JPS6188775A - ロ−ル駆動系の監視装置 - Google Patents
ロ−ル駆動系の監視装置Info
- Publication number
- JPS6188775A JPS6188775A JP59207724A JP20772484A JPS6188775A JP S6188775 A JPS6188775 A JP S6188775A JP 59207724 A JP59207724 A JP 59207724A JP 20772484 A JP20772484 A JP 20772484A JP S6188775 A JPS6188775 A JP S6188775A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- roll
- intermediate shaft
- equation
- speed
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/0016—Control of angular speed of one shaft without controlling the prime mover
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、圧延機に代表されるロール駆動系の監視装置
詳しくは外乱トルク、中間軸捩り角、ロール速度の検出
装置に関する。
詳しくは外乱トルク、中間軸捩り角、ロール速度の検出
装置に関する。
駆動電動機、ロール、およびこれらを結ぶ中間軸から構
成されるロール駆動系は等価的に２質点系で表現され、
軸捩り共振系となっている。従って振動が発生しやすい
状態にあり、そしてこの種のロール駆動系として冷間圧
延機を例にするとロール速度変動、軸捩り角変動は直接
最終製品の板厚、板幅に影響し、かつ操業条件特に通板
条件に影響して歩留り及び生産性の低下をもたらす。
成されるロール駆動系は等価的に２質点系で表現され、
軸捩り共振系となっている。従って振動が発生しやすい
状態にあり、そしてこの種のロール駆動系として冷間圧
延機を例にするとロール速度変動、軸捩り角変動は直接
最終製品の板厚、板幅に影響し、かつ操業条件特に通板
条件に影響して歩留り及び生産性の低下をもたらす。
このような点を改善するにはロール駆動系の維持、管理
が重要であるが、実操業時のロール駆動系の状況を判断
する信号としては従来は駆動電動機速度、同電機子電圧
及び電流しかなく、中間軸の動作状況及び圧延ロールの
挙動に関しては状況判断が困難であった。
が重要であるが、実操業時のロール駆動系の状況を判断
する信号としては従来は駆動電動機速度、同電機子電圧
及び電流しかなく、中間軸の動作状況及び圧延ロールの
挙動に関しては状況判断が困難であった。
近年、制御工学の発展により、ロール駆動系の挙動を実
時間で観測することが可能になり、上記の問題が解決さ
れつ＼ある。この観測法は、駆動電動機の速度及び電機
子電流から、ロール駆動系の運動方程式に基ずく演算を
行なってロール速度、軸捩り角、及びロール駆動系に加
わる負荷トルクを推定するものであり、か−る推定を行
なう装置は観測器またはオブザーバと呼ばれる。
時間で観測することが可能になり、上記の問題が解決さ
れつ＼ある。この観測法は、駆動電動機の速度及び電機
子電流から、ロール駆動系の運動方程式に基ずく演算を
行なってロール速度、軸捩り角、及びロール駆動系に加
わる負荷トルクを推定するものであり、か−る推定を行
なう装置は観測器またはオブザーバと呼ばれる。
ところで今までに開発された実時間観測器を実機に応用
してみると、推定結果と実際の挙動には差がある。この
差は何によりもたらされるのかを種々研究、分析したと
ころ、その原因を究明することができ、本発明に至った
ものである。
してみると、推定結果と実際の挙動には差がある。この
差は何によりもたらされるのかを種々研究、分析したと
ころ、その原因を究明することができ、本発明に至った
ものである。
本発明は、駆動電動機、ロール、及びこれらを連結する
中間軸で構成されるロール駆動系の、駆動電動機速度及
び駆動電動機電機子電流を入力されて、中間軸捩り角、
ロール速度、及び負荷トルクを算出、出力する監視装置
において、該監視装置を構成する方程式のうちの、前記
電動機発生トルクと前記電動機の加速度と中間軸捩り角
との関係を示す式および、負荷トルクと前記ロールの加
速度と中間軸捩り角との関係を示す式に、中間軸の入側
速度と出側速度に比例する摩擦の項を加えてなることを
特徴とするが、次に図面を参照しながら構成、作用を詳
細に説明する。
中間軸で構成されるロール駆動系の、駆動電動機速度及
び駆動電動機電機子電流を入力されて、中間軸捩り角、
ロール速度、及び負荷トルクを算出、出力する監視装置
において、該監視装置を構成する方程式のうちの、前記
電動機発生トルクと前記電動機の加速度と中間軸捩り角
との関係を示す式および、負荷トルクと前記ロールの加
速度と中間軸捩り角との関係を示す式に、中間軸の入側
速度と出側速度に比例する摩擦の項を加えてなることを
特徴とするが、次に図面を参照しながら構成、作用を詳
細に説明する。
第１図は本発明が対象とするロール駆動系を示す。１０
は駆動電動機、１２はロール、１４はこれらを連結する
中間軸である。駆動電動機１０は分巻界磁型直流電動機
であり、パラメータは電機子抵抗Ｒａ、電機子リアクタ
ンスＬ ａ 、電動機慣性モートＪ＋である。電機子に
電圧Ｖａを印加され、これにより電機子電流１ａが流れ
、また界磁には電流Ｉｆが供給され、トルクτＭを発生
して速度ω１で回転する。ロール１２は慣性モーメン）
Ｊ２を持ち、中間軸１４を介して電動機１０により駆動
されて速度ω２で回転する。ロールエ２には外乱（負荷
）トルクτＬが加えられる。中間軸１４はロール１２を
駆動すると角θの捩りが生しる。この駆動系では下記の
（１１〜（５）式が成立する。
は駆動電動機、１２はロール、１４はこれらを連結する
中間軸である。駆動電動機１０は分巻界磁型直流電動機
であり、パラメータは電機子抵抗Ｒａ、電機子リアクタ
ンスＬ ａ 、電動機慣性モートＪ＋である。電機子に
電圧Ｖａを印加され、これにより電機子電流１ａが流れ
、また界磁には電流Ｉｆが供給され、トルクτＭを発生
して速度ω１で回転する。ロール１２は慣性モーメン）
Ｊ２を持ち、中間軸１４を介して電動機１０により駆動
されて速度ω２で回転する。ロールエ２には外乱（負荷
）トルクτＬが加えられる。中間軸１４はロール１２を
駆動すると角θの捩りが生しる。この駆動系では下記の
（１１〜（５）式が成立する。
ｄｔ 。
ｄω！
ＫＴ Ｉａ＝Ｊ１−＋ｐ ＋ （＋Ｊ ＋ ＋／ｊ ２
Ｑｌ ２ ＋Ｋｓθｔ ・・・・・・（２） ｄω２ 一τＬ ＝ Ｊ ２−十μ３ω１ ＋μ４ω２−ＫＳ
θｔ ・・・・・・（３） θ−ｆ （ωｌ−ω２）ｄｔ ・・
・・・・（４）一τＬ＝０
・・・・・・（５）ｄｔ 直流電動機の電機子印加電圧Ｖａ、電機子電流Ｉａ、回
転速度ωｌに上記（１１式が成立するのは周知の通りで
ある。こ−でＫｅは電圧計数で、界磁々束をφ、比例定
数をＫとすればＫｅ＝にφである。上記（２）式は加え
る力とそれにより生じる加速度の関係つまり運動方程式
を示しており、ＫＴはトルク係数（＝１〈φ） 、Ｋ
ｓは中間軸の捩り剛性係数、μＩμ２μ３及びμ４は摩
擦係数である。
Ｑｌ ２ ＋Ｋｓθｔ ・・・・・・（２） ｄω２ 一τＬ ＝ Ｊ ２−十μ３ω１ ＋μ４ω２−ＫＳ
θｔ ・・・・・・（３） θ−ｆ （ωｌ−ω２）ｄｔ ・・
・・・・（４）一τＬ＝０
・・・・・・（５）ｄｔ 直流電動機の電機子印加電圧Ｖａ、電機子電流Ｉａ、回
転速度ωｌに上記（１１式が成立するのは周知の通りで
ある。こ−でＫｅは電圧計数で、界磁々束をφ、比例定
数をＫとすればＫｅ＝にφである。上記（２）式は加え
る力とそれにより生じる加速度の関係つまり運動方程式
を示しており、ＫＴはトルク係数（＝１〈φ） 、Ｋ
ｓは中間軸の捩り剛性係数、μＩμ２μ３及びμ４は摩
擦係数である。
従来のオブザーバではこの（２）式はに７Ｊａ＝、Ｊ＋
ｄω、／ａｔ＋Ｋｓθとしていた。即ち、電動機発生ト
ルクＫＴＩａから、負荷側の反抗トルクＫＳθを除いた
ものがＪＩで表わされる慣性体に加わる力であり、これ
により加速度ｄωｌ／ｄｔが生じるとしていた。しかじ
か＼るオブザーバでは前述のように推定結果と実績に相
当な差がある。
ｄω、／ａｔ＋Ｋｓθとしていた。即ち、電動機発生ト
ルクＫＴＩａから、負荷側の反抗トルクＫＳθを除いた
ものがＪＩで表わされる慣性体に加わる力であり、これ
により加速度ｄωｌ／ｄｔが生じるとしていた。しかじ
か＼るオブザーバでは前述のように推定結果と実績に相
当な差がある。
そこで中間軸１４での反力も考え、これはμｍω１＋μ
２ω２で表わされるとして（２）式にそして以下述べる
ように（３）式にも導入した所、推定結果を実績によく
近似させることができた。
２ω２で表わされるとして（２）式にそして以下述べる
ように（３）式にも導入した所、推定結果を実績によく
近似させることができた。
従来のオブザーバでは（３）式についても中間軸の摩擦
には留意せず、ロールまわりの駆動力Ｋｓθから負荷ト
ルクτＬを除いたものがＪ２なる慣性体に加速度ｄω２
／’ｄｔを生じるとしていた。しかし本発明では摩擦項
μ３ω１＋μ４ω２を導入し、これもＫｓθと共に駆動
力になるとした。また（４）式は捩り角θと中間軸１４
の両端の速度との関係を示すもので、θがか−る式で表
わされることは自明である。また（５）式は仮定であり
、オブザ−ハではか＼る仮定をして解を求める。
には留意せず、ロールまわりの駆動力Ｋｓθから負荷ト
ルクτＬを除いたものがＪ２なる慣性体に加速度ｄω２
／’ｄｔを生じるとしていた。しかし本発明では摩擦項
μ３ω１＋μ４ω２を導入し、これもＫｓθと共に駆動
力になるとした。また（４）式は捩り角θと中間軸１４
の両端の速度との関係を示すもので、θがか−る式で表
わされることは自明である。また（５）式は仮定であり
、オブザ−ハではか＼る仮定をして解を求める。
表現を簡単化するため（１）〜（５）式を行列表現にす
ると、次の（６）〜（１１）式になる。
ると、次の（６）〜（１１）式になる。
一入−ＡＸ＋ｌＢｕ ・・・・
・・（６）ｔ ｖ ＝ＣＸ ・・・・・
・（７）Ｅ３−（００００勾 ｙ＝（−・ ｔａｒ
・・・・・・００）ａ （８）式でω１及びＩａは実測できるので、残りのτＬ
、θ、ω２が推定できればよいが、この推定が可能か否
かは推定工学でよく知られた可観測の条件、本例では次
の（１２）式を満足するか否かにより定まる。
・・（６）ｔ ｖ ＝ＣＸ ・・・・・
・（７）Ｅ３−（００００勾 ｙ＝（−・ ｔａｒ
・・・・・・００）ａ （８）式でω１及びＩａは実測できるので、残りのτＬ
、θ、ω２が推定できればよいが、この推定が可能か否
かは推定工学でよく知られた可観測の条件、本例では次
の（１２）式を満足するか否かにより定まる。
Ｒａｎｋ（Ｃτ、ＴＣＴ、（ＡＴ）２ＣＴ、（、Ｔ）３
．Ｔ （、Ｔ）４Ｃニー５・・・・・・（１２） （６）式〜ｕ］）式をＵａ式に代入して計算すると、０
４式は成立する。従って上記３信号τＬ、θ、ω２はＩ
ａ、ω１から推定できる。
．Ｔ （、Ｔ）４Ｃニー５・・・・・・（１２） （６）式〜ｕ］）式をＵａ式に代入して計算すると、０
４式は成立する。従って上記３信号τＬ、θ、ω２はＩ
ａ、ω１から推定できる。
次にオブザーバの構成を説明する。まず次の式が成立す
るように、行列Ｃ≠を決定する。
るように、行列Ｃ≠を決定する。
故にＣ′° として（１４式が採用できる。
次に上記の変換行列■ 及び（９）式〜Ｕυ式を用いて
次の（１う式〜（１７）式の変換を行なう。
次の（１う式〜（１７）式の変換を行なう。
Ｃ＝ＣＵ−ＣＣ＋ ３２） −（ＯＩ［）・・・・・
・（１７）この（１５）式の右端のマトリクスの上の行
は３次、下の行は２次、左の列は３次、右の列は２次で
ある。また１１式の右端のマトリクスの上の行は３次、
下の行は２次、（１７）式の右端の■は２次である。
・（１７）この（１５）式の右端のマトリクスの上の行
は３次、下の行は２次、左の列は３次、右の列は２次で
ある。また１１式の右端のマトリクスの上の行は３次、
下の行は２次、（１７）式の右端の■は２次である。
実際に代入した結果を次に示す。
次に（１８）式を満足するようにパラメータα、β。
Ｔを求める。
（１８）式で行列Ｕは次の（１９）式で定める。
・・・・・・ （１９）
このり１９）式の行列■ （これは３次）及び前記（１
５）〜（１７）式を用いて（２０）〜（２４）式の変換
を行なう。
５）〜（１７）式を用いて（２０）〜（２４）式の変換
を行なう。
Ａ＝Ａ＋ ｌ −ＩＩＡ２１ ・
・・・・・（２０）Ｂ−λ、、Ｌ−ＬＡ２ 、Ｌ＋Ａ、
２−Ｌλ２２・・・・・・（２１） Ｄ−■ ・・・・・・
（２３）ＩＩ −Ｂ １１Ｉ ＩＪ ２
・・・・・・（２４）実際に代入すると次の
如くなる。
・・・・・（２０）Ｂ−λ、、Ｌ−ＬＡ２ 、Ｌ＋Ａ、
２−Ｌλ２２・・・・・・（２１） Ｄ−■ ・・・・・・
（２３）ＩＩ −Ｂ １１Ｉ ＩＪ ２
・・・・・・（２４）実際に代入すると次の
如くなる。
故に（２０）弐〜（２４）式で求めた行列を用いるとオ
ブザーバは次の（２５）式、（２６）式となる。
ブザーバは次の（２５）式、（２６）式となる。
この（２５）式及び（２６）式で示されるオブザーバの
ブロック図を第２図に示す。例えば上記のＡ。
ブロック図を第２図に示す。例えば上記のＡ。
Ｂ、Ｚ、Ｖを（２５）式に代入すると
ＺＩ＝ａＩＺ２＋ａ２Ｚａ＋ｂ＋ω＋＋ｂ２１ａｔ
−Ｚ２＝ａ３Ｚ２＋ａ４Ｚ３＋ｂ３ω１＋ｂ４Ｉａｔ
−Ｚ３−ａ５Ｚ１＋ａ６Ｚ２＋ａ７Ｚ３＋ｂ５ω１＋ｂ
６Ｉａｔ であるが、第２図ではこの通りになっている。以ａ７＝
０となり、またｂ＋、ｂ３．ｂ５の値が変る。本発明で
はａ２．ａｍ、ａ７を加え、ｂｌ。
６Ｉａｔ であるが、第２図ではこの通りになっている。以ａ７＝
０となり、またｂ＋、ｂ３．ｂ５の値が変る。本発明で
はａ２．ａｍ、ａ７を加え、ｂｌ。
ｂ３．ｂ５を補正した結果、オブザーバの出力；、Ｌ。
Ｑ、Ｑ２を正確にすることができた。これらの出力車
、ｉ、２２が求まれば、帰還制御して振動発生を阻止す
る等の対策を施すことができ、有効である。勿論これら
の出力τＬ、θ、ω２は実測不可能というものではない
が、実測するにはその測定器を取り付け、配線する等厄
介な作業が必要であり、か＼るハードウェアに耐久性が
あるが、取付けのスペースが得られるか等の問題がある
。
、ｉ、２２が求まれば、帰還制御して振動発生を阻止す
る等の対策を施すことができ、有効である。勿論これら
の出力τＬ、θ、ω２は実測不可能というものではない
が、実測するにはその測定器を取り付け、配線する等厄
介な作業が必要であり、か＼るハードウェアに耐久性が
あるが、取付けのスペースが得られるか等の問題がある
。
この点オブザーバは有効である。即ちこれはソフトウェ
アで構成すればよく、プロセスコンピュータに若干のプ
ログラムを付加するだけで済む。
アで構成すればよく、プロセスコンピュータに若干のプ
ログラムを付加するだけで済む。
本発明のロール駆動監視装置を冷間タンデム圧延機に設
置した結果、従来の監視装置では持続振動が現われ、操
業条件の改善に結びつかなかったが、それが改善され、
操業及び設備保全に大いに役立つことが立証された。
置した結果、従来の監視装置では持続振動が現われ、操
業条件の改善に結びつかなかったが、それが改善され、
操業及び設備保全に大いに役立つことが立証された。
第１図はロール駆動系の説明図、第２図は該駆動系の各
部の状態を算出する本発明の監視装置の構成を示すブロ
ック図である。 図面で、１０は駆動電動機、１２はロール、１４は中間
軸、ω１は駆動電動（幾速度、Ｉａは同電機子電流、θ
は中間軸捩り角、ω２はロール速度、τＬは負荷トルク
、μｉωＩ＋μｊω２は摩擦項である。 出 願 人 新日本製鐵株式会社 代理人弁理士 青 柳 稔 第１図 第２図 Ｏノイ
部の状態を算出する本発明の監視装置の構成を示すブロ
ック図である。 図面で、１０は駆動電動機、１２はロール、１４は中間
軸、ω１は駆動電動（幾速度、Ｉａは同電機子電流、θ
は中間軸捩り角、ω２はロール速度、τＬは負荷トルク
、μｉωＩ＋μｊω２は摩擦項である。 出 願 人 新日本製鐵株式会社 代理人弁理士 青 柳 稔 第１図 第２図 Ｏノイ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 駆動電動機、ロール、及びこれらを連結する中間軸で構
成されるロール駆動系の、駆動電動機速度及び駆動電動
機電機子電流を入力されて、中間軸捩り角、ロール速度
、及び負荷トルクを算出、出力する監視装置において、 該監視装置を構成する方程式のうちの、前記電動機発生
トルクと前記電動機の加速度と中間軸捩り角との関係を
示す式および、負荷トルクと前記ロールの加速度と中間
軸捩り角との関係を示す式に、中間軸の入側速度と出側
速度に比例する摩擦の項を加えてなることを特徴とする
ロール駆動系の監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59207724A JPS6188775A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | ロ−ル駆動系の監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59207724A JPS6188775A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | ロ−ル駆動系の監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6188775A true JPS6188775A (ja) | 1986-05-07 |
| JPH0542232B2 JPH0542232B2 (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=16544492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59207724A Granted JPS6188775A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | ロ−ル駆動系の監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6188775A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02131382A (ja) * | 1988-11-04 | 1990-05-21 | Omron Tateisi Electron Co | サーボモータ制御装置 |
| JPH02146979A (ja) * | 1988-04-20 | 1990-06-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 電動機の負荷検出方法・装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54109118A (en) * | 1978-01-19 | 1979-08-27 | Siemens Ag | Rotation speed controller |
| JPS5570409A (en) * | 1978-11-20 | 1980-05-27 | Toshiba Corp | Speed corrector |
-
1984
- 1984-10-03 JP JP59207724A patent/JPS6188775A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54109118A (en) * | 1978-01-19 | 1979-08-27 | Siemens Ag | Rotation speed controller |
| JPS5570409A (en) * | 1978-11-20 | 1980-05-27 | Toshiba Corp | Speed corrector |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02146979A (ja) * | 1988-04-20 | 1990-06-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 電動機の負荷検出方法・装置 |
| JPH02131382A (ja) * | 1988-11-04 | 1990-05-21 | Omron Tateisi Electron Co | サーボモータ制御装置 |
| JP2550167B2 (ja) * | 1988-11-04 | 1996-11-06 | オムロン株式会社 | サーボモータ制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0542232B2 (ja) | 1993-06-25 |
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