JPS62226317A

JPS62226317A - 機械振動抑制装置

Info

Publication number: JPS62226317A
Application number: JP61070268A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Nakajima; 正明中島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1986-03-28
Publication date: 1987-10-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: JPH061412B2

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、油圧シリンダや電動機により駆動される装置
の機械的振動を抑制する装置に関する。

〔従来の技術〕

各種装置の機械的振動は、電動機の駆動軸の捩れや油圧
シリンダの振動などの駆動系の振動に基づく場合が多い
。この機械的振動を、第５図の圧延機を例にとり説明す
る。

第５図に示した圧延機１０は、一般的な４段圧延機を示
しており、ハウジング１１内に被圧延材１２を圧延する
一対の作業ロール１４．１４と、この一対の作業ロール
１４．１４を支持する一対の補強ロール１６．１６を備
えている。そして、圧延機１０の下部には、ロールギャ
ップを制御する圧下装置としての油圧シリンダ１８が設
けである。この油圧シリンダ１８は、制御装置２０によ
り制御されるサーボバルブ２２を介して圧油ポンプ２４
に接続され、油タンク２６内の圧油が供給されるように
なっている。

このように構成しである圧延機１ｏにおいては、作業ロ
ール１４．１４が図示しないスピンドルを介して電動機
により回転駆動され、被圧延材１２を所定の板厚に圧延
する。そして、作業ロール１４．１４間のロールギャッ
プは、圧油ポンプ２４が吐出する圧油量を、制御装置２
０によりサーボバルブ２２を制御することによりおこな
う。

圧延機においては、作業ロール１４．１４の機械的振動
（回転ムラ）が生ずると、圧延速度が一定せず、被圧延
材１２の出側板厚に影響を与える。

そこで、従来は、軸トルクを実測したり、オブザーバ等
の手段により、たとえば駆動側の軸トルクを推定して算
出し、軸トルクの変動や作業側のロールの軸トルクによ
る遅れを推定して逆トルクを加え、振動を抑制するよう
にしているのが一般的である。しかし、この方法は、セ
ンサの取付けの問題や演算の複雑化に対処することが必
要であり、実用化が大変困難であった。特に、振動周波
数が５０　Ｈｚを超えた場合、演算速度の高速化が必要
であり、高性能の演算機を必要とし、コストも高くなる
欠点があった。

一方、第５図に示した圧延機においては、サーボバルブ
２２を制御装置２０により制御することにより、ロール
ギャップ、すなわち圧下制御の高速応答性を得ることが
できる。この油圧圧下装置による圧下応答は、２０〜３
０Ｈｚの周波数特性を得ることが可能である。そして、
この圧下制御の面においても、高品質の圧延製品を得る
ために、さらに高速応答性を要求されている。ところが
。

上記の圧延機における圧油配管系の固有振動数は、一般
に５０〜１００　Ｈｚであり、また圧延機１０の縦剛性
周波数は４０〜７０　Ｈｚであるため、制御系の応答が
高速化するにつれ、これら圧油配管系の固有振動周波数
や圧延機の縦剛性周波数と近くなり、これらの振動数と
共振して機械系の固有振動を誘発することが多くなって
きた。

第６図は、その具体的な振動例を示したものである。第
６図において、上段は被圧延材１２の出側板厚偏差、中
段は圧下位１［！（油圧シリンダ１８の位置）、下段は
サーボバルブ２２を制御するサーボ電流の波形を示した
ものである。そして、振動の様子を明確にするため、Ｉ
、Ｉｔおよび■の区間においてチャート速度を変えてい
る０区間■は、区間Ｉの２０倍のチャート速度であり、
区間■は区間■の５倍のチャート速度である。

この第６図から、制御装置による応答周波数が、ある時
点から圧油配管系の周波数特性と共振をおこし、圧下位
置も振動し、製品となる出側板厚に大きな影響を与えて
いる。

一方、特開昭５８−４３１９５号公報には、第７図に示
すように制御ループにノツチフィルタを挿入し、上記の
ような共振に基づく機械的振動を防止する方法が開示さ
れた。すなわち、設定値を加算演算器２８を介して制御
部３０に与え、制御部３０が出力する制御信号をノツチ
フィルタ３２を介して制御対象３４に入力するようにな
っている。そして、制御対象の出力をフィードバック要
素３６により検出し、検出値を加算演算器２８に負帰還
させている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記のようなノツチフィルタを制御ループに挿
入したものは、過渡特性によるハンチング現象を生ずる
傾向がある。すなわち、第８図（Ａ）に示すごとく入力
信号がステップ上に入ると、出力信号が第８図（Ｂ）に
示すごとく振動現象をおこし、ハンチングを生ずる。こ
の結果、制御ループにノツチフィルタを挿入することは
、必ずしも理想ではなく、振動を生じない場合にはフィ
ルタを挿入しないほうがよい場合もある。

また、振動周波数は、温度変化による振動の伝播速度の
変化や、圧延機の場合には圧延材、圧延荷重、圧延速度
、コイル径等が影響して変化し、その振幅も変化する。

このため、従来のように特定の周波数に対するノツチフ
ィルタを挿入しただけでは機械的振動を抑制することが
できない場合も多い。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消するためになされ
たもので、各種装置の機械的振動を良好に抑制すること
ができる機械振動抑制装置を提供することを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、制御対象に制御信号を与え、制御対象を所定
の運転状態に維持する制御部と、前記制御対象の機械的
振動周期と一致する周期をもって、前記制御部が発生す
る出力信号をカットする可変ノツチフィルタと、前記制
御対象の機械的振動を検出するとともに、この機械的振
動の周波数に対応して前記可変ノツチフィルタのノツチ
周波数を変える位相同期回路と、前記制御対象の機械的
振動の振幅の大きさに応じて、前記可変ノツチフィルタ
のゲインを変えるゲイン調整回路と、を有することを特
徴とする機械振動制御装置である。

〔作用〕

上記のごとく構成した本発明においては、圧延機等の制
御対象の固有振動が、圧延条件や周囲環境により変動し
た場合においても、可変ノツチフィルタのノツチ周波数
を制御対象の固有振動周波数に同調させ、また、可変ノ
ツチフィルタのゲインを制御対象の振幅の大きさに応じ
て変えることにより、制御対象の機械的振動を良好に抑
制できるようにしたものである。

〔実施例〕

本発明に係る機械振動抑制装置の好ましい実施例を添付
図面にしたがって詳説する。なお、前記従来技術におい
て説明した部分に対応する部分については、同一の符号
を付し、その説明を省略する。

第１図は、本発明に係る振動抑制装置の実施例を示すブ
ロック図である。

第１図において、制御部３０の出力は、可変ノツチフィ
ルタ３８を介して制御対象３４に入力するようになって
いる。そして、可変ノツチフィルタ３８は、ゲイン調整
器（ゲイン調整回路）４０により出力ゲインが調整され
、また位相同期回路４２によりノツチ周波数が制御され
るようになっている。

ゲイン調整器４０は、コンデンサと整流器とが直列に接
続された周知のものであり、制御対象の振幅に比例した
ゲインａｍ信号すを可変ノツチフィルタ３８に入力し、
可変ノツチフィルタ３８の出力が制御対象３４の機械的
振動の振幅に応じた大きさとなるようになっている。ま
た、位相同期回路４２はこれも周知の回路構成であり、
第２図に示すように位相比較器４４、低域フィルタ４６
、増幅器４８と電圧制御発振器５０とからなっている。

可変ノツチフィルタ３８は、第３図に示すように加減算
器５２．掛算器５４．積分器５６．掛算器５８．積分器
６０が直列に接続された構造をなしている。そして、積
分器５６．６０の出力が加減算器５２にフィードバック
されている。また、位相同期回路の出力信号ａが掛算器
５４．６０に入力される。そして、可変ノツチフィルタ
３８の出力は、ゲイン調整器４０の出力信号すが入力す
る掛算器６２を介して増幅器６４に入力され、制御対象
３４に与えられる。

上記のごとく構成した実施例においては、制御対象の固
有振動周波数が位相同期回路４２の位相比較器４４に、
入力信号ｖｌとして入力される。

位相比較器４４は入力信号Ｖｌの位相と電圧制御発振器
５０の出力ｖｏの位相とを比較し、その差に比例した差
信号電圧Ｖｄを出力する。この差信号電圧ｖｄは、低域
フィルタ４６を介して増幅器４８に入力されて増幅され
た後、電圧制御発振器５０に与えられる。電圧制御発振
器５０は、発振周波数を入力信号周波数に近付くように
制御している。

このようにして位相同期回路４２は第４図（Ａ）に示す
ごとく制御対象３４の機械的固有振動数に等しい周波数
ｆを可変ノツチフィルタ３８に与え。

可変ノツチフィルタ３８のノツチ周波数を変化させる。

一方、ゲイン調整器４０は、制御対象３４の機械的固有
振動の振幅を電圧として検出し、第４図（Ｂ）に示すご
とく振幅に比例した出力を掛算器６２に出力し、可変ノ
ツチフィルタ３８の出力を調整する。すなわち、制御対
象３４の振動振幅が大きいときには、可変ノツチフィル
タ３８の出力を大きくし、制御部３０からの制御信号を
カットする。また、制御対象３４の振動振幅が小さいと
き、すなわち発振していないときには、可変ノツチフィ
ルタ３８の出力を小さくし、制御部３ｏからの制御信号
がカットされることなく制御対象３４に入力するように
している。

このようにして５本実施例においては、可変ノツチフィ
ルタ３８により制御対象の機械的固有振動周波数が変化
した場合においても、固有振動を抑制できるとともに、
固有振動の振幅に応じた制御信号の減衰をおこなうため
、制御対象の固有振動を良好に抑制することができる。

なお、前記実施例においては、圧延機の固有振動を抑制
する場合について説明したが、電動機やシリンダ等によ
り駆動される他の装置についても適用することができる
。

〔発明の効果〕　　　　′ 以上に説明したごとく１本発明によれば、制御ループ中
に可変ノツチフィルタを挿入し、この可変ノツチフィル
タのノツチ周波数を位相同期回路を介して制御対象の固
有振動周波数に一致させるとともに、その出力ゲインを
ゲイン調整器を介して制御対象の振動振幅に比例させる
ようにしたため、制御対象の固有振動を良好に抑制する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る機械振動抑制装置の実施例を示す
ブロック図、第２図は前記実施例の位相同期回路の一例
を示すブロック図、第３図は可変ノツチフィルタの一例
を示すブロック図、第４図（Ａ）は位相同期回路の出力
信号の説明図、第４図（Ｂ）はゲイン調整器の出力信号
の説明図、第５図は４段圧延機の説明図、第６図は圧下
制御系における共振例を示す説明図、第７図は従来のノ
ツチフィルタを用いた機械振動抑制方法の説明図。第８図は従来の機械振動抑制装置における出力信号のチ
ャタリング現象の説明図である。２８・・・加算演算器、３０・・・制御部、３８・・・
可変ノツチフィルタ、３４・・・制御対象、３６・・・
フィードバック要素、４０・・・ゲインｇ整器、４２・
・・位相同期回路。

Claims

【特許請求の範囲】１、制御対象に制御信号を与え、制御対象を所定の運転
状態に維持する制御部と；前記制御対象の機械的振動周期と一致する周期をもつて
、前記制御部が発生する出力信号をカットする可変ノッ
チフィルタと；前記制御対象の機械的振動を検出するとともに、この機
械的振動の周波数に対応して前記可変ノッチフィルタの
ノッチ周波数を変える位相同期回路と；前記制御対象の機械的振動の振幅の大きさに応じて、前
記可変ノッチフィルタのゲインを変えるゲイン調整回路
と；を有することを特徴とする機械振動抑制装置。