KR20150142589A

KR20150142589A - 압연 설비의 제어 시스템

Info

Publication number: KR20150142589A
Application number: KR1020150065294A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 스즈키
Original assignee: 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2015-12-22
Also published as: JP2016000408A; CN105290118A; TW201600189A; TWI604900B; CN105290118B; JP6183299B2; KR101682297B1

Abstract

[과제]
압연재의 속도와 장력을 간섭 없이 제어할 수 있는 압연 설비의 제어 시스템을 제공한다.
[해결 수단]
압연 설비의 제어 시스템은, 압연재의 진행성분에 대응한 값에 인장성분에 대응한 값을 가한 값에 의거하여, 압연기의 롤과 다른 롤 중의 후방측의 후방 롤을 구동하는 후방 롤 모터의 토오크 기준치를 산출하는 후방 하이브리드 컨트롤러와, 압연재의 진행성분에 대응한 값으로부터 인장성분에 대응한 값을 감한 값에 의거하여, 압연기의 롤과 다른 롤 중의 전방측의 전방 롤을 구동하는 전방 롤 모터의 토오크 기준치를 산출하는 전방 하이브리드 컨트롤러를 구비하였다.

Description

압연 설비의 제어 시스템{CONTROL SYSTEM FOR ROLLING EQUIPMENT}

본 발명은, 압연 설비의 제어 시스템에 관한 것이다.

예를 들면, 특허 문헌 1에서, 압연재의 두께와 형상을 간섭 없이 제어하는 압연 설비의 제어 시스템이 제안되어 있다. 당해 제어 시스템에 의하면, 압연재의 두께와 형상을 적절히 제어할 수 있다.

일본 특개2011-147957호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 것에서는, 압연재의 속도와 장력을 간섭 없이 제어할 수는 없다. 이 때문에, 압연재를 안정하게 반송할 수가 없다.

본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위해 이루어졌다. 본 발명의 목적은, 압연재의 속도와 장력을 간섭 없이 제어할 수 있는 압연 설비의 제어 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 압연 설비의 제어 시스템은, 압연기의 롤과 다른 롤과의 사이를 진행하는 압연재의 속도를 계측하는 속도 계측부와, 상기 압연기의 롤과 상기 다른 롤과의 사이를 진행하는 압연재의 장력을 계측하는 장력 계측부와, 상기 압연재의 속도의 지령치와 상기 속도 계측부에 의해 계측된 상기 압연재의 속도와의 편차에 의거하여, 상기 압연재의 진행성분에 대응한 값을 산출하는 진행성분 산출부와, 상기 압연재의 장력의 지령치와 상기 장력 계측부에 의해 계측된 상기 압연재의 장력과의 편차에 의거하여, 상기 압연재의 진행성분과 직교한 인장성분에 대응한 값을 산출하는 인장성분 산출부와, 상기 압연재의 진행성분에 대응한 값에 인장성분에 대응한 값을 가한 값에 의거하여, 상기 압연기의 롤과 상기 다른 롤 중의 후방측의 후방 롤을 구동하는 후방 롤 모터의 토오크 기준치를 산출하는 후방 하이브리드 컨트롤러와, 상기 압연재의 진행성분에 대응한 값으로부터 인장성분에 대응한 값을 감한 값에 의거하여, 상기 압연기의 롤과 상기 다른 롤 중의 전방측의 전방 롤을 구동하는 전방 롤 모터의 토오크 기준치를 산출하는 전방 하이브리드 컨트롤러를 구비하였다.

본 발명에 의하면, 토오크 기준치는, 압연재의 진행성분에 대응한 값과 인장성분에 대응한 값에 의거하여 산출된다. 이 때문에, 압연재의 속도와 장력과의 응답성을 서로 독립적으로 설계할 수 있다. 그 결과, 압연재의 속도와 장력을 간섭 없이 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 압연 설비의 제어 시스템을 이용한 압연 설비의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 권취릴 모터의 토오크 제어와 밀 모터의 토오크 제어를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 압연 설비의 제어 시스템의 후방 하이브리드 컨트롤러를 설명하기 위한 블록선도.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에서의 압연 설비의 제어 시스템의 전방 하이브리드 컨트롤러를 설명하기 위한 블록선도.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 속도 제어를 설명하기 위한 블록선도.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 장력 제어를 설명하기 위한 블록선도.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 2에서의 압연 설비의 제어 시스템의 권취릴 모터를 설명하기 위한 블록선도.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 2에서의 압연 설비의 제어 시스템의 밀 모터를 설명하기 위한 블록선도.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 2에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 속도 제어를 설명하기 위한 블록선도.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 2에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 장력 제어를 설명하기 위한 블록선도.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 2에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 속도 제어와 장력 제어를 설명하기 위한 도면.
도 12는 본 발명의 실시의 형태 3에서의 압연 설비의 제어 시스템의 권취릴 모터를 설명하기 위한 블록선도.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 3에서의 압연 설비의 제어 시스템의 밀 모터를 설명하기 위한 블록선도.
도 14는 본 발명의 실시의 형태 3에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 속도 제어를 설명하기 위한 블록선도.
도 15는 본 발명의 실시의 형태 3에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 장력 제어를 설명하기 위한 블록선도.
도 16은 본 발명의 실시의 형태 4에서의 압연 설비의 제어 시스템을 이용한 압연 설비의 구성도.
도 17은 본 발명의 실시의 형태 4에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 밀 모터의 토오크 제어와 브라이들롤 모터의 토오크 제어를 설명하기 위한 도면.
도 18은 본 발명의 실시의 형태 4에서의 압연 설비의 제어 시스템의 후방 하이브리드 컨트롤러를 설명하기 위한 블록선도.
도 19는 본 발명의 실시의 형태 4에서의 압연 설비의 제어 시스템의 전방 하이브리드 컨트롤러를 설명하기 위한 블록선도.
도 20은 본 발명의 실시의 형태 4에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 속도 제어를 설명하기 위한 블록선도.
도 21은 본 발명의 실시의 형태 4에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 장력 제어를 설명하기 위한 블록선도.
도 22는 본 발명의 실시의 형태 5에서의 압연 설비의 제어 시스템의 밀 모터를 설명하기 위한 블록선도.
도 23은 본 발명의 실시의 형태 5에서의 압연 설비의 제어 시스템의 브라이들롤 모터를 설명하기 위한 블록선도.
도 24는 본 발명의 실시의 형태 5에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 속도 제어를 설명하기 위한 블록선도.
도 25는 본 발명의 실시의 형태 5에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 장력 제어를 설명하기 위한 블록선도.
도 26은 본 발명의 실시의 형태 6에서의 압연 설비의 제어 시스템의 밀 모터를 설명하기 위한 블록선도.
도 27은 본 발명의 실시의 형태 6에서의 압연 설비의 제어 시스템의 브라이들롤 모터를 설명하기 위한 블록선도.
도 28은 본 발명의 실시의 형태 6에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 속도 제어를 설명하기 위한 블록선도.
도 29는 본 발명의 실시의 형태 6에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 장력 제어를 설명하기 위한 블록선도.

본 발명을 실시하기 위한 형태에 관해 첨부의 도면에 따라 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호가 붙여진다. 당해 부분의 중복 설명은 적절히 간략화 내지 생략한다.

실시의 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 압연 설비의 제어 시스템을 이용한 압연 설비의 구성도이다.

도 1의 냉간 가역 압연 시스템에 있어서, 「상류」, 「하류」, 「전방」, 「후방」, 「입측」, 「출측」은, 도시된 위치 관계로 정의된다. 압연재(1)의 진행 방향의 후방측에는, 권취(卷取)릴(2)이 마련된다. 권취릴(2)의 중심에는, 권취릴 모터(3)의 출력축이 부착된다. 권취릴 모터(3)에는, 권취릴 구동 장치(4)가 접속된다.

압연재(1)의 진행 방향의 전방측에는, 권려(卷戾)릴(5)이 마련된다. 권려릴(5)의 중심에는, 권려릴 모터(6)의 출력축이 부착된다. 권려릴 모터(6)에는, 권려릴 모터 구동 장치(7)가 접속된다.

권취릴(2)과 권려릴(5)과의 사이에는, 압연기(8)가 마련된다. 압연기(8)는, 밀 롤(9)을 구비한다. 압연기(8)의 상방에는, 압하 장치(10)가 마련된다. 밀 롤(9)의 중심에는, 밀 모터(11)의 출력축이 부착된다. 압하 장치(10)와 밀 모터(11)에는, 압연기 구동 장치(12)가 부착된다.

권려릴(5)과 압연기(8)와의 사이에는, 입측 장력계(13)가 마련된다. 입측 장력계(13)는, 장력 계측부로서 기능한다. 입측 장력계(13)에는, 입측 이송롤(14)이 마련된다. 입측 이송롤(14)에는, 입측 회전속도 센서(15)가 접속된다. 입측 장력계(13)와 압연기(8)와의 사이에는, 입측 판속도계(板速度計)(16)가 마련된다. 입측 판속도계(16)는, 속도 계측부로서 기능한다. 입측 판속도계(16)와 압연기(8)와의 사이에는, 입측 판후계(板厚計)(17)가 마련된다.

압연기(8)와 권취릴(2)과의 사이에는, 출측 장력계(18)가 마련된다. 출측 장력계(18)는, 장력 계측부로서 기능한다. 출측 장력계(18)에는, 출측 이송롤(19)이 마련된다. 출측 이송롤(19)에는, 출측 회전속도 센서(20)가 접속된다. 압연기(8)와 출측 장력계(18)와의 사이에는, 출측 판속도계(21)가 마련된다. 출측 판속도계(21)는, 속도 계측부로서 기능한다. 압연기(8)와 출측 판속도계(21)와의 사이에는, 출측 판후계(22)가 마련된다.

입측 장력계(13)와 입측 회전속도 센서(15)와 입측 판속도계(16)와 입측 판후계(17)와 출측 장력계(18)와 출측 회전속도 센서(20)와 출측 판속도계(21)와 출측 판후계(22)에는, 컨트롤러(23)가 접속된다. 컨트롤러(23)는, 후방 하이브리드 컨트롤러(24)와 전방 하이브리드 컨트롤러(25)를 구비한다. 컨트롤러(23)는, 권취릴 구동 장치(4)와 권려릴 모터 구동 장치(7)와 압연기 구동 장치(12)에 접속한다.

압연기(8)의 입측에서, 입측 장력계(13)는, 압연재(1)의 장력을 계측한다. 입측 장력계(13)는, 압연재(1)의 장력의 응답치(T_in ^res)(㎫)를 출력한다. 입측 회전속도 센서(15)는, 입측 이송롤(14)의 회전속도를 계측한다. 입측 회전속도 센서(15)는, 입측 이송롤(14)의 회전속도의 응답치(n_in ^res)(rps)를 출력한다. 입측 판속도계(16)는, 압연재(1)의 속도를 계측한다. 입측 판속도계(16)는, 압연재(1)의 속도의 응답치(v_in ^res)(㎜/s)를 출력한다. 입측 판후계(17)는, 압연재(1)의 판두께를 계측한다. 입측 판후계(17)는, 압연재(1)의 판두께의 응답치(t_in ^res)(㎜)를 출력한다.

압연기(8)의 출측에서, 출측 장력계(18)는, 압연재(1)의 장력을 계측한다. 출측 장력계(18)는, 압연재(1)의 장력의 응답치(T_out ^res)(㎫)를 출력한다. 입측 회전속도 센서(15)는, 출측 이송롤(19)의 회전속도를 계측한다. 입측 회전속도 센서(15)는, 출측 이송롤(19)의 회전속도의 응답치(n_out ^res)(rps)를 출력한다. 출측 판속도계(21)는, 압연재(1)의 속도를 계측한다. 출측 판속도계(21)는, 압연재(1)의 속도의 응답치(v_out ^res)(㎜/s)를 출력한다. 출측 판후계(22)는, 압연재(1)의 판두께를 계측한다. 출측 판후계(22)는, 압연재(1)의 판두께의 응답치(t_out ^res)(㎜)를 출력한다.

컨트롤러(23)에서, 권취릴(2)은, 후방 롤로서 설정된다. 권취릴 모터(3)는, 후방 롤 모터로서 설정된다. 밀 롤(9)은, 전방 롤로서 설정된다. 밀 모터(11)는, 전방 롤 모터로서 설정된다.

컨트롤러(23)는, 응답치(T_in ^res)와 응답치(n_in ^res)와 응답치(v_in ^res)와 응답치(t_in ^res)와 응답치(T_out ^res)와 응답치(n_out ^res)와 응답치(v_out ^res)와 응답치(t_out ^res)에 의거하여 압연재(1)의 두께를 제어한다. 이때, 후방 하이브리드 컨트롤러(24)는, 권취릴 모터(3)의 토오크 기준치(τ_TR ^ref)(N/m)를 산출한다. 전방 하이브리드 컨트롤러(25)는, 밀 모터(11)의 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)(N/m)를 산출한다.

권취릴 구동 장치(4)는, 토오크 기준치(τ_TR ^ref)에 의거하여 권취릴 모터(3)를 제어한다. 권취릴 모터(3)는, 권취릴 구동 장치(4)의 제어에 의해 권취릴(2)을 구동한다. 압연기 구동 장치(12)는, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)에 의거하여 밀 모터(11)를 제어한다. 밀 모터(11)는, 압연기 구동 장치(12)의 제어에 의해 밀 롤(9)을 구동한다.

다음에, 도 2를 이용하여, 권취릴 모터(3)의 토오크 제어와 밀 모터(11)의 토오크 제어를 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 권취릴 모터의 토오크 제어와 밀 모터의 토오크 제어를 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(23)는, 권취릴(2)의 주속도(v_TR)(㎜/s)와 밀 롤(9)의 주속도(v_Mill)(㎜/s)와의 합분량(和分量)(1, 1)과 차분량(差分量)(1, -1)의 2변량으로 피드백 제어를 행한다.

주속도의 합분량(1, 1)과 차분량(1, -1)은, 권취릴(2)의 반경(R_TR)(㎜)과 권취릴 모터(3)의 각속도(ω_TR)(rad/s)와 밀 롤(9)의 반경(R_Mill)(㎜)과 밀 모터(11)의 각속도(ω_TR)(rad/s)를 이용하여 다음의 (1)식으로 표시된다.

[수식 1]

이때, 권취릴(2)의 반경(R_TR)은, 권취릴(2)에 감긴 압연재(1)의 양도 고려된다.

주속도의 합분량(1, 1)을 나타내는 벡터 공간은, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」으로 정의된다. 주속도의 차분량(1, -1)을 나타내는 벡터 공간은, 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」으로 정의된다.

컨트롤러(23)는, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서 압연재(1)의 속도를 결정한다. 컨트롤러(23)는, 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에 의거하여 압연재(1)의 장력을 결정한다. 이때, 주속도의 합분량(1, 1)과 차분량(1, -1)과는 직교한 벡터량이다. 이 때문에, 압연재(1)의 속도와 장력은 독립하여 결정된다.

권취릴 모터(3)의 각속도(ω_TR)(rad/s)와 밀 모터(11)의 각속도(ω_Mill)(rad/s)는, (1)식을 변형함에 의해 다음의 (2)식으로 표시된다.

[수식 2]

「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서의 주가속도의 기준치((d/dt)(v_TR+v_Mill)^ref)(㎜/s²)와 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서의 주가속도의 기준치((d/dt)(v_TR-v_Mill)^ref)(㎜/s²)는, 다음의 (3)식으로 표시된다.

[수식 3]

단, C_V는 속도용 PI 제어기에 의해 설정된다. C_T는 장력용 PI 제어기에 의해 설정된다. v_out ^cmd(㎜/s)는, 압연재(1)의 속도의 지령치이다. T_out ^cmd(㎫)는, 압연재(1)의 장력의 지령치이다.

권취릴 모터(3)의 각 가속도의 기준치((d/dt)ω_TR)(rad/s²)와 밀 모터(11)의 각속도(ω_Mill)(rad/s²)는, (2)식과 (3)식을 이용하여 다음의 (4)식으로 표시된다.

[수식 4]

후방 하이브리드 컨트롤러(24)는, (4)식의 양변의 제1행에 권취릴(2)측의 관성 모멘트(J_TR)(㎏·㎡)를 곱함에 의해 권취릴 모터(3)의 토오크 기준치(τ_TR ^ref)를 산출한다. 전방 하이브리드 컨트롤러(25)는, (4)식의 양변의 제2행에 밀 롤(9)측의 관성 모멘트(J_Mill)(㎏·㎡)를 곱함에 의해 밀 모터(11)의 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)를 산출한다. 토오크 기준치(τ_TR ^ref)와 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)는, 다음의 (5)식으로 표시된다.

[수식 5]

다음에, 도 3을 이용하여, 후방 하이브리드 컨트롤러(24)를 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 압연 설비의 제어 시스템의 후방 하이브리드 컨트롤러를 설명하기 위한 블록선도이다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 속도용 PI 제어기(24a)에는, 압연재(1)의 속도의 지령치(v_out ^cmd)와 응답치(v_out ^res)의 편차가 입력된다. 속도용 PI 제어기(24a)는, 진행성분 산출부로서, 당해 편차에 의거하여 압연재(1)의 진행성분에 대응한 값을 산출한다.

장력용 PI 제어기(24b)에는, 압연재(1)의 장력의 지령치(T_out ^cmd)와 응답치(T_out ^res)의 편차가 입력된다. 장력용 PI 제어기(24b)는, 인장성분 산출부로서, 당해 편차에 의거하여 압연재(1)의 인장성분에 대응한 값을 산출한다.

후방 하이브리드 컨트롤러(24)는, 속도용 PI 제어기(24a)의 출력치에 장력용 PI 제어기(24b)의 출력치를 가한 값에 의거하여, 권취릴 모터(3)의 토오크 기준치(τ_TR ^ref)를 산출한다. 토오크 기준치(τ_TR ^ref)는, 다음의 (6)식으로 표시된다.

[수식 6]

단, 관성 모멘트(J_TR)는, 권취릴(2)에 감긴 압연재(1)의 양도 고려된다.

토오크 기준치(τ_TR ^ref)는, 전류 제어기(24c)에 입력된다. 전류 제어기(24c)는, 토오크 기준치(τ_TR ^ref)에 의거하여 토오크 전류치(I_q)(A)를 산출한다. 토오크 전류치(I_q)에 의거하여, 권취릴 모터(3)의 d축 자속(φ_d)(Wb)이 결정된다. 당해 d축 자속(φ_d)과 관성 모멘트(J_TR)에 의거하여, 권취릴 모터(3)의 각속도의 응답치(ω_f ^res)(rad/s)가 결정된다. 각속도의 응답치(ω_TR ^res)와 권취릴(2)의 반경(R_TR)에 의거하여, 권취릴(2)의 주속도(v_TR ^res)가 결정된다. 이때, 권취릴(2)의 주속도(v_TR ^res)는, 피드백되지 않는다.

다음에, 도 4를 이용하여, 전방 하이브리드 컨트롤러(25)를 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에서의 압연 설비의 제어 시스템의 전방 하이브리드 컨트롤러를 설명하기 위한 블록선도이다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 속도용 PI 제어기(25a)에는, 압연재(1)의 속도의 지령치(v_out ^cmd)와 응답치(v_out ^res)의 편차가 입력된다. 속도용 PI 제어기(25a)는, 진행성분 산출부로서, 당해 편차에 의거하여 압연재(1)의 진행성분에 대응한 값을 산출한다.

장력용 PI 제어기(25b)에는, 압연재(1)의 장력의 지령치(T_out ^cmd)와 응답치(T_out ^res)의 편차가 입력된다. 장력용 PI 제어기(25b)는, 인장성분 산출부로서, 당해 편차에 의거하여 압연재(1)의 인장성분에 대응한 값을 산출한다.

전방 하이브리드 컨트롤러(25)는, 속도용 PI 제어기(25a)의 출력치로부터 장력용 PI 제어기(25b)의 출력치를 감한 값에 의거하여, 밀 모터(11)의 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)를 산출한다. 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)는, 다음의 (7)식으로 표시된다.

[수식 7]

토오크 기준치(τ_Mill ^ref)는, 전류 제어기(25c)에 입력된다. 전류 제어기(25c)는, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)에 의거하여 토오크 전류치(I_q)(A)를 산출한다. 토오크 전류치(I_q)에 의거하여, 밀 모터(11)의 d축 자속(φ_d)(Wb)이 결정된다. 당해 d축 자속(φ_d)과 관성 모멘트(J_Mill)에 의거하여, 밀 모터(11)의 각속도의 응답치(ω_Mill ^res)가 결정된다. 각속도의 응답치(ω_Mill ^res)와 밀 롤(9)의 반경(R_Mill)에 의거하여, 밀 롤(9)의 주속도(v_Mill ^res)가 결정된다. 이때, 밀 롤(9)의 주속도(v_Mill ^res)는, 피드백되지 않는다.

다음에, 도 5와 도 6을 이용하여, 압연재(1)의 속도 제어와 장력 제어를 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 속도 제어를 설명하기 위한 블록선도이다. 도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 장력 제어를 설명하기 위한 블록선도이다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 압연재(1)의 속도의 지령치(v_out ^cmd)와 응답치(v_out ^res)의 편차는 속도용 PI 제어기(26)에 입력된다. 속도용 PI 제어기(26)는, 당해 편차를 PI 제어함에 의해 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서의 주가속도의 기준치((d/dt)(v_TR+v_Mill)^ref)를 산출한다. 주가속도의 기준치((d/dt)(v_TR+v_Mill)^ref)는, 다음의 (8)식으로 표시된다.

[수식 8]

주가속도의 기준치((d/dt)(v_TR+v_Mill)^ref)에 의거하여, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서의 주속도의 기준치((v_TR+v_Mill)^ref)가 결정된다. 이때, 압연재(1)의 응답치(v_out ^res)는, 압연재(1)의 속도 분포와 중립점의 생각에 의거하여 가정된다. 구체적으로는, 압연재(1)의 응답치(v_out ^res)는, 권취릴(2)의 주속도의 응답치(v_TR ^res)와 밀 롤(9)의 주속 속도의 응답치(v_Mill ^res)의 평균치와 같다고 가정된다. 응답치(v_out ^res)는, 다음의 (9)식으로 표시된다.

[수식 9]

도 6에 도시하는 바와 같이, 압연재(1)의 장력의 지령치(T_out ^cmd)와 응답치(T_out ^res)의 편차는 장력용 PI 제어기(27)에 입력된다. 장력용 PI 제어기(27)는, 당해 편차를 PI 제어함에 의해 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서의 주가속도의 기준치((d/dt)(v_TR-v_Mill)^ref)를 산출한다. 주가속도의 기준치((d/dt)(v_TR-v_Mill)^ref)는, 다음의 (10)식으로 표시된다.

[수식 10]

주가속도의 기준치((d/dt)(v_TR-v_Mill)^ref)에 의거하여, 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서의 주속도의 기준치((v_TR-v_Mill)^ref)가 결정된다. 압연재(1)의 장력의 응답치(T_out ^res)는, 응력과 변형과의 관계에 의거하여 결정된다. 응답치(T_out ^res)는, 다음의 (11)식으로 표시된다.

[수식 11]

단, L은 권취릴(2)과 밀 롤(9) 사이의 거리이다. E는 압연재(1)의 영률이다.

응답치(T_out ^res)는, (10)식과 (11)식을 이용하여 다음의 (12)식으로 표시된다.

[수식 12]

이상으로 설명한 실시의 형태 1에 의하면, 토오크 기준치(τ_TR ^ref)와 토오크 기준(τ_Mill ^ref)과는, 압연재(1)의 진행성분에 대응한 값과 인장성분에 대응한 값에 의거하여 산출된다. 이 때문에, 압연재(1)의 속도와 장력과의 응답성을 서로 독립적으로 설계할 수 있다. 그 결과, 압연재(1)의 속도와 장력을 간섭 없이 제어할 수 있다.

실시의 형태 2.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 2에서의 압연 설비의 제어 시스템의 권취릴 모터를 설명하기 위한 블록선도이다. 도 8은 본 발명의 실시의 형태 2에서의 압연 설비의 제어 시스템의 밀 모터를 설명하기 위한 블록선도이다. 또한, 실시의 형태 1과 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 권취릴 모터(3)에는, 외란 옵저버(28)가 실장된다.

권취릴 모터(3)의 토오크 응답치(τ_TR ^res)는, 외란 토오크(τ_dis)(N·m)도 포함한다. 외란 토오크(τ_dis)는, 압연에 의한 부하 토오크, 장력에 의한 부하 토오크 등에 의해 발생한다.

외란 옵저버(28)에는, 토오크 기준치(τ_TR ^ref)가 입력된다. 외란 옵저버(28)에는, 권취릴 모터(3)의 각속도의 응답치(ω_TR ^res)가 입력된다.

외란 옵저버(28)는, 토오크 기준치(τ_TR ^ref)와 각속도의 응답치(ω_TR ^res)에 의거하여 외란 토오크의 추정치(τ_dis ^est)(N·m)를 산출한다. 이때, 컷오프 주파수(g_dis)(rad/s)와 권취릴(2)의 관성 모멘트의 노미널값(J_TR ^nom)(㎏·㎡)이 이용된다. 외란 토오크의 추정치(τ_dis ^est)는, 토오크 기준치(τ_TR ^ref)에 피드 포워드 보상된다. 외란 토오크의 추정치(τ_dis ^est)는, 외란 토오크(τ_dis)를 상쇄한다. 그 결과, 외란의 영향이 제거된다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 밀 모터(11)에는, 외란 옵저버(29)가 실장된다.

밀 모터(11)의 토오크 응답치(τ_Mill ^res)는, 외란 토오크(τ_dis)(N·m)도 포함한다. 외란 토오크(τ_dis)는, 압연에 의한 부하 토오크, 장력에 의한 부하 토오크 등에 의해 발생한다.

외란 옵저버(29)에는, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)가 입력된다. 외란 옵저버(29)에는, 밀 모터(11)의 각속도의 응답치(ω_Mill ^res)가 입력된다.

외란 옵저버(29)는, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)와 각속도의 응답치(ω_b ^res)에 의거하여 외란 토오크의 추정치(τ_dis ^est)(N·m)를 산출한다. 이때, 컷오프 주파수(g_dis)(rad/s)와 밀 롤(9)의 관성 모멘트의 노미널값(J_Mill ^nom)(㎏·㎡)이 이용된다. 외란 토오크의 추정치(τ_dis ^est)는, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)에 피드 포워드 보상된다. 외란 토오크의 추정치(τ_dis ^est)는, 외란 토오크(τ_dis)를 상쇄한다. 그 결과, 외란의 영향이 제거된다.

다음에, 도 9와 도 10을 이용하여, 압연재(1)의 속도 제어와 장력 제어를 설명한다.

도 9는 본 발명의 실시의 형태 2에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 속도 제어를 설명하기 위한 블록선도이다. 도 10은 본 발명의 실시의 형태 2에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 장력 제어를 설명하기 위한 블록선도이다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서도, 외란 옵저버(30)가 동작한다. 그 결과, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서도, 외란 옵저버(31)가 동작한다. 그 결과, 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다.

다음에, 도 11을 이용하여, 외란의 영향이 제거된 때의 속도 제어와 장력 제어를 설명한다.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 2에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 속도 제어와 장력 제어를 설명하기 위한 도면이다. 도 11의 상단은, 압연재(1)의 속도의 응답치(v_out ^res)를 도시하는 도면이다. 도 11의 하단은, 압연재(1)의 장력의 응답치(T_out ^res)이다.

시각(T)이 0(s)부터 3(s)까지의 사이에서는, 압연이 시작되고 있지 않다. 이때, 스톨 운전이 행하여진다. 구체적으로는, 압연재(1)의 속도의 지령치(v_out ^cmd)가 0(㎜/s)인 상태에서, 압연재(1)의 장력의 지령치(T_out ^cmd)가 100(㎫)으로 설정된다.

시각(T)이 3(s)이 되면, 압연재(1)의 속도의 지령치(v_out ^cmd)가 주어진다. 예를 들면, 시각(T)이 3(s)부터 5(S)까지의 사이와 6(s)부터 7(S)까지의 사이에서는, 압연재(1)의 속도의 지령치(v_out ^cmd)가 변화한다.

종래 제어에서는, 밀 모터(11)측에서, 속도 제어가 행하여진다. 권취릴 모터(3)측에서, 장력 제어가 행하여진다. 이 경우, 압연재(1)의 장력의 응답치(T_out ^res)는, 지령치(T_out ^cmd)에 대해 작아진다. 이에 대해, 하이브리드 제어에서는, 압연재(1)의 장력의 응답치(T_out ^res)는, 지령치(T_out ^cmd)와 동등하게 유지된다.

이상으로 설명한 실시의 형태 2에 의하면, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다. 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다. 이 때문에, 압연재(1)의 속도 제어와 장력 제어에 대해, 외란을 억제할 수 있다.

실시의 형태 3.

도 12는 본 발명의 실시의 형태 3에서의 압연 설비의 제어 시스템의 권취릴 모터를 설명하기 위한 블록선도이다. 도 13은 본 발명의 실시의 형태 3에서의 압연 설비의 제어 시스템의 밀 모터를 설명하기 위한 블록선도이다. 또한, 실시의 형태 2와 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 12에 도시하는 바와 같이, 권취릴 모터(3)에는, SFC(Simulator Following Control)(32)가 실장된다. SFC(32)는, 전류 제어 모델, 규범 모델, PD 제어기를 구비한다.

SFC(32)에서, 전류 제어 모델은, 토오크 기준치(τ_TR ^ref)를 1차 지연계로서 근사한다. 규범 모델은, 전류 제어 모델의 출력치에 의거하여 권취릴 모터(3)의 각속도의 모델값(ω_TR ^m)(rad/s)을 산출한다. 이때, 외란의 영향이 없는 모델이 이용된다. PD 제어기는, 모델값(ω_TR ^m)과 응답치(ω_TR ^res)의 편차를 PD 제어함에 의해, 보상 토오크(τ_cmp)(N·m)를 산출한다. 보상 토오크(τ_cmp)는, 토오크 기준치(τ_TR ^ref)에 피드 포워드 보상된다. 보상 토오크(τ_cmp)는, 외란 토오크(τ_dis)를 상쇄한다. 그 결과, 외란의 영향이 제거된다.

도 13에 도시하는 바와 같이, 밀 모터(11)에는, SFC(33)가 실장된다. SFC(33)는, 전류 제어 모델, 규범 모델, PD 제어기를 구비한다.

SFC(33)에서, 전류 제어 모델은, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)를 1차 지연계로서 근사한다. 규범 모델은, 전류 제어 모델의 출력치에 의거하여 밀 모터(11)의 각속도의 모델값(ω_Mill ^m)(rad/s)을 산출한다. 이때, 외란의 영향이 없는 모델이 이용된다. PD 제어기는, 모델값(ω_Mill ^m)과 응답치(ω_Mill ^res)의 편차를 PD 제어함에 의해, 보상 토오크(τ_cmp)(N·m)를 산출한다. 보상 토오크(τ_cmp)는, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)에 피드 포워드 보상된다. 보상 토오크(τ_cmp)는, 외란 토오크(τ_dis)를 상쇄한다. 그 결과, 외란의 영향이 제거된다.

다음에, 도 14와 도 15를 이용하여, 압연재(1)의 속도 제어와 장력 제어를 설명한다.

도 14는 본 발명의 실시의 형태 3에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 속도 제어를 설명하기 위한 블록선도이다. 도 15는 본 발명의 실시의 형태 3에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 장력 제어를 설명하기 위한 블록선도이다.

도 14에 도시하는 바와 같이, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서도, SFC(34)가 동작한다. 그 결과, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다.

도 15에 도시하는 바와 같이, 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서도, SFC(35)가 동작한다. 그 결과, 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다.

이상으로 설명한 실시의 형태 3에 의하면, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다. 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다. 이 때문에, 압연재(1)의 속도 제어와 장력 제어에 대해, 외란을 억제할 수 있다.

실시의 형태 4.

도 16은 본 발명의 실시의 형태 4에서의 압연 설비의 제어 시스템을 이용한 압연 설비의 구성도이다. 또한, 실시의 형태 1과 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 16의 냉간 탠덤 압연기 시스템에 있어서, 압연재(1)의 진행 방향의 후방측에는, 냉간 탠덤 압연기(36)가 마련된다. 냉간 탠덤 압연기(36)에서는, 복수의 압연 스탠드가 직렬로 접속된다. 복수의 압연 스탠드의 가장 입측에는, 제1 스탠드(37)가 마련된다.

제1 스탠드(37)는, 밀 롤(38)을 구비한다. 제1 스탠드(37)의 상방에는, 압하 장치(39)가 마련된다. 밀 롤(38)의 중심에는, 밀 모터(40)의 출력축이 부착된다. 압하 장치(39)와 밀 모터(40)에는, 압연기 구동 장치(41)가 접속된다.

압연재(1)의 진행 방향의 전방측에는, 이송롤(42)과 브라이들롤(43)이 마련된다. 브라이들롤(43)의 중심에는, 브라이들롤 모터(44)의 출력축이 부착된다. 브라이들롤 모터(44)에는, 브라이들롤 구동 장치(45)가 접속된다.

브라이들롤(43)과 제1 스탠드(37)와의 사이에는, 입측 판속도계(46)가 마련된다. 입측 판속도계(46)는, 속도 계측부로서 기능한다. 입측 판속도계(46)와 제1 스탠드(37)와의 사이에는, 입측 장력계(47)가 마련된다. 입측 장력계(47)는, 장력 계측부로서 기능한다. 입측 장력계(47)와 제1 스탠드(37)와의 사이에는, 입측 판후계(48)가 마련된다. 제1 스탠드(37)의 출측에는, 출측 판후계(49)가 마련된다.

입측 판속도계(46)와 입측 장력계(47)와 입측 판후계(48)와 출측 판후계(49)에는, 컨트롤러(50)가 접속된다. 컨트롤러(50)는, 후방 하이브리드 컨트롤러(51)와 전방 하이브리드 컨트롤러(52)를 구비한다. 컨트롤러(50)는, 압연기 구동 장치(41)와 브라이들롤 구동 장치(45)에 접속한다.

제1 스탠드(37)의 입측에서, 입측 판속도계(46)는, 압연재(1)의 속도를 계측한다. 입측 판속도계(46)는, 압연재(1)의 속도의 응답치(v_in ^res)를 출력한다. 입측 장력계(47)는, 압연재(1)의 장력을 계측한다. 입측 장력계(47)는, 압연재(1)의 장력의 응답치(T_in ^res)를 출력한다. 입측 판후계(48)는, 압연재(1)의 판두께를 계측한다. 입측 판후계(48)는, 압연재(1)의 판두께의 응답치(t_in ^res)를 출력한다.

제1 스탠드(37)의 출측에서, 출측 판후계(49)는, 압연재(1)의 판두께의 응답치(t_out ^res)를 출력한다.

컨트롤러(50)에서, 밀 롤(38)은, 후방 롤로서 설정된다. 밀 모터(40)는, 후방 롤 모터로서 설정된다. 브라이들롤(43)은, 전방 롤로서 설정된다. 브라이들롤 모터(44)는, 전방 롤 모터로서 설정된다.

컨트롤러(50)는, 응답치(v_in ^res)와 응답치(T_in ^res)와 응답치(t_in ^res)와 응답치(t_out ^res)에 의거하여 압연재(1)의 두께를 제어한다. 이때, 후방 하이브리드 컨트롤러(51)는, 밀 모터(40)의 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)를 산출한다. 전방 하이브리드 컨트롤러(52)는, 브라이들롤 모터(44)의 토오크 기준치(τ_BR ^ref)를 산출한다.

압연기 구동 장치(41)는, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)에 의거하여 밀 모터(40)를 제어한다. 밀 모터(40)는, 압연기 구동 장치(41)의 제어에 의해 밀 롤(38)을 구동한다. 브라이들롤 구동 장치(45)는, 토오크 기준치(τ_BR ^ref))에 의거하여 브라이들롤 모터(44)를 제어한다. 브라이들롤 모터(44)는, 브라이들롤 구동 장치(45)의 제어에 의해 브라이들롤(43)을 구동한다.

다음에, 도 17을 이용하여, 밀 모터(40)의 토오크 제어와 브라이들롤 모터(44)의 토오크 제어를 설명한다.

도 17은 본 발명의 실시의 형태 4에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 밀 모터의 토오크 제어와 브라이들롤 모터의 토오크 제어를 설명하기 위한 도면이다.

도 17에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(50)는, 밀 롤(38)의 주속도(v_Mill)(㎜/s)와 브라이들롤(43)의 주속도(v_BR)(㎜/s)와의 합분량(1, 1)과 차분량(1, -1)의 2변량으로 피드백 제어를 행한다.

후방 하이브리드 컨트롤러(51)는, 실시의 형태 1과 같은 사고방식에 의거하여 밀 모터(40)의 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)를 산출한다. 전방 하이브리드 컨트롤러(52)는, 실시의 형태 1과 같은 사고방식에 의거하여 브라이들롤 모터(44)의 토오크 기준치(τ_BR ^ref)를 산출한다. 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)와 토오크 기준치(τ_BR ^ref)는, 다음의 (13)식으로 표시된다.

[수식 13]

단, C_V는 속도용 PI 제어기에 의해 설정된다. C_T는 장력용 PI 제어기에 의해 설정된다. v_in ^cmd(㎜/s)는, 압연재(1)의 속도의 지령치이다. T_in ^cmd(㎫)는, 압연재(1)의 장력의 지령치이다.

다음에, 도 18을 이용하여, 후방 하이브리드 컨트롤러(51)를 설명한다.

도 18은 본 발명의 실시의 형태 4에서의 압연 설비의 제어 시스템의 후방 하이브리드 컨트롤러를 설명하기 위한 블록선도이다.

도 18에 도시하는 바와 같이, 속도용 PI 제어기(51a)에는, 압연재(1)의 속도의 지령치(v_in ^cmd)와 응답치(v_in ^res)의 편차가 입력된다. 속도용 PI 제어기(51a)는, 진행성분 산출부로서, 당해 편차에 의거하여 압연재(1)의 진행성분에 대응한 값을 산출한다.

장력용 PI 제어기(51b)에는, 압연재(1)의 장력의 지령치(T_in ^cmd)와 응답치(T_in ^res)의 편차가 입력된다. 장력용 PI 제어기(51b)는, 인장성분 산출부로서, 당해 편차에 의거하여 압연재(1)의 인장성분에 대응한 값을 산출한다.

후방 하이브리드 컨트롤러(51)는, 속도용 PI 제어기(51a)의 출력치에 장력용 PI 제어기(51b)의 출력치를 가한 값에 의거하여, 밀 모터(40)의 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)를 산출한다.

토오크 기준치(τ_Mill ^ref)는, 전류 제어기(51c)에 입력된다. 전류 제어기(51c)는, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)에 의거하여 토오크 전류치(I_q)(A)를 산출한다. 토오크 전류치(I_q)에 의거하여, 밀 모터(40)의 d축 자속(φ_d)(Wb)이 결정된다. 당해 d축 자속(φ_d)과 관성 모멘트(J_Mill)에 의거하여, 밀 모터(40)의 각속도의 응답치(ω_Mill ^res)(rad/s)가 결정된다. 각속도의 응답치(ω_Mill ^res)와 밀 롤(38)의 반경(R_Mill)에 의거하여, 밀 롤(38)의 주속도(v_Mill ^res)가 결정된다. 이때, 밀 롤(38)의 주속도(v_Mill ^res)는, 피드백되지 않는다.

다음에, 도 19를 이용하여, 전방 하이브리드 컨트롤러(52)를 설명한다.

도 19는 본 발명의 실시의 형태 4에서의 압연 설비의 제어 시스템의 전방 하이브리드 컨트롤러를 설명하기 위한 블록선도이다.

도 19에 도시하는 바와 같이, 속도용 PI 제어기(52a)에는, 압연재(1)의 속도의 지령치(v_in ^cmd)와 응답치(v_in ^res)의 편차가 입력된다. 속도용 PI 제어기(52a)는, 진행성분 산출부로서, 당해 편차에 의거하여 압연재(1)의 진행성분에 대응한 값을 산출한다.

장력용 PI 제어기(52b)에는, 압연재(1)의 장력의 지령치(T_in ^cmd)와 응답치(T_in ^res)의 편차가 입력된다. 장력용 PI 제어기(52b)는, 인장성분 산출부로서, 당해 편차에 의거하여 압연재(1)의 인장성분에 대응한 값을 산출한다.

전방 하이브리드 컨트롤러(52)는, 속도용 PI 제어기(52a)의 출력치로부터 장력용 PI 제어기(52b)의 출력치를 감한 값에 의거하여, 브라이들롤 모터(44)의 토오크 기준치(τ_BR ^ref)를 산출한다.

토오크 기준치(τ_BR ^ref)는, 전류 제어기(52c)에 입력된다. 전류 제어기(52c)는, 토오크 기준치(τ_BR ^ref)에 의거하여 토오크 전류치(I_q)(A)를 산출한다. 토오크 전류치(I_q)에 의거하여, 브라이들롤 모터(44)의 d축 자속(φ_d)(Wb)이 결정된다. 당해 d축 자속(φ_d)과 관성 모멘트(J_BR)에 의거하여, 브라이들롤 모터(44)의 각속도의 응답치(ω_BR ^res)(rad/s)가 결정된다. 각속도의 응답치(ω_BR ^res)와 브라이들롤(43)의 반경(R_BR)에 의거하여, 브라이들롤(43)의 주속도(v_BR ^res)가 결정된다. 이때, 브라이들롤(43)의 주속도(v_BR ^res)는, 피드백되지 않는다.

다음에, 도 20과 도 21을 이용하여, 압연재(1)의 속도 제어와 장력 제어를 설명한다.

도 20은 본 발명의 실시의 형태 4에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 속도 제어를 설명하기 위한 블록선도이다. 도 21은 본 발명의 실시의 형태 4에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 장력 제어를 설명하기 위한 블록선도이다.

도 20에 도시하는 바와 같이, 압연재(1)의 속도의 지령치(v_in ^cmd)와 응답치(v_in ^res)의 편차는 속도용 PI 제어기(53)에 입력된다. 속도용 PI 제어기(53)는, 당해 편차를 PI 제어함에 의해 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서의 주가속도의 기준치((d/dt)(v_Mill+v_BR)^ref)를 산출한다. 주가속도의 기준치((d/dt)(v_Mill+v_BR)^ref)는, 다음의 (14)식으로 표시된다.

[수식 14]

주가속도의 기준치((d/dt)(v_Mill+v_BR)^ref)에 의거하여, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서의 주속도의 기준치((v_Mill+v_BR)^ref)가 결정된다. 압연재(1)의 응답치(v_in ^res)는, 압연재(1)의 속도 분포와 중립점의 생각에 의거하여 가정된다. 구체적으로는, 압연재(1)의 응답치(v_in ^res)는, 밀 롤(38)의 주속도의 응답치(v_Mill ^res)와 브라이들롤(43)의 주속 속도의 응답치(v_BR ^res)의 평균치와 같다고 가정된다. 응답치(v_in ^res)는, 다음의 (15)식으로 표시된다.

[수식 15]

도 21에 도시하는 바와 같이, 압연재(1)의 장력의 지령치(T_in ^cmd)와 응답치(T_in ^res)의 편차는 장력용 PI 제어기(54)에 입력된다. 장력용 PI 제어기(54)는, 당해 편차를 PI 제어함에 의해 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서의 주가속도의 기준치((d/dt)(v_Mill-v_BR)^ref)를 산출한다. 주가속도의 기준치((d/dt)(v_Mill-v_BR)^ref)는, 다음의 (16)식으로 표시된다.

[수식 16]

주가속도의 기준치((d/dt)(v_Mill-v_BR)^ref)에 의거하여, 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서의 주속도의 기준치((v_Mill-v_BR)^ref)가 결정된다. 압연재(1)의 장력의 응답치(T_in ^res)는, 응력과 변형과의 관계에 의거하여 결정된다. 응답치(T_in ^res)는, 다음의 (17)식으로 표시된다.

[수식 17]

단, L은 밀 롤(38)과 브라이들롤(43) 사이의 거리이다. E는 압연재(1)의 영률이다.

응답치(T_in ^res)는, (16)식과 (17)식을 이용하여 다음의 (18)식으로 표시된다.

[수식 18]

이상으로 설명한 실시의 형태 4에 의하면, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)와 토오크 기준치(τ_BR ^ref)는, 압연재(1)의 진행성분에 대응한 값과 인장성분에 대응한 값에 의거하여 산출된다. 이 때문에, 압연재(1)의 속도와 장력과의 응답성을 서로 독립적으로 설계할 수 있다. 그 결과, 압연재(1)의 속도와 장력을 간섭 없이 제어할 수 있다.

실시의 형태 5.

도 22는 본 발명의 실시의 형태 5에서의 압연 설비의 제어 시스템의 밀 모터를 설명하기 위한 블록선도이다. 도 23은 본 발명의 실시의 형태 5에서의 압연 설비의 제어 시스템의 브라이들롤 모터를 설명하기 위한 블록선도이다. 또한, 실시의 형태 4와 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 22에 도시하는 바와 같이, 밀 모터(40)에는, 외란 옵저버(55)가 실장된다.

밀 모터(40)의 토오크 응답치(τ_Mill ^res)는, 외란 토오크(τ_dis)(N·m)도 포함한다. 외란 토오크(τ_dis)는, 밀 롤(38)의 개도(開度) 조작, 브라이들롤(43)의 입측에 마련된 루퍼 등의 진동에 의해 발생한다.

외란 옵저버(55)에는, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)가 입력된다. 외란 옵저버(55)에는, 밀 모터(40)의 각속도의 응답치(ω_Mill ^res)가 입력된다.

외란 옵저버(55)는, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)와 각속도의 응답치(ω_Mill ^res)에 의거하여 외란 토오크의 추정치(τ_dis ^est)(N·m)를 산출한다. 이때, 컷오프 주파수(g_dis)(rad/s)와 밀 롤(38)의 관성 모멘트의 노미널값(J_Mill ^nom)(㎏·㎡)이 이용된다. 외란 토오크의 추정치(τ_dis ^est)는, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)에 피드 포워드 보상된다. 외란 토오크의 추정치(τ_dis ^est)는, 외란 토오크(τ_dis)를 상쇄한다. 그 결과, 외란의 영향이 제거된다.

도 23에 도시하는 바와 같이, 브라이들롤 모터(44)에는, 외란 옵저버(56)가 실장된다.

브라이들롤 모터(44)의 토오크 응답치(τ_BR ^res)는, 외란 토오크(τ_dis)(N·m)도 포함한다. 외란 토오크(τ_dis)는, 밀 롤(38)의 개도 조작, 브라이들롤(43)의 입측에 마련된 루퍼 등의 진동에 의해 발생한다.

외란 옵저버(56)에는, 토오크 기준치(τ_BR ^ref)가 입력된다. 외란 옵저버(56)에는, 브라이들롤 모터(44)의 각속도의 응답치(ω_BR ^res)가 입력된다. 응답치(ω_BR ^res)는, 전방 속도 센서로부터 입력된다.

외란 옵저버(56)는, 토오크 기준치(τ_BR ^ref)와 각속도의 응답치(ω_b ^res)에 의거하여 외란 토오크의 추정치(τ_dis ^est)(N·m)를 산출한다. 이때, 컷오프 주파수(g_dis)(rad/s)와 브라이들롤(43)의 관성 모멘트의 노미널값(J_BR ^nom)(㎏·㎡)이 이용된다. 외란 토오크의 추정치(τ_dis ^est)는, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)에 피드 포워드 보상된다. 외란 토오크의 추정치(τ_dis ^est)는, 외란 토오크(τ_dis)를 상쇄한다. 그 결과, 외란의 영향이 제거된다.

다음에, 도 24와 도 25를 이용하여, 압연재(1)의 속도 제어와 장력 제어를 설명한다.

도 24는 본 발명의 실시의 형태 5에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 속도 제어를 설명하기 위한 블록선도이다. 도 25는 본 발명의 실시의 형태 5에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 장력 제어를 설명하기 위한 블록선도이다.

도 24에 도시하는 바와 같이, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서도, 외란 옵저버(57)가 동작한다. 그 결과, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다.

도 25에 도시하는 바와 같이, 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서도, 외란 옵저버(58)가 동작한다. 그 결과, 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다.

이상으로 설명한 실시의 형태 5에 의하면, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다. 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다. 이 때문에, 압연재(1)의 속도 제어와 장력 제어에 대해, 외란을 억제할 수 있다.

실시의 형태 6.

도 26은 본 발명의 실시의 형태 6에서의 압연 설비의 제어 시스템의 밀 모터를 설명하기 위한 블록선도이다. 도 27은 본 발명의 실시의 형태 6에서의 압연 설비의 제어 시스템의 브라이들롤 모터를 설명하기 위한 블록선도이다. 또한, 실시의 형태 3과 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 26에 도시하는 바와 같이, 밀 모터(40)에는, SFC(Simulator Following Control)(59)가 실장된다. SFC(59)는, 전류 제어 모델, 규범 모델, PD 제어기를 구비한다.

SFC(59)에서, 전류 제어 모델은, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)를 1차 지연계로서 근사한다. 규범 모델은, 전류 제어 모델의 출력치에 의거하여 밀 모터(40)의 각속도의 모델값(ω_Mill ^m)(rad/s)을 산출한다. 이때, 외란의 영향이 없는 모델이 이용된다. PD 제어기는, 모델값(ω_Mill ^m)과 응답치(ω_Mill ^res)의 편차를 PD 제어함에 의해, 보상 토오크(τ_cmp)(N·m)를 산출한다. 보상 토오크(τ_cmp)는, 토오크 기준치(τ_Mill ^ref)에 피드 포워드 보상된다. 보상 토오크(τ_cmp)는, 외란 토오크(τ_dis)를 상쇄한다. 그 결과, 외란의 영향이 제거된다.

도 27에 도시하는 바와 같이, 브라이들롤 모터(44)에는, SFC(60)가 실장된다. SFC(60)는, 전류 제어 모델, 규범 모델, PD 제어기를 구비한다.

SFC(60)에서, 전류 제어 모델은, 토오크 기준치(τ_BR ^ref)를 1차 지연계로서 근사한다. 규범 모델은, 전류 제어 모델의 출력치에 의거하여 브라이들롤 모터(44)의 각속도의 모델값(ω_BR ^m)(rad/s)을 산출한다. 이때, 외란의 영향이 없는 모델이 이용된다. PD 제어기(18c)는, 모델값(ω_BR ^m)과 응답치(ω_BR ^res)의 편차를 PD 제어함에 의해, 보상 토오크(τ_cmp)(N·m)를 산출한다. 보상 토오크(τ_cmp)는, 토오크 기준치(τ_BR ^ref)에 피드 포워드 보상된다. 보상 토오크(τ_cmp)는, 외란 토오크(τ_dis)를 상쇄한다. 그 결과, 외란의 영향이 제거된다.

다음에, 도 28과 도 29를 이용하여, 압연재(1)의 속도 제어와 장력 제어를 설명한다.

도 28은 본 발명의 실시의 형태 6에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 속도 제어를 설명하기 위한 블록선도이다. 도 29는 본 발명의 실시의 형태 6에서의 압연 설비의 제어 시스템에 의한 압연재의 장력 제어를 설명하기 위한 블록선도이다.

도 28에 도시하는 바와 같이, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서도, SFC(61)가 동작한다. 그 결과, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다.

도 29에 도시하는 바와 같이, 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서도, SFC(62)가 동작한다. 그 결과, 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다.

이상으로 설명한 실시의 형태 6에 의하면, 「압연재(1)의 진행 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다. 「압연재(1)의 인장 방향의 좌표 공간」에서도, 외란의 영향이 제거된다. 이 때문에, 압연재(1)의 속도 제어와 장력 제어에 대해, 외란을 억제할 수 있다.

1 : 압연재
2 : 권취릴
3 : 권취릴 모터
4 : 권취릴 구동 장치
5 : 권려릴
6 : 권려릴 모터
7 : 권려릴 모터 구동 장치
8 : 압연기
9 : 밀 롤
10 : 압하 장치
11 : 밀 모터
12 : 압연기 구동 장치
13 : 입측 장력계
14 : 입측 이송롤
15 : 입측 회전속도 센서
16 : 입측 판속도계
17 : 입측 판후계
18 : 출측 장력계
19 : 출측 이송롤
20 : 출측 회전속도 센서
21 : 출측 판속도계
22 : 출측 판후계
23 : 컨트롤러
24 : 후방 하이브리드 컨트롤러
24a : 속도용 PI 제어기
24b : 장력용 PI 제어기
24c : 전류 제어기
25 : 전방 하이브리드 컨트롤러
25a : 속도용 PI 제어기
25b : 장력용 PI 제어기
25c : 전류 제어기
26 : 속도용 PI 제어기
27 : 장력용 PI 제어기
28 : 외란 옵저버
29 : 외란 옵저버
30 : 외란 옵저버
31 : 외란 옵저버
32 : SFC
33 : SFC
34 : SFC
35 : SFC
36 : 냉간 탠덤 압연기
37 : 제1 스탠드
38 : 밀 롤
39 : 압하 장치
40 : 밀 모터
41 : 압연기 구동 장치
42 : 이송롤
43 : 브라이들롤
44 : 브라이들롤 모터
45 : 브라이들롤 구동 장치
46 : 입측 판속도계
47 : 입측 장력계
48 : 입측 판후계
49 : 출측 판후계
50 : 컨트롤러
51 : 후방 하이브리드 컨트롤러
51a : 속도용 PI 제어기
51b : 장력용 PI 제어기
51c : 전류 제어기
52 : 전방 하이브리드 컨트롤러
52a : 속도용 PI 제어기
52b : 장력용 PI 제어기
52c : 전류 제어기
53 : 속도용 PI 제어기
54 : 장력용 PI 제어기
55 : 외란 옵저버
56 : 외란 옵저버
57 : 외란 옵저버
58 : 외란 옵저버
59 : SFC
60 : SFC
61 : SFC
62 : SFC

Claims

압연기의 롤과 다른 롤과의 사이를 진행하는 압연재의 속도를 계측하는 속도 계측부와,
상기 압연기의 롤과 상기 다른 롤과의 사이를 진행하는 압연재의 장력을 계측하는 장력 계측부와,
상기 압연재의 속도의 지령치와 상기 속도 계측부에 의해 계측된 상기 압연재의 속도와의 편차에 의거하여, 상기 압연재의 진행성분에 대응한 값을 산출하는 진행성분 산출부와,
상기 압연재의 장력의 지령치와 상기 장력 계측부에 의해 계측된 상기 압연재의 장력과의 편차에 의거하여, 상기 압연재의 진행성분과 직교한 인장성분에 대응한 값을 산출하는 인장성분 산출부와,
상기 압연재의 진행성분에 대응한 값에 인장성분에 대응한 값을 가한 값에 의거하여, 상기 압연기의 롤과 상기 다른 롤 중의 후방측의 후방 롤을 구동하는 후방 롤 모터의 토오크 기준치를 산출하는 후방 하이브리드 컨트롤러와,
상기 압연재의 진행성분에 대응한 값으로부터 인장성분에 대응한 값을 감한 값에 의거하여, 상기 압연기의 롤과 상기 다른 롤 중의 전방측의 전방 롤을 구동하는 전방 롤 모터의 토오크 기준치를 산출하는 전방 하이브리드 컨트롤러를 구비한 것을 특징으로 하는 압연 설비의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 후방 롤은, 상기 압연기의 출측에 마련된 권취릴로 이루어지고,
상기 전방 롤은, 상기 압연기의 롤로 이루어지고,
상기 후방 롤 모터는, 상기 권취릴을 구동하는 권취릴 모터로 이루어지고,
상기 전방 롤 모터는, 상기 압연기의 롤을 구동하는 밀 모터로 이루어지고,
상기 후방 하이브리드 컨트롤러는, 상기 압연재의 진행성분에 대응한 값에 인장성분에 대응한 값을 가한 값에 대해 상기 권취릴측의 관성 모멘트를 곱한 값에 의거하여, 상기 권취릴 모터의 토오크 기준치를 산출하고,
상기 전방 하이브리드 컨트롤러는, 상기 압연재의 진행성분에 대응한 값으로부터 인장성분에 대응한 값을 감한 값에 대해 상기 압연기의 롤측의 관성 모멘트를 곱한 값에 의거하여, 상기 밀 모터의 토오크 기준치를 산출하는 것을 특징으로 하는 압연 설비의 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 후방 하이브리드 컨트롤러는, 상기 압연재의 진행성분에 대응한 값에 인장성분에 대응한 값을 가한 값에 대해 상기 권취릴이 권취한 상기 압연재의 양을 고려하여 산출된 상기 권취릴측의 관성 모멘트를 곱한 값에 의거하여, 상기 권취릴 모터의 토오크 기준치를 산출하는 것을 특징으로 하는 압연 설비의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 후방 롤은, 상기 압연기의 롤로 이루어지고,
상기 전방 롤은, 상기 압연기의 입측에 마련된 브라이들롤로 이루어지고,
상기 후방 롤 모터는, 상기 압연기의 롤을 구동하는 밀 모터로 이루어지고,
상기 전방 롤 모터는, 상기 브라이들롤을 구동하는 브라이들롤 모터로 이루어지고,
상기 후방 하이브리드 컨트롤러는, 상기 압연재의 진행성분에 대응한 값에 인장성분에 대응한 값을 가한 값에 의거하여, 상기 밀 모터의 토오크 기준치를 산출하고,
상기 전방 하이브리드 컨트롤러는, 상기 압연재의 진행성분에 대응한 값으로부터 인장성분에 대응한 값을 감한 값에 의거하여, 상기 브라이들롤 모터의 토오크 기준치를 산출하는 것을 특징으로 하는 압연 설비의 제어 시스템.
제4항에 있어서,
상기 후방 롤은, 상기 압연기의 가장 입측에 마련된 스탠드의 롤로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압연 설비의 제어 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 후방 롤 모터의 토오크 기준치와 상기 후방 롤 모터의 각속도의 응답치에 의거하여, 상기 후방 롤 모터의 외란 토오크를 산출하고, 상기 후방 롤 모터의 외란 토오크의 추정치를 상기 후방 롤 모터의 토오크 기준치에 피드 포워드 보상하고, 상기 전방 롤 모터의 토오크 기준치와 상기 전방 롤 모터의 각속도의 응답치에 의거하여, 상기 전방 롤 모터의 외란 토오크를 산출하고, 상기 전방 롤 모터의 외란 토오크의 추정치를 상기 전방 롤 모터의 토오크 기준치에 피드 포워드 보상하는 외란 옵저버를 구비한 것을 특징으로 하는 압연 설비의 제어 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 후방 롤 모터의 토오크 기준치와 상기 전방 롤 모터의 토오크 기준치를 1차 지연계로서 근사하는 전류 제어 모델과,
상기 전류 제어 모델의 출력치에 의거하여, 상기 후방 롤 모터의 각속도의 모델값과 상기 전방 롤 모터의 각속도의 모델값을 산출하는 규범 모델과,
상기 후방 롤 모터의 각속도의 모델값과 상기 후방 롤 모터의 각속도의 응답치와의 편차에 의거하여 상기 후방 롤 모터의 보상 토오크를 산출하고, 상기 후방 롤 모터의 보상 토오크를 상기 후방 롤 모터의 토오크 기준치에 피드 포워드 보상하고, 상기 전방 롤 모터의 각속도의 모델값과 상기 전방 롤 모터의 각속도의 응답치와의 편차에 의거하여 상기 전방 롤 모터의 보상 토오크를 산출하고, 상기 전방 롤 모터의 보상 토오크를 상기 전방 롤 모터의 토오크 기준치에 피드 포워드 보상하는 PD 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 압연 설비의 제어 시스템.