ条件にて、従来から用いられて
いるゲージメータＡＧＣと、ＰＩ制御によるスタンド間
張力制御とをそれぞれ独立に行う制御系に対してシミュ
レーションした結果を図４に示す。
いるゲージメータＡＧＣと、ＰＩ制御によるスタンド間
張力制御とをそれぞれ独立に行う制御系に対してシミュ
レーションした結果を図４に示す。
【００４６】なお、図４ (a)〜 (d)はそれぞれ図３ (a)
〜 (d)が得られたと同様な条件を与えた場合のものであ
り、縦軸の目盛りが異なっている点に注目する必要があ
る。
〜 (d)が得られたと同様な条件を与えた場合のものであ
り、縦軸の目盛りが異なっている点に注目する必要があ
る。
【００４７】この図３および図４のシミュレーション結
果から明らかなように、板厚と張力とをそれぞれ独立に
制御する従来の方法に比べて、本実施例によるものはオ
ーバシュートが少なく、そのため整定時間も明らかに短
くなっている。
果から明らかなように、板厚と張力とをそれぞれ独立に
制御する従来の方法に比べて、本実施例によるものはオ
ーバシュートが少なく、そのため整定時間も明らかに短
くなっている。
【００４８】また、特開平2-210906号公報に記載された
方法が、解析的に解けないリカッチ方程式を数値的に解
く必要があるのに対して、本実施例は板厚とスタンド間
張力との干渉系をモデル化し、このモデルを表現する変
数、板厚とスタンド間張力の応答を指定する変数、その
応答を調整する変数をそれぞれ所定の演算式に代入して
制御ゲインを数値として求め、さらに、これらの制御ゲ
インを用いてロールギャップ指令値と主機速度指令値と
を演算しているので、圧延材の状態や操業状態が変化し
ても設定値を変更するだけで済み、リカッチ方程式を数
値的に解く必要はなく、もちろん制御ゲインテーブルを
用いる必要もない。
方法が、解析的に解けないリカッチ方程式を数値的に解
く必要があるのに対して、本実施例は板厚とスタンド間
張力との干渉系をモデル化し、このモデルを表現する変
数、板厚とスタンド間張力の応答を指定する変数、その
応答を調整する変数をそれぞれ所定の演算式に代入して
制御ゲインを数値として求め、さらに、これらの制御ゲ
インを用いてロールギャップ指令値と主機速度指令値と
を演算しているので、圧延材の状態や操業状態が変化し
ても設定値を変更するだけで済み、リカッチ方程式を数
値的に解く必要はなく、もちろん制御ゲインテーブルを
用いる必要もない。
【００４９】さらに、この従来の方法が、スタンド間の
移送遅れを一次遅れで近似しているため、モデルの精度
に劣化を生じたが、本実施例ではルーパの高さを独立に
制御しているため、ルーパ高さから張力への干渉がなく
板厚と張力との干渉系のモデルの次数が少なくなり、従
って、モデルの精度低下を防止することができる。
移送遅れを一次遅れで近似しているため、モデルの精度
に劣化を生じたが、本実施例ではルーパの高さを独立に
制御しているため、ルーパ高さから張力への干渉がなく
板厚と張力との干渉系のモデルの次数が少なくなり、従
って、モデルの精度低下を防止することができる。
【００５０】なお、上記実施例では第７スタンドの出側
板厚をＸ線板厚計で検出するのみで、第１〜第６スタン
ド出側の板厚を検出していない。しかし、各スタンドの
出側板厚は板厚計を用いなくとも推定することができ
る。
板厚をＸ線板厚計で検出するのみで、第１〜第６スタン
ド出側の板厚を検出していない。しかし、各スタンドの
出側板厚は板厚計を用いなくとも推定することができ
る。
【００５１】すなわち、板厚計がない場合は、次式に示
すゲージメータ式で推定できる。
すゲージメータ式で推定できる。
【００５２】
【数３】 ただし、 ｈi ：ｉスタンド出側板厚（mm） Ｓ0i：ｉスタンドのロールギャップ（mm） Ｐi ：ｉスタンドの圧延荷重（ton ） Ｍi ：ｉスタンドのミル定数（ton/mm） である。
【００５３】このうち、圧延荷重Ｐはロードセル29〜35
によって検出され、ミル定数Ｍは予め測定することがで
きる。
によって検出され、ミル定数Ｍは予め測定することがで
きる。
【００５４】また、第７スタンドよりも上流のスタンド
の出側に板厚計が設けられたとき、これよりも下流スタ
ンドの出側板厚を推定することができる。この場合、板
厚検出値をスタンド間の移送時間だけ遅延させ、マスフ
ロー一定則による演算で下流側スタンドの出側板厚を推
定する。例えば、第５スタンドの出側に板厚計が設けら
れておれば、次式によって第６スタンドの出側板厚を推
定する。
の出側に板厚計が設けられたとき、これよりも下流スタ
ンドの出側板厚を推定することができる。この場合、板
厚検出値をスタンド間の移送時間だけ遅延させ、マスフ
ロー一定則による演算で下流側スタンドの出側板厚を推
定する。例えば、第５スタンドの出側に板厚計が設けら
れておれば、次式によって第６スタンドの出側板厚を推
定する。
【００５５】
【数４】 だだし、 Ｖ6 ：第６スタンド入側材料速度（mm/s） Ｂ6 ：第６スタンド入側板幅（mm） ｖ6 ：第６スタンド出側材料速度（mm/s） ｂ6 ：第６スタンド入側板幅（mm） ｈ5 ：第５スタンド出側板厚検出値（mm） ｈ6 ：第６スタンド出側板厚（mm） Ｌ ：第５スタンド出側の板厚計から第６スタンドまで
の圧延材移送時間( s ) Ｓ ：ラプラス演算子 ｅ-LS ：無駄時間 である。
の圧延材移送時間( s ) Ｓ ：ラプラス演算子 ｅ-LS ：無駄時間 である。
【００５６】なおまた、上記実施例ではスタンド間張力
をそれぞれ張力検出装置36〜41で検出したが、スタンド
間にルーパが設けられておれば、このスタンド間張力を
ルーパ駆動電動機トルクから演算することができる。
をそれぞれ張力検出装置36〜41で検出したが、スタンド
間にルーパが設けられておれば、このスタンド間張力を
ルーパ駆動電動機トルクから演算することができる。
【００５７】すなわち、ルーパが発生すべきトルクをＴ
L 、張力によるトルクをＴT 、スタンド間板重量による
トルクをＴW 、ルーパの自重によるトルクをＴM 、ルー
パを加減速させるトルクをＴA とすると、これらの間に
次式の関係がある。
L 、張力によるトルクをＴT 、スタンド間板重量による
トルクをＴW 、ルーパの自重によるトルクをＴM 、ルー
パを加減速させるトルクをＴA とすると、これらの間に
次式の関係がある。
【００５８】 ＴL ＝ＴT ＋ＴW ＋ＴM ＋ＴA …(15) このうち、ＴL ，ＴW ，ＴM ，ＴA は容易に求められ、
これらから張力によるトルクＴT が求められる。従っ
て、この張力によるトルクＴT をルーパアームの長さに
よって除算すれば張力が求められる。
これらから張力によるトルクＴT が求められる。従っ
て、この張力によるトルクＴT をルーパアームの長さに
よって除算すれば張力が求められる。
【００５９】また、上記実施例ではワークロールの外側
にバックアップロールを配置しただけの４重圧延機で、
しかも、これらの圧延機間に設けられたルーパを電動機
で駆動するものを対象としたが、本発明はこれに適用を
限定されるものではなく、中間ロール等を備えた圧延機
であっても、あるいは、ルーパを油圧駆動するものであ
っても本発明を適用することができる。
にバックアップロールを配置しただけの４重圧延機で、
しかも、これらの圧延機間に設けられたルーパを電動機
で駆動するものを対象としたが、本発明はこれに適用を
限定されるものではなく、中間ロール等を備えた圧延機
であっても、あるいは、ルーパを油圧駆動するものであ
っても本発明を適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなように本発
明によれば、オーバーシュートの少ない応答を実現する
と共に、リカッチ方程式を数値的に解いたり、ゲインテ
ーブルを用いたりする必要がなく、しかも、モデルの精
度を維持することのできる連続熱間圧延機の制御装置が
得られる。
明によれば、オーバーシュートの少ない応答を実現する
と共に、リカッチ方程式を数値的に解いたり、ゲインテ
ーブルを用いたりする必要がなく、しかも、モデルの精
度を維持することのできる連続熱間圧延機の制御装置が
得られる。
【図１】本発明の一実施例の構成を圧延機と併せて示し
たブロック図。
たブロック図。
【図２】本発明の一実施例の主要部の詳細な構成を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図３】本発明の一実施例の動作を説明するために、板
厚および張力と時間との関係を示した線図。
厚および張力と時間との関係を示した線図。
【図４】従来の連続熱間圧延機の制御装置における、板
厚および張力と時間との関係を示した線図。
厚および張力と時間との関係を示した線図。
１〜７ 圧延スタンド ８〜１４ 圧下装置 １５〜２１ 圧延機駆動主電動機 ２２〜２８ 主機速度制御装置 ４２〜４７ ルーパ ４８〜５３ ルーパ駆動電動機 ５４〜５９ ルーバ電動機速度制御装置 ６０ Ｘ線板厚計
Claims (2)
- 【請求項１】複数のスタンドに対応してそれぞれ圧延機
駆動主電動機の速度を制御する主機速度制御装置と、ロ
ールギャップを制御するロールギャップ制御装置とを設
け、前記主機速度制御装置に対する速度指令値および前
記ロールギャップ制御装置に対するロールギャップ指令
値を、それぞれ圧延材の板厚およびスタンド間張力の干
渉系をモデル化したプロセスモデルを用いて演算する連
続熱間圧延機の制御装置であって、 前記プロセスモデルを表現する変数、圧延材の板厚目標
値、圧延材のスタンド間張力目標値、板厚およびスタン
ド間張力の応答を指定するための変数、ならびに、板厚
およびスタンド間張力の応答を調整するための変数を設
定する設定手段と、 設定された前記各変数を所定の制御ゲイン演算式に代入
して制御ゲインを数値として求める演算手段と、 演算された前記制御ゲインを用いて、板厚とスタンド間
張力との相互干渉を小さくしながら、板厚を前記板厚目
標値に、スタンド間張力を前記スタンド間張力目標値に
追随させる前記速度指令値およびロールギャップ指令値
を演算する制御ゲイン演算手段と、 を備えたことを特徴とする連続熱間圧延機の制御装置。 - 【請求項２】前記連続熱間圧延機はスタンド間にルーパ
を備え、このルーパ高さを独立したルーパ高さ目標値に
追随するようにルーパ駆動電動機の速度を制御するルー
パ電動機速度制御装置を備えたことを特徴とする請求項
１記載の連続熱間圧延機の制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4161346A JP3041135B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 連続熱間圧延機の制御装置 |
| US08/077,928 US5479803A (en) | 1992-06-19 | 1993-06-18 | Control apparatus for a continuous hot rolling mill |
| CA002098782A CA2098782C (en) | 1992-06-19 | 1993-06-18 | Control apparatus for a continuous hot rolling mill |
| AU41366/93A AU655364B2 (en) | 1992-06-19 | 1993-06-18 | Control apparatus for a continuous hot rolling mill |
| KR1019930011225A KR960007487B1 (ko) | 1992-06-19 | 1993-06-19 | 연속열간압연기의 제어장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4161346A JP3041135B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 連続熱間圧延機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06526A true JPH06526A (ja) | 1994-01-11 |
| JP3041135B2 JP3041135B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=15733336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4161346A Expired - Lifetime JP3041135B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 連続熱間圧延機の制御装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5479803A (ja) |
| JP (1) | JP3041135B2 (ja) |
| KR (1) | KR960007487B1 (ja) |
| AU (1) | AU655364B2 (ja) |
| CA (1) | CA2098782C (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100558785B1 (ko) * | 2001-12-24 | 2006-03-10 | 주식회사 포스코 | 롤 갭을 이용한 장력 편차 제어 장치 및 그 방법 |
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| JP2014113629A (ja) * | 2012-12-11 | 2014-06-26 | Hitachi Ltd | 圧延制御装置、圧延制御方法および圧延制御プログラム |
| CN104174657A (zh) * | 2013-05-20 | 2014-12-03 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 通板设备的控制系统 |
| CN111346924A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-06-30 | 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 | 防压钢控制方法以及装置、带钢精轧设备 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH08150408A (ja) * | 1994-11-25 | 1996-06-11 | Toshiba Corp | ルーパ制御装置 |
| DE19645420C1 (de) * | 1996-11-04 | 1998-02-12 | Siemens Ag | Verfahren und Einrichtung zur dynamischen Einstellung des Walzspaltes bei einem Walzgerüst einer mehrgerüstigen Walzstraße |
| US5809817A (en) * | 1997-03-11 | 1998-09-22 | Danieli United, A Division Of Danieli Corporation Corporation | Optimum strip tension control system for rolling mills |
| JP2000312909A (ja) * | 1999-04-27 | 2000-11-14 | Toshiba Corp | 板幅制御装置 |
| US6128934A (en) * | 1999-04-30 | 2000-10-10 | Lone Star Technologies, Inc. | Stretch reduction mill |
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