JPH07308706A - タンデム圧延機の速度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高応答スタンドと低応答スタンドが混在する
場合でも、各スタンドの揃速性を保持する。 【構成】 圧延スタンドを駆動する電動機１８を制御す
る速度制御系が圧延スタンド（１ＳＴＤ〜６ＳＴＤ）毎
に設けられ、速度制御系の速度応答性が低い圧延スタン
ド（１ＳＴＤ、３〜６ＳＴＤ）と高い圧延スタンド２Ｓ
ＴＤとが混在するタンデム圧延機の速度制御方法におい
て、低応答スタンド３ＳＴＤの実速度を、乗算器１６Ｂ
から出力される速度指令値Ｄ3 から速度シミュレータ３
０で予測計算し、該実速度に対して同スタンドの垂下特
性分の補正をして実速度補正値Ｖcを算出し、乗算器１
６ＡでＶc に、低応答スタンドの設定速度に対する高応
答スタンドの設定速度の比Ｒ(2/3) を乗じて、高応答ス
タンド２ＳＴＤの速度指令値Ｄ2 を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タンデム圧延機の速度
制御方法、特に速度制御系の応答性が異なる圧延スタン
ドが混在する場合でも、適切な圧延制御を行うことがで
きるタンデム圧延機の速度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、冷間圧延に用いられる６スタン
ドからなる従来のタンデム圧延機の概略構成を示すブロ
ック図である。

【０００３】このタンデム圧延機では、図中１ＳＴＤ〜
６ＳＴＤで示す第１スタンド〜第６スタンドの各スタン
ドが、圧延ロール１０により鋼板Ｓを圧延して矢印方向
に移動させる速度を制御するための速度制御系をそれぞ
れ備えている。

【０００４】この速度制御系は、各スタンド毎に個別に
圧延速度を設定するための速度設定器１２と、ライン全
体の加減速を指示する加減速指令信号を各スタンドに出
力する加減速指令装置１４と、これら速度設定器１２及
び加減速指令装置１４それぞれの出力信号から速度指令
信号Ｄを算出するための乗算器１６と、圧延ロール１０
を回転駆動する電動機１８の実速度を検出する速度検出
器２０からの実速度信号と、上記速度指令信号Ｄとに基
づいて速度指令値と実速度値との偏差を算出する減算器
２２と、該減算器２２で算出した偏差に応じたトルク指
令値を算出する速度調整器２４と、該速度調整器２４か
ら入力されるトルク指令値から電力指令値を算出し、こ
れに応じて周波数等を調整することにより、前記電動機
１８の速度を制御するトルク調整器２６とを備えてい
る。

【０００５】冷間圧延に用いられる複数のスタンドから
なるタンデム圧延機においては、上述した如く、一般に
圧延ロール１０を駆動する電動機１８の速度制御系が各
スタンド毎に設けられており、電動機軸に取り付けられ
ている速度検出器２０からの実速度信号（値）をフィー
ドバックして、速度指令信号（値）Ｄとの偏差を無くす
ように前記速度調整器２４によって駆動用電動機１８の
回転数の制御が行われている。

【０００６】その際、各スタンド毎の速度調整器２４に
対する速度指令信号は、一般に、前記図６に示したよう
に、速度設定器１２からの速度設定信号と、加減速指令
装置１４からの加減速指令信号とを乗算器１６で掛け合
わせて求められている。

【０００７】このように、全スタンドが１つの加減速指
令装置１４から出力される同一の加減速指令信号に基づ
いて算出される速度制御信号を用いて電動機１８を加速
又は減速する制御を行う場合は、各スタンドの速度制御
系が全て等しい速度応答性を有していれば、全スタンド
について電動機の揃速性を確保することができる。即
ち、同一の加減速指令信号から速度指令信号を算出して
制御を行う方法では、全スタンドの速度応答性を一致さ
せる必要がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の速度指令信号の算出方法では、例えば交
流モータ方式の圧延スタンドと直流モータを制御するワ
ードレオナード方式の圧延スタンドが混在するような場
合においては、後者の方が前者に比較して速度応答性の
限界能力が低いために、本来高応答が可能である交流モ
ータ方式の圧延スタンドの速度応答性を下げて、ワード
レオナード方式のスタンドの低い速度応答性に合わなけ
れば各スタンドの揃速性を保つことができない。

【０００９】換言すれば、全スタンドの速度応答性を一
致させる必要があるために、各スタンドの速度応答性は
最も速度応答性の低いスタンドに制限されてしまうこと
になる。

【００１０】このように、各スタンドの速度応答性が最
も速度応答性の低いスタンドに制限されてしまうこと
は、全スタンドが同じ制御方式であっても、速度応答性
が異なっている場合は同様であり、この場合は、全スタ
ンドを高応答に設定できる方式に切り替えない限り、ラ
インの加減速、母板板厚変動、摩擦変動等の外乱に対し
て、各スタンド間の張力変動や各スタンド出側の板厚変
動を抑制する適切な制御を迅速に行うことができないと
いう問題がある。

【００１１】又、上記の如く制御方式が異なったスタン
ドが混在しているような場合には、その方式の違いか
ら、駆動電動機への負荷トルクの変動に対する応答性を
合わせ難いために、全スタンドの速度応答性を一致させ
ることが困難なケースが生じる。この場合、前記図６に
示した制御装置のように、全スタンドで同じ加減速指令
信号を用いる方法では、各スタンド毎の速度制御系の速
度応答の誤差が各スタンドの駆動電動機の揃速性のズレ
となり、加減速時等に急峻な張力変動を引き起こし、板
厚変動をも引き起こすという問題がある。

【００１２】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、速度応答性が異なるスタンドが混在
する場合でも、各スタンドの揃速性を保持することがで
き、しかも速度応答性の限界が極端に低いスタンドが存
在していても、他スタンドをこれに制限されることなく
高応答に設定することができるタンデム圧延機の速度制
御方法を提供することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧延スタンド
を駆動する電動機を制御する速度制御系が圧延スタンド
毎に設けられていると共に、速度制御系の速度応答性が
低い圧延スタンドと高い圧延スタンドとが混在するタン
デム圧延機の速度制御方法において、低応答性の圧延ス
タンドの実速度に対して、同スタンドの垂下特性分の補
正をして実速度補正値を算出し、該実速度補正値に、低
応答性の圧延スタンドの設定速度に対する高応答性の圧
延スタンドの設定速度の比を乗じて高応答性の圧延スタ
ンドに対する速度指令値を算出し、該速度指令値を用い
て高応答性の圧延スタンドの速度制御を行うことによ
り、前記課題を解決したものである。

【００１４】本発明は、又、上記タンデム圧延機の速度
制御方法において、低応答性の圧延スタンドの実速度
を、自スタンドに対する速度指令値から予測計算するよ
うにしたものである。

【００１５】

【作用】本発明においては、低応答スタンドの実速度
に、同スタンドの負荷による垂下特性分の速度補正値を
足し合わせて補正し、補正後の実速度補正値に、低応答
スタンドと高応答スタンド間の速度設定比（高応答スタ
ンドの速度設定値／低応答スタンドの速度設定値）を掛
け合わせて高応答スタンドの速度指令値を作り出すよう
にしたので、高応答スタンドがこの速度指令に十分追従
できる程度の速度応答性をもっていれば、スタンド間の
揃速性を確保することができる。

【００１６】従って、本発明によれば、速度応答性が異
なるスタンドが混在する場合でも、各スタンドの揃速性
を保持することができ、しかも、速度応答性の限界が極
端に低いスタンドが存在していてもこれに制限されずに
他スタンドの速度応答性を高応答に設定することができ
る。

【００１７】又、本発明において、低応答性の圧延スタ
ンドの実速度を、自スタンドに対する速度指令値から予
測計算する場合には、速度検出器が低速域における測定
精度が低く、その誤差が無視できないために実速度の測
定値をそのまま使えない場合でも、高応答スタンドに対
する速度指令値を正確に算出することができる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００１９】図１は、本発明に係る第１実施例に適用さ
れるタンデム圧延機の速度制御装置の概略構成を示す、
前記図６に相当するブロック図である。

【００２０】本実施例に適用される速度制御装置は、図
中１ＳＴＤ〜６ＳＴＤで示す第１スタンド〜第６スタン
ドの６スタンドからなるタンデム圧延機を速度制御する
機能を有しており、第１スタンドが最上流に、第６スタ
ンドが最下流に位置している。

【００２１】本実施例では、第２スタンドが速度応答性
が高い速度制御系を有し、他の第１スタンド、第３〜第
６スタンドが実質的に同一の低応答性の速度制御系を有
している。

【００２２】本実施例では、速度設定比算出器２８Ａ
で、第２スタンドの速度設定器１２Ａで設定される速度
設定値と、１段下流の第３スタンドの速度設定器１２Ｂ
で設定される速度設定値との比Ｒ(2/3) （＝第２スタン
ドの速度設定値／第３スタンドの速度設定値）が算出さ
れ、その比Ｒ(2/3) が、第２スタンドの速度指令信号
（速度指令値）Ｄ2 を出力する乗算器１６Ａに入力され
るようになっている。

【００２３】又、第２スタンドの上記乗算器１６Ａには
速度シミュレータ３０が接続され、該速度シミュレータ
３０において、第３スタンドの乗算器１６Ｂから入力さ
れた速度指令値（信号）Ｄ3 （＝Ｖs ）から、例えば次
の（１）式で予測計算して同スタンドの実速度Ｖr を求
める。

【００２４】 Ｖr ＝Ｇ（s ）・Ｖs …（１） ここで、Ｇ（s ）は、２次系以上の伝達関数であり、例
えば２次振動要素であるとすれば、次の（２）式で表現
できる（s ：複素数）。

【００２５】 Ｇ（s ）＝Ｋω² ／（ s² ＋２ζω s＋ω² ） …（２） Ｋ：比例ゲイン ζ：減衰係数 ω：固有角周波数

【００２６】次いで、上記（１）式により求めた実速度
Ｖr に、次の（３）式に示すように、別途入力される第
３スタンドの垂下特性分に相当する速度補正分ΔＶを加
算して、実速度補正値Ｖc を求めると共に、該実速度補
正値Ｖc が上記第２スタンドの乗算器１６Ａに入力され
る。

【００２７】Ｖc ＝Ｖr ＋ΔＶ …（３）

【００２８】上記垂下特性とは、過負荷がモータにかか
った場合（つまり後に引張られる方向に力が働いた場
合）、電流値に応じて速度が下がる（負荷変動に応じて
速度が変化する）特性である。このような垂下特性があ
るため、上記のように第３スタンドの実圧延速度を予想
した値Ｖr に、単にＲ(2/3) をかけても第２スタンドの
実圧延速度の予想値にしかならない。従って、これを第
２スタンドの速度指令に用いてしまうと、負荷が大きな
場合や、急峻な負荷増大が生じた場合に、上記垂下特性
によって速度が実際に設定すべき速度よりも低めに設定
されてしまうことになる。そのため、上記（３）式でΔ
Ｖで示した垂下特性分（予測値）を補足する必要があ
る。

【００２９】この垂下特性分の補正値ΔＶは、通常経験
的に設定され、例えば次式で設定できる。なお、Ｉs は
設定電流値、αは垂下特性係数である。

【００３０】ΔＶ＝Ｉs ×α …（４）

【００３１】更に、上記第２スタンドの乗算器１６Ａで
は、前記速度設定比算出器２８Ａから入力される速度設
定比Ｒ(2/3) と前記速度シミュレータ３０から入力され
る実速度補正値Ｖc とを乗じて、同スタンドに対する速
度指令信号Ｄ2 を作成するようになっている。

【００３２】本実施例に適用される速度制御装置は、以
上の構成を除き、前記図６に示した従来の速度制御装置
と実質的に同一の構成を備えている。従って、この従来
の速度制御装置と同一の構成についての説明は省略す
る。

【００３３】本実施例においては、第２スタンドの上記
乗算器１６Ａから減算器２２Ａへ出力する速度指令信号
Ｄ2 を、第３スタンドのデータから以下のようにして作
成する。

【００３４】まず、第３スタンドの速度設定器１２Ｂか
ら入力される速度設定値（信号）と、加減速指令装置１
４から入力される加減速指令信号とを、乗算器１６Ｂで
掛け合わせて第３スタンドの速度指令信号Ｄ3 を生成
し、該速度指令信号Ｄ3 を第３スタンドの減算器２２Ｂ
に入力することにより、同スタンドの駆動電動機１８を
制御し、圧延ロール１０を駆動する。

【００３５】その一方で、第３スタンドの速度指令信号
Ｄ3 は、速度シミュレータ３０に入力され、ここで前記
（１）式により第３スタンドの実速度の予測値が計算さ
れ、更に予測した上記実速度に、圧延時にかかっている
負荷に関する垂下特性分に相当する速度補正分（垂下特
性補正値）を加算する補正を行って実速度補正値Ｖcを
算出し、これを第２スタンドの乗算器１６Ａに出力す
る。

【００３６】この乗算器１６Ａには、他に速度設定比Ｒ
(2/3) が前記速度設定比算出器２８Ａから入力され、こ
こで該速度設定比Ｒ(2/3) と上記実速度補正値Ｖc とを
掛け合わせて第２スタンドの速度指令信号Ｄ2 を作り出
す。

【００３７】図２には、上述した第２スタンドに対する
速度指令信号Ｄ2 の算出方法を概念的に示してある。図
中、Ａは第３スタンド（低応答スタンド）の実速度予測
値（Ｖr ）、Ｂは第３スタンドの垂下特性補正値（Δ
Ｖ）、Ｃは最終的に求められる第２スタンド（高応答ス
タンド）の速度指令値（Ｄ2 ）をそれぞれ表わしてい
る。

【００３８】従って、本実施例によれば、第２スタンド
の速度応答性が、この速度指令信号Ｄ2 に十分追従でき
るだけの高い応答性を有していれば、第２スタンド−第
３スタンド間の揃速性は確保できる。つまり、前記図１
に示した速度制御装置のように全スタンドの速度応答性
が一致していない場合でも、各スタンドの揃速性を保持
することが可能となる。

【００３９】図３、図４は、本実施例に適用される速度
制御装置を用いて行った制御の結果を、前記図６に示し
た従来の制御装置による制御結果とを対比させて示した
線図である。横軸は時間、縦軸は相対変動である。

【００４０】前述したように、第２スタンド、第３スタ
ンドの制御方式が異なり、第２スタンドが高応答性で、
第３スタンドが低応答性である場合に、外乱により第３
スタンドの負荷変動が起き、実速度が第３スタンドの垂
下特性により変動したとすると、前記図６に示した従来
方式では、図３（Ａ）に示すように張力変動を引き起こ
し、その変動に準じた分だけ板厚変動が生じる。

【００４１】これに対し、本実施例では、図３（Ｂ）に
示すように、第３スタンドの実速度予測値に第３スタン
ドの垂下特性分を補正した値から第２スタンドの速度指
令値を求めているので、第３スタンドの速度変動に第２
スタンドが追従できていることが分かる。

【００４２】図４（Ａ）、（Ｂ）には、板厚、スタンド
間張力等の制御を短い周期で制御した場合の制御信号入
力を上方に、第２スタンドの速度応答をその下に示して
あり、同図（Ａ）は前記図６に示した従来方法による結
果で、同図（Ｂ）は本実施例方法による結果である。

【００４３】上記図４（Ａ）、（Ｂ）から、従来方法で
は第２スタンドの応答性を第３スタンド等の低い応答性
に一致させてあるため、速度応答が追従できないのに対
し、本実施例によれば、高精度に追従できることが分か
る。

【００４４】図５は、本発明に係る第２実施例に適用さ
れる速度制御装置の概略構成を示す、前記図１に相当す
るブロック図である。

【００４５】本実施例に適用される速度制御装置は、タ
ンデム圧延機の第１、第２スタンドの２つが高応答性
で、残りの第３〜第６スタンドが低応答性である以外
は、前記第１実施例での速度制御装置と実質的に同一で
ある。

【００４６】即ち、本実施例では、更に第１スタンドに
速度設定比算出器２８Ｃが設置され、該算出器２８Ｃ
で、第２スタンドの速度設定器１２Ａから入力される速
度設定値に対する第１スタンドの速度設定器１２Ｃから
入力される速度設定値の比である速度設定比Ｒ(1/2) が
算出され、該速度設定比Ｒ(1/2) が同算出器２８Ｃから
乗算器１６Ｃに入力されると共に、該乗算器１６Ｃでは
第２スタンドの乗算器１６Ａから入力される速度指令信
号Ｄ2 に上記速度設定比Ｒ(1/2) を乗じて該第１スタン
ドに対する速度指令信号Ｄ1 が算出されるようになって
いる。

【００４７】本実施例によれば、高応答性の圧延スタン
ドが複数存在する場合でも、これら高応答性スタンドに
ついて、低応答スタンドの応答性に制限されることなく
揃速性を確保でき、高精度な速度制御が可能となる。

【００４８】なお、この場合、第１、第２スタンドの速
度応答性は通常同じにする。高応答なので同じ応答性に
調整することは比較的やり易い。しかし、第１、第２ス
タンドが第３スタンドに十分追従できる応答性を有して
いれば、第１、第２スタンドの応答性は完全に一致して
いる必要はない。

【００４９】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に示したものに限られるもの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。

【００５０】例えば、前記実施例では、低応答スタンド
の実速度を予測計算で求める場合を示したが、実測値を
用いても、又、予測値と実測値を併用するようにしてよ
い。

【００５１】又、高応答のスタンドと低応答のスタンド
の配列は特に順序的な制約はない。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
速度制御系の速度応答性が低応答のスタンドと高応答の
スタンドとの間において、低応答のスタンドの実速度
を、例えば自スタンドに対する速度指令から予測計算
し、その実速度を基に、自スタンドの垂下特性分の補正
をして実速度補正値を求め、該補正値に両スタンド間の
速度設定比を掛け合わせて高応答のスタンドの速度指令
を算出するようにしたので、この速度指令に高応答のス
タンドが追従できることにより、応答性の異なるスタン
ドが同一タンデム圧延機内に存在しても各スタンドの揃
速性を保つことができる。

【００５３】又、高応答が可能なスタンドが、速度応答
性の低いスタンドに制限されないため、高応答スタンド
において外乱による張力変動及び板厚変動を迅速に抑制
することができ、製品の歩留りや品質の向上を図ること
ができる。

【００５４】更に、高応答スタンドの速度指令を算出す
る際、低応答スタンドの実速度を予測計算する場合に
は、速度検出器による測定値のように低速域において測
定誤差を含まないため、低速の場合でも高精度の制御が
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例に適用される速度制御
装置の概略構成を示すブロック図

【図２】低応答スタンドの速度指令値から高応答スタン
ドの速度指令値を算出する方法を概念的に示す説明図

【図３】第１実施例の効果を示す線図

【図４】第１実施例の効果を示す他の線図

【図５】本発明に係る第２実施例に適用される速度制御
装置の概略構成を示すブロック図

【図６】従来の速度制御装置の概略構成を示すブロック
図

【符号の説明】

１０…圧延ロール １２…速度設定器 １４…加減速指令装置 １６…乗算器 １８…電動機 ２０…速度検出器 ２２…減算器 ２４…速度調整器 ２６…トルク調整器 ２８…速度設定比算出器 ３０…速度シミュレータ Ｓ…鋼板 Ｄ…速度指令信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧延スタンドを駆動する電動機を制御する
   速度制御系が圧延スタンド毎に設けられていると共に、
   速度制御系の速度応答性が低い圧延スタンドと高い圧延
   スタンドとが混在するタンデム圧延機の速度制御方法に
   おいて、 低応答性の圧延スタンドの実速度に対して、同スタンド
   の垂下特性分の補正をして実速度補正値を算出し、 該実速度補正値に、低応答性の圧延スタンドの設定速度
   に対する高応答性の圧延スタンドの設定速度の比を乗じ
   て高応答性の圧延スタンドに対する速度指令値を算出
   し、 該速度指令値を用いて高応答性の圧延スタンドの速度制
   御を行うことを特徴とするタンデム圧延機の速度制御方
   法。
2. 【請求項２】請求項１において、 低応答性の圧延スタンドの実速度を、自スタンドに対す
   る速度指令値から予測計算することを特徴とするタンデ
   ム圧延機の速度制御方法。