JPS63160712A - 圧延機の板厚制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属の圧延に係り、特に冷間タンデム圧延機、
および、冷間リバース圧延機に好適な、板厚制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

金属の圧延における板厚制御方式としては、従来ゲージ
メータＡＧＣ（自動板厚制御）、モニタＡＧＣ１または
、フィードフォワードＡＧＣなどが採用されてきた。即
ち各種外乱による偏差の一括制御（ゲージメータＡＧＣ
，モニタＡＧＣなど）、または、予測可能な原因に対す
る予測制御（入側板厚に対するフィードフォワードＡＧ
Ｃ。

ロール偏芯に対するロール偏芯制御など）である。

尚、この種装置としては、特開昭５７−９５２０号があ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の従来技術は、出側板厚偏差に及ぼす外乱には、定
性的には対応しているが、制御性能を向上させる為に、
制御モードや制御ゲインの点についての配慮がされてお
らず、制御精度の向上が頭打ちの状態である。また制御
モードや、制御ゲインの補正のためには、圧延状態の推
定（モデル同定）精度の向上が必要である。

本発明の目的は、出側板厚偏差に及ぼす外乱を原因別に
識別推定（この結果により外乱を減少させるべく）制御
せしめるようにした圧延機の板厚制御装置を提供するに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、出側板厚偏差に及ぼす外乱の原因となる各種
要因信号を検出する検出手段と、この検出手段の各種要
因信号と出側板厚偏差信号とを周波数成分に分解する手
段と囲周波数成分の比較を行ない出側板厚偏差への影響
係数を求める手段と。

この影響係数をもとに板厚の制御方法、制御ゲインの制
御を行う手段と、より成る。

〔作用〕

各種要因信号の周波数分解結果、出側板厚偏差信号の周
波数分解結果、とから影響係数が求まり、更に、板厚の
制御方法、制御ゲインの制御を適正に行いうる。

〔実施例〕

圧延機に於ける板厚制御においては、先ず出側板厚偏差
に与える外乱の種類と大きさを定量的に分析しなければ
ならない、第２図に示す様に圧延とは、圧延機の弾性変
形と材料の塑性変形とが荷重ＰＬで平衡している状態で
、出側板ｙ１．ｈが発生している状態を言う、この平衡
状態を崩す要因が。

外乱である。外乱を大別すると第３図（イ）〜（ニ）と
なる、即ち。

の４つである。ΔＨは当該圧延の前工程で発生した外乱
が被圧延材に及ぼした影響であり、ΔＳとΔＰμ、ΔＰ
ｈは、当該圧延によって発生する外乱である。各種外乱
の出側板厚偏差Δｈに及ぼす影響は第２図から分る通り
、平衡点まわりの圧延機の弾性係数をｋ、材料の塑性係
数をｎとすると・・・（２） となる、外乱の大きさとΔｈへの影響係数の大きさによ
って、制御すべき外乱と制御ゲインの大きさを知ること
ができる。

本発明は、圧延による出側板厚偏差は第３図の４つの成
分からなり、各々の影響はそれぞれ独立であり、その発
生周波数は特徴的なパターンを持ち、出側板厚を周波数
成分に分解する装置によって、各外乱とその制御量が推
定でき、また、制御を加えた後の出側板厚偏差を同様に
周波数成分に分解する装置により、制御の効果をそれぞ
れ独立に検証できる。という考えに基づいている。

先ず荷重変動外乱が少ない定常圧延時について。

本発明の説明を行ない、その後、非定常圧延時について
、説明を行なう。

１、定常圧延時 多くの圧延実績から経験的に判っていることは圧延速度
が変化しない圧延状態で出側板厚偏差Δｈに影響を及ぼ
すのは、入側板厚偏差外乱Δｈ。

入側板硬度変化、リールグリップ等による張力変化Δｐ
Ｈ，および、ロール偏芯外乱ΔＳである。従って出側板
厚偏差を周波数成分に分解し、■これからロール回転数
から求めたロール偏芯周波数、および、その整数倍の周
波数成分、■リール回転数から求めたグリップ周波数、
および、その整数倍の周波数成分、および■入側板厚か
ら求めた入側板厚偏差ΔＨの周波数成分を差引くことに
より、入側板硬度変化による周波数成分を求めることが
できる。第４図（イ）には、入側板厚偏差４Ｈの信号と
その周波数分解結果、第４図（ロ）には、出側板厚偏差
４ｈの信号とその周波数分解結果とを示す。従って上記
方法によって、出側板厚偏差を各外乱要素別に分離し、
その影響係数を求めることが可能である。

更に、フィードフォワードＡＧＣやロール偏芯制御を使
用している場合は、上記の方法を使って制御の効果を定
量的に求めることが出来るので。

制御モデルのパラメータエラーを定量的に推定し補正で
きる。

又、出側板厚信号の周波数成分を求めることと。

上記の補正をうけた制御系の応答性を比較することによ
って、制御系が追従できない周波数領域を求め、この領
域に含まれる周波数成分を制御指令信号から除去するこ
とにより、応答遅れによる外乱の増強という欠点も補正
することができる。

この様子を第５図に示す、この第５図は、制御系の閉ル
ープ周波数応答を示す、横軸は出側板厚偏差Δｈの外乱
周波数、縦軸は外乱除去効果を示す、この図によれば、
制御装置は高い周波数に対しては外乱除去効果が小さく
なることを示している６周波数ｆｃでｒＯＪになり、そ
れ以上の周波数では外乱が増加する。従って安定に制御
するには、ｆ４という周波数を設定してそれ以上の外乱
周波数を検出器出力から除去する方法が考えられる。こ
のｆａを決定するために、先に示した周波数領域のΔｈ
の信号この様に各外乱の影響係数と制御装置の適正なゲ
インを求めることができれば、より高精度な板厚制御が
可能となる。

２、非定常圧延時 非定常圧延時とは圧延速度が変化する部分である。非定
常圧延はその状態が時々刻々に変るため、出側厚み計で
は完全に補正できない。

従って前回の類似の圧延状態から影響を推定する方法が
とられる。ここでも問題となるのは外乱の影響の分類で
ある。

再現性がある外乱としては加速、減速時に出側板厚に変
化を生じさせるもので、圧延速度と強い相関性がある１
本発明は加減速時の出側板厚偏差信号から入側板厚偏差
分、ロール偏芯外部分、リールのグリップによる外部分
などを除くことを特徴とした。圧延荷重変動による出側
板厚への圧延速度の影響を求めるものである。また再現
性は非定常圧延状態を分類することで精度が上がる０本
発明は加速時、減速時、速度の変化率などを調べ、非定
常圧延状態を認識し類似のパターンを捜し。

そのパターンで補正を行うものである。この様子を第６
図に示す、第６図は、Δｈ外外乱中圧圧延機加速／減速
に伴う外乱の補償方法を示す０図でＰ１〜Ｐ＆は補償パ
ターン、■はロール速度、Ｒａｇは速度指令、※はロー
ル速度の微分値、補償パターンの切替部分ＧｃはＡＧＣ
装置のゲインを示す。

一方、再現性の無い外乱としては、硬度変化。

張力変動などが挙げられる。再現性のない外乱に対して
はロール直下の板厚変化を推定できるゲージメータＡ　
Ｇ　Ｃが有効である０本発明は再現性のない圧延状態の
発生しやすい圧延状態を指定して。

該当する圧延状態の間のみゲージメータＡＧＣを用いる
ものである。

この場合（１）式の弾性係数ＫをゲージメータＡＧＣを
用いてみかけの弾性係数に／（１−α）（αはゲージメ
ータＡＧＣの荷重フィードバック率）に置き換えΔｈが
最小になるようなαを求め採用する。この値は各外乱Δ
Ｈ１ΔＳ、ΔＰＩＩおよびΔＰｈの大きさに依存する。

〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。冷間
シングル圧延機において、入側厚み計１と出側厚み計２
を持ち、圧延速度を速度計３で検出する０周波数分析器
４Ａ、４Ｂは入側厚み計１゜出側厚み計２で検出する板
厚偏差ΔＨ２Δｈの周波数分析を行なう、可変帯域フィ
ルタ５は周波数濾波を行なう、ＡＧＣＶ＆Ｗ１１０は、
分析器４Ａ。

圧下量、検出量り、ゲイン補正装Ｗ９の補正ゲインをも
とに圧下制御装置１１を制御する。パラメータ補正装置
６は各種パラメータの補正を行なう。

この補正パラメータはモデル同定装置７でモデル同定に
使用され、ゲイン補正装Ｗ１９の補正に供する。ゲイン
補正装！？９は、制御系モデル８からそのモデルを受け
とる。出側板厚りは４ｉ１１類の外乱ΔＨ９ΔＳ、ΔＰ
、（ΔＰ＃）、ΔＰｋによって発生し、その影響は出側
板厚偏差Δｈを分析すると第４図（ロ）に示す様になる
。定常圧延時では主としてΔＨ９ΔＳ、ΔＰｋが、非定
常圧延時ではこれにΔＰμが加わる。ΔＳ、ΔＰｋ、Δ
Ｐｊはその発生機構からみて、ΔＳ、ΔＰｂはロールの
回転周波数に、またΔＰｌは圧延速度の変化に大きく依
存していることが知られている。ロールの回転周波数は
ロール径と圧延速度によって定まるから、ロール径をプ
リセットしておけば、これらΔＳ、ΔＰ、ΔＰμの外乱
発生周波数は圧延速度を測定することによって求められ
ることになる。

そこで、Δｈの信号からΔＳ、ΔＰｋ、ΔＰμを分離す
ればΔＨの出側への影響が求められる。また、ΔＳｔΔ
Ｐ　ｈ　ｐΔＰｊの発生周波数帯域は分っているので、
出側板厚信号を、該当する周波数帯域のみ通すフィルタ
５を用いれば、ΔＳ、ΔＰ　ｈ　。

Δｐ）の外乱の影響のみを実時間で測定でき、ΔＨのΔ
ｈへの板厚偏差の減衰率から求めた圧下の影響係数用、
ｋを用いて逆算すれば、ΔＳ、ΔＰｋ。

ΔＰＪの外乱量を実時間で求めることができる。

また、外乱の周波数を定量的に求めることにより制御系
の特性から、第５図に示す様に、制御効果が期待できな
い周波数領域の外乱は、制御範囲から除去し、天然の減
衰にまかせることができる。

本発明によれば、出側板厚外乱への分離と、圧下影響係
数ｍ、にの推定、検出器がないΔＳ。

ΔＰｋ、ΔＰＪ外乱の実時間測定と外乱発生モデルの自
動チューニングが可能である。

次に、第２図の実施例を示す、第１の実施例中。

圧延速度に依存しない周期で発生する外乱が合せて発生
する場合について述べる。冷間圧延において圧延速度に
依存しない周期で発生するものは。

入側板厚偏差と被圧延材の硬度ムラΔＰ、である。

入側板厚偏差は入側厚み計で直接測定できるので問題は
ない、従って、ここでは硬度ムラに対する本発明の実施
例を示す、硬度ムラは前工程の焼鈍ムラや、冷却時のス
キッド位はによって発生し、圧延中に発生周波数が一様
でない、従って本発明でΔＳ、ΔＰｈ、ΔＰｌがΔｈか
ら取除くことができるので、ΔＰ、外乱が発生している
かどうかは。

第１Ｖ！ｉの５のフィルタで検出可能である。ΔＰ。

外乱が発生する場合はゲージメータＡＯＣを採用するよ
うに、モデル同定装Ｗ７で制御モードを切替える。ゲー
ジメータＡＯＣを用いる場合は圧延機の弾性係数ｋをｋ
（Ｌ−α）（αは荷重フィードバック率）として制御し
ていることになり、出側板厚への影響は に 十−ΔＰｈ　　　　　　　　　　　　　　・・・（３）
となり、ΔＨ２ΔＳ、Δｐ　、、ΔＰｂの量から（２）
式をαで微分しΔｈが最小になるαに設定する。

〔発明の効果〕

本発明の効果は、従来分離できなかった各種外乱を周波
数成分に分解することにより、その分離を可能にして、
かつ、その制御の効果を直接求めることが可能であるた
めに、制御モードと制御ゲインを適正に選べること、ま
た、自動チューニングが可能になり、制御に学習機能を
付加することにより、従来あいまいだった板厚制御の効
果を外乱量に明確化できることである。

圧延状態が時々刻々に変る非定常圧延部に対しても、再
現性のあるものと、再現性がないものに出側板厚偏差を
分離することができることによって、制御パターンの自
動作成や、制御モード、　ｉｌ制御ゲインの切替えを、
あらかじめプリセットした圧延状態に対応して、自動的
に行なうことを可能にした。これらの発明によって、圧
延の全域でより高精度の板厚制御を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例を示す、シングル圧延機の
システム構成図、第２図は圧延現象を示す図、第３図は
、圧延に伴う出側板厚に影響を及ぼす４種類の外乱図、
第４図は入・出側板厚の周波数分解図、第５図は、制御
系周波数応答の図、第６図は、非定常圧延時の補償制御
モデルの図を示す。 １・・・入側厚み計、２・・・出側厚み計２３・・・速
度計、４Ａ、４Ｂ・・・周波数分析器、５・・・可変帯
域フィルタ、６・・・パラメータ補正装置、７・・・モ
デル同定装置、８・・・制御系モデル、９・・・ゲイン
補正装置。 １０・・・Ａ　Ｇ　Ｃ装置、１１・・・圧下制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧延機の出側板厚偏差に及ぼす外乱の原因となる各
   種要因信号を検出する検出手段と、この検出手段の各種
   要因信号と出側板厚偏差信号とを周波数成分に分解する
   手段と、両周波数成分の比較を行ない出側板厚偏差への
   影響係数を求める手段と、この影響係数をもとに板厚の
   制御方法及び制御ゲインの制御を行なう手段と、より成
   る圧延機の板厚制御装置。