JPS62259609A - 圧延機の板厚制御ゲイン自動調整方法 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、圧延機の板厚制御方法に関し、特に板厚制御
ゲインを自動的に調整する方法に関するものでちる。

（ロ）　従来技術 圧延機における板厚制御ゲインの最適な値は、圧延機の
ミル定数間や被圧延材の塑性係数閲の値によって決まる
ことが従来から圧延理論によって明らかにされている。

このため、従来は特開昭５８−１３２３０９号公報記載
のようにミル定数（Ｍ＋や塑性係数（Ｑの値を直接推定
していた。

例えば第２図において、入側板厚計３の出力」Ｈは、記
憶転送装置３ａによる材料移送時間の補償後、圧延荷重
計２１の出力ΔＰと共に、塑性係数推定装置２４に入力
される。また圧延荷重計２１の出力ΔＰと圧下位置検出
装置８の出力ΔＳは、夫々記憶転送装置２１ａ、８ａに
よる材料移送時間の補償後、出側板厚計４の出力Δｈと
共に、ミル定数推定装置２２に入力される。ミル定数推
定装置２２では、次式（１）によってミル定数Ｍの推定
演算を行なう。

Δｈに出側板厚計４の出力の１番目のサンプリングデー
タ ΔＰａｉ：記憶転送装置２１１Ｌの出力の１番目のサン
プリングデータ（圧延荷重計 ２１の出力の転送後のもの） ΔＳａｉ：記憶転送装置８ａの出力１番目のサンプリン
グデータ（ロールギャップ検出器８の出力の転送後のも
の） ｎ：データのサンプリング個数 また、ゲージメータ板厚演算装置２３ではミル定数推定
装置２２の出力たるＭを用いてゲージメータ式（２）に
よって出側板厚推定値Δｈｂｉ’ｌｉ算する。

但し、　ΔＰ１：圧延荷重計２１の出力ΔＳ１；ロール
ギャップ検出器８の出力そして塑性係数推定装置２４で
は１次式（３）によって、塑性係数Ｑの推定演算を行な
う。

ΔＨに入側板厚計３の出力の１番目のサンプリングデー
タ ところで従来技術の最大の問題点は、板厚制御を精度よ
く行なうために、ミル定数Ｍと塑性係数Ｑの夫々の値を
推定するのに、圧延荷重計の出力を必要としている点に
ある。

従来の圧延理論で明らかにされているように、フィード
フオワー）”　（Ｅ’Ｆ）制御装置のゲインを決定する
上で重要なのは、入側板厚の変動が生じたとき昏て、出
側板厚に変動が生じないようにするために圧下位置をど
れだけ修正しなければならないかということである。こ
の関係を第３図を用いて説明する。

第３図は、横軸にロールギャップあるいは板厚をとり、
縦軸に圧延荷重をとって、ミルの弾性特性（ミル剛性曲
線）および材料の塑性変形特性（塑性曲線）を表わした
ものである。ミル剛性曲線は圧延荷重が大きくなるに従
ってロールギャップが大きくなることを、材料の塑性曲
線は圧延後の板厚が薄くなるほど圧延荷重が高くなるこ
とを、夫々示しておシ、その交点（図中ＡあるいはＢ）
が圧延状態を表わしている。さて、基準の圧延状態？交
点Ａとする。この状態で圧延前の板厚（スタンド入側板
厚）にΔＨの変動が発生したとき、圧延後の板厚（スタ
ン−出側板厚）に変動が生じないためには圧下位置をΔ
ＳＨだけ修正し、圧延状態を交点Ｂにもっていけばよい
。この関係を表わしたのが次式（４）である。

旦＆ ΔＨ：入側板厚の変動量 ΔＳＨ：出ｆｉｌｌ板厚に変動金生じないために必要な
圧下位置の修正量 Ｍ：ミル定数 またフィードバック（ＦＢ）制御装置のゲイン全決定す
る上で重要なのは、一旦発生した出側板厚変動をなくす
ために圧下位置をどれだけ修正しなければならないかと
いうことでちる。この関係を第４図を用いて説明する。

第、１図も第３図と同様ミル剛性曲線と塑性曲線を表わ
したもので交点Ａが基準の圧延状態である。

ここで、スタンド出側板厚をΔｈだけ修正するためには
圧下位置をΔＳｈだけ修正し、圧延状態を交点Ｂにもっ
ていけばよい。この関係は次式（５）で表現できる。

Δｈ：出側板厚の変動量 ΔＳｈ：出側板厚変動をなくすために必要な圧下位置の
修正量 Ｍ 定することである。しかるに従来技術ではＪＱ夫々の値
を求めるために圧延荷重計の出力を必要としていた。こ
のだめ、圧延荷重計を備えていない圧延機には適用でき
なかった。また、たとえ圧延荷重計を備えていても、そ
の検出出力にノイズ、ドリフト等の雑音がはいった場合
、たとえ板厚計出力や圧下位置検出出力が正常であって
も、推定結果に大きな誤′差を含むことが少なくなかっ
た。

次に従来方式の演算処理ヒの問題点を説明する。

（１）、（３）式かられかるように、ミル定数推定装置
２２、塑性係数推定装置２４ではｎ次の逆行列演算を毎
回性なう必要がある。したがってサンプリングデータの
個数が増加するに従って必要なメモリや計算時間が急速
に増大し、演算処理が不可能となってしまう。メモリ数
はｎ２に、必要な乗算回数がｎ３にそれぞれ比例するこ
とはよく知られた事実である。

従来方式の他の問題点として 全仮定している点がある。従来方式では（３）式に示す
ようなＱの推定式を得ている。しかし、本発明者の研究
によれば、極く小さい圧下率範囲（５％程度）において
は（６）式はほぼ成立するものの、通常の銅帯圧延で用
いられる圧下率＠Ｈ（２０〜８０％程度の値である。従
って（６）式の成立を前提とした従来技術において、そ
の推定結果が大きな誤差金言むものであることは明らか
である。

（／→　発明の目的 本発明は上記の問題点にかんがみなされたものであって
、圧延荷重計の出力を用いずに、板厚制御の最適な制御
ゲインを高精度、高速で求めることによシ板厚制御ゲイ
ンの自動調整を行なう方法及び装置を提供することを目
的とする。

に）発明の構成 本発明は圧延機の入側に設置された入側板厚計力（Δｈ
）に基いて、圧下装置を操作して出側板厚力し、 該人出側板厚影響係数として、前記入側板厚計の出力と
前記出側板厚計の出力とから式によって、等両人側板厚
変動（Δ１ｉｅ）を求め、前記出側板厚計の出力と、前
記圧延機の圧下位置検出装置の出力ΔＳとから式 ％式％ によってミルスプリング量（ΔＳａ）を演算し、前記等
価入側板厚変動と前記ミルスプリング量とから板厚制御
ゲインを演算することを特徴とす１　Ｔ４正場の噴仔呵
朱Ｉｆｆ穎ｌイソ白雨り吉巴乾す炉外用とするものであ
る。

本発明の構成を第１図を用いて説明する。本発明は鋼帯
１を白抜矢印方向に圧延する圧延機２において、 入側板厚計３の出力にもとづいて、圧下装置５を操作す
ることによシ、出側板厚を制御するＦＦ制御装置６と、
出側板厚計４の出力にもとづいて圧下装置５を操作する
ことにより出側板厚を制御するＥ’Ｂ制御装置７の制御
ゲインを自動調整する方法であって影響係数設定装置１
６は、圧延荷重一定の条件の下での入側板厚から出側板
厚への影の比として δＨ− と表現できることは周知の圧延理論により知られている
事実である。Ｃの値は、圧下率の関数として決定しても
よいし、当刻圧延機の圧下率範囲がほぼ決まっている場
合には０．７乃至０．８程度の定数としてもよい。また
、コイル毎あるいはパス毎に上位計算機からの設定を受
けることとしてもよい。等両人側板厚変動演算装＃１１
は、入側板厚計３の出力に材料の移送時間補償を施した
ΔＨと、出側板厚計４の出力Δｈと、影響係数設定装置
Ｌ６の出力ｃ２用いて１等価入側板厚ΔＨｅを次式（８
）によって求める。

ΔＨ６＝ｍΔｆ（−Ｃ，Δｈ　　　　　　　　　・（８
）ミルスプリング量演算装置１２は、圧下位置検出装置
８の出力に材料の移送時間補償を施し几ΔＳと、出側板
厚計４の出力Δｈを用いてミルスプリング量実績値ΔＳ
ａを次式（９）によシ求める。

ΔＳａ＝Δｈ−ΔＳ　　　　　　　　・・・（９）制御
ゲイン修正装置１３では、等両人側板厚演算装置１１の
出力ΔＨｅ　と、ミルスプリング量演算装置１２の出力
ΔＳａと、ＦＦ’制御ゲイン演算装置１４．１　　　　
　　　　　１ の出力Ｇにもとついて−の修正量ΔＨ’を次式（１０１
に％式％ ｇは正のイω正ゲインである。Ｅ’Ｆ制御ゲイン演算装
置１４では、制御ゲイン修正装置１３の出力づいて、 によってＧｉ更新し、ＦＦ制御装置６に入力する。

ＦＢ制御ゲ・ｆン演算装置１５は、Ｆ’Ｅ’制御ゲイン
演算装置１４の出力Ｇと、影響係数設定装置１６の出力
ＣにもとづいてＦ”Ｂ制御ゲインＨｉＨ＝１＋Ｃ−Ｇ　
　　　　　　　　−−−（１２１によって演算し、ＦＢ
制御装置７に入力する。

次に発明の詳細な説明する。

等何人側板厚変動演算装置１１は、入側板厚変動ΔＨと
出側板厚変動Δｈの両方によって発生する圧延荷重変動
と、同じ大きさの圧延荷重変動を単独で発生させるのに
必要な等両市な入側板厚変動量ΔＨ９ｉ求める処理を行
なう。ミルスプリング量演算悼若１２で求めたミルスプ
リング賛ΔＳａと等両人側板厚演算装置１１で求めたΔ
Ｈθ　を図示したのが第５図である。

第５図は第３図、第４図と同様ミル剛性曲線と塑性曲線
を表したもので、交点Ａが基準の圧延状態であり、入側
板厚にΔＨ１出側板厚にΔｈの変動が生じた交点Ｂがサ
ンプリング時の圧延状態である。交点１３／は出側板厚
は交点Ａと同じで、圧延荷重は交点Ｂと同じになる点で
あり、入側板厚変動ΔＨと出側板厚変動Δｈの両方に起
因する荷重変動と同じ大きさの荷重変動を入側板厚変動
ΔＨｅのみで発生させた状態に相当する。第５図のＡと
Ｂ′の関係は第３図のＡとＢの関係と同じである。

従って第５図におけるΔａｅとΔＳａの関係は第３図に
おけるＪ！（と　ΔＳＨの関係と同じでちり、そとなる
。実用的にはデータサンプリング毎に制御ゲインの値が
急激に変化することは望ましくない。

そこで、サンプリングデータのノイズ対策も含め、それ
まで用いていた制御ゲインに対し適当な修正を加えるこ
とにより急激な制御ゲインの変化を避けながら適正な値
に近付けるのが制御ゲイン修正装置１３である。

次にこの制御ゲイン修正装置１３の作用を第６図を用い
て説明する。第６図はΔＳａとΔＨｅの関係を図示した
もので傾きσの直線がそれまで用いていた制御ゲインに
相当する。また４つの点（ａｌ〜（ｄｌが以下で説明す
る４ケースのサンプリングデータに対応する。各ケース
での制御ゲイン修正装置１３の作用は、 ｔｂ＋　　Δ５ａ）Ｏかつ　ΔＨｅ）吉ΔＳａこうして
演算されたΔ■にもとづいてＦＦ制御ゲが可能となる。

またＦ’Ｂ制御ゲインＨにＦＢ制御ゲイン演算装置１５
でＯ３式によって決定され、そ廷 最適値１−乃→維持することが可能となる。

（ホ）実施例 第７図は本発明の実施例であって、等両人側板厚演算装
置１１としては、遅延演算装置１１１、ロックオン演算
装置１１２，１１３、乗算器１１４、加算器１１５よシ
構成され、ミルスプリング量演算装置１２としては遅延
演算装置１２１、ロックオン演算装置１２２．１２３、
加算器１２４よ）構成される。遅延演算装置１１１．１
２１は夫々入側板厚計３、圧延機２直下の点が出側板厚
計４の位置に到達する時間に相当する遅延演算処理を施
すもので、例えばディジタルメモリを用いて簡単に実現
できる。ロックオン演算装置１１２．１１３．１２２．
１２３は同一タイミングでロックオン処理を施す。制御
ゲイン修正装置は加算器１３１、乗算器１３２．１３３
、修正ゲイン設定装置１３４よＬ［成される。修正ゲイ
ン設定装置１３４は（１０１式における正の修正ゲイン
ｇ１Ｆｒ、設定するもつで定数としてもよいし、ミルス
プリング１演算装置１２の出力ΔＳａ　ｆ用いて第８図
のような構成としてもよい。第８図において、１３５ａ
、１３５ｂ、１３５Ｃは乗算へ１３６は加算器、１３７
は定数設定装置、１３８は逆数演算装置、１３９は記憶
装置である。定数設定装置１３７は１よシ小さい正の定
数値を設定出力する装置であり記憶装置１３９は前回の
修正ゲイン演算結果ｇｅ記憶しておくだめの装置でちる
。第７図において、Ｆ′？制御ｌイン溜′ｒｑ味置装　
４け力ｎ筒器１４１−　配憶１［苦１４２、逆数演算装
置１４３より構成され記憶装置 置１４２では前回の演算結果百を記憶しておく。

Ｅ’Ｂ制御ゲイン演算装置１５は乗算器１５１、加算器
１５２、定数設定装置１５３よシ構成され、定数設定装
置１５３は定数１を設定出力する。Ｆ’Ｆ制御装置６は
入側板厚計３の直下の点が圧延機２の位置に到達する遅
延演算処理を施すための遅延演算装置６１と乗算器６２
より構成され、Ｅ’Ｂ制御装置７は比例積分演算を施す
ためのＰＩ演算装置７１と乗算器７２よシ構成されてい
る。圧下装置５は加算器５１、丈−ボアンプ５２、シＩ
Ｊ　７ダ５３より構成されている。影響係数設定装＃１
６では係数ｃｌ予め与えられる圧下率にもとづいて決定
し、設定出力する。

次に動作について説明する。ロックオン演算装置１１３
では次式Ｃｌ５）によシロツクオン処理が施される。

ΔＨ＝Ｈ−Ｈｒ、、　　　　　　　　　　　　・・・０
ＪＨ：遅延演算装置１１１の出力 ＨＬ：ロックオンタイミングにおける ロックオン演算装置１１２．１２２．１２３でも同じタ
イミングでロックオンが行なわれる。こうして得られた
ΔＨ１Δｈ、ΔＳにもとづいて（８）式、（９）式で定
義されたΔＨｅ、ΔＳａが演算される。次に制御ゲイン
修正装置１３、ＦＦ′制御ゲイン演算装置１４の動作に
ついてさらに詳細に説明する。以下では修正ゲイン設定
装置１３４として第８図の例全採用した場合の動作につ
いて説明する。このとき加算器１４１の出力は で与えられ１５正ゲイン設定装置１３４の出力はｇ−（
０＜λく１）　　　　・・・０９λ÷ｇｏ・ΔＳａ２ と表現できることがわかる。ただし訂、ｇｏは夫々−５
ｇの前回演算値である。今制御開始から第ｋサンプリン
グ目のデータにもとづいて演算しているとするとゲイン
百の値を決定する１つの目安として ができるだけ小さくなるように決めるという方法が有効
である。添字１はサンプリングデータの時た場合の各サ
ンプリングデータの推定誤差の２乗和に古いデータはど
小さい重みを付けたものであより が導かれることから簡単にわかる。こうして決定したＦ
Ｆ制御ゲインＧおよびこれにもとづいて決定したＦ’Ｂ
制御ゲインＨｉ用いてＦ’Ｆ板厚制御および］ｌ’Ｂ板
厚制御ヲ笑施することにょシ、材料の特注の変化にかか
わらず常に最適の応答特性で制御できることはすでに説
明したとおシである。

影響係数設定装置１６は本発明の特徴の１つであって、
本発明者の研究の結果得られた、（７）式で表わされる
影響係数の比Ｃが材料の硬度変化によらず一定であると
いう知見にもとづくものである。

圧下率が大きく異なるとＣの値も若干具なるため例えば
これ金子めテーブル化しておくことによって圧延スケジ
ュールに応じたＣの値が設定できる。

Ｃ２推定対象とせず定数とすることにより、推定すべき
係数値を唯一つとすることが可能となり、本発明の如き
単純な構成で高精度のゲイン推定をすることが可能とな
った。

（へ）効果 本発明の効果を第９図を用いて説明する。第９図は第７
図の実施例を、冷間可逆圧延機の板厚制御装置に適用し
たときの制御結果を示しだ図である。横軸全時間にとっ
て、第７図のロックオン演算装置１１３の出力ΔＨ１０
ツクオン演算装置１１２の出力Δｈ１加算器１１５の出
力ΔＨｅ、加算器１２４移を示している。ここで時刻ｔ
Ｂ　までは乗算器１３３はＯＦＦ状態でアシ、本発明の
ゲイン自動調整機能は作用していない。時刻ｔＢで乗算
器１３３がＯＮとなり、ゲイン自動調整が開始している
。第９図から明らかなように時刻ｔＡで発生した入側板
厚変動は当初ＡＧＣゲインＧが適切でないため十分制御
されず、出側板厚Δｈは大きくハンチングを示している
が、時刻ｔＢでゲイン自動調整が開始されるとハンチン
グは速かに抑制されている。さらに本発明の装置で、高
精度のゲイン自動調整が可能となったのは、圧延荷重信
号を用いないため、その雑音の影響を全く受けず、また
圧延理論上無理のある仮定を前提としないという本発明
の特徴によるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用いる圧延機制御装置のブロック図、 第２図は従来の板厚制御ゲイン自動調整方法を説明する
ためのブロック図、 第３図はフィードフォワード制御装置におけるゲイン決
定を説明するためのグラフ、 第４図はフィードバック制御装置におけるゲイン決定を
説明するためのグラフ、 第５図は本発明におけるゲイン決定を説明するためのグ
ラフ、 第６図は本発明における制御ゲイン修正を説明するため
のグラフ、 第７図は本発明を用いた装置の実施例を示すブロック図
、 第８図は本発明の修正ゲイン設定を行う装置の例を示す
ブロック図、 第９図は本発明の詳細な説明するためのグラフ。 特許出願人　住友金属工業株式会社 （外５名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧延機の入側に設置された入側板厚計の出力（ΔＨ）と
   出側に設置された出側板厚計の出力（Δｈ）に基いて、
   圧下装置を操作して出側板厚を制御する板厚制御方法に
   おいて、 入側板厚から圧延荷重への影響係数（∂Ｐ／∂Ｈ）と出
   側板厚から圧延荷重への影響係数（∂Ｐ／∂ｈ）との比
   を予め定めて入出側板厚影響係数（（∂Ｐ／∂ｈ）／（
   ∂Ｐ／∂Ｈ））を設定出力し、 該入出側板厚影響係数として前記入側板厚計の出力と前
   記出側板厚計の出力とから式 ΔＨｅ＝ΔＨ＋［（∂Ｐ／∂ｈ）／（∂Ｐ／∂Ｈ）］・
   Δｈによつて、等価入側板厚変動（ΔＨｅ）を求め、前
   記出側板厚計の出力と、前記圧延機の圧下位置検出装置
   の出力ΔＳとから式 ΔＳａ＝Δｈ−ΔＳ によつてミルスプリング量（ΔＳａ）を演算し、前記等
   価入側板厚変動と前記ミルスプリング量とから板厚制御
   ゲインを演算することを特徴とする、圧延機の板厚制御
   ゲイン自動調整方法。