JPH08155520A - 連続圧延機の圧延材張力制御装置 - Google Patents
連続圧延機の圧延材張力制御装置Info
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- JPH08155520A JPH08155520A JP3049483A JP4948391A JPH08155520A JP H08155520 A JPH08155520 A JP H08155520A JP 3049483 A JP3049483 A JP 3049483A JP 4948391 A JP4948391 A JP 4948391A JP H08155520 A JPH08155520 A JP H08155520A
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- torque
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 連続圧延機のルーパ制御系にその周波数特性
の変動や外乱が生じた場合でも，応答特性や外乱抑制特
性の優れた圧延材張力制御装置の提供。 【構成】 上記圧延材張力制御装置１では，ロバストフ
ィルタ３６が，ルーパモータ２６に出力されるべき制御
トルクＴr に基づいてルーパ系応答モデル３５により演
算された圧延材２３の予測張力θp と検出張力τとの差
（θp −τ）より，目標値フィルタ３３から出力された
目標張力τt の修正量τm を求める。そこで，メインコ
ントローラ３７は，圧延材２３の張力が，上記修正量τ
m により修正された目標張力になるように，ルーパモー
タ２６の制御トルクＴr を演算し出力する。上記周波数
特性の変動や外乱は上記差（θp −τ）に含まれてお
り，この差に基づいて上記目標張力θt が修正されるの
で，上記周波数特性の変動や外乱の打ち消された制御ト
ルクＴr が演算され出力される。
の変動や外乱が生じた場合でも，応答特性や外乱抑制特
性の優れた圧延材張力制御装置の提供。 【構成】 上記圧延材張力制御装置１では，ロバストフ
ィルタ３６が，ルーパモータ２６に出力されるべき制御
トルクＴr に基づいてルーパ系応答モデル３５により演
算された圧延材２３の予測張力θp と検出張力τとの差
（θp −τ）より，目標値フィルタ３３から出力された
目標張力τt の修正量τm を求める。そこで，メインコ
ントローラ３７は，圧延材２３の張力が，上記修正量τ
m により修正された目標張力になるように，ルーパモー
タ２６の制御トルクＴr を演算し出力する。上記周波数
特性の変動や外乱は上記差（θp −τ）に含まれてお
り，この差に基づいて上記目標張力θt が修正されるの
で，上記周波数特性の変動や外乱の打ち消された制御ト
ルクＴr が演算され出力される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，連続圧延機により圧延
される圧延材の圧延スタンド間の張力を制御する圧延材
張力制御装置に関する。
される圧延材の圧延スタンド間の張力を制御する圧延材
張力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記したような連続圧延機の圧延材張力
制御装置として，例えば特公平２−３０７６６号公報に
開示された装置を図４に示す。上記連続圧延機におい
て，各圧延スタンド２１，２２間の圧延材２３にかかる
張力（以下ストリップ張力という）は，圧延製品の板
厚，板幅，板形状等の精度に及ぼす影響が大きく，種々
の制御外乱に対して上記ストリップ張力の値を一定に制
御することが要求される。そこで，上記各圧延スタンド
２１，２２間にルーパ装置２４が設置されている。この
場合，圧延材２３の瞬間的な張力変動はルーパ装置２４
のルーパ２５の揺動によって吸収されるが，定常的なス
トリップ張力はルーパ高さ（ルーパ角θ）で決定され
る。従って，上記ルーパ角θを一定に保つように，圧延
スタンド２２側を基準とした，圧延スタンド２１を駆動
するミルモータ２７の回転速度が速度制御器２８により
制御されるようになっている。また，圧延材２３のスト
リップ張力τはルーパ装置２４に付設された張力検出器
３９により検出される。そして，制御部２a は上記検出
されたストリップ張力τに基づいて，ルーパ装置２４を
駆動させるルーパモータ２６（ルーパ駆動手段）の制御
トルクＴr を演算してトルク制御器３８に出力し，この
トルク制御器３８がルーパモータ２６のトルクを調整す
るようになっている。これによって，圧延材２３のスト
リップ張力τが制御される。上記制御部２a は，ルーパ
装置２４の応答特性を数学的に表現した数学モデルを備
え，この数学モデルを用いて比例・積分形のフィードバ
ック制御を行なうようになっている。例えば，制御部２
a は，張力検出器３９からのストリップ張力τ，ルーパ
角検出器２９からのルーパ角θ，ルーパ角速度検出器４
２からのルーパ角速度（ｄθ／ｄｔ）に基づいてルーパ
モータ２６のトルクまたはミルモータ２７の回転速度に
係るそれぞれの制御ゲインを決定し，これらの制御ゲイ
ンを用いて制御トルクＴr または制御速度Ｖr を演算
し，これらの制御量Ｔr ，Ｖr をトルク制御器３８，速
度制御器２８に直接出力する。従って，上記圧延材張力
制御装置１a は，例えばストリップ張力やルーパ角等の
設定値が変更された場合でもこれらの設定値の変更に対
してオフセットを生じることなく適切に制御を行なうこ
とができるといった点で優れている。
制御装置として，例えば特公平２−３０７６６号公報に
開示された装置を図４に示す。上記連続圧延機におい
て，各圧延スタンド２１，２２間の圧延材２３にかかる
張力（以下ストリップ張力という）は，圧延製品の板
厚，板幅，板形状等の精度に及ぼす影響が大きく，種々
の制御外乱に対して上記ストリップ張力の値を一定に制
御することが要求される。そこで，上記各圧延スタンド
２１，２２間にルーパ装置２４が設置されている。この
場合，圧延材２３の瞬間的な張力変動はルーパ装置２４
のルーパ２５の揺動によって吸収されるが，定常的なス
トリップ張力はルーパ高さ（ルーパ角θ）で決定され
る。従って，上記ルーパ角θを一定に保つように，圧延
スタンド２２側を基準とした，圧延スタンド２１を駆動
するミルモータ２７の回転速度が速度制御器２８により
制御されるようになっている。また，圧延材２３のスト
リップ張力τはルーパ装置２４に付設された張力検出器
３９により検出される。そして，制御部２a は上記検出
されたストリップ張力τに基づいて，ルーパ装置２４を
駆動させるルーパモータ２６（ルーパ駆動手段）の制御
トルクＴr を演算してトルク制御器３８に出力し，この
トルク制御器３８がルーパモータ２６のトルクを調整す
るようになっている。これによって，圧延材２３のスト
リップ張力τが制御される。上記制御部２a は，ルーパ
装置２４の応答特性を数学的に表現した数学モデルを備
え，この数学モデルを用いて比例・積分形のフィードバ
ック制御を行なうようになっている。例えば，制御部２
a は，張力検出器３９からのストリップ張力τ，ルーパ
角検出器２９からのルーパ角θ，ルーパ角速度検出器４
２からのルーパ角速度（ｄθ／ｄｔ）に基づいてルーパ
モータ２６のトルクまたはミルモータ２７の回転速度に
係るそれぞれの制御ゲインを決定し，これらの制御ゲイ
ンを用いて制御トルクＴr または制御速度Ｖr を演算
し，これらの制御量Ｔr ，Ｖr をトルク制御器３８，速
度制御器２８に直接出力する。従って，上記圧延材張力
制御装置１a は，例えばストリップ張力やルーパ角等の
設定値が変更された場合でもこれらの設定値の変更に対
してオフセットを生じることなく適切に制御を行なうこ
とができるといった点で優れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の圧延材張力
制御装置１a では，ルーパ高さを一定に保つべく制御さ
れるルーパ高さ系と圧延材２３の圧延スタンド間の張力
を制御するストリップ張力制御系とより，全体としての
ルーパ制御系が構成されている。このようなルーパ制御
系の応答特性はその周波数特性で表現することができ
る。そして，連続圧延機の実操業条件下，即ち多種多様
な圧延材の使用や圧延中に変化する圧延条件のもとで
は，上記ルーパ制御系の周波数特性は当然ながら変動す
る。例えば，圧延材２３の板厚を制御する際に生じる圧
延材２３と圧延ロールとの間の滑り（先進率）の変動
や，環境温度の変化による圧延材２３の材料特性（ヤン
グ率等）の変動によりルーパ制御系の共振周波数におけ
るゲインピーク値が変動したりすることがある。一方，
観測雑音の影響により高周波数領域でのゲインが大きく
なったりすることがある。ところが，上記従来の圧延材
張力制御装置１a の制御部２a により決定された比例，
積分に係るフィードバックゲインは，ストリップ張力制
御系の周波数特性やその変動特性と無関係であった。即
ち，上記フィードバックゲインは周波数特性の全周波数
領域に関して一定の値であった。そこで，ルーパ制御系
の応答特性や外乱抑制特性を良好にするため，上記フィ
ードバックゲインを大きくするとストリップ張力が不安
定になったりすることがある。また，例え図５に示すよ
うに，ストリップ張力制御系やルーパ高さ制御系の周波
数特性が変動していないときに上記ストリップ張力τや
ルーパ高さ（ルーパ角θ）を安定にするように調整でき
たとしても，これらの周波数特性が変動すれば，図６に
示すように，ストリップ張力やルーパ高さが極めて不安
定になることがあった。従って，本発明の目的とすると
ころは，ルーパ制御系におけるストリップ張力制御系の
周波数特性とその変動特性を考慮してストリップ張力を
制御することにより，上記ストリップ張力制御系の応答
特性や外乱抑制特性が優れた連続圧延機の圧延材張力制
御装置を提供することにある。
制御装置１a では，ルーパ高さを一定に保つべく制御さ
れるルーパ高さ系と圧延材２３の圧延スタンド間の張力
を制御するストリップ張力制御系とより，全体としての
ルーパ制御系が構成されている。このようなルーパ制御
系の応答特性はその周波数特性で表現することができ
る。そして，連続圧延機の実操業条件下，即ち多種多様
な圧延材の使用や圧延中に変化する圧延条件のもとで
は，上記ルーパ制御系の周波数特性は当然ながら変動す
る。例えば，圧延材２３の板厚を制御する際に生じる圧
延材２３と圧延ロールとの間の滑り（先進率）の変動
や，環境温度の変化による圧延材２３の材料特性（ヤン
グ率等）の変動によりルーパ制御系の共振周波数におけ
るゲインピーク値が変動したりすることがある。一方，
観測雑音の影響により高周波数領域でのゲインが大きく
なったりすることがある。ところが，上記従来の圧延材
張力制御装置１a の制御部２a により決定された比例，
積分に係るフィードバックゲインは，ストリップ張力制
御系の周波数特性やその変動特性と無関係であった。即
ち，上記フィードバックゲインは周波数特性の全周波数
領域に関して一定の値であった。そこで，ルーパ制御系
の応答特性や外乱抑制特性を良好にするため，上記フィ
ードバックゲインを大きくするとストリップ張力が不安
定になったりすることがある。また，例え図５に示すよ
うに，ストリップ張力制御系やルーパ高さ制御系の周波
数特性が変動していないときに上記ストリップ張力τや
ルーパ高さ（ルーパ角θ）を安定にするように調整でき
たとしても，これらの周波数特性が変動すれば，図６に
示すように，ストリップ張力やルーパ高さが極めて不安
定になることがあった。従って，本発明の目的とすると
ころは，ルーパ制御系におけるストリップ張力制御系の
周波数特性とその変動特性を考慮してストリップ張力を
制御することにより，上記ストリップ張力制御系の応答
特性や外乱抑制特性が優れた連続圧延機の圧延材張力制
御装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明が採用する主たる手段は，その要旨とすると
ころが，連続圧延機の圧延スタンド間に，上記スタンド
間を走行する圧延材に張力を与えるルーパ装置と上記圧
延材に与えられた張力を検出する張力検出器とを配備
し，上記張力検出器により検出された検出張力に基づい
て上記ルーパ装置を駆動させるルーパ駆動手段のトルク
を調整することにより上記圧延材の張力を制御する連続
圧延機の圧延材張力制御装置において，設定された目標
値を出力する目標値出力手段と，上記ルーパ駆動手段に
出力されるトルクに基づいて予測張力を演算する張力応
答モデルと，該張力応答モデルにより演算された予測張
力と上記張力検出器からの検出張力との差に基づいて上
記目標値出力手段からの目標張力の修正量を演算するロ
バストフィルタと，上記圧延材の張力が，上記ロバスト
フィルタからの修正量により上記目標張力を修正して得
た修正目標張力になるように，上記修正目標張力に基づ
いて上記ルーパ駆動手段のトルクを演算し出力するトル
ク演算部とを具備してなる点に係る連続圧延機の圧延材
張力制御装置を提供することにある。
に，本発明が採用する主たる手段は，その要旨とすると
ころが，連続圧延機の圧延スタンド間に，上記スタンド
間を走行する圧延材に張力を与えるルーパ装置と上記圧
延材に与えられた張力を検出する張力検出器とを配備
し，上記張力検出器により検出された検出張力に基づい
て上記ルーパ装置を駆動させるルーパ駆動手段のトルク
を調整することにより上記圧延材の張力を制御する連続
圧延機の圧延材張力制御装置において，設定された目標
値を出力する目標値出力手段と，上記ルーパ駆動手段に
出力されるトルクに基づいて予測張力を演算する張力応
答モデルと，該張力応答モデルにより演算された予測張
力と上記張力検出器からの検出張力との差に基づいて上
記目標値出力手段からの目標張力の修正量を演算するロ
バストフィルタと，上記圧延材の張力が，上記ロバスト
フィルタからの修正量により上記目標張力を修正して得
た修正目標張力になるように，上記修正目標張力に基づ
いて上記ルーパ駆動手段のトルクを演算し出力するトル
ク演算部とを具備してなる点に係る連続圧延機の圧延材
張力制御装置を提供することにある。
【０００５】
【作用】本発明に係る圧延材張力制御装置によれば，目
標値出力手段から出力された目標値に基づいてルーパ駆
動手段のトルクが演算されるが，同時に張力応答モデル
により上記ルーパ駆動手段に出力されるトルクに基づい
て予測張力が演算される。この予測張力は張力検出器か
らの検出張力と比較され，それぞれの差に基づいてロバ
ストフィルタにより上記目標値出力手段からの目標張力
の修正量が演算される。即ち，上記予測張力と検出張力
とが一致する場合，制御状態が良好であることを示し上
記出力された目標値は修正されず，トルク演算部は実際
の圧延材の張力が上記目標張力になるようにルーパ駆動
手段のトルクを演算する。一方，上記予測張力と検出張
力とが一致しない場合，即ち圧延材の張力制御系に外乱
が入ったりこの張力制御系の周波数特性が変動した場
合，ロバストフィルタが上記予測張力と検出張力との差
に基づいて目標値出力手段からの目標張力を修正する。
このとき，上記ロバストフィルタの，例えば通過周波数
域を外乱の問題となる周波数域に設定すると共に，その
遮断周波数域を上記周波数特性の変動する周波数域に設
定しておけば，上記外乱の影響が打ち消され且つ周波数
特性の変動に影響されることなく上記目標張力を適切に
修正することができる。
標値出力手段から出力された目標値に基づいてルーパ駆
動手段のトルクが演算されるが，同時に張力応答モデル
により上記ルーパ駆動手段に出力されるトルクに基づい
て予測張力が演算される。この予測張力は張力検出器か
らの検出張力と比較され，それぞれの差に基づいてロバ
ストフィルタにより上記目標値出力手段からの目標張力
の修正量が演算される。即ち，上記予測張力と検出張力
とが一致する場合，制御状態が良好であることを示し上
記出力された目標値は修正されず，トルク演算部は実際
の圧延材の張力が上記目標張力になるようにルーパ駆動
手段のトルクを演算する。一方，上記予測張力と検出張
力とが一致しない場合，即ち圧延材の張力制御系に外乱
が入ったりこの張力制御系の周波数特性が変動した場
合，ロバストフィルタが上記予測張力と検出張力との差
に基づいて目標値出力手段からの目標張力を修正する。
このとき，上記ロバストフィルタの，例えば通過周波数
域を外乱の問題となる周波数域に設定すると共に，その
遮断周波数域を上記周波数特性の変動する周波数域に設
定しておけば，上記外乱の影響が打ち消され且つ周波数
特性の変動に影響されることなく上記目標張力を適切に
修正することができる。
【０００６】
【実施例】以下添付図面を参照して，本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は本発明の一実施例に係る連続圧延機の圧延材
張力制御装置を示す構成図，図２は制御系に周波数特性
の変動がない場合の本実施例装置によるストリップ張力
とルーパ角の応答特性を示すグラフ，図３は上記周波数
特性に変動がある場合の本実施例装置のストリップ張力
とルーパ角の応答特性を示すグラフである。ただし，図
４に示した上記従来の連続圧延機の圧延材張力制御装置
１a と共通する要素には同一の符号を使用すると共に，
その詳細な説明は省略する。本実施例に係る連続圧延機
の圧延材張力制御装置１は，図１に示すように，張力検
出器３９により検出された圧延材２３のストリップ張力
τと張力設定装置４０から設定入力された設定張力τ0
に基づいて，ルーパモータ２６のトルクを調整するトル
ク制御器３８に設定される制御トルクＴr を演算し，こ
の制御トルクＴr を上記トルク制御器３８に出力する制
御部２を備えてなっている。また，上記制御部２は，ル
ーパ角検出器２９により検出されたルーパ装置２４のル
ーパ角θとルーパ位置設定装置３０から設定入力された
ルーパ角で示す目標位置θ0 に基づいて，ミルモータ２
７の回転速度を調整する速度制御器２８に設定される制
御速度Ｖr を演算し上記速度制御器２８に出力する機能
も備えている。ただし，本発明の内容をより明確にする
ために，以下圧延材２３のストリップ張力に係る制御に
関して主として述べる。
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は本発明の一実施例に係る連続圧延機の圧延材
張力制御装置を示す構成図，図２は制御系に周波数特性
の変動がない場合の本実施例装置によるストリップ張力
とルーパ角の応答特性を示すグラフ，図３は上記周波数
特性に変動がある場合の本実施例装置のストリップ張力
とルーパ角の応答特性を示すグラフである。ただし，図
４に示した上記従来の連続圧延機の圧延材張力制御装置
１a と共通する要素には同一の符号を使用すると共に，
その詳細な説明は省略する。本実施例に係る連続圧延機
の圧延材張力制御装置１は，図１に示すように，張力検
出器３９により検出された圧延材２３のストリップ張力
τと張力設定装置４０から設定入力された設定張力τ0
に基づいて，ルーパモータ２６のトルクを調整するトル
ク制御器３８に設定される制御トルクＴr を演算し，こ
の制御トルクＴr を上記トルク制御器３８に出力する制
御部２を備えてなっている。また，上記制御部２は，ル
ーパ角検出器２９により検出されたルーパ装置２４のル
ーパ角θとルーパ位置設定装置３０から設定入力された
ルーパ角で示す目標位置θ0 に基づいて，ミルモータ２
７の回転速度を調整する速度制御器２８に設定される制
御速度Ｖr を演算し上記速度制御器２８に出力する機能
も備えている。ただし，本発明の内容をより明確にする
ために，以下圧延材２３のストリップ張力に係る制御に
関して主として述べる。
【０００７】上記制御部２は，目標値フィルタ３３，ル
ーパ系応答モデル３５，ロバストフィルタ３６，及びメ
インコントローラ３７を具備してなっている。上記目標
値フィルタ３３，ルーパ系応答モデル３５，ロバストフ
ィルタ３６及びメインコントローラ３７は，それぞれソ
フトウェアにより構成され，いずれも上記制御部２の図
示せぬメモリにプログラムとして格納されている。上記
目標値フィルタ３３は，伝達関数Ｆ1 （ｓ）で表され，
２行２列（２入力２出力）の行列の４つの行列要素を備
えている。そして，上記目標値フィルタ３３は張力設定
装置４０より設定された設定張力τ0 に基づいて目標張
力τt を演算し出力するもので，応答特性の優れた，例
えばバターワースフィルタ等により構成され，ストリッ
プ張力制御系への外乱がなく且つストリップ張力制御系
の周波数特性の変動がない理想的な制御状態にあって
は，上記目標値フィルタ３３の応答特性が上記ストリッ
プ張力系の応答特性と一致するように構成されている。
即ち，上記張力設定装置３０及び目標値フィルタ３３
が，設定された目標値を出力する目標値出力手段であ
る。なお，上記目標値フィルタ３３を省略し，張力設定
装置４０からの設定張力τ0 を制御系の追従性を考慮し
て変更設定するようにすれば，この設定張力τ0 を目標
張力τt として用いることもできる。上記ルーパ系応答
モデル３５は，トルク制御器３８に出力される制御トル
クＴ r に基づいて予測張力τp を演算するストリップ張
力系応答モデルと，速度制御器２８に出力される制御速
度Ｖr に基づいてルーパ２５の予測位置θp を演算する
ルーパ高さ系応答モデルの二つの応答モデルと，トルク
制御器３８に出力される制御トルクＴr に基づいてルー
パ２５の予測位置θp を修正するルーパ高さ修正モデル
と，速度制御器２８に出力される制御速度Ｖr に基づい
て予測張力τpを修正するストリップ張力修正モデルの
二つの修正モデルよりなっている。上記ルーパ系応答モ
デル３５には，各制御器２８，３８のアクチュエータの
制御遅れ，各検出器２９，３９の検出遅れ，制御量の計
算に必要な演算時間等から生じる無駄時間も含められて
おり，この無駄時間をＬ，上記無駄時間Ｌを取り除いた
部分をＰＭ（ｓ）で表現すれば，上記ルーパ系応答モデ
ル３５の伝達関数は積分形のＰＭ（ｓ）ｅ-Ls となる。
なお，鉄鋼の熱間仕上げ用の連続圧延機に適用する場
合，上記無駄時間Ｌを取り除いた部分ＰＭ（ｓ）は４次
の伝達関数を行列要素としてもつ伝達関数行列よりなる
物理モデルである。上記ロバストフィルタ３６は，２行
２列（２入力×２出力）の行列要素よりなる行列で表さ
れ，全体として伝達関数Ｆ2 （ｓ）で表現される。そし
て，上記ロバストフィルタ３６は張力検出器３９により
検出された検出張力τとルーパ系応答モデル３５のスト
リップ張力系応答モデルによって演算された予測張力τ
p との差（τp −τ）に基づいて目標値フィルタ３３か
らの目標張力τt の修正量τ m を演算する。なお，この
ロバストフィルタ３６のゲインが１となる周波数におい
ては上記差（τp −τ）が０になるまでロバストフィル
タ３６は出力するため，外乱の周波数域がフィルタの通
過周波数域となるようにこのロバストフィルタ３６を構
成することにより，上記外乱を打ち消すまで，上記目標
張力τt が適切に修正される。また，上記ロバストフィ
ルタ３６はそのゲインが０に近い場合にほとんど出力し
ない。そこで，上記周波数特性の変動や観測雑音のある
周波数域がフィルタの遮断周波数域になるように，上記
ロバストフィルタ３６を構成することにより，上記圧延
材張力制御装置１はストリップ張力制御系の周波数特性
の変動や観測雑音を打ち消した制御を行なうことができ
る。なお，上記ロバストフィルタ３６のゲイン特性は，
予め実験により得られたルーパ制御系の周波数特性の変
動に合わせて設定されるが，一般的にはオフセットを取
り除くため，周波数０におけるフィルタゲインを１と
し，低周波数域におけるフィルタゲインが大きく設定さ
れる。また，高周波数域においては周波数特性の変動や
観測雑音が存在するので，上記フィルタゲインは小さく
設定される。即ち，上記ロバストフィルタ３６はローパ
スフィルタとして設計される。このロバストフィルタ３
６を鉄鋼の熱間仕上げ用連続圧延機に適用する場合，フ
ィルタ次数が４次のバターワースフィルタを適用するこ
とができる。上記メインコントローラ３７は，ルーパ系
応答モデル３５の行列を構成する行列要素を含む行列を
備えてなり，上記目標値フィルタ３３から出力された目
標張力τt に対してロバストフィルタ３６により演算さ
れた修正量τm を用いて修正を加え，上記圧延材２３の
張力が上記修正された目標張力（τt ＋τm ）になるた
めに必要な制御トルクＴr を演算する。即ち，上記ルー
パ系応答モデル３５の伝達関数がＰＭ（ｓ）ｅ-Ls であ
るので，上記メインコントローラ３７は上記目標張力τ
t がルーパ系応答モデル３５の無駄時間を取り除いた部
分の逆特性となる微分系の伝達関数ＰＭ（ｓ）-1になる
ように上記目標張力τt を修正する。従って，上記メイ
ンコントローラ３７が本発明にいうトルク演算部であ
る。一方，ルーパ角θで表わされるルーパ高さの制御に
関しては，ルーパ角検出器２９により検出されたルーパ
角θとルーパ位置設定装置３０から目標値フィルタ３３
に設定された設定位置θ0 に基づいて求めた目標位置θ
t とによって，上記したストリップ張力の制御の場合と
同様に目標値フィルタ３３，ルーパ系応答モデル３５，
ロバストフィルタ３６，メインコントローラ３７を用い
てミルモータ２７の制御速度Ｖr が求められる。この制
御速度Ｖr は速度制御器２８に出力されてミルモータ２
７の回転速度が制御される。ただし，ルーパ高さの予測
位置θ p は，上記メインコントローラ３７により演算さ
れた制御速度Ｖr に基づいて，ルーパ系応答モデル３５
のルーパ高さ系応答モデルを用いて演算される。この場
合，上記目標位置θt を修正するための修正量θm は上
記目標張力の修正量τmと同様にロバストフィルタ３６
により演算される。
ーパ系応答モデル３５，ロバストフィルタ３６，及びメ
インコントローラ３７を具備してなっている。上記目標
値フィルタ３３，ルーパ系応答モデル３５，ロバストフ
ィルタ３６及びメインコントローラ３７は，それぞれソ
フトウェアにより構成され，いずれも上記制御部２の図
示せぬメモリにプログラムとして格納されている。上記
目標値フィルタ３３は，伝達関数Ｆ1 （ｓ）で表され，
２行２列（２入力２出力）の行列の４つの行列要素を備
えている。そして，上記目標値フィルタ３３は張力設定
装置４０より設定された設定張力τ0 に基づいて目標張
力τt を演算し出力するもので，応答特性の優れた，例
えばバターワースフィルタ等により構成され，ストリッ
プ張力制御系への外乱がなく且つストリップ張力制御系
の周波数特性の変動がない理想的な制御状態にあって
は，上記目標値フィルタ３３の応答特性が上記ストリッ
プ張力系の応答特性と一致するように構成されている。
即ち，上記張力設定装置３０及び目標値フィルタ３３
が，設定された目標値を出力する目標値出力手段であ
る。なお，上記目標値フィルタ３３を省略し，張力設定
装置４０からの設定張力τ0 を制御系の追従性を考慮し
て変更設定するようにすれば，この設定張力τ0 を目標
張力τt として用いることもできる。上記ルーパ系応答
モデル３５は，トルク制御器３８に出力される制御トル
クＴ r に基づいて予測張力τp を演算するストリップ張
力系応答モデルと，速度制御器２８に出力される制御速
度Ｖr に基づいてルーパ２５の予測位置θp を演算する
ルーパ高さ系応答モデルの二つの応答モデルと，トルク
制御器３８に出力される制御トルクＴr に基づいてルー
パ２５の予測位置θp を修正するルーパ高さ修正モデル
と，速度制御器２８に出力される制御速度Ｖr に基づい
て予測張力τpを修正するストリップ張力修正モデルの
二つの修正モデルよりなっている。上記ルーパ系応答モ
デル３５には，各制御器２８，３８のアクチュエータの
制御遅れ，各検出器２９，３９の検出遅れ，制御量の計
算に必要な演算時間等から生じる無駄時間も含められて
おり，この無駄時間をＬ，上記無駄時間Ｌを取り除いた
部分をＰＭ（ｓ）で表現すれば，上記ルーパ系応答モデ
ル３５の伝達関数は積分形のＰＭ（ｓ）ｅ-Ls となる。
なお，鉄鋼の熱間仕上げ用の連続圧延機に適用する場
合，上記無駄時間Ｌを取り除いた部分ＰＭ（ｓ）は４次
の伝達関数を行列要素としてもつ伝達関数行列よりなる
物理モデルである。上記ロバストフィルタ３６は，２行
２列（２入力×２出力）の行列要素よりなる行列で表さ
れ，全体として伝達関数Ｆ2 （ｓ）で表現される。そし
て，上記ロバストフィルタ３６は張力検出器３９により
検出された検出張力τとルーパ系応答モデル３５のスト
リップ張力系応答モデルによって演算された予測張力τ
p との差（τp −τ）に基づいて目標値フィルタ３３か
らの目標張力τt の修正量τ m を演算する。なお，この
ロバストフィルタ３６のゲインが１となる周波数におい
ては上記差（τp −τ）が０になるまでロバストフィル
タ３６は出力するため，外乱の周波数域がフィルタの通
過周波数域となるようにこのロバストフィルタ３６を構
成することにより，上記外乱を打ち消すまで，上記目標
張力τt が適切に修正される。また，上記ロバストフィ
ルタ３６はそのゲインが０に近い場合にほとんど出力し
ない。そこで，上記周波数特性の変動や観測雑音のある
周波数域がフィルタの遮断周波数域になるように，上記
ロバストフィルタ３６を構成することにより，上記圧延
材張力制御装置１はストリップ張力制御系の周波数特性
の変動や観測雑音を打ち消した制御を行なうことができ
る。なお，上記ロバストフィルタ３６のゲイン特性は，
予め実験により得られたルーパ制御系の周波数特性の変
動に合わせて設定されるが，一般的にはオフセットを取
り除くため，周波数０におけるフィルタゲインを１と
し，低周波数域におけるフィルタゲインが大きく設定さ
れる。また，高周波数域においては周波数特性の変動や
観測雑音が存在するので，上記フィルタゲインは小さく
設定される。即ち，上記ロバストフィルタ３６はローパ
スフィルタとして設計される。このロバストフィルタ３
６を鉄鋼の熱間仕上げ用連続圧延機に適用する場合，フ
ィルタ次数が４次のバターワースフィルタを適用するこ
とができる。上記メインコントローラ３７は，ルーパ系
応答モデル３５の行列を構成する行列要素を含む行列を
備えてなり，上記目標値フィルタ３３から出力された目
標張力τt に対してロバストフィルタ３６により演算さ
れた修正量τm を用いて修正を加え，上記圧延材２３の
張力が上記修正された目標張力（τt ＋τm ）になるた
めに必要な制御トルクＴr を演算する。即ち，上記ルー
パ系応答モデル３５の伝達関数がＰＭ（ｓ）ｅ-Ls であ
るので，上記メインコントローラ３７は上記目標張力τ
t がルーパ系応答モデル３５の無駄時間を取り除いた部
分の逆特性となる微分系の伝達関数ＰＭ（ｓ）-1になる
ように上記目標張力τt を修正する。従って，上記メイ
ンコントローラ３７が本発明にいうトルク演算部であ
る。一方，ルーパ角θで表わされるルーパ高さの制御に
関しては，ルーパ角検出器２９により検出されたルーパ
角θとルーパ位置設定装置３０から目標値フィルタ３３
に設定された設定位置θ0 に基づいて求めた目標位置θ
t とによって，上記したストリップ張力の制御の場合と
同様に目標値フィルタ３３，ルーパ系応答モデル３５，
ロバストフィルタ３６，メインコントローラ３７を用い
てミルモータ２７の制御速度Ｖr が求められる。この制
御速度Ｖr は速度制御器２８に出力されてミルモータ２
７の回転速度が制御される。ただし，ルーパ高さの予測
位置θ p は，上記メインコントローラ３７により演算さ
れた制御速度Ｖr に基づいて，ルーパ系応答モデル３５
のルーパ高さ系応答モデルを用いて演算される。この場
合，上記目標位置θt を修正するための修正量θm は上
記目標張力の修正量τmと同様にロバストフィルタ３６
により演算される。
【０００８】上記実施例装置が適用された鉄鋼の熱間仕
上げ用連続圧延機を想定したシミュレーション結果を図
２及び図３に示す。先ずルーパ制御系の周波数特性に変
動がない場合，図２に示すように，ルーパ高さ（ルーパ
角θ）及びストリップ張力が従来（図５）と比べて安定
した応答特性を示している。一方，例え上記ルーパ制御
系の周波数特性に変動があった場合でも，図３に示すよ
うに，ルーパ高さ及びストリップ張力は従来（図６）と
比べて極めて安定した応答特性を示していることがわか
る。なお，上記メインコントローラ３７に設定された行
列には，ルーパ系応答モデル３５の行列を構成する行列
要素が含まれているので，このメインコントローラ３７
の行列要素を組み替えることによって，上記検出張力τ
に基づいてミルモータ２７の回転速度を制御することも
可能である。例えば，圧延材２３の張力が高いとき，こ
のときの検出張力に基づいて回転速度を上げるようにし
てもよい。逆に，ルーパの検出位置（ルーパ角θ）に基
づいてルーパモータ２６のトルクを制御することもでき
る。この場合，例えばルーパ位置が瞬間的に低くなった
とき，上記ルーパモータ２６のトルクを上げることによ
り対処することができる。なお，上記した実施例では，
目標値フィルタ３３，ルーパ系応答モデル３５，ロバス
トフィルタ３６及びメインコントローラ３７はいずれも
ソフトウェアにより構成されたが，それぞれを適宜のハ
ードウェアで構成することも可能である。
上げ用連続圧延機を想定したシミュレーション結果を図
２及び図３に示す。先ずルーパ制御系の周波数特性に変
動がない場合，図２に示すように，ルーパ高さ（ルーパ
角θ）及びストリップ張力が従来（図５）と比べて安定
した応答特性を示している。一方，例え上記ルーパ制御
系の周波数特性に変動があった場合でも，図３に示すよ
うに，ルーパ高さ及びストリップ張力は従来（図６）と
比べて極めて安定した応答特性を示していることがわか
る。なお，上記メインコントローラ３７に設定された行
列には，ルーパ系応答モデル３５の行列を構成する行列
要素が含まれているので，このメインコントローラ３７
の行列要素を組み替えることによって，上記検出張力τ
に基づいてミルモータ２７の回転速度を制御することも
可能である。例えば，圧延材２３の張力が高いとき，こ
のときの検出張力に基づいて回転速度を上げるようにし
てもよい。逆に，ルーパの検出位置（ルーパ角θ）に基
づいてルーパモータ２６のトルクを制御することもでき
る。この場合，例えばルーパ位置が瞬間的に低くなった
とき，上記ルーパモータ２６のトルクを上げることによ
り対処することができる。なお，上記した実施例では，
目標値フィルタ３３，ルーパ系応答モデル３５，ロバス
トフィルタ３６及びメインコントローラ３７はいずれも
ソフトウェアにより構成されたが，それぞれを適宜のハ
ードウェアで構成することも可能である。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば，連続圧延機の圧延スタ
ンド間に，上記スタンド間を走行する圧延材に張力を与
えるルーパ装置と上記圧延材に与えられた張力を検出す
る張力検出器とを配備し，上記張力検出器により検出さ
れた検出張力に基づいて上記ルーパ装置を駆動させるル
ーパ駆動手段のトルクを調整することにより上記圧延材
の張力を制御する連続圧延機の圧延材張力制御装置にお
いて，設定された目標値を出力する目標値出力手段と，
上記ルーパ駆動手段に出力されるトルクに基づいて予測
張力を演算する張力応答モデルと，該張力応答モデルに
より演算された予測張力と上記張力検出器からの検出張
力との差に基づいて上記目標値出力手段からの目標張力
の修正量を演算するロバストフィルタと，上記圧延材の
張力が，上記ロバストフィルタからの修正量により上記
目標張力を修正して得た修正目標張力になるように，上
記修正目標張力に基づいて上記ルーパ駆動手段のトルク
を演算し出力するトルク演算部とを具備してなることを
特徴とする連続圧延機の圧延材張力制御装置が提供され
る。従って，ストリップ張力制御系に外乱が入ったり或
いはストリップ張力制御系の周波数特性が変動した場合
でも，張力応答モデルにより演算された予測張力と張力
検出器により検出された検出張力との差に基づいて上記
外乱や周波数特性の変動を打ち消すように目標張力が修
正される。それにより，応答特性や外乱抑制特性の優れ
た圧延材の張力制御を行なうことができる。
ンド間に，上記スタンド間を走行する圧延材に張力を与
えるルーパ装置と上記圧延材に与えられた張力を検出す
る張力検出器とを配備し，上記張力検出器により検出さ
れた検出張力に基づいて上記ルーパ装置を駆動させるル
ーパ駆動手段のトルクを調整することにより上記圧延材
の張力を制御する連続圧延機の圧延材張力制御装置にお
いて，設定された目標値を出力する目標値出力手段と，
上記ルーパ駆動手段に出力されるトルクに基づいて予測
張力を演算する張力応答モデルと，該張力応答モデルに
より演算された予測張力と上記張力検出器からの検出張
力との差に基づいて上記目標値出力手段からの目標張力
の修正量を演算するロバストフィルタと，上記圧延材の
張力が，上記ロバストフィルタからの修正量により上記
目標張力を修正して得た修正目標張力になるように，上
記修正目標張力に基づいて上記ルーパ駆動手段のトルク
を演算し出力するトルク演算部とを具備してなることを
特徴とする連続圧延機の圧延材張力制御装置が提供され
る。従って，ストリップ張力制御系に外乱が入ったり或
いはストリップ張力制御系の周波数特性が変動した場合
でも，張力応答モデルにより演算された予測張力と張力
検出器により検出された検出張力との差に基づいて上記
外乱や周波数特性の変動を打ち消すように目標張力が修
正される。それにより，応答特性や外乱抑制特性の優れ
た圧延材の張力制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係る連続圧延機の圧延材
張力制御装置を示す構成図。
張力制御装置を示す構成図。
【図２】 制御系に周波数特性の変動がない場合の本実
施例装置によるストリップ張力とルーパ角の応答特性を
示すグラフ図。
施例装置によるストリップ張力とルーパ角の応答特性を
示すグラフ図。
【図３】 上記周波数特性に変動がある場合の本実施例
装置のストリップ張力とルーパ角の応答特性を示すグラ
フ図。
装置のストリップ張力とルーパ角の応答特性を示すグラ
フ図。
【図４】 本発明の背景の一例となる従来の圧延材張力
制御装置を示す構成図。
制御装置を示す構成図。
【図５】 図２に対応し上記従来の圧延材張力制御装置
による応答特性を示すグラフ図。
による応答特性を示すグラフ図。
【図６】 図３に対応し上記従来の圧延材張力制御装置
による応答特性を示すグラフ図。
による応答特性を示すグラフ図。
１，１a …圧延材張力制御装置 ２１，２２…圧延スタンド ２３…圧延材 ２４…ルーパ装置 ２６…ルーパモータ（ルーパ駆動手段） ３３…目標値フィルタ（目標値出力手段） ３５…ルーパ系応答モデル ３６…ロバストフィルタ ３７…メインコントローラ（トルク演算部） ３８…トルク制御器 ３９…張力検出器 ４０…張力設定装置（目標出力手段）
Claims (1)
- 【請求項１】 連続圧延機の圧延スタンド間に，上記ス
タンド間を走行する圧延材に張力を与えるルーパ装置と
上記圧延材に与えられた張力を検出する張力検出器とを
配備し，上記張力検出器により検出された検出張力に基
づいて上記ルーパ装置を駆動させるルーパ駆動手段のト
ルクを調整することにより上記圧延材の張力を制御する
連続圧延機の圧延材張力制御装置において，設定された
目標値を出力する目標値出力手段と，上記ルーパ駆動手
段に出力されるトルクに基づいて予測張力を演算する張
力応答モデルと，該張力応答モデルにより演算された予
測張力と上記張力検出器からの検出張力との差に基づい
て上記目標値出力手段からの目標張力の修正量を演算す
るロバストフィルタと，上記圧延材の張力が，上記ロバ
ストフィルタからの修正量により上記目標張力を修正し
て得た修正目標張力になるように，上記修正目標張力に
基づいて上記ルーパ駆動手段のトルクを演算し出力する
トルク演算部とを具備してなることを特徴とする連続圧
延機の圧延材張力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3049483A JPH08155520A (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 連続圧延機の圧延材張力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3049483A JPH08155520A (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 連続圧延機の圧延材張力制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08155520A true JPH08155520A (ja) | 1996-06-18 |
Family
ID=12832407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3049483A Pending JPH08155520A (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 連続圧延機の圧延材張力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08155520A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100816163B1 (ko) * | 2007-03-09 | 2008-03-21 | 최혜경 | 인공 눈 제조장치 |
| CN110614277A (zh) * | 2018-06-19 | 2019-12-27 | 株式会社日立制作所 | 机械设备控制装置、机械设备控制方法以及程序 |
-
1991
- 1991-03-14 JP JP3049483A patent/JPH08155520A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100816163B1 (ko) * | 2007-03-09 | 2008-03-21 | 최혜경 | 인공 눈 제조장치 |
| CN110614277A (zh) * | 2018-06-19 | 2019-12-27 | 株式会社日立制作所 | 机械设备控制装置、机械设备控制方法以及程序 |
| CN110614277B (zh) * | 2018-06-19 | 2020-12-18 | 株式会社日立制作所 | 机械设备控制装置、机械设备控制方法以及程序 |
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