JP3286057B2 - 連続熱間圧延機の制御装置 - Google Patents
連続熱間圧延機の制御装置Info
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/48—Tension control; Compression control
- B21B37/50—Tension control; Compression control by looper control
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
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- B21B37/48—Tension control; Compression control
- B21B37/52—Tension control; Compression control by drive motor control
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、連続熱間圧延機の制御
装置に係り、特に、タンデム圧延機における圧延材料の
板厚、板幅および各スタンド間における張力を制御する
ようにした連続熱間圧延機の制御装置に関する。
装置に係り、特に、タンデム圧延機における圧延材料の
板厚、板幅および各スタンド間における張力を制御する
ようにした連続熱間圧延機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に圧延機では自動板厚制御（以下
「ＡＧＣ」という）、自動板幅制御（以下「ＡＷＣ」と
いう）を行なうようになっている。これらの制御により
圧延材の重要な品質の１つである板厚、板幅が希望する
値になるようにしている。
「ＡＧＣ」という）、自動板幅制御（以下「ＡＷＣ」と
いう）を行なうようになっている。これらの制御により
圧延材の重要な品質の１つである板厚、板幅が希望する
値になるようにしている。
【０００３】また、この圧延機では圧延中に圧延材にか
かる張力が板厚、板幅に影響するため圧延材の張力制御
を同時に行うようにしている。
かる張力が板厚、板幅に影響するため圧延材の張力制御
を同時に行うようにしている。
【０００４】ところが、圧延機、特に、熱間圧延機では
圧延材が加熱処理されているため、その圧延材の変形抵
抗が小さく、大きな張力に対しては破断を起こし易くな
っている。この破断を防止するため圧延材の張力を小さ
く設定すると、外乱、誤設定等により圧延材が無張力状
態となる。この状態が継続すると圧延材がスタンド間で
大きなループを発生し圧延機を損傷する。
圧延材が加熱処理されているため、その圧延材の変形抵
抗が小さく、大きな張力に対しては破断を起こし易くな
っている。この破断を防止するため圧延材の張力を小さ
く設定すると、外乱、誤設定等により圧延材が無張力状
態となる。この状態が継続すると圧延材がスタンド間で
大きなループを発生し圧延機を損傷する。
【０００５】そこで、圧延機のスタンド間にはルーパが
配置され、圧延材の張力制御を行うようにしている。ま
た、ルーパは高さの制御が行われ圧延材の通板性を良く
するようにしている。
配置され、圧延材の張力制御を行うようにしている。ま
た、ルーパは高さの制御が行われ圧延材の通板性を良く
するようにしている。
【０００６】かかるルーパの張力制御、高さ制御を行う
と、圧延材の張力がルーパの高さに干渉し、また、ルー
パの回転速度が張力に干渉する。
と、圧延材の張力がルーパの高さに干渉し、また、ルー
パの回転速度が張力に干渉する。
【０００７】従来、この種の圧延機の制御装置では、こ
れらの干渉を抑えることなく圧延材の張力とルーパの高
さを制御するＰＩＤ制御法と、これらの干渉を抑えるよ
うな非干渉化補償装置を付加し、圧延材の張力とルーパ
の高さを独立に制御する非干渉制御法および圧延材の張
力とルーパの高さを多変数の干渉系としてとらえ最適制
御理論（Ｌinear Ｑuadratic制御）を適用する最適制御
法等が採用されている。
れらの干渉を抑えることなく圧延材の張力とルーパの高
さを制御するＰＩＤ制御法と、これらの干渉を抑えるよ
うな非干渉化補償装置を付加し、圧延材の張力とルーパ
の高さを独立に制御する非干渉制御法および圧延材の張
力とルーパの高さを多変数の干渉系としてとらえ最適制
御理論（Ｌinear Ｑuadratic制御）を適用する最適制御
法等が採用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＰＩＤ制御法
は圧延材の張力とルーパの相互干渉を抑える働きがない
ため速応性や安定性に欠けていた。そのため、最近では
非干渉制御法および最適制御法が多く用いられている。
は圧延材の張力とルーパの相互干渉を抑える働きがない
ため速応性や安定性に欠けていた。そのため、最近では
非干渉制御法および最適制御法が多く用いられている。
【０００９】非干渉制御法には非干渉化補償装置として
クロスコントローラを計算機上に備え、非干渉化のため
の操作量を演算しているようにしている。しかしなが
ら、このクロスコントローラを実現するための伝達関数
は高次であることから、実施上、プラントとモデルとが
著しく不一致となる場合があったり、計算機の演算精度
に悪影響をおよぼす等と言う問題があった。
クロスコントローラを計算機上に備え、非干渉化のため
の操作量を演算しているようにしている。しかしなが
ら、このクロスコントローラを実現するための伝達関数
は高次であることから、実施上、プラントとモデルとが
著しく不一致となる場合があったり、計算機の演算精度
に悪影響をおよぼす等と言う問題があった。
【００１０】また、ルーパ本来の機能としてルーパが動
いて張力の変動を抑えることが必要であるが、非干渉制
御法ではルーパの高さが一定の高さに設定されているた
め、ルーパの働きを充分に生かされないと言う問題があ
った。
いて張力の変動を抑えることが必要であるが、非干渉制
御法ではルーパの高さが一定の高さに設定されているた
め、ルーパの働きを充分に生かされないと言う問題があ
った。
【００１１】最適制御法は下記評価関数Ｊ｛式（１）｝
に示す重み行列Ｑ、Ｒを調整して圧延機駆動主電動機と
ルーパとの協調動作を行うような制御ゲインを試行錯誤
しながらみつける。
に示す重み行列Ｑ、Ｒを調整して圧延機駆動主電動機と
ルーパとの協調動作を行うような制御ゲインを試行錯誤
しながらみつける。
【００１２】
【数１】 ここで、 ｘ ： 制御対象プロセスの状態量、 ｕ ： コントローラが制御対象プロセスに与える操作
量、 ｘT ： ｘの転置、 ｕT ： ｕの転置、 ｔ ： 時間 である。
量、 ｘT ： ｘの転置、 ｕT ： ｕの転置、 ｔ ： 時間 である。
【００１３】この評価関数Ｊにおける重み行列Ｑ、Ｒの
値と実際のプロセスの応答と因果関係をみいだすのは相
当に困難であり、試行錯誤的に決めていた。このため制
御系の設計やプラントの調整には多くの時間がかかると
言う問題があった。
値と実際のプロセスの応答と因果関係をみいだすのは相
当に困難であり、試行錯誤的に決めていた。このため制
御系の設計やプラントの調整には多くの時間がかかると
言う問題があった。
【００１４】さらに、この最適制御法では解析的に解け
ないリカッチ方程式を数値的に解く必要があることから
最適制御ゲインの一般式が求められない。
ないリカッチ方程式を数値的に解く必要があることから
最適制御ゲインの一般式が求められない。
【００１５】そこで、一般的には、予め圧延材の性質や
圧延条件に合わせたゲインテーブルを作成し、使用時
に、このゲインテーブルが参照され、最適な制御ゲイン
が用いられるようにしていた。
圧延条件に合わせたゲインテーブルを作成し、使用時
に、このゲインテーブルが参照され、最適な制御ゲイン
が用いられるようにしていた。
【００１６】しかし、このゲインテーブルではあらゆる
条件を考慮することができず、圧延条件によっては近似
する値を使用しなければならず、制御性能としては劣る
等と言う問題があった。
条件を考慮することができず、圧延条件によっては近似
する値を使用しなければならず、制御性能としては劣る
等と言う問題があった。
【００１７】さらにまた、これらの非干渉制御法、最適
制御法では厳密な制御対象のプロセスモデルに基づいて
コントローラを設計するため、実際のプロセスとモデル
とが異なっているときには制御系全体が不安定になる場
合がある。このため、安定性を保つため通常、コントロ
ーラは速応性をある程度犠牲にして制御ゲインを小さく
するような設計が行われる。かかる場合でも、実際のプ
ロセスとモデルとがどの程度異なれば制御系が不安定に
なるかを示す指標が得られていないと言う問題があっ
た。
制御法では厳密な制御対象のプロセスモデルに基づいて
コントローラを設計するため、実際のプロセスとモデル
とが異なっているときには制御系全体が不安定になる場
合がある。このため、安定性を保つため通常、コントロ
ーラは速応性をある程度犠牲にして制御ゲインを小さく
するような設計が行われる。かかる場合でも、実際のプ
ロセスとモデルとがどの程度異なれば制御系が不安定に
なるかを示す指標が得られていないと言う問題があっ
た。
【００１８】さらにまた、近年の制御系ではＨ∞制御法
が採用されるようになってきた。このＨ∞制御法はロバ
スト性を大きく設計できるため、コントローラを含む制
御系全体が安定になるように設計できる。
が採用されるようになってきた。このＨ∞制御法はロバ
スト性を大きく設計できるため、コントローラを含む制
御系全体が安定になるように設計できる。
【００１９】ここで、ロバスト性とは制御対象プロセス
が何らかの原因で変化をしたり、制御対象プロセスとモ
デルとの差がある場合でもコントローラを含む制御系全
体が安定である度合いを言う。
が何らかの原因で変化をしたり、制御対象プロセスとモ
デルとの差がある場合でもコントローラを含む制御系全
体が安定である度合いを言う。
【００２０】このＨ∞制御法を採用しても圧延材の張力
とルーパの高さが非干渉化されるため、張力変動を抑え
るコントローラの設計が困難である等と言う問題があっ
た。
とルーパの高さが非干渉化されるため、張力変動を抑え
るコントローラの設計が困難である等と言う問題があっ
た。
【００２１】また、コントローラの設計としては出力フ
ィードバック制御法（以下「フィードバック」を「Ｆ
Ｂ」と略称する）および状態ＦＢ制御法がある。
ィードバック制御法（以下「フィードバック」を「Ｆ
Ｂ」と略称する）および状態ＦＢ制御法がある。
【００２２】これら出力ＦＢ制御法および状態ＦＢ制御
法を比較すると、表の通りである。
法を比較すると、表の通りである。
【００２３】
【表１】 （注１）ＦＢはフィードバックの略称である。 （注２）制御周期とは、コントローラ単体の演算周期の
みを言うのではなく、状態量・制御量を検出した時点か
ら操作量を操作端に出力するまでの時間を言うものとす
る。この制御周期にはルーパ多変数制御装置の中心部の
コントローラの演算時間のみならず、途中の伝送装置の
遅れ、主機の速度制御装置やルーパ電動機の速度制御装
置等の中間部分のコントローラによる演算時間も含む。
みを言うのではなく、状態量・制御量を検出した時点か
ら操作量を操作端に出力するまでの時間を言うものとす
る。この制御周期にはルーパ多変数制御装置の中心部の
コントローラの演算時間のみならず、途中の伝送装置の
遅れ、主機の速度制御装置やルーパ電動機の速度制御装
置等の中間部分のコントローラによる演算時間も含む。
【００２４】したがって、状態量を検出することができ
れば状態ＦＢ構成の方がよい。
れば状態ＦＢ構成の方がよい。
【００２５】この発明は上記問題を解決するためになさ
れたものであり、タンデム圧延機の各スタンド間に配置
されたルーパの状態ＦＢに基づき圧延材の張力を最適に
制御するようにした連続熱間圧延機の制御装置を提供す
るものである。
れたものであり、タンデム圧延機の各スタンド間に配置
されたルーパの状態ＦＢに基づき圧延材の張力を最適に
制御するようにした連続熱間圧延機の制御装置を提供す
るものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明連続熱間圧延機の
制御装置は、複数のスタンドに備えられる圧延機駆動主
電動機と、これらの圧延機駆動主電動機に備えられその
回転駆動速度を制御する主機速度制御手段と、前記複数
のスタンド間に配置され前記各スタンドにより圧延され
る圧延材の張力を制御するルーパと、このルーパに備え
られそれを駆動するルーパ電動機と、このルーパ電動機
の回転速度を制御するルーパ電動機速度制御手段とを備
えた連続熱間圧延機の制御装置において、制御装置には
設定手段、制御ゲイン演算手段および制御演算手段を備
え、設定手段は制御演算手段に前記圧延材の張力目標
値、ルーパの高さの目標値を設定し、また、設定手段は
制御ゲイン演算手段に多変数系のプロセスモデルを構成
する変数値、ルーパの高さ制御系の張力変動を低減する
ための重みパラメータ、張力制御系の応答とロバスト性
を指定するための重み関数、ルーパの高さ制御系の応答
とロバスト性を指定する重み関数を設定し、制御ゲイン
演算手段はプロセスモデルの変数値、ルーパの高さ制御
系において張力変動を低減するための重みパラメータ、
張力制御系の重み関数、ルーパの高さ制御系の重み関数
から制御ゲインを演算し、制御演算手段は設定手段から
の張力目標値、ルーパの高さの目標値、制御ゲイン演算
手段からの制御ゲインおよび検出装置からの検出値を受
け、圧延機駆動主電動機を制御する主機速度制御手段の
回転速度指令値およびルーパ電動機を制御するルーパ電
動機速度制御手段の回転速度指令値を演算するようにし
たことを特徴とする連続熱間圧延機の制御装置を提供す
るものである。
制御装置は、複数のスタンドに備えられる圧延機駆動主
電動機と、これらの圧延機駆動主電動機に備えられその
回転駆動速度を制御する主機速度制御手段と、前記複数
のスタンド間に配置され前記各スタンドにより圧延され
る圧延材の張力を制御するルーパと、このルーパに備え
られそれを駆動するルーパ電動機と、このルーパ電動機
の回転速度を制御するルーパ電動機速度制御手段とを備
えた連続熱間圧延機の制御装置において、制御装置には
設定手段、制御ゲイン演算手段および制御演算手段を備
え、設定手段は制御演算手段に前記圧延材の張力目標
値、ルーパの高さの目標値を設定し、また、設定手段は
制御ゲイン演算手段に多変数系のプロセスモデルを構成
する変数値、ルーパの高さ制御系の張力変動を低減する
ための重みパラメータ、張力制御系の応答とロバスト性
を指定するための重み関数、ルーパの高さ制御系の応答
とロバスト性を指定する重み関数を設定し、制御ゲイン
演算手段はプロセスモデルの変数値、ルーパの高さ制御
系において張力変動を低減するための重みパラメータ、
張力制御系の重み関数、ルーパの高さ制御系の重み関数
から制御ゲインを演算し、制御演算手段は設定手段から
の張力目標値、ルーパの高さの目標値、制御ゲイン演算
手段からの制御ゲインおよび検出装置からの検出値を受
け、圧延機駆動主電動機を制御する主機速度制御手段の
回転速度指令値およびルーパ電動機を制御するルーパ電
動機速度制御手段の回転速度指令値を演算するようにし
たことを特徴とする連続熱間圧延機の制御装置を提供す
るものである。
【００２７】また、制御演算手段は状態フィードバック
構成にしたことを特徴とする連続熱間圧延機の制御装置
を提供するものである。
構成にしたことを特徴とする連続熱間圧延機の制御装置
を提供するものである。
【００２８】さらにまた、制御ゲイン演算手段は演算し
た制御ゲインを設定手段に保存し、制御演算手段はこの
保存した制御ゲインを選択できるようにしたことを特徴
とする連続熱間圧延機の制御装置を提供するものであ
る。
た制御ゲインを設定手段に保存し、制御演算手段はこの
保存した制御ゲインを選択できるようにしたことを特徴
とする連続熱間圧延機の制御装置を提供するものであ
る。
【００２９】
【作用】本発明は圧延機の圧延条件、圧延状態に基づ
き、あらかじめ、設定手段から制御演算手段に圧延材の
張力目標値、ルーパの高さ目標値を設定するとともに設
定手段から制御ゲイン演算手段にプロセスモデルの変数
値、ルーパの高さ制御系において張力変動を低減する重
みパラメータ、張力制御系の応答とロバスト性を指定す
る重み関数、ルーパの高さ制御系の応答とロバスト性を
指向する重み関数を設定する。
き、あらかじめ、設定手段から制御演算手段に圧延材の
張力目標値、ルーパの高さ目標値を設定するとともに設
定手段から制御ゲイン演算手段にプロセスモデルの変数
値、ルーパの高さ制御系において張力変動を低減する重
みパラメータ、張力制御系の応答とロバスト性を指定す
る重み関数、ルーパの高さ制御系の応答とロバスト性を
指向する重み関数を設定する。
【００３０】制御ゲイン演算手段はプロセスモデルの変
数値、ルーパの高さ制御系において張力変動を低減する
重みパラメータ、張力制御系の応答とロバスト性を指定
する重み関数、ルーパの高さ制御系の応答とロバスト性
を指定する重み関数等が演算され制御ゲインが求める。
この演算した制御ゲインを制御演算手段に設定する。
数値、ルーパの高さ制御系において張力変動を低減する
重みパラメータ、張力制御系の応答とロバスト性を指定
する重み関数、ルーパの高さ制御系の応答とロバスト性
を指定する重み関数等が演算され制御ゲインが求める。
この演算した制御ゲインを制御演算手段に設定する。
【００３１】制御演算手段は設定手段から張力目標値、
ルーパの高さ目標値、制御ゲイン演算手段からの制御ゲ
インおよび検出装置からの検出値による演算を行い、主
機速度制御手段の回転速度指令値、ルーパ電動機速度制
御手段の回転速度指令値を演算する。
ルーパの高さ目標値、制御ゲイン演算手段からの制御ゲ
インおよび検出装置からの検出値による演算を行い、主
機速度制御手段の回転速度指令値、ルーパ電動機速度制
御手段の回転速度指令値を演算する。
【００３２】これらの回転速度指令値が主機速度制御手
段およびルーパ電動機速度制御手段に送られ、圧延機駆
動主電動機およびルーパ駆動電動機を協調制御する。
段およびルーパ電動機速度制御手段に送られ、圧延機駆
動主電動機およびルーパ駆動電動機を協調制御する。
【００３３】また、制御演算手段は状態フィードバック
構成にしたことにより連続熱間圧延機の制御装置の制御
周期が長くなっても安定制御を行う。
構成にしたことにより連続熱間圧延機の制御装置の制御
周期が長くなっても安定制御を行う。
【００３４】さらにまた、制御ゲイン演算手段が演算し
た制御ゲインは設定手段に保存され、制御演算手段が圧
延条件、圧延状態に基づき希望のこの制御ゲインを取り
出し、設定する。
た制御ゲインは設定手段に保存され、制御演算手段が圧
延条件、圧延状態に基づき希望のこの制御ゲインを取り
出し、設定する。
【００３５】
【実施例】以下に本発明連続熱間圧延機の制御装置の一
実施例を添付図面により説明する。
実施例を添付図面により説明する。
【００３６】図１はタンデム型の連続熱間圧延機の制御
装置の概要を示すブロック図である。この連続熱間圧延
機には第１スタンド１０i 、第２スタンド１０i+1 …が
備えられている。これらのスタンド１０i …は、通常、
５〜７個が備えられるが本発明では説明を簡単にするた
め２個のスタンドを備えた場合について説明をする。
装置の概要を示すブロック図である。この連続熱間圧延
機には第１スタンド１０i 、第２スタンド１０i+1 …が
備えられている。これらのスタンド１０i …は、通常、
５〜７個が備えられるが本発明では説明を簡単にするた
め２個のスタンドを備えた場合について説明をする。
【００３７】この第１スタンド１０i 、第２スタンド１
０i+1 にはワークロール１１、１１とバックアップロー
ル１２、１２が備えられている。これらのワークロール
１１、１１の間には圧延材１３が挿入され、各スタンド
を通過する毎に順次所定の厚ｈ、幅ｂに圧延される。こ
のワークロール１１、１１には駆動軸を介して圧延機駆
動主電動機（以下「主機」と言う）１４が連結され、こ
のワークロール１１、１１を所定の速度により回転駆動
する。
０i+1 にはワークロール１１、１１とバックアップロー
ル１２、１２が備えられている。これらのワークロール
１１、１１の間には圧延材１３が挿入され、各スタンド
を通過する毎に順次所定の厚ｈ、幅ｂに圧延される。こ
のワークロール１１、１１には駆動軸を介して圧延機駆
動主電動機（以下「主機」と言う）１４が連結され、こ
のワークロール１１、１１を所定の速度により回転駆動
する。
【００３８】この主機１４には主機速度検出器１５が取
り付けられ、この主機１４の回転速度を検出する。この
主機速度検出器１５には主機速度制御装置１６が接続さ
れ、主機速度検出器１５が検出する主機速度検出値ＶR
と制御演算手段１７が指令する速度指令値ＶRREFとの偏
差が小さくなるような制御が行なわれるようになってい
る。このような主機、主機速度検出器、主機速度制御装
置等はスタンド１０i+ 1 にも備えられているが説明を簡
単にするため省略する。
り付けられ、この主機１４の回転速度を検出する。この
主機速度検出器１５には主機速度制御装置１６が接続さ
れ、主機速度検出器１５が検出する主機速度検出値ＶR
と制御演算手段１７が指令する速度指令値ＶRREFとの偏
差が小さくなるような制御が行なわれるようになってい
る。このような主機、主機速度検出器、主機速度制御装
置等はスタンド１０i+ 1 にも備えられているが説明を簡
単にするため省略する。
【００３９】また、第１スタンド１０i と第２スタンド
１０i+1 との間にはルーパ１８i が配置されている。こ
のルーパ１８i には圧延材１３の下端部に接触するルー
パロール１９が備えられ、このルーパロール１９がアー
ムを介しルーパ駆動電動機（以下「ルーパ電動機」と言
う）２０により角度調整されながら回転駆動されるよう
になっている。このルーパ電動機２０には回転速度検出
装置２１が取り付けられ、ルーパ電動機２０の速度を検
出するようになっている。この回転速度検出装置２１に
はルーパ電動機速度制御装置２２が接続され、ルーパ電
動機速度ωL と制御演算手段１７が指令する回転速度指
令値ωLREFとの偏差が小さくなるような制御が行なわれ
るようになっている。
１０i+1 との間にはルーパ１８i が配置されている。こ
のルーパ１８i には圧延材１３の下端部に接触するルー
パロール１９が備えられ、このルーパロール１９がアー
ムを介しルーパ駆動電動機（以下「ルーパ電動機」と言
う）２０により角度調整されながら回転駆動されるよう
になっている。このルーパ電動機２０には回転速度検出
装置２１が取り付けられ、ルーパ電動機２０の速度を検
出するようになっている。この回転速度検出装置２１に
はルーパ電動機速度制御装置２２が接続され、ルーパ電
動機速度ωL と制御演算手段１７が指令する回転速度指
令値ωLREFとの偏差が小さくなるような制御が行なわれ
るようになっている。
【００４０】このルーパ１８i にはルーパ高さ検出装置
２３が設けられ、ルーパ１８i のアームを角度に換算し
たルーパの高さθが検出される。このルーパの高さ検出
装置２３が検出したルーパの高さθが制御演算手段１７
に送られる。また、ルーパロール１９の下部には張力検
出装置２４が取り付けられ、これが受ける圧延材１３の
張力を検出する。この張力検出装置２４が検出した張力
ｔf が制御演算手段１７に送られる。
２３が設けられ、ルーパ１８i のアームを角度に換算し
たルーパの高さθが検出される。このルーパの高さ検出
装置２３が検出したルーパの高さθが制御演算手段１７
に送られる。また、ルーパロール１９の下部には張力検
出装置２４が取り付けられ、これが受ける圧延材１３の
張力を検出する。この張力検出装置２４が検出した張力
ｔf が制御演算手段１７に送られる。
【００４１】この連続熱間圧延機の制御装置には設定手
段２５、制御ゲイン演算手段２６および前記制御演算手
段１７が備えられている。
段２５、制御ゲイン演算手段２６および前記制御演算手
段１７が備えられている。
【００４２】設定手段２５は制御演算手段１７に圧延材
１３の張力目標値ｔfREF、ルーパの高さ目標値θREF 、
ルーパの高さ制御系における張力変動を低減するための
重みパラメータＣ1 等を設定するようになっている。
１３の張力目標値ｔfREF、ルーパの高さ目標値θREF 、
ルーパの高さ制御系における張力変動を低減するための
重みパラメータＣ1 等を設定するようになっている。
【００４３】また、設定手段２５は制御ゲイン演算手段
２６にプロセスモデルを構成する変数値、重みパラメー
タ、張力制御系の応答とロバスト性を指定するための重
み関数、ルーパの高さ制御系の応答とロバスト性を指定
するための重み関数等を設定するようになっている。
２６にプロセスモデルを構成する変数値、重みパラメー
タ、張力制御系の応答とロバスト性を指定するための重
み関数、ルーパの高さ制御系の応答とロバスト性を指定
するための重み関数等を設定するようになっている。
【００４４】制御ゲイン演算手段２６はプロセスモデル
の変数値、重みパラメータ、張力制御系の重み関数、ル
ーパ高さ制御系の重み関数等を受け、所定の演算式によ
って制御演算手段１７を設定する制御ゲインを演算する
ようになっている。
の変数値、重みパラメータ、張力制御系の重み関数、ル
ーパ高さ制御系の重み関数等を受け、所定の演算式によ
って制御演算手段１７を設定する制御ゲインを演算する
ようになっている。
【００４５】制御演算手段１７は設定手段２５からの張
力目標値ｔfREF、ルーパの高さ目標値θREF 、重みパラ
メータＣ1 、制御ゲイン演算手段２６からの制御ゲイ
ン、張力検出装置２４が検出した張力ｔf 、ルーパの高
さ検出装置２３が検出したルーパの高さθ、主機速度検
出器１５が検出した主機速度検出値ＶR 、回転速度検出
装置２１が検出したルーパ電動機速度ωL 等を受け、制
御演算を行い、主機１４の回転速度指定値ＶRREF、ルー
パ電動機２０の回転速度指令値ωLREFを演算するように
なっている。
力目標値ｔfREF、ルーパの高さ目標値θREF 、重みパラ
メータＣ1 、制御ゲイン演算手段２６からの制御ゲイ
ン、張力検出装置２４が検出した張力ｔf 、ルーパの高
さ検出装置２３が検出したルーパの高さθ、主機速度検
出器１５が検出した主機速度検出値ＶR 、回転速度検出
装置２１が検出したルーパ電動機速度ωL 等を受け、制
御演算を行い、主機１４の回転速度指定値ＶRREF、ルー
パ電動機２０の回転速度指令値ωLREFを演算するように
なっている。
【００４６】図２は図１の連続熱間圧延機の制御装置か
ら設定手段２５、制御ゲイン演算手段２６を除いた制御
系がブロック線図により示されている。
ら設定手段２５、制御ゲイン演算手段２６を除いた制御
系がブロック線図により示されている。
【００４７】このブロック線図は線形モデルにより表し
たため張力目標値ｔfREF等をその変化分△ｔfREF等とし
て各記号の前に△を付して表示している。
たため張力目標値ｔfREF等をその変化分△ｔfREF等とし
て各記号の前に△を付して表示している。
【００４８】図２において、図１の第１スタンド１
０i 、第２スタンド１０i+1 、圧延材１３、主機１４、
主機速度検出器１５、主機速度制御装置１６、ルーパ１
８i 、ルーパロール１９、ルーパ電動機２０、速度検出
装置２１、ルーパ電動機速度制御装置２２、ルーパ高さ
検出装置２３および張力検出装置２４は制御プロセスの
ブロック３０〜４１により示している。
０i 、第２スタンド１０i+1 、圧延材１３、主機１４、
主機速度検出器１５、主機速度制御装置１６、ルーパ１
８i 、ルーパロール１９、ルーパ電動機２０、速度検出
装置２１、ルーパ電動機速度制御装置２２、ルーパ高さ
検出装置２３および張力検出装置２４は制御プロセスの
ブロック３０〜４１により示している。
【００４９】主機速度制御系は、主機１４、主機速度検
出装置１５、主機速度制御装置１６により構成され、こ
れが１つのブロック３０により表示されている。主機速
度から圧延材料速度に対する影響係数がブロック３１に
より表示されている。張力発生プロセスにおける張力発
生ゲインと積分器がブロック３２により表示されてい
る。張力発生プロセスにおけるフィードバックゲインが
ブロック３３により表示されている。このブロック３
２、３３が張力発生機構をモデル化している。
出装置１５、主機速度制御装置１６により構成され、こ
れが１つのブロック３０により表示されている。主機速
度から圧延材料速度に対する影響係数がブロック３１に
より表示されている。張力発生プロセスにおける張力発
生ゲインと積分器がブロック３２により表示されてい
る。張力発生プロセスにおけるフィードバックゲインが
ブロック３３により表示されている。このブロック３
２、３３が張力発生機構をモデル化している。
【００５０】ルーパ電動機回転速度から圧延材速度に対
する影響係数がブロック３４により、圧延材張力からル
ーパ電動機トルクに対する影響係数がブロック３５によ
り、ルーパの高さからルーパ電動機トルクに対するゲイ
ンがブロック３６により、ルーパ電動機トルク定数がブ
ロック３８により、ルーパ電動機２０におけるトルクか
ら回転速度に対する伝達関数がブロック３９により、ル
ーパダンピング係数がブロック４０により、ルーパ電動
機２０の回転速度からルーパの高さに対する伝達関数が
ブロック４１によりそれぞれ示されている。
する影響係数がブロック３４により、圧延材張力からル
ーパ電動機トルクに対する影響係数がブロック３５によ
り、ルーパの高さからルーパ電動機トルクに対するゲイ
ンがブロック３６により、ルーパ電動機トルク定数がブ
ロック３８により、ルーパ電動機２０におけるトルクか
ら回転速度に対する伝達関数がブロック３９により、ル
ーパダンピング係数がブロック４０により、ルーパ電動
機２０の回転速度からルーパの高さに対する伝達関数が
ブロック４１によりそれぞれ示されている。
【００５１】ルーパ電動機速度制御装置２２はルーパ速
度ＰＩ制御系としてブロック３７として示されている。
ルーパ速度制御系は、ルーパ電動機２０、速度検出装置
２１、ルーパ電動機速度制御装置２２により構成され、
ブロック３７、３８、３９および４０により示されてい
る。
度ＰＩ制御系としてブロック３７として示されている。
ルーパ速度制御系は、ルーパ電動機２０、速度検出装置
２１、ルーパ電動機速度制御装置２２により構成され、
ブロック３７、３８、３９および４０により示されてい
る。
【００５２】制御演算手段１７は積分コントローラのブ
ロック５０、５１、５２および５３と、フィードバック
ックコントローラのブロック５４、５５、５６、５７、
５８、５９、６０および６１とで示され、設定手段２５
に設定される重みパラメータＣ1 がブロック６２で示さ
れている。
ロック５０、５１、５２および５３と、フィードバック
ックコントローラのブロック５４、５５、５６、５７、
５８、５９、６０および６１とで示され、設定手段２５
に設定される重みパラメータＣ1 がブロック６２で示さ
れている。
【００５３】ブロック３０から４１までの制御対象プロ
セスモデルの状態方程式は式（２）、（３）により示さ
れる。
セスモデルの状態方程式は式（２）、（３）により示さ
れる。
【００５４】
【数２】
【００５５】
【数３】 ここで、各記号の前に付した「△」は各記号の微小変化
分、各記号の上に付した「・」は時間ｔによる微分を示
す。したがって、△ｔf の時間ｔによる微分は下式のよ
うに示される。
分、各記号の上に付した「・」は時間ｔによる微分を示
す。したがって、△ｔf の時間ｔによる微分は下式のよ
うに示される。
【００５６】
【数４】 いま、転置をT を表わすこととすると、 状態ベクトルｘ＝［△ｔf △ωL △θL △ＶR
△ｘH ］T 出力ベクトルｙ＝［△ｔf △θL ］T 入力ベクトルｕ＝［△ＶRREF △ωLREF、］T となる。
△ｘH ］T 出力ベクトルｙ＝［△ｔf △θL ］T 入力ベクトルｕ＝［△ＶRREF △ωLREF、］T となる。
【００５７】これら状態ベクトルｘ、出力ベクトルｙお
よび入力ベクトルｕから状態方程式を示すと、
よび入力ベクトルｕから状態方程式を示すと、
【００５８】
【数５】 となる。
【００５９】ここで、
【００６０】
【数６】
【００６１】
【数７】
【００６２】
【数８】 である。
【００６３】また、 ｇL ： ルーパロールとルーパ電動機との間のギ
ヤ比、 Ｊ ： ルーパ電動機慣性能率、 Ｋ10 ： 張力フィードバック係数、 Ｅ ： 圧延材のヤング率、 Ｌ ： スタンド間距離、 ｔf ： 前方張力、 ＶR ： 主機速度、 Ｚ ： ルーパダンピング係数、 α ： 主機速度から圧延材速度への影響係数、 θ ： ルーパの高さ（角度で表わす）、 φ ： ルーパ電動機のトルク定数、 ωL ： ルーパ回転速度、 ＴV ： 主機速度制御系時定数、 Ｆ1 ： ルーパの高さからルーパ駆動トルクへの
ゲイン（圧延材の重量・ルーパ自重分による負荷トル
ク） Ｆ2 ： ルーパ回転速度から圧延材速度への影響
係数 Ｆ3 ： 張力からルーパ電動機トルクへの影響係
数 ｘH ： ルーパ速度制御装置内部の変数 Ｋ2 ： ルーパ速度制御装置の制御定数 Ｔ21 ： ルーパ速度制御装置の制御定数 添字REF ： その記号の指令値 である。
ヤ比、 Ｊ ： ルーパ電動機慣性能率、 Ｋ10 ： 張力フィードバック係数、 Ｅ ： 圧延材のヤング率、 Ｌ ： スタンド間距離、 ｔf ： 前方張力、 ＶR ： 主機速度、 Ｚ ： ルーパダンピング係数、 α ： 主機速度から圧延材速度への影響係数、 θ ： ルーパの高さ（角度で表わす）、 φ ： ルーパ電動機のトルク定数、 ωL ： ルーパ回転速度、 ＴV ： 主機速度制御系時定数、 Ｆ1 ： ルーパの高さからルーパ駆動トルクへの
ゲイン（圧延材の重量・ルーパ自重分による負荷トル
ク） Ｆ2 ： ルーパ回転速度から圧延材速度への影響
係数 Ｆ3 ： 張力からルーパ電動機トルクへの影響係
数 ｘH ： ルーパ速度制御装置内部の変数 Ｋ2 ： ルーパ速度制御装置の制御定数 Ｔ21 ： ルーパ速度制御装置の制御定数 添字REF ： その記号の指令値 である。
【００６４】ここで、ルーパの高さ制御系においてルー
パの高さθと圧延材張力ｔf との両方を制御すべく式
（３）に重みパラメータＣ1 を加え、以下のように変更
する。
パの高さθと圧延材張力ｔf との両方を制御すべく式
（３）に重みパラメータＣ1 を加え、以下のように変更
する。
【００６５】
【数９】 ここで式（３）における制御量△θは式（５）により式
（６）の△ｙ2 に変更される。
（６）の△ｙ2 に変更される。
【００６６】 △ｙ2 ＝Ｃ1 △ｔf ＋△θ （６） 重みＣ1 を大きくすれば圧延材張力ｔf の比重が大きく
なり、圧延材張力はルーパ角度が動くことにより良好に
制御されるがルーパの高さθの変動が大きくなる。
なり、圧延材張力はルーパ角度が動くことにより良好に
制御されるがルーパの高さθの変動が大きくなる。
【００６７】また、重みＣ1 を小さくすれば圧延材張力
ｔf の比重が小さくなり、ルーパの高さθは一定に制御
される方向になる。
ｔf の比重が小さくなり、ルーパの高さθは一定に制御
される方向になる。
【００６８】式（５）において重みＣ1 を０とすれば従
来のプロセスモデルである式（３）と等しくなり、ルー
パ角度が一定に制御され、従来の非干渉制御と同様の性
能となる。
来のプロセスモデルである式（３）と等しくなり、ルー
パ角度が一定に制御され、従来の非干渉制御と同様の性
能となる。
【００６９】重みＣ1 は圧延材の張力目標値△ｔfREFと
張力△ｔf との偏差を生じたとき、ルーパの高さ目標値
△θREF をもともと目標とするルーパの高さθの値から
Ｃ1 （△ｔfREF−△ｔf ）だけ変化させ、張力変動を吸
収しようとする意味を持つことがわかる。
張力△ｔf との偏差を生じたとき、ルーパの高さ目標値
△θREF をもともと目標とするルーパの高さθの値から
Ｃ1 （△ｔfREF−△ｔf ）だけ変化させ、張力変動を吸
収しようとする意味を持つことがわかる。
【００７０】制御演算手段１７における積分コントロー
ラ５０、５１、５２および５３と、フィードバックック
コントローラ５４、５５、５６、５７、５８、５９、６
０および６１の決定方法は以下の通りである。
ラ５０、５１、５２および５３と、フィードバックック
コントローラ５４、５５、５６、５７、５８、５９、６
０および６１の決定方法は以下の通りである。
【００７１】基本的にはＨ∞制御法を用いて決定する。
このＨ∞制御法は状態ＦＢ構成と出力ＦＢ構成とがある
が、本発明では高次コントローラの不安定化を防止する
ため状態ＦＢ構成が採用され、この概略が図３によりブ
ロック線図により示されている。この図３では説明を簡
単にするために１入力１出力系により説明するが図２の
ように２入力２出力系等でも同様に適用できる。
このＨ∞制御法は状態ＦＢ構成と出力ＦＢ構成とがある
が、本発明では高次コントローラの不安定化を防止する
ため状態ＦＢ構成が採用され、この概略が図３によりブ
ロック線図により示されている。この図３では説明を簡
単にするために１入力１出力系により説明するが図２の
ように２入力２出力系等でも同様に適用できる。
【００７２】この図３において７０がブロック３０〜４
１により示される制御プロセスの伝達関数Ｇ（ｓ）であ
り、７１がブロック５０〜５３により示されるメインコ
ントローラＧc （ｓ）であり、７２がブロック５４〜６
１により示されるＦＢコントローラＧF （ｓ）であり、
７３が目標値ｒから制御偏差ｅまでの伝達関数（これを
「感度関数」と言う）を規定する重み関数Ｗ1 （ｓ）で
あり、７４が目標値ｒから制御量ｙまでの伝達関数（こ
れを「相補感度関数」と言う）を規定する重み関数Ｗ2
（ｓ）である。
１により示される制御プロセスの伝達関数Ｇ（ｓ）であ
り、７１がブロック５０〜５３により示されるメインコ
ントローラＧc （ｓ）であり、７２がブロック５４〜６
１により示されるＦＢコントローラＧF （ｓ）であり、
７３が目標値ｒから制御偏差ｅまでの伝達関数（これを
「感度関数」と言う）を規定する重み関数Ｗ1 （ｓ）で
あり、７４が目標値ｒから制御量ｙまでの伝達関数（こ
れを「相補感度関数」と言う）を規定する重み関数Ｗ2
（ｓ）である。
【００７３】Ｈ∞制御法では感度関数と相補感度関数と
の応答を所望の応答とするように問題を定式化し、これ
を満たすようなメインコントローラ Ｇc （ｓ）とＦＢ
コントローラＧF （ｓ）を求めることが目的となる。
の応答を所望の応答とするように問題を定式化し、これ
を満たすようなメインコントローラ Ｇc （ｓ）とＦＢ
コントローラＧF （ｓ）を求めることが目的となる。
【００７４】図４および図５が図２に示したルーパ多変
数系の感度関数と相補感度関数との決め方の一例であ
る。
数系の感度関数と相補感度関数との決め方の一例であ
る。
【００７５】図４は張力制御系の感度関数ＧSTC 、ルー
パの高さ制御系の感度関数ＧSHC およびルーパの高さ制
御系の感度関数ＧSHC に対応する重み関数Ｗ12 -1を示し
ている。
パの高さ制御系の感度関数ＧSHC およびルーパの高さ制
御系の感度関数ＧSHC に対応する重み関数Ｗ12 -1を示し
ている。
【００７６】図５は張力制御系の相補感度関数ＧTTC 、
ルーパ高さ制御系の相補感度関数ＧTHC およびルーパ高
さ制御系の相補感度関数ＧTHC に対応する重み関数Ｗ22
-1を示している。
ルーパ高さ制御系の相補感度関数ＧTHC およびルーパ高
さ制御系の相補感度関数ＧTHC に対応する重み関数Ｗ22
-1を示している。
【００７７】これらの特性によれば感度関数ＧSTC は低
周波数領域でゲインが小さく、相補感度関数ＧTHC は高
周波数領域でゲインが小さくなるようにそれぞれの重み
関数を設定するのが一般的である。この理由は以下であ
る。 Ａ．（感度関数）＋（相補感度関数）＝１という制約が
ある。 Ｂ．一般的に感度関数は主に制御系の応答性に関係す
る。 Ｃ．相補感度関数は主に制御系のロバスト性に関係す
る。
周波数領域でゲインが小さく、相補感度関数ＧTHC は高
周波数領域でゲインが小さくなるようにそれぞれの重み
関数を設定するのが一般的である。この理由は以下であ
る。 Ａ．（感度関数）＋（相補感度関数）＝１という制約が
ある。 Ｂ．一般的に感度関数は主に制御系の応答性に関係す
る。 Ｃ．相補感度関数は主に制御系のロバスト性に関係す
る。
【００７８】Ｂ．の目的を達成するためには全周波数帯
域にわたって感度関数のゲインを小さくすればよく、
Ｃ．の目的を達成するためには全周波数帯域にわたって
相補感度関数のゲインを小さくする。しかし、制御条件
としてＡ．があるため、この２つを同時に全周波数帯域
にわたって満たすことは不可能である。したがって目標
値に制御量を追従させるのは低周波数領域だけでよく、
このため感度関数のゲインを低周波数領域で小さくす
る。
域にわたって感度関数のゲインを小さくすればよく、
Ｃ．の目的を達成するためには全周波数帯域にわたって
相補感度関数のゲインを小さくする。しかし、制御条件
としてＡ．があるため、この２つを同時に全周波数帯域
にわたって満たすことは不可能である。したがって目標
値に制御量を追従させるのは低周波数領域だけでよく、
このため感度関数のゲインを低周波数領域で小さくす
る。
【００７９】また、対雑音性などの観点から高周波数領
域では目標値から制御量までのゲインを小さくし、ロバ
スト性を向上させるために、高周波数領域では相補感度
関数のゲインを小さくする。
域では目標値から制御量までのゲインを小さくし、ロバ
スト性を向上させるために、高周波数領域では相補感度
関数のゲインを小さくする。
【００８０】具体的には感度関数ＧSTC は張力制御の速
応性、感度関数ＧSHC はルーパ高さ制御の速応性、相補
感度関数ＧTTC は張力制御のロバスト性、相補感度関数
ＧTH C はルーパの高さ制御のロバスト性を表わす指標と
なる。
応性、感度関数ＧSHC はルーパ高さ制御の速応性、相補
感度関数ＧTTC は張力制御のロバスト性、相補感度関数
ＧTH C はルーパの高さ制御のロバスト性を表わす指標と
なる。
【００８１】上記のように感度関数および相補感度関数
は重み関数を設定しコントローラを演算した後の閉ルー
プ系の応答であり、張力制御に関係する感度関数ＧSTC
および相補感度関数ＧTTC は重み関数Ｗ11 -1、Ｗ21 -1に
よって決められ、ルーパ高さ制御に関係する感度関数Ｇ
SHC および相補感度関数ＧTHC は重み関数Ｗ12 -1，Ｗ22
-1によって決められる。
は重み関数を設定しコントローラを演算した後の閉ルー
プ系の応答であり、張力制御に関係する感度関数ＧSTC
および相補感度関数ＧTTC は重み関数Ｗ11 -1、Ｗ21 -1に
よって決められ、ルーパ高さ制御に関係する感度関数Ｇ
SHC および相補感度関数ＧTHC は重み関数Ｗ12 -1，Ｗ22
-1によって決められる。
【００８２】また、速応性の指標は感度関数が０ｄｂラ
インを切る近辺の周波数であり、張力制御の応答は交差
角周波数にして７ｒａｄ／ｓとなる。
インを切る近辺の周波数であり、張力制御の応答は交差
角周波数にして７ｒａｄ／ｓとなる。
【００８３】ロバスト性の指標は重み関数Ｗ22 -1と相補
感度関数ＧTHC との差である約２０ｄｂである。
感度関数ＧTHC との差である約２０ｄｂである。
【００８４】この意味はたとえば実際のプロセスとモデ
ルとの誤差が約２０ｄｂ（＝１０倍）あったとしても安
定性は保たれるということである。ロバスト性を大きく
設計することは制御対象プロセスが広範囲に変化しても
制御系としては安定と言うことであり、１つのコントロ
ーラゲインによって広範囲の圧延状態に対応できること
になる。このため、圧延状態によってコントローラゲイ
ンを多種類持つ必要はなくなる。
ルとの誤差が約２０ｄｂ（＝１０倍）あったとしても安
定性は保たれるということである。ロバスト性を大きく
設計することは制御対象プロセスが広範囲に変化しても
制御系としては安定と言うことであり、１つのコントロ
ーラゲインによって広範囲の圧延状態に対応できること
になる。このため、圧延状態によってコントローラゲイ
ンを多種類持つ必要はなくなる。
【００８５】本実施例においては設定手段２５により圧
延条件および圧延状態に適したプロセスモデルのパラメ
ータと上記Ｈ∞制御法に係わる重み関数を制御ゲイン演
算手段２６に設定する。制御ゲイン演算手段２６ではこ
れらのパラメータ、重み関数を用いて式（２）（５）に
基づきＨ∞制御法により制御ゲインを演算する。この制
御ゲイン演算手段２６が演算した制御ゲインが制御演算
手段１７に設定される。上述したＨ∞制御のロバスト性
の指標を用いて、次回の圧延条件および圧延状態と過去
の圧延条件および圧延状態とを比較して、ロバスト性の
指標によりカバーできる範囲ならば次回の圧延には過去
の制御ゲインを使用することができる。
延条件および圧延状態に適したプロセスモデルのパラメ
ータと上記Ｈ∞制御法に係わる重み関数を制御ゲイン演
算手段２６に設定する。制御ゲイン演算手段２６ではこ
れらのパラメータ、重み関数を用いて式（２）（５）に
基づきＨ∞制御法により制御ゲインを演算する。この制
御ゲイン演算手段２６が演算した制御ゲインが制御演算
手段１７に設定される。上述したＨ∞制御のロバスト性
の指標を用いて、次回の圧延条件および圧延状態と過去
の圧延条件および圧延状態とを比較して、ロバスト性の
指標によりカバーできる範囲ならば次回の圧延には過去
の制御ゲインを使用することができる。
【００８６】図６（Ａ）は本発明制御法による時間に対
する前方張力、図７（Ａ）は同様に本発明制御法による
時間に対するルーパ角度、図８（Ａ）は同様に本発明制
御法による時間に対する出側板厚偏差を第７スタンド１
０i+6 に模擬したシミュレーシヨンの結果を示したもの
である。また、図６（Ｂ）は従来のＬＱ制御法による時
間に対する前方張力、図７（Ｂ）は同様に従来のＬＱ制
御法による時間に対するルーパ角度、図８は同様に従来
のＬＱ制御法による時間に対する出側板厚偏差を第７ス
タンド１０i+6 に模擬したシミュレーシヨンの結果を示
したものである。
する前方張力、図７（Ａ）は同様に本発明制御法による
時間に対するルーパ角度、図８（Ａ）は同様に本発明制
御法による時間に対する出側板厚偏差を第７スタンド１
０i+6 に模擬したシミュレーシヨンの結果を示したもの
である。また、図６（Ｂ）は従来のＬＱ制御法による時
間に対する前方張力、図７（Ｂ）は同様に従来のＬＱ制
御法による時間に対するルーパ角度、図８は同様に従来
のＬＱ制御法による時間に対する出側板厚偏差を第７ス
タンド１０i+6 に模擬したシミュレーシヨンの結果を示
したものである。
【００８７】このシミュレーシヨン中の変数値とコント
ローラ設計に用いた変数値とを下記のように変更し、こ
の変更が及ぼす影響を調べたものである。
ローラ設計に用いた変数値とを下記のように変更し、こ
の変更が及ぼす影響を調べたものである。
【００８８】（１）シミュレーシヨン中の張力フィード
バック係数Ｋ10＝０．５×コントローラ設計用の張力フ
ィードバック係数Ｋ10 （２）シミュレーシヨン中の材料ヤング率Ｅ＝３．０×
コントローラ設計用の材料ヤング率Ｅ （いずれも設計時よりも張力変動が大きくなる方向に変
数値を変更している。）図６（Ａ）（Ｂ）において
Ｔ1 、Ｔ10は本発明制御法と従来のＬＱ制御法による第
１スタンド１０i と第２スタンド１０i+1 との間の張
力、以下同様にＴ2 、Ｔ20は第２スタンド１０i+1 と第
３スタンド１０i+2 との間の張力…Ｔ6 、Ｔ60は第６ス
タンド１０i+5 と第７スタンド１０i+6 との間の張
力、、図７（Ａ）（Ｂ）においてθ1 、θ10は本発明制
御法と従来のＬＱ制御法による第１スタンド１０i と第
２スタンド１０i+1 との間のルーパ高さ、以下同様にθ
2 、θ20は第２スタンド１０i+1 と第３スタンド１０
i+2 との間のルーパ高さ…θ6 、θ60は第６スタンド１
０i+5 と第７スタンド１０i+6 との間のルーパ高さ、お
よび、図８（Ａ）（Ｂ）において、ｈ1 、ｈ10は本発明
制御法と従来のＬＱ制御法による第１スタンド１０i の
出側板厚の目標値からの偏差、以下同様にｈ2 、ｈ20は
第２スタンド１０i+1 の出側板厚の目標値からの偏差…
ｈ6 、ｈ60は第６スタンド１０i+5 の出側板厚の目標値
からの偏差を表している。
バック係数Ｋ10＝０．５×コントローラ設計用の張力フ
ィードバック係数Ｋ10 （２）シミュレーシヨン中の材料ヤング率Ｅ＝３．０×
コントローラ設計用の材料ヤング率Ｅ （いずれも設計時よりも張力変動が大きくなる方向に変
数値を変更している。）図６（Ａ）（Ｂ）において
Ｔ1 、Ｔ10は本発明制御法と従来のＬＱ制御法による第
１スタンド１０i と第２スタンド１０i+1 との間の張
力、以下同様にＴ2 、Ｔ20は第２スタンド１０i+1 と第
３スタンド１０i+2 との間の張力…Ｔ6 、Ｔ60は第６ス
タンド１０i+5 と第７スタンド１０i+6 との間の張
力、、図７（Ａ）（Ｂ）においてθ1 、θ10は本発明制
御法と従来のＬＱ制御法による第１スタンド１０i と第
２スタンド１０i+1 との間のルーパ高さ、以下同様にθ
2 、θ20は第２スタンド１０i+1 と第３スタンド１０
i+2 との間のルーパ高さ…θ6 、θ60は第６スタンド１
０i+5 と第７スタンド１０i+6 との間のルーパ高さ、お
よび、図８（Ａ）（Ｂ）において、ｈ1 、ｈ10は本発明
制御法と従来のＬＱ制御法による第１スタンド１０i の
出側板厚の目標値からの偏差、以下同様にｈ2 、ｈ20は
第２スタンド１０i+1 の出側板厚の目標値からの偏差…
ｈ6 、ｈ60は第６スタンド１０i+5 の出側板厚の目標値
からの偏差を表している。
【００８９】このシミュレーシヨンにおける対象プロセ
スは図２のブロック３０〜４０に示すような簡易化され
たモデルではなく、ロール間隙の圧延現象、張力発生プ
ロセス等を非線形プロセスとして考慮されている。
スは図２のブロック３０〜４０に示すような簡易化され
たモデルではなく、ロール間隙の圧延現象、張力発生プ
ロセス等を非線形プロセスとして考慮されている。
【００９０】熱間圧延時に加わるスキッドマーク、ロー
ル偏芯等の外乱、主機制御系、ルーバ制御装置、自動板
厚制御系等も考慮されており実際に採用されている圧延
機に近い精度で模擬している。さらに、このシミュレー
シヨンでは２７秒から５３秒まで加速圧延を行ってお
り、シミュレーシヨンの後半で外乱の周期が速くなって
いる。
ル偏芯等の外乱、主機制御系、ルーバ制御装置、自動板
厚制御系等も考慮されており実際に採用されている圧延
機に近い精度で模擬している。さらに、このシミュレー
シヨンでは２７秒から５３秒まで加速圧延を行ってお
り、シミュレーシヨンの後半で外乱の周期が速くなって
いる。
【００９１】このシミュレーシヨンで明らかなように本
発明制御法による張力の振動は発生していないが、従来
のＬＱ制御法は１５秒から３５秒にかけて発生してい
る。
発明制御法による張力の振動は発生していないが、従来
のＬＱ制御法は１５秒から３５秒にかけて発生してい
る。
【００９２】したがって、本発明制御法は従来のＬＱ制
御法と比較してロバスト性の高い制御装置とすることが
できる。
御法と比較してロバスト性の高い制御装置とすることが
できる。
【００９３】また、従来のＬＱ制御法では、所望の制御
性能を得るために、評価関数のＱ、Ｒ行列の数値の設定
には繰り返しの試行錯誤が必要であった。そのため、数
値の設定には相当の時間と手間がかかるという欠点があ
った。
性能を得るために、評価関数のＱ、Ｒ行列の数値の設定
には繰り返しの試行錯誤が必要であった。そのため、数
値の設定には相当の時間と手間がかかるという欠点があ
った。
【００９４】しかし、本発明制御法では周波数領域にお
ける速応性とロバスト性とを考慮した制御設計を容易に
行うことができる。
ける速応性とロバスト性とを考慮した制御設計を容易に
行うことができる。
【００９５】その他、主電動機ばかりではなくルーパの
高さによって張力変動を抑えるようにしたいときは、重
みパラメーｔＣ1 の値を調節するだけでよいので制御が
簡単になる。
高さによって張力変動を抑えるようにしたいときは、重
みパラメーｔＣ1 の値を調節するだけでよいので制御が
簡単になる。
【００９６】本発明制御法では図１に示すように設定手
段２５を制御ゲイン演算手段２６を介して制御演算手段
１７に接続し、圧延条件および圧延状態が変更による過
去の演算した制御ゲインのロバスト性の範囲かどうか判
断して制御演算手段１７を設定していた。
段２５を制御ゲイン演算手段２６を介して制御演算手段
１７に接続し、圧延条件および圧延状態が変更による過
去の演算した制御ゲインのロバスト性の範囲かどうか判
断して制御演算手段１７を設定していた。
【００９７】このような演算を図９に示すように設定手
段２５と制御ゲイン演算手段２６とにより行い、その制
御ゲインを設定手段２５のテーブルに記憶し、圧延条件
および圧延状態が変更する毎にテーブルから選択して制
御演算手段１７に設定してもよい。
段２５と制御ゲイン演算手段２６とにより行い、その制
御ゲインを設定手段２５のテーブルに記憶し、圧延条件
および圧延状態が変更する毎にテーブルから選択して制
御演算手段１７に設定してもよい。
【００９８】このようにすると制御演算手段１７は設定
手段２５からの設定でよいから制御手段が簡単にでき
る。
手段２５からの設定でよいから制御手段が簡単にでき
る。
【００９９】上記実施例では圧延機は４重圧延機を用い
ルーパ駆動方式は電動機を用いたが他の方法でも実施で
きる。
ルーパ駆動方式は電動機を用いたが他の方法でも実施で
きる。
【０１００】
【発明の効果】本発明熱間圧延機の制御装置は、圧延材
をルーパにより制御を行う場合、圧延材の張力とルーパ
の高さの応答とロバスト性とを指定してコントローラを
設計し、圧延機主電動機とルーパとを協調して使用する
ことにより張力の変動を抑え、圧延状態や圧延条件に対
応した最適なルーパ・張力を安定して制御することがで
きる。
をルーパにより制御を行う場合、圧延材の張力とルーパ
の高さの応答とロバスト性とを指定してコントローラを
設計し、圧延機主電動機とルーパとを協調して使用する
ことにより張力の変動を抑え、圧延状態や圧延条件に対
応した最適なルーパ・張力を安定して制御することがで
きる。
【０１０１】また、本発明熱間圧延機の制御装置は、ロ
バスト性を大きく設計したから、従来の数値テーブルを
有する場合でもテーブルの規模が小さくできその維持管
理を容易にすることができる。
バスト性を大きく設計したから、従来の数値テーブルを
有する場合でもテーブルの規模が小さくできその維持管
理を容易にすることができる。
【０１０２】さらに、演算制御手段を状態フィードバッ
クによるコントローラに構成したから、ディジタル計算
機によりコントローラを実現する場合、制御周期の点で
制御条件が緩和され適用範囲が広くできる。また、状態
フィードバック構成では、コントローラの構造が簡単
で、個々の制御ゲインの意味が明らかであるため、現場
での調整が容易になり、調整時間を短縮し、早期に立ち
上げが可能になる。
クによるコントローラに構成したから、ディジタル計算
機によりコントローラを実現する場合、制御周期の点で
制御条件が緩和され適用範囲が広くできる。また、状態
フィードバック構成では、コントローラの構造が簡単
で、個々の制御ゲインの意味が明らかであるため、現場
での調整が容易になり、調整時間を短縮し、早期に立ち
上げが可能になる。
【図１】本発明熱間圧延機の制御装置の概要を示すブロ
ック線図。
ック線図。
【図２】演算制御手段の概要を示すブロック線図。
【図３】図２の演算制御手段の主要部を示すブロック線
図。
図。
【図４】本発明熱間圧延機の制御装置のゲイン・周波数
の特性図。
の特性図。
【図５】本発明熱間圧延機の制御装置のゲイン・周波数
の特性図。
の特性図。
【図６】本発明熱間圧延機の制御装置（Ａ）および従来
の熱間圧延機（Ｂ）の張力および時間との関係を示す特
性図。
の熱間圧延機（Ｂ）の張力および時間との関係を示す特
性図。
【図７】本発明熱間圧延機の制御装置（Ａ）および従来
の熱間圧延機（Ｂ）のルーパの高さおよび時間との関係
を示す特性図。
の熱間圧延機（Ｂ）のルーパの高さおよび時間との関係
を示す特性図。
【図８】本発明熱間圧延機の制御装置（Ａ）および従来
の熱間圧延機（Ｂ）の出側板厚偏差および時間との関係
を示す特性図。
の熱間圧延機（Ｂ）の出側板厚偏差および時間との関係
を示す特性図。
【図９】他の本発明熱間圧延機の制御装置の概要を示す
ブロック線図。
ブロック線図。
１０i 、１０i+1 第１スタンド、第２スタンド １４ 圧延機駆動主電動機、 １６ 主電動機制御装置 １７ 制御演算手段 １８i ルーパ １９ ルーパロール ２０ ルーパ駆動電動機 ２２ ルーパ電動機制御装置 ２５ 設定手段 ２６ 制御ゲイン演算手段
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｐ 5/46 Ｂ２１Ｂ 37/00 １２８Ｚ 37/12 ＢＢＭ １１１Ｂ (56)参考文献 特開 平５−131208（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21B 37/00 - 37/78 G05B 13/02 H02P 5/46
Claims (3)
- 【請求項１】複数のスタンドに備えられる圧延機駆動主
電動機と、 これらの圧延機駆動主電動機に備えられその回転駆動速
度を制御する主機速度制御手段と、 前記複数のスタンド間に配置され前記各スタンドにより
圧延される圧延材の張力を制御するルーパと、 このルーパに備えられそれを駆動するルーパ電動機と、 このルーパ電動機の回転速度を制御するルーパ電動機速
度制御手段と、 を備えた連続熱間圧延機の制御装置において、 制御装置には設定手段、制御ゲイン演算手段および制御
演算手段を備え、 設定手段は制御演算手段に前記圧延材の張力目標値、ル
ーパの高さの目標値を設定し、 また、設定手段は制御ゲイン演算手段に多変数系のプロ
セスモデルを構成する変数値、ルーパの高さ制御系にお
ける張力変動を低減するための重みパラメータ、張力制
御系の応答とロバスト性を指定するための重み関数、ル
ーパの高さ制御系の応答とロバスト性を指定する重み関
数を設定し、 制御ゲイン演算手段はプロセスモデルの変数値、ルーパ
の高さ制御系の重みパラメータ、張力制御系の重み関
数、ルーパの高さ制御系の重み関数から制御ゲインを演
算し、 制御演算手段は設定手段からの張力目標値、ルーパの高
さの目標値、制御ゲイン演算手段からの制御ゲインおよ
び検出装置からの検出値を受け、圧延機駆動主電動機を
制御する主機速度制御手段の回転速度指令値およびルー
パ電動機を制御するルーパ電動機速度制御手段の回転速
度指令値を演算する、 ようにしたことを特徴とする連続熱間圧延機の制御装
置。 - 【請求項２】制御演算手段は状態フィードバック構成に
したことを特徴とする請求項１記載の連続熱間圧延機の
制御装置。 - 【請求項３】制御ゲイン演算手段は演算した制御ゲイン
を設定手段に保存し、制御演算手段はこの保存した制御
ゲインを選択して取出すようにしたことを特徴とする請
求項１記載の連続熱間圧延機の制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00400194A JP3286057B2 (ja) | 1994-01-19 | 1994-01-19 | 連続熱間圧延機の制御装置 |
| AU10231/95A AU670522B2 (en) | 1994-01-19 | 1995-01-17 | Control device for a continuous hot-rolling mill |
| KR1019950000732A KR0168983B1 (ko) | 1994-01-19 | 1995-01-18 | 연속 열간 압연기의 제어장치 |
| CA002140570A CA2140570C (en) | 1994-01-19 | 1995-01-19 | Control device for a continuous hot-rolling mill |
| US08/808,506 US5701774A (en) | 1994-01-19 | 1997-02-28 | Control device for a continuous hot-rolling mill |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00400194A JP3286057B2 (ja) | 1994-01-19 | 1994-01-19 | 連続熱間圧延機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07204720A JPH07204720A (ja) | 1995-08-08 |
| JP3286057B2 true JP3286057B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=11572768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00400194A Expired - Fee Related JP3286057B2 (ja) | 1994-01-19 | 1994-01-19 | 連続熱間圧延機の制御装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3286057B2 (ja) |
| KR (1) | KR0168983B1 (ja) |
| AU (1) | AU670522B2 (ja) |
| CA (1) | CA2140570C (ja) |
Families Citing this family (16)
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| US5950476A (en) * | 1998-03-20 | 1999-09-14 | Sms Engineering, Inc. | Method and apparatus to tension hot strip during coiling |
| DE19818207C2 (de) * | 1998-04-23 | 2000-05-31 | Schloemann Siemag Ag | Steckel-Warmwalzwerk |
| DE19849068B4 (de) * | 1998-10-24 | 2005-03-03 | Sms Demag Ag | Zugregelverfahren für einen Walzgutabschnitt |
| DE19953524A1 (de) * | 1999-11-05 | 2001-05-10 | Sms Demag Ag | Schlingenheber |
| KR100478370B1 (ko) * | 2000-08-10 | 2005-03-28 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 연속 압연기의 제어 장치 |
| ATE324949T1 (de) * | 2000-12-20 | 2006-06-15 | Novelis Inc | Vorrichtung und verfahren zur schwingungskontrolle in einem walzwerk |
| EP2270613A1 (de) * | 2009-07-03 | 2011-01-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Lastkraftregelung einer Hydraulikzylindereinheit mit Lastbeobachter |
| EP2277639A1 (de) * | 2009-07-15 | 2011-01-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Bandzug- und Schlingenregelung |
| US9095886B2 (en) * | 2011-06-27 | 2015-08-04 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Mill control system and method for control of metal strip rolling |
| EP2671652B1 (en) * | 2012-06-06 | 2016-03-16 | GE Energy Power Conversion Technology Limited | Hot strip mill controller |
| DE102015101580B3 (de) * | 2015-02-04 | 2016-06-02 | Hydro Aluminium Rolled Products Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Prägewalzen eines Bandes |
| DE102016014636A1 (de) * | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Retsch Gmbh | Laborgerät |
| CN112180718B (zh) * | 2020-08-17 | 2021-08-27 | 燕山大学 | 考虑输入受限的轧机主传动***输出反馈控制方法 |
| CN114918264B (zh) * | 2022-07-22 | 2022-10-25 | 太原科技大学 | 一种带有增益补偿器的带钢张力-宽度控制方法 |
| WO2024048126A1 (ja) * | 2022-08-31 | 2024-03-07 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 熱間仕上圧延の制御方法、鋼板の制御方法および熱間仕上圧延の制御装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU485520B2 (en) * | 1974-04-02 | 1976-10-07 | John Lysaght (Australia) Limited | Hot strip mill tension control |
| JPS6024726B2 (ja) * | 1977-03-31 | 1985-06-14 | 株式会社日立製作所 | 圧延機の張力制御方法 |
| US4307591A (en) * | 1980-03-31 | 1981-12-29 | Westinghouse Electric Corp. | Rolling mill looper control system |
| JPS58184007A (ja) * | 1982-04-23 | 1983-10-27 | Toshiba Corp | 連続圧延機のル−パ制御装置 |
| JPH02207910A (ja) * | 1989-02-07 | 1990-08-17 | Toshiba Corp | 連続圧延機のルーパ制御装置 |
| US5012660A (en) * | 1989-11-29 | 1991-05-07 | Aeg Westinghouse Industrial Automation Corporation | Control system and method for compensating for speed effect in a tandem cold mill |
| US5103662A (en) * | 1990-05-01 | 1992-04-14 | Allegheny Ludlum Corporation | Tandem rolling mill tension control with speed ratio error discrimination |
| JP3041135B2 (ja) * | 1992-06-19 | 2000-05-15 | 株式会社東芝 | 連続熱間圧延機の制御装置 |
| US5546779A (en) * | 1994-03-24 | 1996-08-20 | Danieli United, Inc. | Interstand strip gauge and profile conrol |
-
1994
- 1994-01-19 JP JP00400194A patent/JP3286057B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-01-17 AU AU10231/95A patent/AU670522B2/en not_active Ceased
- 1995-01-18 KR KR1019950000732A patent/KR0168983B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-01-19 CA CA002140570A patent/CA2140570C/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-02-28 US US08/808,506 patent/US5701774A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2140570A1 (en) | 1995-07-20 |
| US5701774A (en) | 1997-12-30 |
| KR950023457A (ko) | 1995-08-18 |
| AU670522B2 (en) | 1996-07-18 |
| JPH07204720A (ja) | 1995-08-08 |
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