JPH10249423A - 走間板厚変更設定制御装置及び設備仕様決定支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走間板厚変更を最短時間にて、かつ、張力変
動を許容範囲に収める走間板厚変更装置及び設備仕様決
定支援装置を提供する。 【解決手段】 ロールギャップの設定値及び主機速度の
設定値を変更して板厚を変更するに当たり、各圧延スタ
ンドの走間板厚変更時間の初期値、この走間板厚変更時
間に基づく初期圧下位置変更パターン及び初期主電動機
速度変更パターンとを決定する走間板厚変更設定手段
と、走間板厚変更設定手段によって決定された走間板厚
変更時間の初期値、初期圧下位置変更パターン及び初期
主電動機速度変更パターンを用いて走間板厚変更時に発
生する張力変動を予測する張力変動予測手段と、張力変
動予測手段によって予測された張力変動を許容範囲内に
収めるような走間板厚変更時間を演算する走間板厚変更
最適化手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンデム圧延機に
よる材料圧延中に圧延板厚を変更する走間板厚変更に係
り、特に、圧延ロールの圧下位置及び主電動機速度を設
定、制御する走間板厚変更設定制御装置、並びに、走間
板厚変更の制御性能を基準として圧延設備仕様を決定す
る設備仕様決定支援装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延や冷間圧延において、小ロット
生産の必要性や極薄材を得るために走間板厚変更（以
下、走間変更又は走変とも言う）を行う必要がある。例
えば、熱間圧延において板厚が１．２ｍｍ以下の極薄材
を得るには、板厚を先ず１．２ｍｍ以上に圧延し、圧延
材の先端部をコイラーに巻き付けてから、走間変更を行
い、１．０ｍｍや０．８ｍｍ等の板厚に変更する。

【０００３】走間変更は、一般に、走間変更前のパスス
ケジュール（板厚、速度等）から走間変更後のパススケ
ジュールヘ移行するため、圧延ロールのギャップとこれ
を駆動する主電動機（以後主機と略称する）速度の走間
変更後の設定値を決定し、その値に徐々に変更する。

【０００４】以下、図１１及び図１２を用いて、走間変
更の一般的な方法を説明する。図１１において、圧延材
１は圧延スタンド２ａ、圧延スタンド２ｂの順に圧延さ
れる。説明の都合上、隣接するこれら二つの圧延スタン
ドのうち上流の圧延スタンド２ａをｉスタンド、下流の
圧延スタンド２ｂをｉ＋１スタンドと称する。圧延材１
はｉスタンドの入側で板厚Ｈ_i を有し、このｉスタンド
にて板厚ｈ_i に圧延される。ｉ＋１スタンドにおいて
は、板厚ｈ_i をその入側板厚Ｈ_i+1 として、その板厚を
ｈ_i+1 に圧延する。ここで、ｉスタンドの入側の材料速
度はＶ_i で、その出側の材料速度はｖ_i であり、ｉ＋１
スタンドの入側の材料速度はＶ_i+1 で、その出側の材料
速度はｖ_i+1 である。

【０００５】図１２は走間変更を実施した例であり、圧
延材１の圧延中に、ｉスタンドの圧延ロールのギャップ
及び速度を変更したことにより、その出側の板厚がｈ_i
からｈ_i ^* に、出側の材料速度がｖ_i からｖ_i ^* に変化
した場合を示している。ここで、走間変更時間がＴ_FGC
で、走間変更長さがＬ_FGC であり、これらの関数として
変化する板厚がｈで、圧延材速度がｖである。この走間
変更部分がｉ＋１スタンドに噛込まれる時に、ｉ＋１ス
タンドのロールギャップ及びロール速度をランプ状に変
更することによって、走間変更後のパススケジュールに
移行する。

【０００６】これらの関係から容易に理解されるよう
に、走間変更中及び走間変更直後において、ロールギャ
ッブの変化と主機速度の変化により、マスフローのバラ
ンスが崩れ、張力変動が発生しやすい。このとき、走間
変更部分は規格外製品となるため、製品の歩留まり向上
の点から走間変更時間は短い方が望ましく、また走間変
更部分での張力変動は、操業の安定性の点から、少ない
方が好ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１３は走間変更時の
圧下位置（ロールギャッブ）、主機速度及びマスフロー
の変化を示したものである。すなわち、同図（ａ）中に
細い破線で示したように板厚目標値が走間変更開始タイ
ミングから走間変更終了タイミングまでランプ状に下降
したとする。その目標板厚を達成するように圧下位置指
令値も細い実線で示したように変更される。しかし、圧
下位置制御装置の応答遅れが避けられず、圧下位置の実
績値は太い実線で示したような動きをする。この圧下位
置の遅れと、板厚に加わる外乱とにより、板厚実績値は
太い破線で示したように時間的遅れをもって変化する。

【０００８】一方、材料速度及び主機速度は（ｂ）に示
したように変化する。すなわち、細い破線で示した材料
速度指令値が走間変更開始タイミングから走間変更終了
タイミングまでランプ状に上昇したとする。この材料速
度を達成するように主機速度指令値も細い実線で示した
ように変化する。しかし、主機速度制御装置においても
応答遅れは避けられず、主機速度実績値は太い実線で示
したように変化する。この主機速度の遅れと先進率の変
化等による外乱により、材料速度実績値は太い破線で示
したように時間的遅れをもって変化する。

【０００９】また、これらの時間的遅れが（ｃ）に示し
たように、マスフローの変化として現れる。周知の如
く、マスフローとは材料の板厚と、板幅と、速度との積
として表されるもので、例えば板幅の変化が無視できる
程度に少ないとすれば、図１１の圧延状態にあっては、
次の（１），（２），（３）式の関係が成立する。 Ｈ_i ・Ｖ_i ＝ｈ_i ・ｖ_i …（１） Ｈ_i+1 ・Ｖ_i+1 ＝ｈ_i+1 ・ｖ_i+1 …（２） ｈ_i ・ｖ_i ＝Ｈ_i+1 ・Ｖ_i+1 …（３） いま、板厚実績値と材料速度実績値とが、図１３の板厚
目標値及び材料速度目標値のように変化すれば、（３）
式の関係が保たれ、ｉスタンドとｉ＋１スタンドの間に
マスフロー変動は現れず、従って、張力変動も起こらな
い。しかしながら、板厚実績値及び材料速度実績値が上
述したように目標値に対して遅れて変化するため、走間
変更を行った場合でも時間的に一定であることを理想と
するマスフローが、（ｃ）に示すようにマスフロー変化
分となり、これが張力の変動となって現れる。

【００１０】一方、図１３に示す圧下位置と主機速度の
変更時間、すなわち、走間変更開始タイミングから走間
変更終了タイミングまでの時間を短くすると、ランプ状
に変化する傾きが大きくなるため、板厚実績値及び材料
速度実績値の目標値及び指令値に対する差が大きくなり
易く、マスフロー変動はより大きくなる。この場合、板
厚実績値の目標値に対する差、及び材料速度実績値の指
令値に対する差は、圧下装置及び主機速度速度制御装置
の応答が遅いほど大きくなる。この応答遅れは、圧下装
置においては油圧圧下装置であるか電動圧下装置である
かによって相違し、主機においては直流電動機であるか
交流電動機であるかにより相違するため、これらの組合
わせが変わるとマスフロー変動も種々に異なってくる。

【００１１】一般に、走間変更時間は短い方が歩留まり
が良く、また、走間変更部での張力変動は少ない方が操
業は安定するが、走間変更時間を短くすると張力変動は
大きくなる。そこで、張力変動を許容範囲内に抑えつ
つ、走間変更時間を短くすることが必要であるが、従来
は試行錯誤的にパススケジュールを決定しており、どこ
まで走間変更時間を短くできるか、また、張力変動がど
れくらいになるかを事前に知ることは困難であった。

【００１２】また、上述した理由から、走間変更を行う
圧延設備の改造、更新、新設において、走間変更時間や
張力変動許容値といった仕様を満たす設備仕様の算出に
は、種々の設備仕様でシミュレーションを行い、試行錯
誤を繰返して決定する必要があった。

【００１３】図１４はタンデム圧延機のシミュレータを
走間板厚変更設定手段でシミュレーションする場合の各
部の構成例である。ここで、圧延材１を順次圧延する圧
延スタンド２ａ〜２ｇは、ロールギャップを調整するた
めの圧下制御装置３ａ〜３ｇと、主機４ａ〜４ｇを速度
制御する主機速度制御装置５ａ〜５ｇとを備えている。
また、スタンド間にルーパ６ａ〜６ｆが配置され、これ
らのルーパが受ける荷重を張力検出装置７ａ〜７ｆが検
出するようになってる。これらの制御系を、主機速度変
更手段１０及び圧下位置変更手段１１を有する走間板厚
変更設定手段９により、走間変更時間や圧延設備仕様を
いろいろ変更し、各仕様毎に走間変更を行ってみて、張
力変動が許容範囲内に入っているかどうかを確認してい
る。この方法は試行錯誤の時間が非常に長くかかるとい
う難点があった。

【００１４】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、タンデム圧延機で走間変更を行う場合、走
間変更を最短時間にて、かつ、張力変動を許容範囲に収
めるように圧下位置と主機速度を設定、制御する走間板
厚変更装置、及び走間板厚変更を行う圧延設備の仕様を
決定する設備仕様決定支援装置を提供することを目的と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の走間板
厚変更設定制御装置は、圧延ロールのギャップを調整す
る圧下装置を制御する圧下位置制御装置と、圧延ロール
を駆動する主電動機の速度を制御する主電動機速度制御
装置とを備えるタンデム圧延機の圧延中に、ロールギャ
ップの設定値及び主機速度の設定値を変更して板厚を変
更するに当たり、各圧延スタンドの走間板厚変更時間の
初期値、この走間板厚変更時間に基づく初期圧下位置変
更パターン及び初期主電動機速度変更パターンとを決定
する走間板厚変更設定手段と、走間板厚変更設定手段に
よって決定された走間板厚変更時間の初期値、初期圧下
位置変更パターン及び初期主電動機速度変更パターンを
用いて走間板厚変更時に発生する張力変動を予測する張
力変動予測手段と、張力変動予測手段によって予測され
た張力変動を許容範囲内に収めるような走間板厚変更時
間を演算する走間板厚変更最適化手段と、を備え、走間
板厚変更時間を変更する場合は、走間板厚変更設定手段
において修正された走間板厚変更時間に基づいて再度修
正圧下位置変更パターンと修正主電動機速度変更パター
ンとを設定し、走間板厚変更時間を変更しない場合は、
初期圧下位置変更パターンと初期主電動機速度変更パタ
ーンとを設定することを特徴とするものである。

【００１６】請求項２に記載の走間板厚変更設定制御装
置は、請求項１において、走間板厚変更設定手段におけ
る初期圧下位置変更パターンと初期主電動機変更パター
ンの決定では、先ず走間板厚変更前後の板厚スケジュー
ルに基づいて圧下位置変更量を計算し、各圧延スタンド
において圧下装置の最大移動可能速度を用いて最短の圧
下位置変史時間を計算し、次に各圧延スタンドの圧下位
置変更時間を最終圧延スタンドの圧下位置変更時間と仮
定し、各圧延スタンドでの圧下位置変更時間が最終圧延
スタンドでの圧下位置変更時間を上回る場合、その圧延
スタンドの圧下位置変更時間をその圧延スタンドでの走
間板厚変更時間とし、さらに、上流側圧延スタンドの走
間板厚変更時間は下流側圧延スタンドの走間板厚変更時
間以上に設定することを特徴とするものである。

【００１７】請求項３に記載の走間板厚変更設定制御装
置は、請求項１又は２において、張力変動予測手段が、
走間板厚変更設定手段が設定する各スタンドの初期圧下
位置変更パターンと初期主電動機変更パターン、走間板
厚変更時間の初期値、及ぴ張力発生モデルに基づいて、
走間板厚変更時の張力変動を予測演算する張力変動演算
手段と、実際の走間板厚変更時の張力変動を学習し、そ
の学習結果に基づいて張力変動演算手段において演算し
た張力変動の値を補正する張力変動学習手段とを備えた
ことを特徴とするものである。

【００１８】請求項４に記載の走間板厚変更設定制御装
置は、請求項３において、張力発生モデルが、圧下制御
系の応答と主機速度制御系の応答の差から、マスフロー
の変化分を演算し、張力の変動を計算することを特徴と
している。

【００１９】請求項５に記載の走間板厚変更設定制御装
置は、請求項１又は２中の張力変動予測手段が、実際の
走間板厚変更時の張力変動を教示信号として学習したニ
ューラルネットワークによる張力変動学習手段が予測す
る張力変動値に基づいて張力変動の値を決定する機能を
有することを特徴とするものである。

【００２０】請求項６に記載の走間板厚変更設定制御装
置は、請求項２において、走間板厚変更設定手段が決定
する圧下位置変更パターン及び主電動機速度変更パター
ンは、圧下位置と主電動機速度ともに走間板厚変更時間
内をランプ伏に変更する第１のパターンと、圧下位置の
応答と主電動機速度の応答の遅い方を基準として、その
遅い方の指令値に対するステップ応答が、１分割分の時
間内に整定するように走間板厚変更時間をｎ分割し、ｎ
回のステップ状に変更する第２のパターンとでなり、圧
下位置制御応答と主電動機速度応答が異なる場合、第１
及び第２のパターンはともに圧下位置制御応答と主電動
機速度応答のどちらか早い方の目標値変更に遅れを持た
せることを特徴としている。

【００２１】請求項７に記載の設備仕様決定支援装置
は、タンデム圧延機の走間板厚変更において必要な設備
仕様決定支援するものであって、各圧延スタンドの走間
板厚変更時間の初期値、この走間板厚変更時間に基づく
初期圧下位置変更パターン及び初期主電動機速度変更パ
ターンとを決定する走間板厚変更設定手段と、走間板厚
変更設定手段によって決定された走間板厚変更時間の初
期値、初期圧下位置変更パターン及び初期主電動機速度
変更パターンを用いて走間板厚変更時に発生する張力変
動を予測する張力変動予測手段と、張力変動予測手段に
よって予測された張力変動を許容範囲内に収めるような
走間板厚変更時間を演算する走間板厚変更最適化手段
と、を備え、圧延設備仕様を入力し、走間板厚変更設定
手段において初期圧下位置変更パターンと初期主電動機
速度変更パターンを決定し、張力変動予測手段で走間板
厚変更時に発生する張力変動を予測し、走間板厚変更最
適化手段において走間板厚変更時間を決定することによ
り、圧延設備仕様と走間板厚変更時間と張力変動との関
係を得て、設備仕様の決定を支援するものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す好適な
実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係
る走間板厚変更設定制御装置の第１の実施形態の構成
を、圧延系統と併せて示したブロック図である。図中、
図１４と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要素
を示している。同図において、圧延材１は圧延スタンド
２ａ，２ｂ，…，２ｇにて順に圧延される。これらの圧
延スタンド間にルーパ６ａ，６ｂ，…，６ｆが設けら
れ、各ルーパが受ける圧延材の張力が張力検出装置７
ａ，７ｂ，…，７ｆで検出される。なお、この実施形態
ではルーパのある熱間圧延機を対象としているが、ルー
パのない冷間圧延機にも適用可能である。また張力検出
方法にもいくつかあるが、そのいずれを採用してもよ
い。

【００２３】各スタンドの主機４ａ，４ｂ，…，４ｇの
速度を制御するための主機速度制御装置５ａ，５ｂ，
…，５ｇは、設定速度と種々の速度補正値とを加算した
値を速度指令値として、その指令値に主機速度を一致さ
せるように速度制御を行っている。また圧下制御装置３
ａ，３ｂ，…，３ｇは、各スタンドの出側板厚を制御す
るために、圧下位置（圧延ロールのギャップ）を制御し
ている。

【００２４】走間板厚設定制御装置８は、走間板厚変更
設定手段９、張力変動予測手段１２、及び走間板厚変更
最適化手段１６から構成されている。走間板厚変更設定
手段９は、主機速度変更手段１０と圧下位置変更手段１
１とを含んでいる。主機速度変更手段１０と圧下位置変
更手段１１では、与えられた走間変更前の各スタンドの
パススケジュールと走間変更後の最終スタンド目標板厚
から、走間変更後の各スタンドの板厚スケジュールと各
スタンドの材料速度を決定する。これに基づいて、各ス
タンドの圧下位置変更量と主機速度変更量を決定するこ
とができる。この決定方法は、各種提案されて公知であ
るのでその説明を省略する。

【００２５】このとき、各圧延スタンドにおける圧下装
置の最大移動可能速度を用いて最短の圧下位置変更時間
を計算する。各圧延スタンドの圧下位置変更時間を最終
圧延スタンドの圧下位置変更時間と一旦仮定する。各圧
延スタンドでの最短の圧下位置変更時間が最終圧延スタ
ンドでの圧下位置変更時間を上回る場合、その圧延スタ
ンドの圧下位置変更時間をその圧延スタンドでの走間板
厚変更時間とし、かつ上流側圧延スタンドの走間板厚変
更時間は下流側圧延スタンドの走間板厚変更時間以上に
設定する。

【００２６】図２と図３は、各圧延スタンドの走間板厚
変更時間の決め方を例示したものである。いま、第１な
いし第７圧延スタンドのスタンド番号をＮＯ．１〜ＮＯ
７として、ＮＯ．１圧延スタンドからＮＯ．３圧延スタ
ンドまでは低速の電動圧下装置が設置され、ＮＯ．４圧
延スタンドからＮＯ．７圧延スタンドまでは高速の油圧
圧下装置が設置されているされているものとする。棒グ
ラフ２０〜２６は、目標とする走間変更時間Ｔ_FGC の間
に、各圧延スタンドの圧下装置を最大速度で圧下したと
きの圧下量を示す。点２７〜３３は、走間変更前のパス
スケジュールから走間変更後のパススケジュールへ移行
する場合の各圧延スタンドの圧下位置変更量である。図
２の例ではＮＯ．１圧延スタンドとＮＯ．２圧延スタン
ドの圧下位置変更量が、最大速度で圧下したときの圧下
量を上回っている。ここで、ＮＯ．１圧延スタンドとＮ
Ｏ．２圧延スタンドの圧下位置変更量を最大値以下とす
るために全スタンドの走間変更時間Ｔ_FGC を長くするこ
とは、歩留まりが悪くなるので好ましくない。そこで、
図３に示すように、走間変更時間が長くかかるＮＯ．２
圧延スタンドの走間変更時間を（Ｔ_FGC ＋△Ｔ_FGC2）に
長くして、最大速度による圧下位置変更を行う。ＮＯ．
１スタンド走間変更時間は、ＮＯ．２圧延スタンドの走
間変更時間（Ｔ_FGC ＋△Ｔ_FG）より短く設定できるが、
ＮＯ．２圧延スタンドの走間変更時間と同じ時間に設定
し、ＮＯ．１スタンドの圧下位置変更は、最大速度より
低い速度で行う。このように走間変更時間を凹凸の少な
い形とすることにより、マスフロー変動（張力変動）を
小さく抑えることができる。

【００２７】主機速度目標値変更パターンは、変更の間
始・終了タイミングと変更の態様を、図１１（ａ）
（ｂ）に示すように圧下位置目標値変更パターンに一致
させる。この理由は、圧下位置変更と主機速度変更の開
始・終了タイミングと変更の態様を一致させることによ
り、マスフロー変化を最小限に抑えられるためである。

【００２８】しかし既に述べたように板厚実績値と材料
速度実績値の開始・終了タイミングと変更のパターンを
一致させることはできず、従って、マスフロー変化が生
じ、張力変動が発生する。そこで、張力変動予測手段１
２により、設定される走間変更の条件で生じる張力変動
を予測する。この場合、走間板厚変更設定手段９と張力
変動予測手段１２とが、詳細を後述する走間板厚変更最
適化手段１６を介して信号を入出力している。しかし
て、走間板厚変更設定手段９で決定した主機速度変更パ
ターンと圧下位置変更パターンが走間板厚変更最適化手
段１６を介して張力変動予測手段１２に入力される。

【００２９】張力変動予測手段１２は、張力発生モデル
１５に基づいて張力変動を演算する張力変動演算手段１
４と、設定した主機速度変更パターンと圧下位置変更パ
ターンにより実際に発生する張力変動を学習し、演算し
た張力変動を修正する張力変動学習手段１３から構成さ
れている。このうち、張力変動演算手段１４では以下の
演算を行う。ここで、張力発生モデル１５は、次式の伝
達関数Ｇ_T (S) で表現されるものが用いられる。

【００３０】

【数１】 ただし、 Ｋ_T ：張力発生ゲイン Ｔ_T ：張力発生時定数 である。

【００３１】張力発生時定数Ｔ_T が十分に小さくて無視
できるとすれぱ、張力発生モデル１５は、次式の伝達関
数Ｇ_T (S) で表現されるものが用いられる。 Ｇ_T （ｓ）＝Ｋ_T …（５） （４）式、（５）式の伝達関数の入出力の関係は次式と
なる。 （張力変化）＝Ｇ_T （ｓ）・（材料速度変化） …（６） 張力演算手段１４では、走間板厚変更時の板厚の変化と
材料速度の変化との差によって生じるマスフローの変化
を計算し、張力変動を推定する。たとえば圧下位置の応
答Ｇ_G （ｓ）を、

【００３２】

【数２】 主機速度の応答Ｇ_V （ｓ）を、

【００３３】

【数３】 とすると、それぞれランプ状の目標値（Ｋ／ｓ² ）が入
力された場合の時間応答は、次式で決まる。 ｇＧＲ（ｔ）＝Ｋ｛Ｔ_G ｅｘｐ（-t／Ｔ_G ）−Ｔ_G ＋ｔ｝…（９） ｇＶＲ（ｔ）＝Ｋ｛Ｔ_V ｅｘｐ（-t／Ｔ_V ）・Ｔ_V ＋ｔ｝…（１０） なお、ｔはランプ状の目標値が入力された時点からの時
間とする。

【００３４】圧下位置実績値の変化と板厚実績値の変化
はほぼ等しく、また主機速度実績値の変化と材料速度実
績値の変化は略等しいと見做す。図１２に示すように、
板厚をＨ_i+1 からｈ_i ^* へ、材料速度をＶ_i+1 からｖ_i
^* へそれぞれ走間変更時間Ｔ_FGC で変更する場合の走間
変更中の板厚ｈ及び材料速度ｖは次の（１１）式、（１
２）式で演算することができる。

【００３５】

【数４】 従って、ｈとｖの応答の差による走間変更完了時点のマ
スフローの変化ΔＭは、 ΔＭ＝Ｈ_i+1 Ｖ_i+1 −ｈｖ＝ｈ_i ^* ΔＶ …（１３） となる。

【００３６】このとき、材料速度変化ΔＶは（１４）式
に示したとおりであり、張力発生モデル１５において簡
単のために（５）式を用いると、予測される張力変動Δ
σは（１５）式に示した値となる。

【００３７】 Δｖ＝（Ｈ_i+1 Ｖ_i+1 −ｈｖ）／ｈ_i ^* …（１４） Δσ＝Ｋ_LLＫ_SLＫ_T Δｖ …（１５） ただし、Ｋ_LL，Ｋ_SLは後述する張力変動学習手段１３に
より設定されるパラメータである。

【００３８】なお、張力発生モデル１５において、
（５）式を使用した方が（４）式を使用した場合より、
張力変動を大きく発生させる傾向がある。これは（５）
式が動特性を考慮していないためである。走間変更時の
張力変動を小さく抑えるような設定を得たい場合は、
（５）式を使う方が良い。

【００３９】また、（７），（８）式の伝達関数にステ
ップ状の目標値を加えた場合の走間変更中の板厚ｈ、材
料速度ｖは（１６），（１７）式となる。

【００４０】

【数５】 なお、目標値がステップ状の入力の場合でも、予測され
る張力変動Δσは（１５）式の値となる。

【００４１】ところで一般に張力発生モデル１５におけ
る張力発生ゲインＫ_T と張力発生時定数Ｔ_T は、圧延条
件や圧延材によって異なることが多く、また同定しにく
いパラメータである。そこで張力変動学習手段１３にお
いて、走間変更を実施した後に張力変動の値を記録し、
予測値と比較して、その後の張力変動予測値の精度向上
に用いる。たとえば、圧延スタンド２ａと圧延スタンド
２ｂとの間の張力変動の予測値が△σ_P2a で、張力変動
の実績値が△σ_A2a であった場合、学習パラメータＫ_L
は次式で計算する。

【００４２】 Ｋ_L ＝△σ_A2a ／△σ_P2a …（１８） このＫ_L を過去の値と平滑化して、学習パラメータとす
る。（１５）式におけるＫ_SL、Ｋ_LLは、それぞれ短期間
学習パラメータ、長期間学習パラメータである。前者は
毎回の圧延材での学習に反映させ、後者は走間変更条件
により分類してテーブル等に格納し、次回に同様の条件
で走間変更を行う時にピックアップして使用する。なお
短期間学習パラメータのみ、あるいは長期学習パラメー
タのみ、また３つ以上の学習パラメータも使用すること
ができる。

【００４３】次に、予測した張力変動値が、許容範囲内
に入っているか否かを走間板厚変更最適化手段１６で判
断する。許容範囲内に入っていれば、走間板厚変更設定
手段９で初期設定した主機速度、圧下位置の変更パター
ンを用いる。

【００４４】予測した張力変動値が、許容範囲内に入っ
ていなければ、走間変更時間Ｔ_FGCを長くして、前記張
力変動予測を再度行い、許容範囲に入るまで走間変更時
間Ｔ_FGC を長くするということを繰返して行う。ただ
し、Ｔ_FGC の延長時間にも上限を設ける。

【００４５】張力変動が許容範囲に入れば、走間板厚変
更最適化手段１６は、走間変更時間Ｔ_FGC を走間板厚変
更設定手段９に戻し、走間板厚変更設定手段９で変更パ
ターンを再度計算する。

【００４６】かくして、第１の実施形態によれば、走間
変更時間に基づいて、初期圧下位置変更パターンと初期
主電動機速度変更パターンとを決定し、次いで、これら
のパターンに基づいて、走間変更時に発生する張力変動
を予測し、さらに、予測した張力変動を許容範囲内に収
めるような走間変更時間を演算し、予測した張力が許容
値を超えておれば、再び、圧下位置変更パターンと主電
動機速度変更パターンとが決定されるので、与えられた
張力変動許容範囲内で、最短時間で走間変更を行うこと
が可能となる。

【００４７】また、第１の実施形態によれば、初期圧下
位置変更パターンと初期主電動機変更パターン、走間変
更時間、及び張力発生モデルに基づいて、走間変更時の
張力変動を予測する一方で、これを学習し、学習結果に
基づいて演算した張力変動の値を補正するので、張力変
動の値を高精度にて予測することができる。

【００４８】図４は本発明に係る走間板厚変更設定制御
装置の第２の実施形態の構成を、圧延系統と併せて示し
たブロック図である。図中、図１と同一の要素には同一
の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は図
１中の張力変動学習手段１３及び張力変動演算手段１４
の二つの機能を、ニユーラルネットワークによる張力変
動学習手段１７に置き換えたものである。図５はニュー
ラルネットワークによる張力変動値の学習を示した例で
ある。ニューラルネットワークの入力は、走間変更時
間、走間変更時の圧下量変更量、圧下位置制御応答、主
機速度制御応答、鋼種、板厚、板幅等である。これらの
入力項目は、ここに掲げたものに限らず、種々のものを
選び、学習が効率よく行われるように決めるものとす
る。

【００４９】出力層は張力変動の予測値を示すために、
例えば、１ＭＰａごとに、あるいは、３ＭＰａごとに分
割し、ある最大値までとり、張力変動予測値のニューロ
ンが発火するようにする。学習は、一般にニューラルネ
ットワークの入力層、中間層、出力層をつなぐルートの
重みを変えることによって行うことができる。重みを変
える方法としては、張力変動予測値と張力変動実測値と
の偏差を計算し、バックプロパゲーションという一般的
な手法を用いることができる。ある一定回数だけ学習し
たニューラルネットワヘークを用いて、張力変動を予測
することができる。図６は予測時のニューラルネットワ
ークの状態を示している。

【００５０】かくして、第２の実施形態によれば、張力
変動予測手段がニューラルネットワークによる張力変動
学習手段からなり、実際の走間変更時の張力変動を教示
信号として学習したニューラルネットワークが予測する
張力変動値を出力するので、張力変動の値を高精度に予
測することができる。

【００５１】ところで、図１に示す第１の実施形態で
は、圧下装置と主機速度のそれぞれの応答を（７），
（８）式のように一次遅れ応答としており、一次遅れ応
答とすることは一般的に妥当である。これは圧下位置制
御応答の調整、主機速度制御応答の調整では、ステップ
状の目標値入力を加えて、その応答を所望の値とするよ
うに制御器を調整するのが普通だからである。ところ
が、このように調整された圧下位置制御系、主機速度制
御系にステップ状の目標値入力を加えると応答遅れがあ
り、また、ランプ状の目標値入力を加えると、ランプ状
の目標値入力が加わっている期間、オフセットが生じ
る。

【００５２】図７（ａ）は上記のようにステップ状の目
標値を入力し、一次遅れ応答となるように調整された制
御系に対して、ステップ状の目標値入力を加えたときの
応答例を示す。高応答に調整された場合は、低い応答に
調整された場合より、目標値により早く近付く。このよ
うに、一度に次の目標値に変更すると、目標値が変化し
た直後の実績値の変化が急激になり、制御対象には好ま
しくないことが多い。そこで、図７（ｂ）に示すように
ランプ状に変更することが多い。

【００５３】図７（ｂ）は、上記のように目標値ステッ
プ応答が一次遅れ応答となるように調整された制御系に
対して、ランプ状の目標値入力（変更パターン１とす
る）を加えたときの応答の例を示す。一次遅れ応答が高
応答に調整された場合は、低い応答に調整された場合よ
り、目標値とのオフセットが小さくなる。しかしなが
ら、ランプ状の目標値が加わっている間は、高応答の場
合でもオフセットは残る。

【００５４】図７（ｃ）は、目標値の初期値から最終値
までをステップ状に徐々に変更する方法である。目標値
を段階的に変化させる（変更パターン２とする）タイミ
ングは、低応答制御の応答がほぼ整定したタイミングを
見計らって、次の目標値に移行する。図７（ｂ）のラン
プ状目標値の変更終了時間と合わせるために、ランプ状
に変更する時間Ｔ_R をｎ分割し、ｎ回ステップ状に目標
値を変更する。分割数ｎと変更時間Ｔ_R との関係を例示
すると次式となる。 ｎ＝Ｔ_R ／（３又は４）Ｔ …（１９）

【００５５】ただし、Ｔは主機速度制御応答時定数Ｔ_V
と、圧下位置制御応答時定数Ｔ_C とのどちらか大きい方
の値であり、３Ｔ又は４Ｔという時間でほぼ整定するこ
とから、（１９）式を導出することができる。

【００５６】ここで、主機速度制御応答と圧下位置制御
応答のどちらか早い方の制御系に加える目標値変更を遅
くする。目標値変更を遅くする方法の一例を図８に示
す。図８（ａ）は、目標値の後にフィルタを入れる方法
であり、ここでは一次遅れフィルタを入れている。この
とき、一次遅れフィルタの時定数Ｔ_P は、絶対値として
算出される次式の関係を目安にして決定する。 Ｔ_P ＝｜主機速度制御応答の時定数−圧下位置制御応答の時定数｜ …（２０） 図７（ｂ）は、ステップ状の目標値変更の立上がりの勾
配を緩やかにするものである。

【００５７】図９は、図８（ａ）の方法を図７（ａ），
（ｂ），（ｃ）のそれぞれに適用した応答例である。図
９では応答にあまり差がなくなっていることが分かる。
走間板厚変更設定手段では、変更パターン１と変更パタ
ーン２とを使用して走間変更を実施し、実機の特性をオ
フラインで把握して、より張力変動の少ない方を選ぶも
のとする。

【００５８】図１０は本発明に係る設備仕様決定支援装
置の実施形態の構成を示すブロック図である。この装置
は図１に示す走間板厚変更設定制御装置８のうち、実績
張力を測定して張力変動を学習する張力変動学習手段１
３を除去した構成になっている。これは与えられた圧延
設備仕様に基づいて、走間板厚変更設定手段９により主
機速度変更と圧下位置変更の量とパターンを決定し、張
力変動予測手段１２で張力変動を予測する。その後、走
間板厚変更最適化手段１６で張力変動が許容値に入る最
小時間の走間板厚変更時間が求められる。

【００５９】これにより、図１４に示すシミュレータを
用いた繰返し計算が必要であった走間板厚変更時間の計
算、張力変動値の計算が少なくなる。この結果、設備仕
様決定に要する時間も少なくなる効果がある。

【００６０】

【発明の効果】請求項１に記載の走間板厚変更設定制御
装置によれば、タンデム圧延機の圧延中に、ロールギャ
ップの設定値及び主機速度の設定値を変更して板厚を変
更するに当たり、走間板厚変更時間の初期値に基づいて
初期圧下位置変更パターン及び初期主電動機速度変更パ
ターンを決定し、これらのパターンを用いて予測された
張力変動を許容範囲内に収めるような走間板厚変更時間
を演算するようにしたので、走間変更を最短時間にて、
かつ、張力変動を許容範囲に収めるように圧下位置と主
機速度を設定、制御することができる。

【００６１】請求項２に記載の走間板厚変更設定制御装
置によれば、初期圧下位置変更パターンと初期主電動機
変更パターンの決定に当たり、先ず走間板厚変更前後の
板厚スケジュールに基づいて圧下位置変更量を、圧下装
置の最大移動可能速度を用いて最短の圧下位置変更時間
をそれぞれ計算し、次に各圧延スタンドの圧下位置変更
時間を最終圧延スタンドの圧下位置変更時間と仮定し、
各圧延スタンドでの圧下位置変更時間が最終圧延スタン
ドでの圧下位置変更時間を上回る場合、その圧延スタン
ドの圧下位置変更時間をその圧延スタンドでの走間板厚
変更時間とし、さらに、上流側圧延スタンドの走間板厚
変更時間は下流側圧延スタンドの走間板厚変更時間以上
に設定するので、走間変更を最短時間にて、かつ、張力
変動を許容範囲に収めるように圧下位置と主機速度を設
定、制御することができる。

【００６２】請求項３及び請求項４に記載の走間板厚変
更設定制御装置によれば、各スタンドの初期圧下位置変
更パターンと初期主電動機変更パターン、走間板厚変更
時間の初期値、及ぴ張力発生モデルに基づいて、走間板
厚変更時の張力変動を予測演算し、実際の走間板厚変更
時の張力変動を学習し、その学習結果に基づい張力変動
の値を補正するので、張力変動を高精度に予測できる効
果がある。

【００６３】請求項５に記載の走間板厚変更設定制御装
置によれば、実際の走間板厚変更時の張力変動を教示信
号として学習したニューラルネットワークによる張力変
動学習手段が予測する張力変動値に基づいて張力変動の
値を決定するので、張力変動を高精度に予測できる効果
がある。

【００６４】請求項６に記載の走間板厚変更設定制御装
置によれば、圧下位置と主電動機速度ともに走間板厚変
更時間内をランプ伏に変更する第１のパターンと、圧下
位置の応答と主電動機速度の応答の遅い方を基準とし
て、その遅い方の指令値に対するステップ応答が、１分
割分の時間内に整定するように走間板厚変更時間をｎ分
割し、ｎ回のステップ状に変更する第２のパターンとを
有しているので、これらのパターンを適宜使い分けるこ
とができる。

【００６５】請求項７に記載の設備仕様決定支援装置に
よれば、各圧延スタンドの走間板厚変更時間の初期値、
この走間板厚変更時間に基づく初期圧下位置変更パター
ン及び初期主電動機速度変更パターンとを決定し、走間
板厚変更時間の初期値及びこれらのパターンを用いて走
間板厚変更時に発生する張力変動を予測し、予測された
張力変動を許容範囲内に収めるような走間板厚変更時間
を演算するように構成し、これに圧延設備仕様を入力
し、走間板厚変更設定手段において初期圧下位置変更パ
ターンと初期主電動機速度変更パターンを決定し、走間
板厚変更時に発生する張力変動を予測して走間板厚変更
時間を決定することにより、圧延設備仕様と走間板厚変
更時間と張力変動との関係を得るようにしたのので、設
備仕様の決定を支援することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る走間板厚変更設定制御装置の第１
の実施形態の構成を示すブロック図。

【図２】図１に示した第１の実施形態の動作を説明する
ために、圧下装置の最大移動可能量及び圧下位置移動量
の関係を示した説明図。

【図３】図１に示した第１の実施形態の動作を説明する
ために、圧下装置の最大移動可能量及び圧下位置移動量
の関係を示した説明図。

【図４】本発明に係る走間板厚変更設定制御装置の第２
の実施形態の構成を示すブロック図。

【図５】図４に示した第２の実施形態を構成するニュー
ラルネットワークの学習状態を示す図。

【図６】図４に示した第２の実施形態を構成するニュー
ラルネットワークの予測状態を示す図。

【図７】図１又は図４に示した各実施形態の他の目標値
変更例を説明するための説明図。

【図８】図１又は図４に示した各実施形態の他の目標値
変更例を説明するための説明図。

【図９】図１又は図４に示した各実施形態の他の目標値
変更例を説明するための説明図。

【図１０】本発明に係る設備仕様決定支援装置の構成を
示すブロック図。

【図１１】走間板厚変更を説明するために、一般的な圧
延状態を示した図。

【図１２】走間板厚変更を説明するために、板厚の変更
状態を示した図。

【図１３】走間板厚変更における目標値変更と実績値変
化の様子を示した図。

【図１４】走間板厚変更に係る設備仕様を決定する従来
の方法を説明する説明図。

【符号の説明】

１ 圧延材 ２ａ〜２ｇ 圧延スタンド ３ａ〜３ｇ 圧下制御装置 ４ａ〜４ｇ 主電動機 ５ａ〜５ｇ 主機速度制御装置 ６ａ〜６ｆ ルーパ ７ａ〜７ｆ 張力検出装置 ８ 走間板厚変更設定制御装置 ９ 走間板厚変更設定手段 １０ 主電動機速度変更手段 １１ 圧下位置変更手段 １２ 張力変動予測手段 １３ 張力変動学習手段 １４ 張力変動演算手段 １５ 張力発生モデル １６ 走間板厚変更最適化手段 １７ 張力変動学習手段 １８ 設備仕様決定支援装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０５Ｂ 13/02 Ｂ２１Ｂ 37/00 ＢＢＰ Ｈ０２Ｐ 5/46 １１１Ｂ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧延ロールのギャップを調整する圧下装置
   を制御する圧下位置制御装置と、圧延ロールを駆動する
   主電動機の速度を制御する主電動機速度制御装置とを備
   えるタンデム圧延機の圧延中に、前記ロールギャップの
   設定値及び前記主機速度の設定値を変更して板厚を変更
   する走間板厚変更設定制御装置において、 各圧延スタンドの走間板厚変更時間の初期値、この走間
   板厚変更時間に基づく初期圧下位置変更パターン及び初
   期主電動機速度変更パターンとを決定する走間板厚変更
   設定手段と、 前記走間板厚変更設定手段によって決定された前記走間
   板厚変更時間の初期値、初期圧下位置変更パターン及び
   初期主電動機速度変更パターンを用いて走間板厚変更時
   に発生する張力変動を予測する張力変動予測手段と、 前記張力変動予測手段によって予測された張力変動を許
   容範囲内に収めるような走間板厚変更時間を演算する走
   間板厚変更最適化手段と、 を備え、走間板厚変更時間を変更する場合は、前記走間
   板厚変更設定手段において修正された走間板厚変更時間
   に基づいて再度修正圧下位置変更パターンと修正主電動
   機速度変更パターンとを設定し、走間板厚変更時間を変
   更しない場合は、初期圧下位置変更パターンと初期主電
   動機速度変更パターンとを設定することを特徴とする走
   間板厚変更設定制御装置。
2. 【請求項２】走間板厚変更設定手段における初期圧下位
   置変更パターンと初期主電動機変更パターンの決定で
   は、先ず走間板厚変更前後の板厚スケジュールに基づい
   て圧下位置変更量を計算し、各圧延スタンドにおいて圧
   下装置の最大移動可能速度を用いて最短の圧下位置変史
   時間を計算し、次に各圧延スタンドの圧下位置変更時間
   を最終圧延スタンドの圧下位置変更時間と仮定し、各圧
   延スタンドでの圧下位置変更時間が最終圧延スタンドで
   の圧下位置変更時間を上回る場合、その圧延スタンドの
   圧下位置変更時間をその圧延スタンドでの走間板厚変更
   時間とし、さらに、上流側圧延スタンドの走間板厚変更
   時間は下流側圧延スタンドの走間板厚変更時間以上に設
   定することを特徴とする請求項１に記載の走間板厚変更
   設定制御装置。
3. 【請求項３】前記張力変動予測手段は、 走間板厚変更設定手段が設定する各スタンドの初期圧下
   位置変更パターンと初期主電動機変更パターン、走間板
   厚変更時間の初期値、及ぴ張力発生モデルに基づいて、
   走間板厚変更時の張力変動を予測演算する張力変動演算
   手段と、 実際の走間板厚変更時の張力変動を学習し、その学習結
   果に基づいて前記張力変動演算手段において演算した張
   力変動の値を補正する張力変動学習手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の走間
   板厚変更設定制御装置。
4. 【請求項４】前記張力発生モデルは圧下制御系の応答と
   主機速度制御系の応答の差から、マスフローの変化分を
   演算し、張力の変動を計算することを特徴とする請求項
   ３に記載の走間板厚変更設定制御装置。
5. 【請求項５】前記張力変動予測手段は、実際の走間板厚
   変更時の張力変動を教示信号として学習したニューラル
   ネットワークによる張力変動学習手段が予測する張力変
   動値に基づいて張力変動の値を決定する機能を有するこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の走間板厚変更設
   定制御装置。
6. 【請求項６】前記走間板厚変更設定手段が決定する圧下
   位置変更パターン及び主電動機速度変更パターンは、圧
   下位置と主電動機速度ともに走間板厚変更時間内をラン
   プ伏に変更する第１のパターンと、圧下位置の応答と主
   電動機速度の応答の遅い方を基準として、その遅い方の
   指令値に対するステップ応答が、１分割分の時間内に整
   定するように走間板厚変更時間をｎ分割し、ｎ回のステ
   ップ状に変更する第２のパターンとでなり、圧下位置制
   御応答と主電動機速度応答が異なる場合、第１及び第２
   のパターンはともに圧下位置制御応答と主電動機速度応
   答のどちらか早い方の目標値変更に遅れを持たせること
   を特徴とする請求項２に記載の走間板厚変更設定制御装
   置。
7. 【請求項７】タンデム圧延機の走間板厚変更において必
   要な設備仕様決定支援装置であって、 各圧延スタンドの走間板厚変更時間の初期値、この走間
   板厚変更時間に基づく初期圧下位置変更パターン及び初
   期主電動機速度変更パターンとを決定する走間板厚変更
   設定手段と、 前記走間板厚変更設定手段によって決定された前記走間
   板厚変更時間の初期値、初期圧下位置変更パターン及び
   初期主電動機速度変更パターンを用いて走間板厚変更時
   に発生する張力変動を予測する張力変動予測手段と、 前記張力変動予測手段によって予測された張力変動を許
   容範囲内に収めるような走間板厚変更時間を演算する走
   間板厚変更最適化手段と、 を備え、圧延設備仕様を入力し、前記走間板厚変更設定
   手段において初期圧下位置変更パターンと初期主電動機
   速度変更パターンを決定し、張力変動予測手段で走間板
   厚変更時に発生する張力変動を予測し、前記走間板厚変
   更最適化手段において走間板厚変更時間を決定すること
   により、圧延設備仕様と走間板厚変更時間と張力変動と
   の関係を得て、設備仕様の決定を支援する設備仕様決定
   支援装置。