JPH08249003A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御量を目標値に応答遅れなしで追随させる
ことができる制御装置を得る。 【構成】 将来の目標値、現在及び過去の検出制御量、
並びに過去の操作量を記憶する記憶手段と、制御対象の
動特性を表す係数と記憶手段に記憶された将来の目標
値、現在及び過去の検出制御量、並びに過去の操作量と
に基づき、操作対象の応答遅れを補償する操作量を演算
する操作量演算手段とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板等の圧延を行う圧
延機の圧下位置制御に好適で、かつ、これ以外の殆どの
制御に適用可能な制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、圧延機のロール間隙を制御する
ために、圧下装置が用いられる。図８はこの圧延機の概
略構成を示したもので、圧延機１は一対のロールを有
し、このロール間に圧延材２を通すことによって所望の
厚みに仕上げるが、このとき、ロール間隙を制御するた
めに圧下装置３と、これを制御対象とする圧下位置制御
装置４とが設けられる。

【０００３】いま、圧下位置制御装置４に対して、作業
者が希望とする圧下目標値（以下、圧下基準と言う）ｒ
(k) を入力すると、圧下位置制御装置４はこの圧下基準
ｒ(k)と圧下位置ｙ(k) との偏差をゼロに近付けるよう
な制御入力ｕ(k) を出力して圧下装置３に加える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図９に示す如く、圧下
基準ｒ(k) が予め定めた一定の時間間隔k=1,2,3,…で加
えられたとすれば、その時点の圧下位置ｙ(k) との偏差
をゼロに近付けるような制御入力ｕ(k) が圧下装置３に
加えられる。この場合、圧下基準ｒ(k) を時間の経過に
従ってその大きさを変化させたとすると、圧下基準ｒ
(k) に対して圧下位置ｙ(k) は時間的に遅れるために、
圧延材２の幅又は厚さが作業者の希望する寸法にならな
いという問題があった。

【０００５】一方、圧下位置は通常、検出器を用いて検
出され、その検出信号を圧下位置制御装置４に加える。
この時、検出信号には時として実際の圧下位置と違った
異常信号を含むことがある。異常信号が含まれた圧下位
置信号をそのまま圧下位置制御装置４に入力して制御入
力ｕ(k) を演算し、この制御入力ｕ(k) を圧下装置３に
与えると、圧下位置は異常となり、圧延材２の幅又は厚
さが不良になるという問題もある。また、図８に示した
装置では、圧下位置を検出できない状態に陥った時に
は、制御入力ｕ(k) の演算ができないという問題があっ
た。なお、これらの問題点は、圧下装置の圧下位置制御
に限らず、目標値と制御量との偏差に対応する操作量を
演算してフィードバック制御を行う殆どの制御装置に共
通する問題でもあった。

【０００６】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、第１の目的は、制御量を目標値に応答遅
れなしで追随させることのできる制御装置を得るにあ
る。また、第２の目的は、制御量の検出信号に異常信号
が含まれていても、正しい操作量を演算することのでき
る制御装置を得るにある。そして、第３の目的は、制御
量の検出ができない場合においても、操作量の演算をす
ることが可能な制御装置を得ることにある。さらに、第
４の目的は、圧下装置の圧下位置を制御して精度の高い
圧延を可能にする制御装置を得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の制御装
置は、将来の目標値、現在及び過去の検出制御量、並び
に過去の操作量を記憶する記憶手段と、制御対象の動特
性を表す係数と記憶手段に記憶された将来の目標値、現
在及び過去の検出制御量、並びに過去の操作量とに基づ
き、操作対象の応答遅れを補償する操作量を演算する操
作量演算手段とを備えたものである。

【０００８】請求項２に記載の制御装置は、将来の目標
値、現在及び過去の検出制御量を記憶する記憶手段と、
制御対象の動特性を表す係数と記憶手段に記憶された将
来の目標値、現在及び過去の検出制御量とに基づき、操
作対象の応答遅れを補償する操作量を演算する操作量演
算手段とを備えたものである。

【０００９】請求項３に記載の制御装置は、さらに、現
在の目標値と、現在の検出制御量とを比較することによ
り、検出制御量の異常を検出し、異常が検出された現在
の検出制御量を修正し、修正された検出制御量を記憶手
段に現在の検出制御量として記憶させると共に、時間の
経過に従って過去の制御量として記憶させる異常検出手
段を備えたものである。

【００１０】請求項４に記載の制御装置は、将来、現在
及び過去の目標値、並びに過去の操作量を記憶する記憶
手段と、制御対象の動特性を表す係数と記憶手段に記憶
された将来、現在及び過去の目標値、並びに過去の操作
量とに基づき、操作対象の応答遅れを補償する操作量を
演算する操作量演算手段とを備えたものである。

【００１１】請求項５に記載の制御装置は、制御対象が
鋼板等の圧延を行う圧延機の圧下装置であり、制御量が
圧下装置の圧下位置であり、目標値が圧下装置の圧下基
準であるようにしたものである。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の制御装置においては、制御対
象の動特性を表す係数と、予め記憶された将来の目標
値、現在及び過去の検出制御量、並びに過去の操作量と
に基づいて、操作対象の応答遅れを補償する操作量を演
算するので、制御量を目標値に応答遅れなしで追随させ
ることができる。

【００１３】請求項２に記載の制御装置においては、制
御対象の動特性を表す係数と、予め記憶された将来の目
標値、現在及び過去の検出制御量とに基づいて、操作対
象の応答遅れを補償する操作量を演算するので、制御量
を目標値に応答遅れなしで追随させることができる。

【００１４】請求項３に記載の制御装置においては、現
在の目標値と、現在の検出制御量とを比較することによ
り、検出制御量の異常を検出して現在の検出制御量を修
正するので、制御量の検出信号に異常信号が含まれてい
ても、正常な操作量を演算して、制御量を目標値に応答
遅れなしで追随させることができる。

【００１５】請求項４に記載の制御装置においては、制
御対象の動特性を表す係数と予め記憶された将来、現在
及び過去の目標値、並びに過去の操作量とに基づき、操
作対象の応答遅れを補償する操作量を演算するので、制
御量の検出ができない場合においても、操作量の演算が
可能になると共に、制御量を目標値に応答遅れなしで追
随させることができる。

【００１６】請求項５に記載の制御装置においては、圧
延機の圧下装置上記の制御を適用したので、精度の高い
圧延が可能になる。

【００１７】

【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は請求項１，２及び５に記載の制御
装置に対応する実施例の構成を示すブロック図であり、
特に、圧延機１の圧下装置３を制御対象としている。こ
れは、目標値としての圧下基準と、制御量としての圧下
位置（の検出値）とに基づいて、操作量としての制御入
力を演算する圧下位置制御装置10を備えている。圧下位
置制御装置10は記憶手段11と、制御入力演算手段12とで
構成されている。

【００１８】このうち、記憶手段11は将来の圧下基準、
現在及び過去の圧下位置、並びに過去の制御入力を記憶
するもので、制御入力演算手段12は記憶手段11に記憶さ
れた将来の圧下基準、現在及び過去の圧下位置、並びに
過去の制御入力と、実験等により予め求められる圧下装
置の動特性を表す係数とを用いて、圧下装置３の応答遅
れを補償する制御入力を演算するものである。

【００１９】上記のように構成された実施例の詳しい動
作について、図２及び図３をも参照して以下に説明す
る。先ず、圧下装置３の動特性をｎ次遅れ系とする。ｙ
(k) を圧下位置、ｕ(k) を制御入力、k を時刻、k-n を
時刻k からn サンプリング時間前の時刻とする。このと
き、圧下装置の自己回帰移動平均モデルはよく知られた
事実として、 ｙ(k) ＝ｐ_n-1 ｙ(k-1) ＋…＋ｐ_o ｙ(k-n) ＋ｑ_m ｕ(k-d) ＋…＋ｑ_o ｕ(k-n) …(1) となる。ここで、ｐ_n-1 …ｐ_o ，ｑ_m …ｑ_o は圧下装置
の動特性を表す係数、k,m,n は正の整数で、0 ≦m ≦n-
1 、d=n-m である。

【００２０】次に、下記の操作を行う。 (a) (1) 式のk を+1シフトする。 ｙ(k+1) ＝ｐ_n-1 ｙ(k) ＋…＋ｐ_o ｙ(k-n+1) ＋ｑ_m ｕ(k-d+1) ＋…＋ｑ_o ｕ(k-n+1) …(2) (b) (1) 式を(2) 式に代入する。

【００２１】この(a) と(b) の操作をd-1 回繰り返す
と、 ｙ(k+d-1) ＝ｐ_n-1 ^* ｙ(k-1) ＋…＋ｐ_o ^* ｙ(k-n) ＋ｑ_n-1 ^* ｕ(k-1) ＋…＋ｑ_o ^* ｕ(k-n) …(3) となる。ここで、ｐ_n-1 ^* ，…，ｐ_o ^* ，ｑ_n-1 ^* ，
…，ｑ_o ^* は上記操作によって得られた係数である。

【００２２】次に、(3) 式のk を+1シフトすると、 ｙ(k+d) ＝ｐ_n-1 ^* ｙ(k) ＋…＋ｐ_o ^* ｙ(k-n+1) ＋ｑ_n-1 ^* ｕ(k) ＋…＋ｑ_o ^* ｕ(k-n+1) …(4) となる。

【００２３】そこで、ｙ(k+d) をｒ(k+d) に置き換え
て、ｕ(k) について解くと、ｕ(k) は、

【００２４】

【数１】 となる。

【００２５】圧下位置制御装置10を構成する記憶手段11
は、(5) 式中の将来の圧下基準ｒ(k+d) 、現在の圧下位
置ｙ(k) 、過去の圧下位置ｙ(k-1) ，…，ｙ(k-n+1) 、
過去の制御入力ｕ(k-1) ，…，ｕ(k-n+1) を記憶する。
そして、圧下位置制御装置10はこれらの記憶値と、動特
性を示す係数をｐ_n-1 * ，…，ｐ_o * ，ｑ_n-1 * ，…，
ｑ_o * ｐ_n-1 * を用いて(5) 式の演算を実行して制御入
力ｕ(k) を出力する。

【００２６】記憶手段11の記憶内容及び制御入力演算手
段12の演算内容を表現すると図２に示したようになる。

【００２７】因みに、圧下装置３の動特性を１次遅れ系
（ｎ＝１）とすると、(5) 式は次式のように簡単化され
る。

【００２８】

【数２】 ここで、ｒ(k+1) は時刻k の１サンプリング時間先を表
す将来の信号で有るが、圧下基準であるので既知であ
る。制御入力演算手段12ではｎ＝１である時の制御入力
を(6) 式で演算する。記憶手段11ではｙ(k) 、ｒ(k+1)
を記憶する。ｎ＝１の場合は特別に過去の制御入力を記
憶する必要はない。

【００２９】図３はこの実施例に基づく制御結果を示し
たもので、圧下装置３の動特性を表す係数と、将来の圧
下基準、現在及び過去の圧下位置、並びに過去の制御入
力とに基づき、制御入力を演算することにより、応答遅
れの無い板幅又は板厚制御を実現している。

【００３０】図４は請求項３及び５に記載の制御装置に
対応する実施例の構成を示すブロック図であり、特に、
圧延機１の圧下装置３を制御対象としている。ここで
は、目標値としての圧下基準と、制御量としての圧下位
置（の検出値）とに基づいて、操作量としての制御入力
を演算する圧下位置制御装置20を備えている。圧下位置
制御装置20は記憶手段21と、異常信号検出手段22と、制
御入力演算手段23とで構成されている。

【００３１】このうち、異常信号検出手段22は現在の圧
下基準と現在の圧下位置とを比較して、現在の圧下位置
の検出値が異常であるか否かを判別し、異常である場合
には圧下位置（の検出値）を修正する。

【００３２】記憶手段21は将来と現在の圧下基準、現在
と過去の圧下位置、過去の制御入力を記憶する。ただ
し、現在の圧下位置が異常であった場合には、異常信号
検出手段22で修正されたものである。また、過去の圧下
位置についても信号異常であったものは異常信号検出手
段22で修正されたものである。

【００３３】制御入力演算手段23は記憶手段21に記憶さ
れた将来の圧下基準、現在及び過去の圧下位置、並びに
過去の制御入力を読込み、圧下装置３の動特性を表す係
数をも用いて圧下装置の応答遅れを補償する制御入力を
演算するものである。

【００３４】ここで、図１と構成を異にする圧下位置制
御装置20について、記憶手段21の記憶内容、異常信号検
出手段22の修正内容、及び制御入力演算手段23の演算内
容を表現した図５をも参照して以下に説明する。

【００３５】異常信号検出手段22では、現在の圧下位置
ｙ(k) と、記憶手段21から読取った現在の圧下基準ｒ
(k) とを比較し、その差ε＝ｒ(k) −ｙ(k) が予め定め
た閾値＋αと、−βとの範囲内にあれば、現在の圧下位
置の検出値は正常と判断し、その範囲外であれば、異常
と判断する。そして、異常と判断した場合の圧下位置ｙ
(k) は時刻k において圧下基準ｒ(k) に追従しているも
のと見做して、次の操作を行う。

【００３６】「ｙ(k) にｒ(k) を代入し、これを修正し
たｙ(k) とする。」 ここで、α，βは圧下基準ｒ(k) の数十％が適当である
が、圧下装置の特性によってはそれよりも大きくても、
小さくてともかまわない。

【００３７】このようにして、記憶手段21には修正され
た現在の圧下位置が記憶されるとともに、過去の圧下位
置も修正されたものが記憶され、これらの記憶値に基づ
いて、制御入力演算手段23は図１で説明したと同様なア
ルゴリズムを用いて制御入力ｕ(k) を演算する。

【００３８】かくして、図４に示した実施例によれば、
圧下位置の検出信号に異常信号が含まれていても、これ
を修正して正しい制御入力を演算することができると共
に、応答遅れの無い板幅又は板厚制御を実現することが
できる。

【００３９】図６は請求項４及び５に記載の制御装置に
対応する実施例の構成を示すブロック図であり、特に、
圧延機１の圧下装置３を制御対象としている。ここで
は、目標値としての圧下基準のみに基づいて、操作量と
しての制御入力を演算する圧下位置制御装置30を備えて
いる。圧下位置制御装置30は記憶手段31と、制御入力演
算手段32とで構成されている。

【００４０】このうち、記憶手段31は、将来と現在と過
去の圧下基準、過去の制御入力を記憶するものである。
また、制御入力演算手段32は、記憶手段31に記憶された
将来と現在と過去の圧下基準、過去の制御入力を読込
み、圧下装置３の動特性を表す係数をも用いて圧下装置
３の応答遅れを補償する制御入力を演算するものであ
る。ここで、図１と構成を異にする圧下位置制御装置30
について、記憶手段31の記憶内容、及び制御入力演算手
段32の演算内容を表現した図７をも参照して以下に説明
する。

【００４１】これは、圧下位置の検出ができない場合
に、圧下位置は圧下基準に追従しているものと見做して
制御入力を演算するものである。そこで、記憶手段31に
は、将来の圧下基準ｒ(k+d) と、現在の圧下基準ｒ(k)
と、過去の圧下基準ｒ(k-1) ，…，ｒ(k-n+1) と、過去
の制御入力ｕ(k-1) ，…，ｕ(k-n+1) とを記憶させてお
く。そして、制御入力演算手段32は(5) 式の圧下位置ｙ
(k) ，…，ｙ(k-n+1) を圧下基準ｒ(k) ，…，ｒ(k-n+
1) に置換えて、次式、

【００４２】

【数３】 によって制御入力ｕ(k) を演算する。

【００４３】この結果、圧下位置の検出ができない場合
であっても、応答遅れの無い板幅又は板厚制御を実現す
ることができる。

【００４４】なお、上記各実施例では圧延機の圧下装置
を制御対象とする圧下位置制御装置について説明した
が、本発明はこれに適用を限定されるものではなく、圧
下基準と圧下位置（の検出値）の差に基づいて制御入力
を演算する手法を、一般的な制御装置、すなわち、目標
値と制御量との差に基づいて操作量を演算する装置に適
用可能であることは明らかであり、これによって、応答
遅れの無い制御を実現することができる。また、上記実
施例を用いて説明した圧下位置の検出信号異常、あるい
は、圧下位置を検出できない状況での演算処理をも、制
御量の検出信号異常、あるいは、制御量を検出できない
状況での演算処理に適用することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、請
求項１又は請求項２に記載の制御装置によれば、操作対
象の応答遅れを補償する操作量を演算するので、制御量
を目標値に応答遅れなしで追随させることができる。

【００４６】請求項３に記載の制御装置によれば、検出
制御量の異常を検出して現在の検出制御量を修正するの
で、制御量の検出信号に異常信号が含まれていても、正
常な操作量を演算して、制御量を目標値に応答遅れなし
で追随させることができる。

【００４７】請求項４に記載の制御装置によれば、制御
量の検出値を用いないで操作対象の応答遅れを補償する
操作量を演算するので、制御量の検出ができない場合に
おいても、操作量の演算が可能になると共に、制御量を
目標値に応答遅れなしで追随させることができる。

【００４８】請求項５に記載の制御装置においては、圧
延機の圧下装置を制御対象として、その圧下位置を圧下
基準に応答遅れなしで追随させるので、板幅又は板厚精
度の高い圧延が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２及び５に記載の制御装置に対応す
る実施例の構成を示すブロック図。

【図２】図１に示した実施例を構成する圧下位置制御装
置の詳細な構成及び動作を説明するための説明図。

【図３】図１に示した実施例の動作を説明するために時
間と、圧下基準、圧下位置及び制御入力との関係を示し
た線図。

【図４】請求項３及び５に記載の制御装置に対応する実
施例の構成を示すブロック図。

【図５】図４に示した実施例を構成する圧下位置制御装
置の詳細な構成及び動作を説明するための説明図。

【図６】請求項４及び５に記載の制御装置に対応する実
施例の構成を示すブロック図。

【図７】図６に示した実施例を構成する圧下位置制御装
置の詳細な構成及び動作を説明するための説明図。

【図８】従来の制御装置の概略構成図。

【図９】図８に示した制御装置の動作を説明するために
時間と、圧下基準、圧下位置及び制御入力との関係を示
した線図。

【符号の説明】

１ 圧延機 ２ 圧延材 ３ 圧下装置 １０，２０，３０ 圧下位置制御装置 １１，２１，３１ 記憶手段 １２，２３，３２ 制御入力演算手段 ２２ 異常信号検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千 田 未 顕 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 山 橋 浩 三 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御量を目標値と一致させるように、制御
   対象に操作を加える制御装置において、 将来の目標値、現在及び過去の検出制御量、並びに過去
   の操作量を記憶する記憶手段と、 制御対象の動特性を表す係数と前記記憶手段に記憶され
   た将来の目標値、現在及び過去の検出制御量、並びに過
   去の操作量とに基づき、操作対象の応答遅れを補償する
   操作量を演算する操作量演算手段と、 を備えたことを特徴とする制御装置。
2. 【請求項２】制御量を目標値と一致させるように、制御
   対象に操作を加える制御装置において、 将来の目標値、現在及び過去の検出制御量を記憶する記
   憶手段と、 制御対象の動特性を表す係数と前記記憶手段に記憶され
   た将来の目標値、現在及び過去の検出制御量とに基づ
   き、操作対象の応答遅れを補償する操作量を演算する操
   作量演算手段と、 を備えたことを特徴とする制御装置。
3. 【請求項３】現在の目標値と、現在の検出制御量とを比
   較することにより、検出制御量の異常を検出し、異常が
   検出された現在の検出制御量を修正し、修正された検出
   制御量を前記記憶手段に現在の検出制御量として記憶さ
   せると共に、時間の経過に従って過去の制御量として記
   憶させる異常検出手段を備えたことを特徴とする請求項
   １又は２に記載の制御装置。
4. 【請求項４】制御量を目標値と一致させるように、制御
   対象に操作を加える制御装置において、 将来、現在及び過去の目標値、並びに過去の操作量を記
   憶する記憶手段と、 制御対象の動特性を表す係数と前記記憶手段に記憶され
   た将来、現在及び過去の目標値、並びに過去の操作量と
   に基づき、操作対象の応答遅れを補償する操作量を演算
   する操作量演算手段と、 を備えたことを特徴とする制御装置。
5. 【請求項５】前記制御対象が鋼板等の圧延を行う圧延機
   の圧下装置であり、前記制御量が前記圧下装置の圧下位
   置であり、目標値が前記圧下装置の圧下基準であること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の制御装
   置。