JPS6192715A - 圧延機の制御方法 - Google Patents

圧延機の制御方法

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JPS6192715A
JPS6192715A JP59212892A JP21289284A JPS6192715A JP S6192715 A JPS6192715 A JP S6192715A JP 59212892 A JP59212892 A JP 59212892A JP 21289284 A JP21289284 A JP 21289284A JP S6192715 A JPS6192715 A JP S6192715A
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JP
Japan
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signal
position signal
rolling
rolling mill
control system
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JP59212892A
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Inventor
Norio Takahashi
則夫 高橋
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IHI Corp
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IHI Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/58Roll-force control; Roll-gap control
    • B21B37/62Roll-force control; Roll-gap control by control of a hydraulic adjusting device
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B31/00Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/16Adjusting or positioning rolls
    • B21B31/20Adjusting or positioning rolls by moving rolls perpendicularly to roll axis
    • B21B31/32Adjusting or positioning rolls by moving rolls perpendicularly to roll axis by liquid pressure, e.g. hydromechanical adjusting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/007Control for preventing or reducing vibration, chatter or chatter marks

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Feedback Control 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧延機のロール圧下制御方法、とくに応答速度
が早く、製品の厚さ精度を向上させ得る圧延機の制御方
法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の圧延機のロール圧下制御方法は、第6図に示すよ
うに下バツクアツプロールチョック(1)とハウジング
(2)間に配置した油圧シリンダ(3)を用いて図示し
ない圧延材料を圧下し、圧下力を上バツクアップロール
チョック(4)とハウジング(2)間に配置したロード
セル(5)を用いて検出し、ロードセル(5)の出力と
油圧シリンダ(3)のピストン位置検出器出力とをフィ
ードバックしてサーボ弁(6)を操作し、油圧シリンダ
(3)への供給油量を制御するようにしていた。
一般に圧延機は、第7図に示すように各種のバネ(7c
L)、(7b)など、質量(88)(86)などを組み
合わせだ複雑なバネ・質量系としてモデル化でき、この
複雑なモデルは、第8図に示すようにさらに簡単なモデ
ルで代表させることができる。
以下簡単なモデル(第8図)について説明するが、この
説明は複雑なモデル(第7図)に対しても成立し、上記
二つのモデル間に本質的な差異は存在しない。なお、第
8図中、符号9は圧下力信号、10はピストン位置信号
、(Iりは圧下コントローラ、(6)はサーボ弁、mは
質量、Kl 。
K2はバネ定数であシ、油の圧縮性は無視して取扱う。
また、第8図には圧延材料を図示してないが、圧延材料
の有無は以下の説明に本質的な影響を与えない。従って
圧延機はキスロール状態にあるものとして説明するが、
圧延中であっても、以下に述べる従来の制御方法の問題
点および本発明の効果は成立する。
第9図は、第8図のモデルをブロックダイアグラムで表
現したもので、Koは制御のゲインを代表する数値、1
/(TS−)−1)はサーボ弁などの応答遅れその他を
代表する一次系、Sはラプラス変換のパラメータ、bは
圧延機の粘性、まさつ、KN=へに、/(K、十槁)、
Cはチューニング率を与える係数であって通常−(2)
から+1の間に設定される。ここで、F陽フ;=〜、h
/2=1/、/’;舊qとおくと、第9図は第10図の
ように変換される。
なお、第9図および第10図において、03はピストン
変位、α荀、α4はロードセルにかかる力、α9は設定
入力、αe(If9はチューニング率を与える係数のか
かった後のロードセルからのフィードバック量を示す。
第10図のブロックダイアグラムは一般に圧延機のゲー
ジ・メータ制御として知られておシ、ピストン位置と圧
下力の各変化をフィードバックして圧延中にロールギャ
ップを一定に保持する制御に用いられる。なお、圧延機
を剛体として取扱う場合はC20、また、適当なミル剛
性を持たせる場合はc<iとする。
ゲージ・メータ制御の作用を考える場合、通常は圧延機
の動特性を考慮しないので、第10図は第11図のよう
に単純化される。また、第11図をさらに単純化し第1
2図のように表現してもよい。なお、第10図、第11
図において14、j6は第10図における14′、16
′に相当するものである。制御系のゲインK。は式il
lで示され、Kcが一定であれば応答時間は一定である
Ko=Ko(1−C)          式(1)〔
発明が解決しようとする問題点〕 ゲージ・メータ制御を行う場合、Cは1に近い値に設定
される。従ってCを1に近づけたとき速い応答時間を得
るには式(11が示すようにKGの値を増加させるよう
に制御系を調整しなければならない。
しかし、実際問題としてCを1に近い値に設定しK。を
大きくしてもC=0の状態で得られた応答速度を得るこ
とは困難である。この様子を第13図に示す。第15図
は一例としてC=。
およびC=0.85とした場合の応答を計算したもので
、c=o、ssにおいてK。を増大しようとすると振動
が発生しK。を十分大きくすることができない。まだ、
実機においてもCを1に近づけるとこのような振動が発
生し、ループゲインKoを充分に大きくできないことが
知られている。
上記現象の発生機構に関し本発明者が考察した結果を第
14図および第15図によって説明する。第14図は第
11図に示す制御系に対し従来無意識のうちに想定され
てきたフィードバック量を示す。また第14図中の波線
および一点鎖線はそれぞれ第41図の13および16に
現われる信号を示し、13と16の差を示す実線17が
実際のフィードバック量を示す。そして15と16との
間に位相差はない。
しかし、実際には、圧延機が第7図または第8図に示す
ようにバネ°質量系で構成されているので、第10図の
ブロックダイアグラムを第11図のように動特性を無視
して簡略化した点に誤まりがあり、実機では信号13と
16の位相は一致しない。この状況を第15図に示す。
第15図の13と第14図の16、第15図の16と第
14図の16はいずれも同じ大きさで描いであるが、位
相差があるため実際のフィードバック量を示す実線18
は、第14図の実線17に較べて大きさと位相が異なシ
、遥かに大きな量がフィードバックされている。すなわ
ちフィードバック量が大きいため、Koが十分に大きく
なくても注目している周波数に対するループゲインが大
きくなってしまい、さらにKGを大きくしようとすると
振動が発生する。従ってK。を充分に大きくすることが
できなかった。
ゲージ、メータ制御をせず(C=o)、シリンダ位置制
御だけを行う場合は第15図の1Xに相当するフィード
バック信号は存在しない。
従って圧延機の動特性に帰因するフィードバック信号の
位相差の影響を受けず、Ko を充分に大きく設定でき
、従って早い応答を得ることができる。
以上に述べたように、従来の圧延機の制御方法ではゲー
ジ゛メータ制御を行う際に位置検出器と圧下力検出器の
各出力の間に圧延機の動特性に帰因する位相差が発生し
、このため応答速度を早め得ない問題点があった。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明は、前述の考察に立脚し制御系の発掘を防止して
ループゲインを大きく設定することを技術的課題とする
もので、圧下シリンダの位置と圧下力とを検出してロー
ルギャップを制御する圧延機の制御方法において、検出
した位置信号の全部または一部を用いて位置信号に対し
ずれだ位相を有する信号をつくり、該信号と圧下力信号
と位置信号を適宜組み合わせて設定入力側にフィードバ
ックするようにしたものである0 〔作  用〕 フィードバックされる信号の大きさを適正値に設定し、
あるいは制御系の振動を誘発するフィードバック信号中
の振動成分を取り除いてフィードバックするので、制御
系の有害な発振を防止でき、制御系の応答速度を早める
ことができる。
〔実 施 例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。なお
、図中、従来の技術を説明した際に使用した符号および
記号を本発明における同一内容のものに流用する。本発
明を実施するための制御系の第1の実施例を第1図によ
って説明すると、ディジタル方式を用いて検出した油圧
シリンダの位置信号を一時的に蓄えるn個のレジスタ(
R,+)、(R,2)・・・(RN−4)、(几、)が
、信置信号のフィードバック回路0に直列に配置されて
いる。なお、上記以外はすでに説明した第10図の制御
系と変わるところはない。
各レジスタは、一定時間ごとに蓄えたデータを但I)か
ら(RN)に向って順次移動させるようになっており、
位置信号を所定時間だけ遅らせてフィードバックするこ
とができる。従ってレジスタの数、あるいはデータ移動
の時間間隔を調整することにより位置信号と圧下力信号
の位相を合致させることができる。なお、油圧シリンダ
位置をディジタル方式で検出する替わりにアナログ方式
を用いて検出しても良く、この場合レジスタの替わりに
公知の遅延回路を使用する。
第2図に第1図の方法を実施した際の効果のシミュレー
ション結果の一例を示す。波線2゜は油圧シリンダ位置
信号の位置を遅らせない場合、実線23は遅らせた場合
を示し、位置信号と圧下力信号のそれぞれの位相を合致
させることにより安定した、速い応答を実現できること
が理解できる。
本発明の第2の実施例である制御系の一例を第6図に示
す。この例は位置信号のフィードバック回路(Llにバ
イパス回路c41を設け、この回路t2心にレジスタ(
R,) (R2)、(R,)とレジスタ(R2)の出力
を一2倍する回路(ハ)、この回路(至)とレジスタ(
Rυ、(Rffi、)の出力を合計したものをに8倍す
る回路(至)とを設けたものである。
い塘、各レジスタ(R1) (Rz) (’R−)に蓄
えたデータの値をそれぞれX1% X2 、X3とする
と、回路口6)の入力は式(2)で示される。
X、−2x、+ Xs          式(2)こ
の入力は位置信号の二次微分の近似値となる。そしてこ
の近似値は、位置信号に含まれる振動成分を取り出しだ
ものである。すなわち、第2図の破線20あるいは後述
する第4図の破線27は本発明の方法を実施しなかった
場合の応答の代表例であるが、応答波形は初期値から目
標値に向ってゆるやかに変化してゆく成分と振動成分と
を重ねたものであることが分る。従ってこのような位置
信号の二次微分をとると緩やかに変化する成分は無視で
きるほど小さくなり有害な振動成分に対応する成分だけ
が取り出されることになる。
一方、周知のように正弦波状に変化する信号の二次微分
は元の信号と逆位相になっているから、これに適当なゲ
インKsを加えることにより振動成分を打消すことがで
きる。従ってル−プゲインを大きくしても発振するおそ
れがない。
第4図に第3図の方法を実施した際の効果のシュミレー
ション結果を示す0破線27はKs=0の場合、すなわ
ち振動成分を打ち消さない場合を示し、実線28はに8
に適当な値を与えた場合の応答を示す。同図から振動が
消え、応答が早くなったことが理解できる。
第5図に第3図に示す制御系の変形を示す。
この例は、位置信号のフィードバック回路0にレジスタ
(Rυ(R2)・・・(RN−1)、(R工、)を直列
に配 −置したバイパス回路(至)を設け、さらに図示
の位置に位置信号のフィードバック量を半分にする回路
C31)を設けたものであり、これ以外は第3図に示す
制御系と変わるところはない。この例は但1)〜ノ、)
でシフトレジスタを構成し振動成分の半波長相当時間だ
け遅延させた位置信号を元の位置信号に加え振動成分を
打ち消している。
以上説明した実施例はいずれも特別のセンサ、装置を必
要とせず、従来使用されてきた制御系に簡単な回路を付
加するだけで実現できる。
なお、本発明は前述の実施例にのみ限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変
更を加え得ることは勿論である。
〔発明の効果〕
以上述べたごとく本発明の圧延機の制御方法は次の優れ
た効果を発揮する。
(1)油圧シリンダ位置信号の位相をずらして圧下力信
号の位相に合致させるので、フィードバック量が小さく
なり、制御系の発振を防止することができる。
(11)油圧シリンダ位置信号のデータの一部を加゛工
して元の位置信号に加算するので、振動の成分を打ち消
すことができ、制御系の発振を抑制することができる。
(iii)  第(1)項まだは第(II)項の結果、
制御系のループゲインを大きく設定することが可能とな
り、応答速度を早めることができる。
(1ν)第(iii)項の結果、ロール圧下制御の精度
が向上し、従って製品の厚さ精度の向上、材料の歩留り
の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第3図は本発明の方法を実施するだめの第
1および第2の実施例である制御系のブロック線図、第
2図および第4図は第1図およ”び第5図に示す制御系
の応答特性の説明図、第5図は第3図に示す実施例の変
形である制御系のブロック線図、第6図ないし第15図
は従来の圧延機め制御方法および問題点の説明図で、第
6図は圧延機の説明図、第7図および第8図はモデル化
した圧延機の説明図、第9図ないし第12図は制御系の
ブロック線図、第13図は第11図に示す制御系の応答
特性の説明図、第14図および第15図は位置信号と圧
下力信号を合成したフィードバック量の説明図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)圧下シリンダの位置と圧下力とを検出してロールギ
    ャップを制御する圧延機の制御方法において、検出した
    位置信号の全部または一部を用いて位置信号に対しずれ
    た位相を有する信号をつくり、該信号と圧下力信号と位
    置信号を適宜組み合わせて設定入力側にフィードバック
    することを特徴とする圧延機の制御方法。 2)検出した全ての位置信号の位相をずらして圧下力信
    号の位相にほぼ合致する信号をつくり、該信号と圧下力
    信号とを組み合わせてフィードバックする特許請求の範
    囲第1)項に記載の圧延機の制御方法。 3)検出した位置信号から制御系に対し有害な振動成分
    を有する位置信号を取り出し、取り出した位置信号を用
    いて位置信号に対し逆の位相を有する信号をつくり、該
    信号と圧下力信号と位置信号とを組み合わせてフィード
    バックする特許請求の範囲第1)項に記載の圧延機の制
    御方法。
JP59212892A 1984-10-11 1984-10-11 圧延機の制御方法 Pending JPS6192715A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013081969A (ja) * 2011-10-06 2013-05-09 Kobe Steel Ltd 圧延機の動特性を考慮した板厚制御方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013081969A (ja) * 2011-10-06 2013-05-09 Kobe Steel Ltd 圧延機の動特性を考慮した板厚制御方法

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