JPH0819810A - 連続熱間圧延機の張力制御方法 - Google Patents

連続熱間圧延機の張力制御方法

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JPH0819810A
JPH0819810A JP6154718A JP15471894A JPH0819810A JP H0819810 A JPH0819810 A JP H0819810A JP 6154718 A JP6154718 A JP 6154718A JP 15471894 A JP15471894 A JP 15471894A JP H0819810 A JPH0819810 A JP H0819810A
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JP
Japan
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tension
looper
mill
rolling mill
component
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Pending
Application number
JP6154718A
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English (en)
Inventor
Tetsuaki Kurokawa
哲明 黒川
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、タンデム圧延機の各スタンドにお
ける各スタンド間の張力および各スタンド間に配置され
たルーパ高さを制御する連続熱間圧延機制御方法に関す
る。 【構成】 圧延材料のスタンド間張力を計測する張力
計,圧延材を上下させるルーパの角度計から検出される
圧延材の張力,ルーパの角度より制御演算装置によりミ
ルモータの回転速度補正指令及びルーパモータの回転速
度指令又はルーパモータトルク指令を算出する際、ロー
ル周速変更による張力変化分を低周波粗動作に用い、ル
ーパ角度変更に対しての張力変化分を高周波精動作に用
い、2つの操作量が干渉することなく周波数軸上で相互
に補間し合い張力を円滑に制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タンデム圧延機の各ス
タンドにおける各スタンド間の張力および各スタンド間
に配置されたルーパ高さを制御する連続熱間圧延機制御
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】圧延中の材料にかかる張力は板厚や板幅
に影響するため、張力をある値に保つ制御が行われてい
る。
【0003】とくに熱間圧延における圧延材料は加熱処
理されて高温となり圧延材料の変形抵抗が小さくなって
おり、張力が大きいと材料の破断を起こしやすくなる。
この破断を防止すべく張力を小さく設定すると外乱や誤
設定により無張力の状態となることがあり、その状態が
続くと圧延機スタンド間での大きなループの発生となっ
て事故を引き起こすことがある。
【0004】このため圧延材張力およびルーパ高さにつ
いて、比例・積分制御により圧延材張力の制御のために
ルーパを操作し、ルーパ高さを制御するために圧延機駆
動電動機を操作する従来からの方法で制御が行われてい
る。また圧延材張力とルーパ高さとの相互干渉を抑える
ような非干渉化補償装置を付加して圧延材張力とルーパ
高さとを独立に制御する非干渉制御方法も行われてい
る。
【0005】また特願平3−159877号に示す様に
鋼板圧延時に、圧延材料の張力を計測する張力計,圧延
材を上下させるルーパの角度計及び角速度計から検出さ
れる圧延機の張力,ルーパ角度,ルーパ角速度より、中
央演算処理装置でミルモータの回転速度修正量及びルー
パトルク又はルーパモータ回転速度修正量を算出する
際、ロール周速変更による張力制御分と、ルーパ角度変
更による張力制御分を適切な周波数域で分割するための
周波数重みフィルタを用い、H制御理論により状態フ
ィードバックゲインを決定してロール周速及びルーパモ
ータトルクを変更することを特徴とする熱間圧延制御方
法がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の課題として
は、 (1)鋼板張力の操作端としてはミルのロール周速変更
によるものと、ルーパ角度変更によるものの2つがある
が、それらをうまく使いわけないと、両者が干渉し合い
不必要な操作エネルギーが使われたり、トータル張力が
適正な応答で変化する際の妨げとなったりする問題があ
る。 (2)非干渉制御やLQ制御の様な多変数制御理論に基
づく方法でも張力を操作するための2つの操作量である
ロール周速とルーパ角度とをうまく協調できず効率的に
張力を制御することができないという問題がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術の課
題を有利に解決するものであって、複数のスタンドを一
連に配置しスタンド間にルーパを備えた連続熱間圧延機
の制御方法において、圧延材料のスタンド間張力を計測
する張力計,圧延材を上下させるルーパの角度計から検
出される圧延材の張力,ルーパの角度より制御演算装置
によりミルモータの回転速度補正指令及びルーパモータ
の回転速度指令又はルーパモータトルク指令を算出する
際、ロール周速変更による張力変化分を低周波粗動作に
用い、ルーパ角度変更に対する張力変化分を高周波精動
作に用い、2つの操作量が干渉することなく周波数軸上
で相互に補間し合い張力を円滑に制御することを特徴と
する熱間圧延制御方法である。
【0008】
【実施例】以下図面に基づいて本発明を説明する。図1
には、本発明を実施するに好適な熱間圧延制御装置と、
それを用いた熱間圧延制御方法の例を示す。図1におい
て、1は圧延材、2は第i−1番圧延機(以下、上流側
圧延機と称する)、3は第i番圧延機(以下、下流側圧
延機と称する)、4はルーパロール、5はルーパアー
ム、6はルーパ駆動用モータ、7はCPU、8は上流側
ミルモータ系、9は下流側ミルモータ系であり、圧延材
1は上流側圧延機から下流側圧延機へと流れている。
【0009】図1および図2において、 Hi :i番圧延機入側板厚(mm) Vi :i番圧延機入側速度(mm/sec) hi :i番圧延機出側板厚(mm) vi :i番圧延機出側速度(mm/sec) Hi-1 :i−1番圧延機入側板厚(mm) Vi-1 :i−1番圧延機入側速度(mm/sec) hi-1 :i−1番圧延機出側板厚(mm) vi-1 :i−1番圧延機出側速度(mm/sec) ΔVRi-1 :i−1番圧延機周速変化量(mm/sec) VRLP:ルーパモータ速度指令またはトルク指令(mm/se
c または Kg/mm2 ) である。
【0010】図2は、本発明を実施するルーパ多変数制
御系のブロック図である。先ず、張力目標と角度目標が
外部から設定され、それぞれ鋼板張力実績(ハ)及びル
ーパ角度実績(ニ)と比較され、角度の差分が「角度か
ら張力変換係数」10に入力される。この出力がルーパ
角度変化にともなう張力変化成分でこれをルーパ張力成
分(ロ)と称する。ルーパ張力成分(ロ)と先の張力の
差分との差はミル速度変化に伴う張力変化に相当し、こ
れをミル張力成分(イ)と称する。この様に鋼板張力を
(イ),(ロ)という二つの成分に分離することが本発
明の一つの特徴である。
【0011】更に、ルーパ張力成分(ロ)をダイナミッ
ク補償演算器11,13に入力し、ミル張力成分(イ)
を同じくダイナミック補償演算器12,14に入力す
る。なお各係数については以下の通りである。 S:ラプラス変数 ai ,bi ,ci ,di ,ei :ダイナミック補償演算
用コントロールパラメータ 更に、ダイナミック補償演算器11,12の出力の和が
ルーパモータ速度指令(ヘ)となり、ダイナミック補償
器13,14の出力の和がミルモータ速度補正指令
(ホ)となる。
【0012】次に制御対象と操作端について説明する。
符号15は圧延ミル速度制御系の応答を二次系で近似し
たものであり、この圧延ミル速度制御系15の出力は、
スタンド間ロール周速の速度差に対応し、板速外乱W
(ケ)及び張力変化による板速へのフィードバック項
(ト)をひいた信号(チ)を積分16したものがスタン
ド間のループ長(リ)となり、それにヤング率Eをかけ
スタンド間距離Lで割ったものがミル張力成分実績
(ヌ)となる。
【0013】またルーパモータ速度指令(ヘ)とルーパ
モータ速度実績(ル)との差分をルーパモータ速度コン
トローラ18へ入力し、その出力がルーパモータ電圧指
令(ヲ)となり、ルーパモータトルク定数Φ20の出力
であるルーパモータトルク(ワ)からミル張力成分実績
(ヌ)に張力からトルクへの変換係数β21をかけた信
号、及びルーパ角速度(ル)にルーパのダンピング係数
μT 22をかけた信号、及びルーパ角度(ニ)にルーパ
角度からトルクへの影響係数MT 23をかけた信号を差
し引いた信号をルーパの慣性モーメントで割り、積分2
4した信号がルーパ角速度(ル)となり、更に積分25
した信号がルーパ角度信号(ニ)となる。そして、それ
にルーパ角度から張力への変換係数26をかけたものが
ルーパ張力成分実績(カ)である。そしてこのルーパ張
力成分実績(カ)とミル張力成分実績(ヌ)とを加えた
ものが鋼板張力実績(ハ)となる。なお、各係数につい
ては次の通りである。プロセスパラメータ(主機AC化
後、ルーパ現状通り)力の単位はNを用いている。
【0014】 JT [Kg・ m2 ]:ルーパ全慣性モーメント(モータ軸換算) GLL :ルーパ減速比 Φ[N・m/A] :ルーパモータトルク定数 RAm[Ω] :ルーパ電動機電機子抵抗 TA [sec] :ルーパ電動機電気時定数(=LAm/RAm) LAm:電機子インダクタンス[H] KE [V/rad/s] :ルーパ電動機誘起電圧係数 MT [Kg・ m2 /s2 ]:板重分・ルーパ自重分負荷トルク発生関数 [N ・m] μT [Kg・ m2 s]:ルーパダンピング係数 Kg・ m2 /s2 /(rad/s) [N ・m ・s] 速度に比例して働く力 力(この場合トルク)/速度(角 速度) E [N/mm2 ] :鋼板のヤング率 LSTD[mm] :スタンド間距離 f :先進率 ξm :ミルモータ速度制御系減衰係数 ωm :ミルモータ速度制御系角周波数(rad/s) α :F2(θ)ルーパ角度からループ量への変換関数 β :F3(θ)張力から負荷トルクへの変換関数 KTF :張力フィードバック係数
【0015】図3は、本発明のポイントとなるダイナミ
ック補償演算器11,12,13,14の設計方法に関
する説明である。本制御の特徴はミル張力成分σ1 が低
周波域で粗い動きをカバーし、ルーパ張力成分σ2 が高
周波域で精動作を行うことを特徴としている。従って、
低周波域での張力偏差はミル張力成分σ1 によって小さ
くするように働き、高周波域での張力偏差はルーパ張力
成分σ2 により小さくするよう制御動作が行われる様に
なる。
【0016】ダイナミック補償器11,12,13,1
4によりループを閉じることにより上記の制御思想を実
現するにはよく知られたH制御理論を用いる。よく知
られている様にH制御理論では外部入力,操作量,観
測量,評価出力,及び周波数重み関数を定めれば、例え
ば市販ソフトウエアMATLAB等を使って、解として
ダイナミック補償演算器11〜14を求めることができ
る。ここで図3が正に解を求めるために定めるべき外部
入力,操作量,観測量,評価出力及び周波数重み関数を
示している。
【0017】まず外部入力は張力目標rとする。次に操
作量はルーパ速度指令(ヘ)及びミル速度指令(ホ)と
する。次に観測量は鋼板張力(ハ)及びルーパ角度
(ニ)とする。次に評価出力は周波数重み関数W1
7,W2 28,W3 29,W4 30の出力であるZ1
2 ,Z3 ,Z4 とする。最後に周波数重み関数W1
7,W2 28は図4(a)の様に積分器(1/S)+比
例ゲイン(KW1,KW2)の様に定め W1 =KW1/S,W2 =KW2/S とする。ここでKW1<KW2とする。
【0018】またW3 29,W4 30はミル張力成分σ
1 及びルーパ張力成分σ2 を利用する周波数帯域に応じ
て使い分け、図4(b)の様に W3 =(KW3・S)/(S+ω3 ),W4 =(KW4
S)/(S+ω4 ) とする。ここでKW3>KW4,ω3 <ω4 とする。
【0019】図5は先の設計法により設計した場合の張
力の目標値をステップ的に変化させた場合のステップ応
答を示したものであり、立上がりの部分ではルーパ張力
成分σ2 が使われており、時間の経過とともにミル張力
成分σ1 が増え、定常状態ではミル張力成分σ1 =トー
タル張力σとなっている。つまり、速い応答にはルーパ
張力成分σ2 が使われ、ゆっくり大きな動きにはミル張
力成分σ1 が使われており、設計の意図通りの動きをし
ていることがうかがえる。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明の制御方法によれ
ば、タンデム圧延機の各スタンドにおける各スタンド間
の張力および各スタンド間に配置されたルーパ高さを良
好に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための好適な熱間圧延制御装
置と制御方法の一例を示す説明図。
【図2】本発明を実施するルーパ多変数制御系のブロッ
ク図。
【図3】本発明の特徴であるダイナミック補償演算器の
設計方法の説明図。
【図4】周波数重み関数を表わすグラフ。
【図5】図3のような設計法により設計した場合の張力
の目標値をステップ的に変化させた場合のステップ応答
を示す図。
【符号の説明】
1 圧延材 2 上流側圧延機 3 下流側圧延機 4 ルーパロール 5 ルーパアーム 6 ルーパ駆動用モータ 7 CPU 8 上流側ミルモータ系 9 下流側ミルモータ系 10 角度から張力変換係数 11,12 ダイナミック補償演算器 13,14 ダイナミック補償器 15 圧延ミル速度制御系 16,24,25 積分 18 ルーパモータ速度コントローラ 20 ルーパモータトルク定数 21 張力からトルクへの変換係数 22 ルーパのダンピング係数 23 ルーパ角度からトルクへの影響係数 26 ルーパ角度から張力への変換係数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B65H 23/192 Z

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のスタンドを一連に配置しスタンド
    間にルーパを備えた連続熱間圧延機の制御方法におい
    て、 圧延材料のスタンド間張力を計測する張力計,圧延材を
    上下させるルーパの角度計から検出される圧延材の張
    力,ルーパの角度より制御演算装置によりミルモータの
    回転速度補正指令及びルーパモータの回転速度指令又は
    ルーパモータトルク指令を算出する際、ロール周速変更
    による張力変化分を低周波粗動作に用い、ルーパ角度変
    更に対しての張力変化分を高周波精動作に用い、2つの
    操作量が干渉することなく周波数軸上で相互に補間し合
    い張力を円滑に制御することを特徴とする熱間圧延制御
    方法。
JP6154718A 1994-07-06 1994-07-06 連続熱間圧延機の張力制御方法 Pending JPH0819810A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20000411