JPH0818060B2 - 連続圧延機のルーパ高さ制御装置 - Google Patents
連続圧延機のルーパ高さ制御装置Info
- Publication number
- JPH0818060B2 JPH0818060B2 JP2123596A JP12359690A JPH0818060B2 JP H0818060 B2 JPH0818060 B2 JP H0818060B2 JP 2123596 A JP2123596 A JP 2123596A JP 12359690 A JP12359690 A JP 12359690A JP H0818060 B2 JPH0818060 B2 JP H0818060B2
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- JP
- Japan
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- looper
- height
- rolling
- filter
- control
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/48—Tension control; Compression control
- B21B37/50—Tension control; Compression control by looper control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、連続圧延機において圧延材料のスタンド間
張力およびルーパ位置を制御するルーパ高さ制御装置に
関する。
張力およびルーパ位置を制御するルーパ高さ制御装置に
関する。
＜従来の技術＞ 連続圧延機において、各スタンド間のストリップ張力
は成品の板厚、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る。このため各スタンド間にルーパ
装置が設置されている。
は成品の板厚、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る。このため各スタンド間にルーパ
装置が設置されている。
瞬間的な張力変動はルーパが動いて吸収するが、定常
的な張力はルーパ高さ（ルーパ角）で決まる。このた
め、圧延外乱のもとで、いかにルーパ高さ設定位置の近
傍に制御するかが重要な課題となる。
的な張力はルーパ高さ（ルーパ角）で決まる。このた
め、圧延外乱のもとで、いかにルーパ高さ設定位置の近
傍に制御するかが重要な課題となる。
従来のルーパ高さ制御装置を第４図に示す。同図にお
いて、1,2は連続圧延機の圧延スタンド、３は圧延材
料、４はルーパ装置で、スタンド1,2間のストリップ張
力が適切な値となるように、ルーパモータ５によってル
ーパ６に適当なトルクを与えるようになっている。８は
ミルモータ、９はミルモータ速度制御器、10はルーパ角
検出器、11はルーパ位置設定装置、12はPIコントローラ
であり、ルーパ高さは、ルーパ角検出器10によって検出
したルーパ位置とルーパ位置設定装置11によって設定し
た設定位置との偏差に基づき、PIコントローラ12により
スタンド1,2の間に圧延速度を修正し、各スタンド間ス
トリップ長さを介してルーパ位置が安定にその設定位置
に復帰保持するようにフィードバック制御する。
いて、1,2は連続圧延機の圧延スタンド、３は圧延材
料、４はルーパ装置で、スタンド1,2間のストリップ張
力が適切な値となるように、ルーパモータ５によってル
ーパ６に適当なトルクを与えるようになっている。８は
ミルモータ、９はミルモータ速度制御器、10はルーパ角
検出器、11はルーパ位置設定装置、12はPIコントローラ
であり、ルーパ高さは、ルーパ角検出器10によって検出
したルーパ位置とルーパ位置設定装置11によって設定し
た設定位置との偏差に基づき、PIコントローラ12により
スタンド1,2の間に圧延速度を修正し、各スタンド間ス
トリップ長さを介してルーパ位置が安定にその設定位置
に復帰保持するようにフィードバック制御する。
＜発明が解決しようとする課題＞ ルーパ系の応答特性はその周波数特性で表わせる。実
際の操業状態、すなわち多種多様な圧延材料、圧延中に
も変化する圧延条件の下では、ルーパ系の周波数特性は
変動している。例えば、圧延材料の特性によりルーパ系
の共振周波数でのゲインピーク値が変動したり、観測雑
音の影響により高周波域でのゲインが大きくなったりす
ることがある。
際の操業状態、すなわち多種多様な圧延材料、圧延中に
も変化する圧延条件の下では、ルーパ系の周波数特性は
変動している。例えば、圧延材料の特性によりルーパ系
の共振周波数でのゲインピーク値が変動したり、観測雑
音の影響により高周波域でのゲインが大きくなったりす
ることがある。
従来のPI制御では、比例Ｐや積分Ｉのフィードバック
ゲインはルーパ高さの周波数特性やその変動特性と無関
係に、全周波数域において一定の値であった。このた
め、応答特性や外乱抑制特性が良くなるまで、フィード
バックゲインを大きくするとルーパ高さが不安定となっ
たり、たとえ第５図に示すようにルーパ高さが安定とな
るように調整できたとしても、ルーパ高さ系の周波数特
性が変動したときに、第６図に示すようにルーパ高さが
不安定になることがあった。
ゲインはルーパ高さの周波数特性やその変動特性と無関
係に、全周波数域において一定の値であった。このた
め、応答特性や外乱抑制特性が良くなるまで、フィード
バックゲインを大きくするとルーパ高さが不安定となっ
たり、たとえ第５図に示すようにルーパ高さが安定とな
るように調整できたとしても、ルーパ高さ系の周波数特
性が変動したときに、第６図に示すようにルーパ高さが
不安定になることがあった。
本発明は上記問題点に鑑み、ルーパ高さ系の周波数特
性とその変動特性を考慮することにより、応答特性や外
乱抑制特性が良くかつ安定性にもすぐれたルーパ高さ制
御を実現できるようにしたものである。
性とその変動特性を考慮することにより、応答特性や外
乱抑制特性が良くかつ安定性にもすぐれたルーパ高さ制
御を実現できるようにしたものである。
＜課題を解決するための手段＞ この技術的課題を解決する本発明の技術的手段は、連
続圧延機の圧延スタンド21,22間にルーパ装置24を設置
し、該ルーパ装置24のルーパ位置及びルーパの設定位置
に応じて隣接する圧延スタンド21,22の圧延速度を変更
するようにしたルーパ高さ制御装置において、ルーパ設
定位置より目標位置を演算する目標値フィルタ33と、圧
延速度よりルーパ予測位置を演算するルーパ高さ応答モ
デル35と、ルーパ位置とルーパ予測位置との差より目標
位置の修正量を演算するロバストフィルタ36と、ルーパ
が修正された目標位置となる圧延速度を演算するメイン
コントローラ37とを備える点にある。
続圧延機の圧延スタンド21,22間にルーパ装置24を設置
し、該ルーパ装置24のルーパ位置及びルーパの設定位置
に応じて隣接する圧延スタンド21,22の圧延速度を変更
するようにしたルーパ高さ制御装置において、ルーパ設
定位置より目標位置を演算する目標値フィルタ33と、圧
延速度よりルーパ予測位置を演算するルーパ高さ応答モ
デル35と、ルーパ位置とルーパ予測位置との差より目標
位置の修正量を演算するロバストフィルタ36と、ルーパ
が修正された目標位置となる圧延速度を演算するメイン
コントローラ37とを備える点にある。
＜作 用＞ ルーパ高さ応答モデル35によるルーパ予測位置がルー
パ位置と一致する場合は、ロバストフィルタ36への入力
はなく、したがって目標値フィルタ33で演算された目標
位置に追従するようにメインコントローラ37が必要な圧
延速度を演算する。すなわち、ルーパ高さ系の応答特性
は目標値フィルタ33により決定される。
パ位置と一致する場合は、ロバストフィルタ36への入力
はなく、したがって目標値フィルタ33で演算された目標
位置に追従するようにメインコントローラ37が必要な圧
延速度を演算する。すなわち、ルーパ高さ系の応答特性
は目標値フィルタ33により決定される。
ルーパ高さ応答モデル35によるルーパ予測位置がルー
パ位置と一致しない場合、すなわちルーパ高さ系への外
乱が存在したり、ルーパ高さ系の周波数特性が変動した
場合は、その差よりロバストフィルタ36で演算された分
だけ目標位置が修正される。このため、ロバストフィル
タ36の通過周波数域が外乱の問題となる周波数域に、遮
断周波数域が周波数特性の変動する周波数域に選ばれて
いると、外乱の影響を打ち消し、かつ周波数特性の変動
には影響されないルーパ目標位置の修正量が得られる。
パ位置と一致しない場合、すなわちルーパ高さ系への外
乱が存在したり、ルーパ高さ系の周波数特性が変動した
場合は、その差よりロバストフィルタ36で演算された分
だけ目標位置が修正される。このため、ロバストフィル
タ36の通過周波数域が外乱の問題となる周波数域に、遮
断周波数域が周波数特性の変動する周波数域に選ばれて
いると、外乱の影響を打ち消し、かつ周波数特性の変動
には影響されないルーパ目標位置の修正量が得られる。
＜実施例＞ 以下、本発明を図示の実施例に従って説明すると、第
１図において、21,22は連続圧延機の圧延スタンド、23
は圧延材料、24はルーパ装置で、ルーパ25とルーパモー
タ26とを備え、スタンド21,22間のストリップ張力が適
切な値となるように、ルーパモータ26によってルーパ25
に適切なトルクを与えるように構成されている。27はミ
ルモータ、28はミルモータ速度制御器、29はルーパ角検
出器、30はルーパ位置設定装置である。
１図において、21,22は連続圧延機の圧延スタンド、23
は圧延材料、24はルーパ装置で、ルーパ25とルーパモー
タ26とを備え、スタンド21,22間のストリップ張力が適
切な値となるように、ルーパモータ26によってルーパ25
に適切なトルクを与えるように構成されている。27はミ
ルモータ、28はミルモータ速度制御器、29はルーパ角検
出器、30はルーパ位置設定装置である。
33は目標値フィルタで、これは、ルーパ位置設定装置
30によって設定したルーパ設定位置より目標位置を演算
するもので、応答特性の優れたバターワースフィルタ等
により構成され、ルーパ高さ系への外乱がなく、またル
ーパ高さ系の周波数特性の変動もない理想的な状態で
は、ルーパ高さ応答特性は目標値フィルタ33の応答特性
と一致するようになっている。
30によって設定したルーパ設定位置より目標位置を演算
するもので、応答特性の優れたバターワースフィルタ等
により構成され、ルーパ高さ系への外乱がなく、またル
ーパ高さ系の周波数特性の変動もない理想的な状態で
は、ルーパ高さ応答特性は目標値フィルタ33の応答特性
と一致するようになっている。
35はルーパ高さ応答モデルで、圧延速度よりルーパ予
測装置を演算する。このモデル35にはアクチュエータの
制御遅れ、センサの検出遅れ、制御量計算に必要な演算
時間等より生じるむだ時間も含められており、むだ時間
をＬ、むだ時間を取り除いた部分をPM（Ｓ）とすれば、
ルーパ高さ応答モデル35はPM（Ｓ）e-LSとなる。なお、
鉄鋼の熱間仕上げ連続圧延機の場合、実機データのARMA
解析により、上流スタンド間でのルーパ高さ系は１次遅
れ＋むざ時間、下流スタンド間でのルーパ高さ系は２次
遅れ＋むだ時間でモデル化できた。
測装置を演算する。このモデル35にはアクチュエータの
制御遅れ、センサの検出遅れ、制御量計算に必要な演算
時間等より生じるむだ時間も含められており、むだ時間
をＬ、むだ時間を取り除いた部分をPM（Ｓ）とすれば、
ルーパ高さ応答モデル35はPM（Ｓ）e-LSとなる。なお、
鉄鋼の熱間仕上げ連続圧延機の場合、実機データのARMA
解析により、上流スタンド間でのルーパ高さ系は１次遅
れ＋むざ時間、下流スタンド間でのルーパ高さ系は２次
遅れ＋むだ時間でモデル化できた。
36はロバストフィルタで、ルーパ角検出器29によって
検出したルーパ位置とルーパ高さ応答モデル35によって
演算した予測位置との差より目標位置の修正量を演算す
る。フィルタ36のゲインが１となる周波数では差が０と
なるまでフィルタ36の出力があるため、外乱の周波数帯
がフィルタ36の通過周波数域となるようにすることによ
り、外乱を打ち消すまで目標位置が適切な修正をうける
ようになっている。また、フィルタ36のゲインが０に近
ければフィルタ36の出力はほとんど０となるため、周波
数特性の変動や観測雑音のある周波数帯がフィルタ36の
遮断周波数域になるようにすることにより、周波数特性
の変動や観測雑音の存在に不感な制御装置となるように
している。通常、定値外乱（オフセット）を取り除くた
め、周波数０でのフィルタゲインは１とし、低周波域で
はゲインを大きく取る。高周波域では周波数特性の変動
や観測雑音が存在するので、ゲインを小さく取る。すな
わち、ローパスフィルタとして設計するのがよい。鉄鋼
の熱間仕上げ連続圧延機の場合、上流スタンド間では２
次、下流スタンド間では４次のバターワースフィルタが
適用可能である。
検出したルーパ位置とルーパ高さ応答モデル35によって
演算した予測位置との差より目標位置の修正量を演算す
る。フィルタ36のゲインが１となる周波数では差が０と
なるまでフィルタ36の出力があるため、外乱の周波数帯
がフィルタ36の通過周波数域となるようにすることによ
り、外乱を打ち消すまで目標位置が適切な修正をうける
ようになっている。また、フィルタ36のゲインが０に近
ければフィルタ36の出力はほとんど０となるため、周波
数特性の変動や観測雑音のある周波数帯がフィルタ36の
遮断周波数域になるようにすることにより、周波数特性
の変動や観測雑音の存在に不感な制御装置となるように
している。通常、定値外乱（オフセット）を取り除くた
め、周波数０でのフィルタゲインは１とし、低周波域で
はゲインを大きく取る。高周波域では周波数特性の変動
や観測雑音が存在するので、ゲインを小さく取る。すな
わち、ローパスフィルタとして設計するのがよい。鉄鋼
の熱間仕上げ連続圧延機の場合、上流スタンド間では２
次、下流スタンド間では４次のバターワースフィルタが
適用可能である。
37はメインコントローラで、前記目標値フィルタ33に
よって演算した目標位置に対してロバストフィルタ36に
よって演算した修正量にて修正を加え、ルーパ25が修正
された目標位置となるよう必要な圧延速度を演算する。
すなわち、ルーパ高さ応答モデル35をPM（Ｓ）e-LSとす
れば、そのむだ時間を取り除いた部分の逆特性PM（Ｓ）
-1となるよう目標位置を修正する。
よって演算した目標位置に対してロバストフィルタ36に
よって演算した修正量にて修正を加え、ルーパ25が修正
された目標位置となるよう必要な圧延速度を演算する。
すなわち、ルーパ高さ応答モデル35をPM（Ｓ）e-LSとす
れば、そのむだ時間を取り除いた部分の逆特性PM（Ｓ）
-1となるよう目標位置を修正する。
第２図及び第３図は、上記目標例を適用した鉄鋼の熱
間仕上げ連続圧延機を想定したシミュレーション結果を
示し、ルーパ高さ系の特性変動がない場合、第２図に示
すようにルーパ高さが安定していると共に、ルーパ高さ
系の特性変動がある場合でも、第３図に示すようにルー
パ高さが安定している。
間仕上げ連続圧延機を想定したシミュレーション結果を
示し、ルーパ高さ系の特性変動がない場合、第２図に示
すようにルーパ高さが安定していると共に、ルーパ高さ
系の特性変動がある場合でも、第３図に示すようにルー
パ高さが安定している。
＜発明の効果＞ 本発明によれば、ルーパ設定位置より目標位置を演算
する目標値フィルタ33と、圧延速度よりルーパ予測位置
を演算するルーパ高さ応答モデル35と、ルーパ位置とル
ーパ予測位置との差より目標位置の修正量を演算するロ
バストフィルタ36と、ルーパが修正された目標位置とな
る圧延速度を演算するメインコントローラ37とを備える
ので、ルーパ高さ系の外乱が存在したり、ルーパ高さ系
の周波数特性が変動しても、その差よりロバストフィル
タ36で演算して目標値を修正し、応答特性や外乱抑制特
性が良くかつ安定性にもすぐれたルーパ高さ制御を実現
することができる。
する目標値フィルタ33と、圧延速度よりルーパ予測位置
を演算するルーパ高さ応答モデル35と、ルーパ位置とル
ーパ予測位置との差より目標位置の修正量を演算するロ
バストフィルタ36と、ルーパが修正された目標位置とな
る圧延速度を演算するメインコントローラ37とを備える
ので、ルーパ高さ系の外乱が存在したり、ルーパ高さ系
の周波数特性が変動しても、その差よりロバストフィル
タ36で演算して目標値を修正し、応答特性や外乱抑制特
性が良くかつ安定性にもすぐれたルーパ高さ制御を実現
することができる。
そして、ロバスト制御PI制御と比較した結果として、
第７図に制御対象の動特性が変化しても安定性を確保で
きることを表したシミュレーション結果を示し、また、
応答性もPI制御と同等レベルを達成できることを表した
実機適用結果を第８図に示すように、従来技術であるPI
制御（比例積分制御）では、制御対象の動特性が変化す
ると不安定になるという問題があるが、ロバスト制御で
は、制御対象の動特性が変化しても安定性を確保でき、
応答性PI制御と同等レベルを達成することができる。
第７図に制御対象の動特性が変化しても安定性を確保で
きることを表したシミュレーション結果を示し、また、
応答性もPI制御と同等レベルを達成できることを表した
実機適用結果を第８図に示すように、従来技術であるPI
制御（比例積分制御）では、制御対象の動特性が変化す
ると不安定になるという問題があるが、ロバスト制御で
は、制御対象の動特性が変化しても安定性を確保でき、
応答性PI制御と同等レベルを達成することができる。
また、ロバスト制御は、モデル化誤差（実プロセスの
動特性をモデリングする際の誤差）や制御対象の動特性
の変化（非線形性を含む）によるモデル（線形）との誤
差があっても制御系の安定性を確保することを特徴とし
た制御であり、制御器（コントローラ）の特性は固定
（制御ゲインなどの特性を時々刻々変化させない）され
る。一方、適応制御は、制御対象の動特性の変化を時々
刻々推定し、その情報を基に、制御系（制御対象＋制御
器）の動特性が最適（あるいは適正）になるように、制
御器の特性を時々刻々変化させることを特徴とする。従
って、一般に、ロバスト制御と適応制御な区別される。
また、Ｈ∝制御などのロバスト制御系は制御対象の動特
性モデルを基に系の安定性確保を重視して設計され、一
般にはPID制御などを併用して暴走を防止する必要はな
い。従って、本発明では、特殊な暴走防止手段を必要と
しない。
動特性をモデリングする際の誤差）や制御対象の動特性
の変化（非線形性を含む）によるモデル（線形）との誤
差があっても制御系の安定性を確保することを特徴とし
た制御であり、制御器（コントローラ）の特性は固定
（制御ゲインなどの特性を時々刻々変化させない）され
る。一方、適応制御は、制御対象の動特性の変化を時々
刻々推定し、その情報を基に、制御系（制御対象＋制御
器）の動特性が最適（あるいは適正）になるように、制
御器の特性を時々刻々変化させることを特徴とする。従
って、一般に、ロバスト制御と適応制御な区別される。
また、Ｈ∝制御などのロバスト制御系は制御対象の動特
性モデルを基に系の安定性確保を重視して設計され、一
般にはPID制御などを併用して暴走を防止する必要はな
い。従って、本発明では、特殊な暴走防止手段を必要と
しない。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図及び第
３図は時間とルーパ角との関係を示すグラフである。第
４図は従来例を示す構成図、第５図及び第６図は時間と
ルーパ角との関係を示すグラフ、第７図はロバスト制御
をPI制御と比較した結果として制御対象の動特性が変化
しても安定性を確保できることを表したグラフ、第８図
はロバスト制御が応答性もPI制御と同等レベルを達成で
きることを表した実機適用結果を示すグラフである。 21,22……圧延スタンド、24……ルーパ装置、33……目
標値フィルタ、35……ルーパ高さ応答モデル、36……ロ
バストフィルタ、37……メインコントローラ。
３図は時間とルーパ角との関係を示すグラフである。第
４図は従来例を示す構成図、第５図及び第６図は時間と
ルーパ角との関係を示すグラフ、第７図はロバスト制御
をPI制御と比較した結果として制御対象の動特性が変化
しても安定性を確保できることを表したグラフ、第８図
はロバスト制御が応答性もPI制御と同等レベルを達成で
きることを表した実機適用結果を示すグラフである。 21,22……圧延スタンド、24……ルーパ装置、33……目
標値フィルタ、35……ルーパ高さ応答モデル、36……ロ
バストフィルタ、37……メインコントローラ。
Claims (1)
- 【請求項１】連続圧延機の圧延スタンド（21）（22）間
にルーパ装置（24）を設置し、該ルーパ装置（24）のル
ーパ位置及びルーパの設定位置に応じて隣接する圧延ス
タンド（21）（22）の圧延速度を変更するようにしたル
ーパ高さ制御装置において、 ルーパ設定位置より目標位置を演算する目標値フィルタ
（33）と、圧延速度よりルーパ予測位置を演算するルー
パ高さ応答モデル（35）と、ルーパ位置とルーパ予測位
置との差より目標位置の修正量を演算するロバストフィ
ルタ（36）と、ルーパが修正された目標位置となる圧延
速度を演算するメインコントローラ（37）とを備えるこ
とを特徴とする連続圧延機のルーパ高さ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2123596A JPH0818060B2 (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 連続圧延機のルーパ高さ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2123596A JPH0818060B2 (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 連続圧延機のルーパ高さ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0417913A JPH0417913A (ja) | 1992-01-22 |
| JPH0818060B2 true JPH0818060B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=14864528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2123596A Expired - Lifetime JPH0818060B2 (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 連続圧延機のルーパ高さ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818060B2 (ja) |
-
1990
- 1990-05-14 JP JP2123596A patent/JPH0818060B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0417913A (ja) | 1992-01-22 |
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