KR950010599B1 - 압연기 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

압연기 제어장치 및 제어방법

제1도는 본 발명의 실시예인 압연기 제어장치의 구성도.

제2도는 본 발명을 적용하는 압연시스템의 구성도.

제3도는 압연기의 구체적 구성을 설명하는 모식도.

제4도는 압연기의 동작을 설명하는 설명도.

제5도는 압연기의 동작점 설명도.

제6도는 모재변화시의 동작점 설명도.

제7도는 DDC제어에의 외란을 제거하는 압연현상의 설명도.

제8도는 부분제어(Section control)의 설명도.

제9도는 제1도의 구성에 있어서 제어파라메터와 입력신호의 관계설명도.

제10도는 상태 피이드백 제어계의 설명도.

제11도는 제어량 피이드백 제어계의 설명도.

제12도는 지령생성기구의 설명도.

제13도는 매스-플로우(Mass-Flow) 판두께 추정장치의 설명도.

제14도는 오프셋(offset) 제거과정의 설명도.

제15도는 본 실시예의 압연제어동작의 유효성을 표시한 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압연기 2 : 압연제어장치

3 : 검출장치 4 : 설정제어계

5 : DDC콘트롤러 6 : 압연기모델

7 : 관측장치 8 : 동작기

10 : 작업롤 13 : 유압압하장치

14 : 압연재 16 : 롤 구동장치

20 : 비례기구 21 : 적분기구

24 : 지령생성기구 25, 26 : 차분기구

70 : 매스-플로우(Mass-Flow) 판두께 추정기구

본 발명은 최적 서어보계로서 구성된 다변수제어의 압연기 제어장치와 그 제어방법에 관련되는 것이다.

최적 서어보계를 이용한 압연기제어의 종래의 예로서, 탄뎀(다단식)압연기에 의한 봉강압연제어로서, 상태량으로, 압하위치, 전방장력, 롤 회전수를 제어량으로, 판두께, 판폭, 압연하중 및 모타 토르크를 이용한 다변수제어의 제어모델을 구성하고 있다.

여기서는 압연하중과 장력에 의한 모재연신으로 압연이 이루어진다는 생각에서 전방장력을 제어하기 위해 자기스탠드의 롤 회전수를 상태량으로 이용하고 있다. 또한 제어량으로서는 판두께는 두께계에 의해 계측된 값을 직접 이용하고 있다.

상술한 바와같이, 최적 서-보계의 상태량으로서 전방장력을 이용하고 있으나, 전방장력과 후방장력의 두께에 대한 영향도를 비교하면, 전방장력의 영향도가 후방장력보다 적고 또한, 제어효과도 작다는 문제점이 있다.

또한, 제어량의 종속변수로서 있는 압연하중을 이용, 장력의 급변에 의한 불안정제어의 배려가 전혀 없고, 출측 두께계에 의한 검출두께는 압연재가 롤 직하부터 두께검출기까지의 이동간에 발생하는 큰 무응답시간(약 500msec)을 가지고 있기 때문에 롤 직하의 두께에 의한 제어출력은 이러한 무응답시간만큼 지연되고, 압연모재의 두께외란에 대한 두께정도의 저하 및 제품품질을 악화시키는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 다변수제어의 상태량과 제어량을 최소한도로 유효하게 선택하고 최적 서-보계에 의한 고정도로 안정한 압연제어장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적은 복수스탠드로 구성된 압연기의 복수의 상태량과 제어량의 실적치를 소정의 제어주기로서 검출하는 검출장치와, 설정제어장치에서 결정된 동작점과 목표설정치와 실적치와의 오차가 없도록 제어하는 DDC제어장치를 갖춘 압연기 제어장치에 있어, DDC제어장치는 압하위치, 후방장력 및 롤 속도를 상태량으로서 피-드백 제어하는 상태 피-드백 제어수단과, 출측 두께 및 후방장력을 제어량으로서 피-드백 제어하는 제어량 피-드백 제어수단을 가지는 최적 서-보계로 구성되므로서 달성된다. 또한, 상술한 제어량으로서의 출측 두께는 관측장치에 의한 질량일정의 법칙을 이용하여 추정연산한 롤 직하의 두께를 이용하므로서 달성된다.

본 발명에 의하면, 다변수제어의 상태량으로서 압연프로세스에 큰 영향을 주는 독립변수를 채용하여, 상태 피-드백 제어계에 의한 압연프로세스를 고응답으로 제어함과 동시에 제어량 피-드백 제어계에 의한 판두께 일정법칙을 실시한다. 특히, 종래의 전방장력보다 제어효과가 큰 후방장력과 그 후방장력을 제어하기 위한 앞 스탠드의 롤 속도를, 압하위치와 똑같이 상태량으로 취급하므로서 판두께정도를 향상시킬 수 있고, 제어량으로 장력을 이용하므로서 장력의 급변을 억제하여, 판파단등이 없는 안정조업을 실현시킬 수 있었다.

또한, 제어량인 출측 두께에 롤 직하의 추정치를 이용하므로서 출측 두께계까지의 무응답시간이 없는 고응답의 제어가 가능하며, 외란등에 의한 판두께정도 저하를 방지하여 품질을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하겠다.

제2도는 본 발명을 적용할 압연제어시스템을 표시하는 구성도이다. 압연기 1은 제어장치 2의 지령을 받아 소정의 정도로서 동작한다. 제어장치 2는 압연기 1의 동작상태를 표시하는 상태량과 제어량등의 실적치를 검출장치 3에 의해 주기적으로 검출하여 압연상태에 대응하는 조작지령을 생성하여 동작기 8을 동작시킨다.

압연기는 비선형성이 강하여, 선형제어이론에 바탕을 둔 현대제어이론을 그대로 적용할 수는 없는 시스템이다. 따라서 제어장치 2는 압연기 1의 동작상태에 대응하는 선형근사식을 이용하여 동작점을 결정하는 설정제어계 4를 가지며, 압연모델 6은 동작점을 결정하기 위해 사용된다. DDC콘트롤러 5는 설정제어계 4에 의해 동작점 또는 제어량과 조작량의 목표치로서의 설정값을 설정하며, 이러한 설정치와 검출장치 3으로부터의 실적치와의 편차를 "0"으로 만들기 위해 동작한다.

관측장치 7은 검출장치 3으로부터의 출력을 이용하여 제어에 필요하나 직접 계측이 불가능한 상태량을 측정한다.

제3도에 압연기 1의 스탠드구성을 표시하였다. 압연기 1의 각 스탠드에는 1대의 작업롤 10, 중간롤 11, 백업롤 12로 구성된다. 백업롤 12에는 압하장치 13이 설치되어 있으며 그 압하위치를 제어하는 것에 따라서, 중간롤 11에 접촉되어 있는 작업롤 10의 간격(롤갭)이 변화하며, 압연재료 14의 판두께와 장력을 변화시킬 수 있다. 작업롤 10의 축에는 치차장치 15를 경유하여 롤 구동장치(전동기) 16이 형성되어 있다. 이들 압하장치 13 및 롤 구동장치 16로 동작기 8을 구성한다.

제4도에는 상기 작업롤 10, 압연재 14의 관계를 도시하고 있다. 압연재 14는 도면의 좌에서 우로 이동하며, 압연재 14의 입축 두께 H, 출측 두께 h, 작업롤 간격 S, 작업롤에 걸리는 하중 P로서 표현되며, 또한 압연하중의 물리적 관계를 표현하기 위해 힐(Hill)의 근사식을 사용하고 있다. 이 근사식은 실험적으로 구한 수식이다.

여기에서, b는 판폭, x_i는 장력보정항, k_i는 평균변형저항, D_pi는 마찰보정항, R_i'는 편평롤경, H_i는 입측판두께이고, h_i는 출측 판두께이다.

여기에서, a₁~a₃는 정수이고, μ_i는 마찰계수, r_i는 압하율이다.

또한, 상기(수식 1)에서의 첨자 i는 다단압연기의 i스탠드의 물리량을 나타낸다. (수식 1)의 마찰계수보정항은 (수식 2)에 의해 표현되며, 게이지 미터(Gauge Meter)수식은 (수식 3)으로 표현된다. 압연모델 6은 기본적으로는 (수식 1)~(수식 3)으로 기술된다.

여기에서, S는 압하위치이고, K는 롤 탄성계수이다.

제5도는 (수식 1)과 (수식 3)과의 관계식을 나타내는 설명도이다. 종축은 압연하중 P, 횡축은 압하위치와 두께를 나타낸다. 하중식 (수식 1)의 횡축 두께와의 교점이 압연기의 입측 두께를 표시하며 하중식 (수식 1)과 게이지 미터(Gauge Meter)수식 (수식 3)과의 교점은 동작점을 나타내며, 동작점의 횡축의 위치가 출측 두께 h, 종축의 위치가 그때의 압연하중 P가 된다. 설정제어계 4는 각종의 압연조건에서 하중식과 게이지 미터(Gauge Meter)식과의 교점을 구하는 것이 된다.

동작점을 구하는 구체적인 방식으로서는 반복계산으로 해를 구하는 뉴우턴 방식이 있다.

그런데, 제6도에서 나타낸 것처럼, 압연모재의 두께가 H0에서 H1으로 변화한 경우 압연하중식과 게이지 미터식의 동작점이 변화해 버리기 때문에 출측 두께는 h0에서 h1으로, 압연하중은 P0에서 P1으로 변화한다. 그 결과 목표치 h를 벗어나게 된다. 여기서 제7도와 같이 압연기의 압하위치 S를 이동시켜 판두께를 소정의 목표두께로 만들기 위한 두께제어를 실시한다. 이때, 조작지령은 △S가 되며, 압하장치 13의 압하위치를 S1에서 S로 제어한다. 그 결과 게이지 미터식이 점점의 위치로부터 실선의 위치로 평행이동을 하여 하중식의 교점 h1, 압연하중 P1으로부터 판두께 h, 압연하중 P로 이동한다.

이와같이 압연하중식과 게이지 미터식의 교점인 동작점을 구하는 것이 설정제어계 4이고, 동작점으로부터의 이탈을 제어하는 것이 DDC콘트롤러 5이다.

제1도는 본 발명의 실시예로 최적 서-보계에 구성된 압연제어장치의 구성도이다. 복수 스탠드로 구성된 압연시스템 1은 지령생성기구 24의 조작지령(조작량)을 받아 원하는 정도로 동작한다. 차분기구 25와 비례기구 20은 상태 피이드백 제어계를 구성한다. 즉 검출장치 3으로 검출한 상태량과 설정제어계 4로 부여된 동작점의 설정치와의 편차를 차분기구 25에 의해 구해, 비례기구 20으로 이 편차치에 비례이득을 곱하여 상태편차 지령성분을 생성한다. 본 실시예에서는 상태량(μ)에 압하위치 S, 후방장력 τb, 전 스탠드의 롤 속도 VR을 사용한다.

차분기구 26과 적분기구 21은 제어량 피이드백 제어계를 구성한다. 검출장치 3은 관측장치 7을 사용하여 검출한 제어량과 설정제어계 4에 의해 부여된 제어량의 목표를 가르키는 설정치와의 차분을 차분기구 26에 의해 구하여 차분기구 21로 이 편차치에 적분이득을 곱하여 적분하고, 제어량 지령성분을 출력한다. 본 실시예의 제어량(y)에는 출측 판두께 h와 후방장력 τb를 이용한다.

지령생성기구 24는 비례기구 20으로부터의 상태편차 지령성분과, 적분기구 21로부터의 제어량 지령성분 및 설정제어계 4에 의해 부여된 목표지령치를 가산하고, 동작기 8에 출력하는 조작지령(조작량)을 생성한다.

즉, 동작기 8의 조작단으로서는 압하위치를 변경하는 압하장치 13 및 속도를 변경하는 롤 구동장치 16이 있고, 상기 조작지령은 압하위치 성분과 속도성분마다 생성되어 출력된다. 본 실시예의 구성에 의하면 상태 피이드백 제어계는 동작점에 대한 상태량의 실측치의 오차가 "0"이 되도록 제어를 실행한다. 상태량에는 표1과 같이 종래의 전방장력 τf에 비교하여 판두께에의 영향도가 큰 후방장력 τb를 사용하고 있기 때문에 판두께 정도를 향상하는 고응답의 상태량 제어를 실현한다. 또 제어량 피이드백 제어계는 출측 판두께를 제어하는 것으로 제품 판두께를 원하는 정도로 유지하는 것과 함께, 장력을 제어하는 것과 이의 급변을 방지하여 안정조업을 실현한다.

다음으로, 제1도에 표시한 DDC콘트롤러 5를 최적 서-보계에 설계하는 경우의 제어모델(제어파라메터)에 관해서 설명한다. DDC콘트롤러 5는 설정제어계 4로부터 제어량의 목표치와 상태량의 동작점이 설정치로서 부여되어 있다. 이 경우 DDC콘트롤러 5는 동작점과 실측치와의 편차가 "0"이 되도록 동작한다. 이른바, 레귤레이터계이다. 따라서 상태방정식은 설정치로부터의 편차를 구하는 편차치계에 의해 기술된다. 압연현상은 [수식 4]에 표시한 편차치계의 게이지 미터식 및 [수식 5]에 나타난 동작점 근방에서 테일러 전개한 미소변화분의 압연하중식으로 표시된다.

단, △h_i: 제i스탠드 출측 판두께

[수식 4]와 [수식 5]를 정리하여 통합하면 [수식 6]이 유도된다.

다음, 액튜에이터의 조작단에 위치한 압하장치 13 및 롤 구동장치 16의 동작을 각각 1차 늦추어서 근사(近似)하면, [수식 7][수식8]로 된다.

여기서, △S_pi: 제i스탠드 압하지령이다.

여기서, △V_pi는 제i스탠드 롤 속도지령이고, △V는 제i스탠드 롤 속도이다. 압연기의 후방장력 τb는 [수식 9]로서 표시되고, 매스플로우 일정식으로부터, 그 미소변화분을 구하면 [수식 10]으로 된다.

H_iV_ei= h_iV_oi

출측 판속 V_o및 그 미소변화식을 [수식 11]에, [수식 11]을 대입한 입측 판속 V_e의 미소변화식을 [수식 12]에 나타낸다.

V_oi= (1+f_i)V_Ri

△V_oi= (1+f_i)△V_Ri+ V_Ri△f_i

[수식 11][수식 12]를 [수식 9]에 대입하고, [수식 13]을 유도한다.

선진율식을 테일러 전개한 미소변화식을 [수식 14]로 나타낸다.

[수식 14]를 [수식13]에 대입하면 [수식 15]가 얻어진다.

여기서 [수식 16]에 나타난 전방장력 τf와 후방장력 τb의 관계로부터, [수식 15]를 후방장력에 통합하여 [수식 17]을 얻는다.

△τf_i= △τb_i+1……………………………………………………………(16)

[수식 17]에 [수식 11]를 대입하면 [수식 18]로 된다.

이상으로부터, 상태량인 압하위치 S, 롤 속도 V_R, 후방장력 τb의 관계식을 정리하여 행렬표시하면, [수식 19]의 상태방정식이 얻어진다.

[수식 19]에서, 조작단에 전(前)스탠드의 롤 속도 V_Ri-1를 이용하는 것은 이하의 이유에서이다. 제8도는 압연기의 연속적인 제어를 설명하기 위한 모식도이다. 압연기의 롤 속도를 변경하는 경우는, 변경하고자 하는 압연스탠드의 상류측 롤 속도를 매스플로우 일정으로 되도록 변경한다. 예를들면, i스탠드의 롤 속도를 V_s→V_i으로 변경한 경우, i-1스탠드, i-2스탠드, …의 롤 속도를 [수식 20], [수식 21]과 같이 구하여 변경한다.

상기 식으로부터 i스탠드의 후방장력을 변경하는 경우는, i-1스탠드의 롤 속도를 변경하는 경우가 1스탠드 분 적은 상태로 완료됨을 알 수 있다. 이것에 의해서 본 실시예에 대한 DDC콘트롤러 4의 조작단으로서는, 자(自)스탠드(i)의 압하제어장치 13와 함께 전(前)스탠드(i-1)의 롤 구동장치 16이 선택된다. 물론, 자 스탠드(i)의 롤 구동장치를 조작단으로서 제어가능하고, 이 경우는 상태량에 자 스탠드의 롤 속도를 사용하는 것이 팩터(factor)이다.

다음, [수식 19]의 각 행렬 A, B, C와 상태량 X, 조작량 U 및 제어량 Y의 각 벡터를 [수식 22]와 같이 기호 표시하고, 제어주기 Ts로서 이산화하여 [수식 23]의 상태방정식을 얻는다.

이 상태방정식 [수 23]에 관하여, 동작점의 상태마다에 표 2에 나타난 행렬요소를 구함으로서, 동작점 주위의 선형근사가 가능하게 된다.

y_l= C_{i, j}x_i……………………………………………………………………(22)

여기에서,

x = [△S △VR △τb]^T

u = [△S_p△V_p]^T

y = [△h △τb]^T

[표 2]

[수식 23]의 상태방정식이 얻어지면, 제1도의 상태피드백(feed-back) 제어계 및 제어량 피드백 제어계의 제어파라메터 Fx, Fe는 [수식 24]와 같이 주어진다. 제어파라메터의 계산은 상태방정식을 기초하여 리카치 방정식을 풀어서 얻어지지만, 자동제어 학회편의 [자동제어핸드북 제1부(154항)]등에 주지되어 있다.

[F_eF_x] = -[R + G^TPG]^-1G^TP0 …………………………………………(24)

다음에 제9도-제13도를 이용하여 최적 서어보 제어계로서 설계된 DDC콘트롤러 5의 상세한 구성과 동작을 설명한다.

제9도는 서-보계에 있어서 신호와 연산의 관계를 표시하였다. 제1도의 구성에는 제어파라메터와 상태량, 제어량에 있어서는 조작량의 관계식을 적용시킨 설명도이다. 상태 피이드백으로부터는 상태 편차지령 △Ux의 압하위치성분 △Sx와 롤 속도성분 △VRx가 출력된다. 제어량 피이드백으로부터는 제어량 지령 Ue는 압하위치성분 Se와 롤 속도성분 VRe가 출력된다. 또 설정제어계 4로부터는 조작지령 목표치 Us의 압하위치성분 Ss와 롤 속도성분 VRs가 출력된다.

이 값들이 지령생성기구 24로 성분에 따라 가산되어, 조작량 U(=S_p, V_Rp)가 출력된다.

제10도에 상태 피이드백 제어계의 상세도를 표시했다. 차분기구 25는 (수식 25)에 따라 소정주기로 검출장치 3에 의해 검출된 i스탠드의 압하위치 Si, 앞 스탠드의 롤 속도 V_Ri-1및 후방장력 τb_i와 설정제어계로 부터의 동작점 S_si, V_Rsi-1, τb_si와의 차분을 구해, 상태량의 편차치 △Si, △V_Ri-1, △τb_i를 출력한다.

X_i= [△S_i△V_Ri-1△τb_i]^T

비례제어기구 20은 각 상태량의 편차치 △Si, △V_Ri-1, △τb_i에 비례이득 fx₁₁, fx₁₂, fx₁₃을 곱하고 가산하여, i스탠드 압하장치의 위치편차 지령성분 △V_Rxi-1을 구한다.

제11도에 제어량 피이드백 제어계의 상세도를 표시한다. 차분기구 26은 [수식 26]에 따라 장력계에 의한 후방장력 τb_i및 출측 판두께계에 의한 판두께 hxi를 입력하고, 관측장치 7에 의해 추정된 롤 직하 판두께 h_MFi와, 설정제어계 4로부터 부여된 출측 판두께 목표치 hsi 및 후방장력 목표치 τb_si와의 차분을 구해, 제어량의 편차치 △hi와 △τb_i를 출력한다. 롤 직하 판두께 h_MF에 있어서는 아래에 설명한다.

y_i= [△h_i△τb_i]^T= [h_si- h_MFiτb_si-τb_i]^T……………………………(26)

적분기구 21은 각 제어량의 △hi, △τb_i에 적분이득 fe₁₁, fe₁₂를 곱해 화(和)를 구한 것에 적분하고, i스탠드 압하장치의 위치지령성분 Sei를 구한다. 같은 형태로 각 편차치에 적분이득 fe₂₁, fe₂₂를 곱해 화(和)를 구한 것에 적분하고, i-1스탠드의 롤 구동장치의 속도지령성분 Vei를 구한다.

제12도는 지령생성기구 24의 상세도이다. 지령생성기구 24는 설정제어계 4의 압하지령목표치 Ssi, 비례기구 20로부터의 압하지령 △Sxi, 적분기구 21로부터의 압하지령 Sse의 화(和)를 구해, i스탠드의 압하위치제어장치 13에 출력하는 압하지령 Spi를 생성한다.

같은 방법으로, 설정제어계 4의 속도지령 V_Rsi-1, 비례기구 20의 속도지령 △V_Rxi-1, 적분기구 21의 속도지령 V_Rei-1의 화(和)를 구해, i-1스탠드의 롤 구동장치 16에 출력하는 속도지령 V_Rpi-1을 생성한다.

제13도에, 직접 계측이 불가능한 값을 추정하는 관측장치 7의 하나로 롤 직하 판두께 h_MF를 추정하는 매스-플로우(질량일정법칙) 판두께 추정장치 70을 표시한다. 다단압연기의 i스탠드 앞쪽에 위치하는 판두께계 31의 계측치인 입측 판두께 Hi 및 판속계 32의 계측치인 입측 판속도 Vei와, i스탠드 후방에 위치하는 판속계 34의 계측치인 출측 판속도 Voi를 연산장치 71에 입력하여, [수식 27]의 연산을 향해 i스탠드의 롤 직하의 출측 판두께 h_MF를 구한다.

롤 직하의 판두께 h_MF를 계산하는 [수식 27]에 직접 검출이 불가능한 오프셋(offset)가 포함되어 있다. 여기서 이하와 같이 오프셋(Offset)양을 구하는 것에 의해 롤 직하 판두께 h_MF의 추정이 가능하다.

제14도에 표시된 것과 같이 롤 직하의 출측 판두께가 실제로 변화하고 있기 때문에 (b), 판두께계 33으로 계측되기까지에는 (c), 무응답시간 Td가 존재한다. 이 무응답시간은 롤 직하와 출측 판두께계 33간의 거리 L을 출측 판속도 Voi로 계산한 값이 된다.

즉, 출측 판두께의 변화에는 롤 간격과 장력에 의한 압연효과와 오프셋(Offset)에 의한 것이 있다. 오프셋(Offset) e는 동 도면(a)에서 설명상 스텝(step)변화하고 있지만 실제에는 롤 온도와 롤 마모등에 의해 생기는 형태로 변화된다.

우선 연산장치 71의 출력 h_MFi(최초는 오프셋(Offset)가 "0"이다)를, 예를들면 쉬프트레지스터(shift-Register : 이동기록기)등으로 구성된 무응답시간 연산장치 72를 개입시켜 지연시키고, 판두께계 33의 출력과 위상을 합친 추적판두께를 얻는다(d).

가산기 73으로 추적판두께와 판두께계의 출력의 차분 ε을 구해, 필터(여과기) 74를 통해 노이즈(noise : 잡음신호)를 제거하면 오프셋(offset) e가 구해진다.

이 오프셋 e를 연산장치 71에 피이드백 하면(f), 판두께 h_MFi의 개산이 가능하게 된다.

동 도면(e)와 같이 오프셋의 발생으로부터 오프셋의 제거까지에 무응답시간 Td를 생성하고, 이 사이의 오프셋 e는 오차가 되지만(g), 실제의 오프셋은 늦은 변화이기 때문에 전회(前回)의 오프셋 e로부터의 변화분은 미소하여 무시가능하다.

이와같이 구해진 롤 직하의 판두께 h_MFi를, 지연되지 않은 출측 판두께 hi로서 차분기구 26에 부여하는 것이 가능하다. 무응답시간 Td가 약 500ms, 제어주기가 20ms의 경우에 현시점의 롤 직하의 판두께는 출측 판두께계에서는 26번째의 제어지령에 피이드백되는 것에 대응되고, 본 실시예에서는 실시간으로 오프셋의 영향을 배제하여 피이드백하는 것이 가능하기 때문에 출측 판두께에 대한 응답이 잘 개선되어 제품품질이 향상 가능하다.

제15도에 본 실시예의 압연제어장치에 의한 제어동작을 표시한다. 제15도(a)와 같이 모재외란이 발생한 경우 전방장력 τf를 상태량으로서 사용한 경우, 판두께에 대한 영향도가 작기 때문에 큰 제어지령을 출력하지 않으면 안된다. 그러나 일정치 이상의 제어지령에 대해서는 동작기의 증폭기가 포화되어 제어출력은 제15도(c)와 같이 된다. 이 결과 출측 판두께 h에는 제15도(d)와 같이 큰 편차가 남고, 충분한 제어효과를 얻을 수 없다.

이것에 대해, 후방장력 τb는 판두께에 대한 영향도가 크기 때문에 제15도(f)와 같이 포화되지 않고, 선형영역의 제어출력으로 제어효과 발휘가능하여, 제15도(g)와 같이 외란성분을 떨어뜨려 판두께 정도 향상이 가능하다. 바꾸어 말하면 본 실시예를 모재판두께 2.3mm, 제품판두께 0.233mm의 압연스케줄에 적용하여 제품판두께정도(제품판두께분의 판두께편차)를 종래 AGC에 의한 0.64%로부터 0.32%로 약 2배이상 향상 가능하다.

이상의 설명과 같이 본 실시예의 압연제어장치는 상태량으로서 압하위치, 제어효과가 큰 후방장력, 후방장력제어를 위한 롤 주속을 사용하고, 제어량으로서 무응답시간이 없는 롤 직하의 판두께와 후방장력을 사용하여, 자스탠드의 압하장치와 전스탠드(또는 자스탠드)의 롤 구동장치에 조작지령을 출력하는 최적 서-보계 및 무응답시간이 없는 롤 직하의 판두께를 구하기 위해 매스-플로우 판두께 일정법칙을 조합한 것에 의해 고정도의 판두께 제어를 실현했다.

본 발명에 의하면 상태량으로서 압하위치, 후방장력 및 전스탠드의 롤 속도를 사용하고, 제어량으로서 출측 판두께와 후방장력을 사용한 최적 서-보계에 의해 압연기 제어를 실현했기 때문에 판두께 정확도를 비약적으로 향상시키는 것이 가능하다. 게다가 제어량의 출측 판두께에는 무응답시간이 없는 롤 직하의 추정판두께를 사용하였기 때문에 외란등에 대해 실시간의 응답이 가능하고 원하는 판두께 정확도를 유지하여 제품품질을 향상시키는 것이 가능하다.

Claims (14)

1. 복수스탠드로 된 압연기에서 복수의 상태량 및 제어량의 실적치를 소정주기로 검출하여 그 실적치와 설정제어장치에서 설정된 동작점과 목표설정치와의 오차를 없애기 위한 다변수제어의 압연제어방법에 있어서, 압하위치, 후방장력, 롤 속도를 상태량으로 하여 각각의 실적치와 설정치(동작점)과의 오차를 없애기 위해 피-드백 제어를 수행함과 동시에 상기 제어량의 실적치와 설정치(목표치)의 오차를 없애기 위해 피-드백 제어를 하는 것을 특징으로 하는 압연기 제어방법.
2. 복스스탠드로 된 압연기에서 복수의 상태량 및 제어량의 설적치를 소정주기로 검출하여 그 실적치와 설정제어장치에서 설정된 동작점과 목표설정치와의 오차를 없애기 위한 다변수제어의 압연기 제어방법에 있어서, 상태량의 실적치와 설정치(동작점)와의 오차를 없애기 위해 피-드백 제어를 수행함과 동시에, 출측두께와 장력을 제어량으로 하여 각각의 실적치와 설정치(목표치)의 오차를 없애기 위해 피-드백 제어를 하는 것을 특징으로 하는 압연기 제어방법.
3. 복수스탠드로 된 압연기에서 복수의 상태량 및 제어량의 실적치를 소정주기로 검출하여 그 실적치와 설정제어장치에서 설정된 동작점과 목표설정치와의 오차를 없애기 위한 다변수제어의 압연기 제어방법에 있어서, 압하위치, 후방장력, 전방 스탠드의 롤 속도를 상태량으로 하여 각각의 실적치와 설정치(동작점)와의 오차를 없애기 위해, 피-드백 제어를 수행함과 동시에 출측 두께와 장력을 제어량으로 하여, 각각의 실적치와 설정치(목표치)와의 오차를 없애기 위해 피-드백 제어를 하는 것을 특징으로 하는 압연기 제어방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 상태량의 피-드백 제어는 상태량 각각과 대응하는 설정치(동작점)와의 편차를 구하여, 이들 편차에 비례이득을 곱하여 상태량 편차에 상응하는 제1의 조작지령치를 만들고, 제어량의 피-드백 제어는, 제어량 각각과 대응하는 설정치(목표치)와의 편차를 구하여, 이들 편차에 적분이득을 곱하고 적분하여, 제어량 편차에 상응하는 제2의 조작량을 구한다. 상기 제1의 조작지령치와 제2의 조작지령치의 합을 기준으로 구한 제3의 조작지령치를 동작기구에 출력하는 것을 특징으로 하는 압연기 제어방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3의 조작지령치의 각각은 롤 간격을 변경하는 압하장치 지령치와 롤 속도를 변경하는 속도지령치로 되어 각각의 성분에 따라 구해지는 것을 특징으로 하는 압연기 제어방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 압하위치지령치는 압하장치에, 속도지령치는 롤 구동장치에 출력하는 것을 특징으로 하는 압연기 제어방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 롤 구동장치는, 앞 스탠드의 롤 구동장치인 것을 특징으로 하는 압연기 제어방법.
8. 제3항 내지 7항에 있어서, 상기 출측 두께는 롤 직하 두께의 추정치를 이용하는 것을 특징으로 하는 압연기 제어방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 롤 직하 두께추정치는, 입측 두께를 기준으로 질량일정의 법칙에 의해 계산한 계산치에, 출측 두께계에 의한 판두께로부터 상기 계산치를 두께계까지 추적한 추적판두께를 차분한 오프셋(Offset)양을 피-드백하여 구하는 것을 특징으로 하는 압연기의 제어방법.
10. 복수스탠드로 된 압연기에서 복수의 상태량 및 제어량의 실적치를 소정주기로 검출하는 검출장치와 설정제어장치에서 결정된 동작점과 목표설정치와 실적치의 오차를 없애도록 제어하는 직접 수치제어장치(이하, D.D.C : Direct Digital Controllor)를 갖춘 압연기제어장치에 있어서, 압하위치, 후방장력 및 앞스탠드의 롤 속도를 상태량으로서 피-드백 제어하는 상태 피-드백 제어수단과 출측 두께 및 후방장력을 제어량으로 하여 피-드백 제어하는 제어량 피-드백 제어수단이 있는 최적 서어보계로서 구성하는 것을 특징으로 하는 압연기 제어장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 상태 피-드백 제어수단은 상태량의 각각과 대응하는 설정치와의 편차를 구하는 차분기구와 이들 편차에 비례이득을 곱하여 상태량 편차에 상응하는 조작지령을 만드는 비례기구를 가지며, 상기 제어량 피-드백 제어수단은 제어량의 각각과 대응하는 설정치와의 편차를 구하는 차분기구와 이들 편차에 적분이득을 곱하여 적분하고, 제어량 편차에 상응하는 조작지령치를 만드는 적분기구를 가지며, 이러한 비례기구와 적분기구의 조작지령치를 기준으로, 동작기구에 출력할 조작지령치를 결정하는 지령생성수단을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 압연기 제어장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 비례기구 및 적분기구는 압하위치를 변경할 압하지령성분과 롤 속도를 변경할 속도지령성분으로 구성되는 조작지령을 만들고, 지령생성수단은 성분별로 합하여 압하위치 조작지령치와 속도조작지령치를 생성하고, 압하위치조작지령치는 압하장치에, 속도지령치는 스탠드의 롤 구동장치에 출력하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 압연기 제어장치.
13. 제10, 11 또는 12항에 있어서, 상기 검출장치까지의 해당 스탠드 입측 두께와 판속도 및 출측 판속도에 의해 해당 스탠드의 롤 직하 판두께를 추정하고, 이 롤 직하 판두께를 출측 두께로서, 상기 제어량 피-드백 제어수단의 차분기구에 입력하는 관측장치를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 압연기 제어장치.
14. 복수스탠드로 구성된 탄뎀압연기의 상태량과 제어량의 실적치를 소정주기로 검출하는 검출장치와 압연모델을 가지고서 비선형의 압연상태에 대응하는 동작점을 결정하는 설정제어장치와 설정된 동작점과 목표등의 설정치와, 상기 실적치와의 편차를 없애기 위하여, 각 스탠드의 압연기 압하장치와 롤 구동장치에 조작지령을 출력하는 DDC제어장치등을 갖춘 압연기제어장치에 있어서, 상기 DDC제어장치는 상태량으로서의 압하위치, 후방장력 및 앞 스탠드의 롤 속도를 이용하여, 이들 상태량에 대응하는 압하위치 설정치, 후방장력 및 앞 스탠드의 롤 속도 설정치와의 편차를 구하여 이들 편차에 제1비례이득, 제2비례이득을 각각 곱하여, 상태량 편차에 상응하는 압하위치 지령성분과 속도지령성분을 생성할 상태량 피-드백 제어수단과, 상기 제어량으로서의 출측 두께, 및 후방장력을 이용하여 이들 제어량에 대응하는 출측 두께 설정치와 후방장력 설정치와의 편차를 구하고, 이들 편차에 제1적분이득, 제2적분이득을 각각 곱하고 적분하여 제어량편차에 상응하는 압하위치 지령성분과 속도지령 성분을 만드는 제어량 피-드백 제어수단과, 상기 상태량 피-드백 제어수단과, 제어량 피-드백 제어수단에서의 압하위치 지령성분과 속도지령 성분과, 설정제어장치에서의 압하위치 목표치, 속도목표치를 성분별로 가산하여 압하위치 조작지령과 속도조작지령을 만들어, 각각을 해당 스탠드의 압하장치, 앞스탠드 롤 구동장치에 출력하는 지령생성수단을, 포함한 것을 특징으로 하는 압연기 제어장치.