JP5726018B2 - 圧延パラメータのバラツキを考慮した圧延制御方法 - Google Patents
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Description
この連続圧延機には、圧延材の板厚や張力を所定の値にするために、圧延スタンドにおける圧下荷重やロールギャップなどを制御する制御装置が設けられている。このような制御装置においては、板厚制御と張力制御とを同時に行なうことが多いが、圧延材の張力を制御するために、ルーパの制御も行っている。
特許文献1は、複数のスタンドに対応してそれぞれ圧延機駆動主電動機の速度を制御する主機速度制御装置と、ロールギャップを制御するロールギャップ制御装置とを設け、前記主機速度制御装置に対する速度指令値および前記ロールギャップ制御装置に対するロールギャップ指令値を、それぞれ圧延材の板厚およびスタンド間張力の干渉系をモデル化したプロセスモデルを用いて演算する連続熱間圧延機の制御装置であって、前記プロセスモデルを表現する変数、圧延材の板厚目標値、圧延材のスタンド間張力目標値、板厚およびスタンド間張力の応答を指定するための変数、ならびに、板厚およびスタンド間張力の応答を調整するための変数を設定する設定手段と、設定された前記各変数を所定の制御ゲイン演算式に代入して制御ゲインを数値として求める演算手段と、演算された前記制御ゲインを用いて、板厚とスタンド間張力との相互干渉を小さくしながら、板厚を前記板厚目標値に、スタンド間張力を前記スタンド間張力目標値に追随させる前記速度指令値およびロールギャップ指令値を演算する制御ゲイン演算手段と、を備えた連続熱間圧延機の制御装置を開示する。
すなわち、本発明に係る圧延パラメータのバラツキを考慮した圧延制御方法は、圧延材を圧延する圧延スタンドを有する連続圧延機を制御する制御方法において、使用する圧延パラメータが確率分布を持つとし、前記確率分布を持つ圧延パラメータを用いた制御モデルにより、前記圧延スタンドを制御することを特徴とする。
好ましくは、前記圧延パラメータが、圧延実績値を基に算出した平均値と分散値とを用いて表現されているとよい。
好ましくは、前記制御モデルを用いた圧延制御を行うに際しては、圧延パラメータの分散値を考慮した項を備えた評価関数を用いるとよい。
好ましくは、前記連続圧延機が圧延材を連続的に圧延する複数の圧延スタンドを備えているに際しては、制御モデルの入力である制御量を圧延スタンドの出側板厚と入側張力とし、制御モデルの出力である操作量を圧延スタンドのロールギャップの変更量と当該圧延スタンドの上流側に位置する圧延スタンドのロール速度の変更量とするとよい。
また、本発明に係る圧延パラメータのバラツキを考慮した圧延制御方法の最も好ましい形態は、圧延材を圧延する圧延スタンドを有する連続圧延機を制御する制御方法において、使用する圧延パラメータが圧延材の材料塑性係数とされると共に確率分布を持つとし、前記確率分布を持つ材料塑性係数を用いた制御モデルにより、前記圧延スタンドを制御するものであって、前記制御モデルを用いた圧延制御を行うに際し、前記材料塑性係数の分散値を考慮した項を備えた評価関数を用いることを特徴とする。
この場合に、前記材料塑性係数が、圧延実績値を基に算出した平均値と分散値とを用いて表現されているとよい。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
図1は、本実施形態に係る連続圧延機1に備えられた圧延スタンド2を示した模式図である。
まず、図1に示すように、圧延スタンド2は上下一対のワークロール4,4を有している。このワークロール4は、各々に設けられた電動機5で駆動され、圧延材Wを圧延する。上下一対のワークロール4,4の間隔は、油圧などで駆動される圧下装置6によって圧下量(ロールギャップ量)を調整できる構造になっている。
圧延スタンド2,2の間には、圧延材Wの張力(スタンド間張力)を調整可能なルーパ3が設けられている。このルーパ3にはトルク計などの張力測定手段が設けられスタンド間張力を計測可能となっている。
熱間圧延鋼板等の薄板を製造する連続圧延機1において、製品である薄板の板厚を目標値に一致させ、且つ薄板全般に渡って板厚を均一に保つため、板厚制御が適用されている。加えて、圧延材Wに作用する張力を破断限界内に保たなければ安定な操業にならないため、ルーパ3制御などによる張力制御も適用されている。このような制御を行うのが制御装置10であり、具体的には、プロコン、PLC等で実現されている。
以下、制御装置10で行われる制御の詳細について説明する。
図2、図3には、板厚およびスタンド間張力の干渉系をモデル化したプロセスモデル(制御モデル)が示されている。
状態方程式の係数行列のパラメータを求める手順は以下の通りである。
(i) 材料塑性係数Qの平均値や分散値は、圧延荷重が入側板厚、出側板厚、張力などの関数となっているとし、入側板厚、出側板厚、張力の検出量から数値微分をすることにより求められるとする。求められた個々の材料塑性係数Qの平均値と分散値は把握できているとする。
本願発明者らは、材料塑性係数Qが確率分布(正規分布)をもつとした場合、[数5]の状態方程式中の行列Aの要素a13も同様な確率分布(正規分布)を持つことを数々の考察により知見している。要素a11も同様である。それ故、a13の平均値μと分散値σを用いて圧延スタンド2の制御を行うことにしている。
次に、本実施形態の圧延制御方法(最適制御)で用いる評価関数を[数7]で設定する。
評価関数J(u)の1項目は、制御入力値と制御出力値を鑑みた項(誤差の鑑みた項)であり、2項目は補正項、3項目は制御入力値の確率分布を考慮した項である。[数7]で定義した評価関数が最小になるように最適制御を行う。
[数5]の状態方程式と[数7]の評価関数から、圧延スタンド2の圧延最適制御則は、[数8]の如く求まる。
具体的には、[数9]を満たすような制御ゲイン(ut=(KT,KI)xt)を求め、得られた制御ゲインKT,KIを制御部10に適用するとよい。
図4には、以上述べた圧延最適制御を行う際の手順を示したフローチャートが記してある。
その後、S2で、[数7]で示されるような評価関数を規定すると共に、評価関数中の係数Q,R,F,Sを決定する。
その上で、S3にて、[数7]で示されるような評価関数が最小となるように、[数8]乃至は[数9]を求解する。具体的には、具体的には、[数9]などを満たすような制御ゲイン(ut=(KT,KI)xt)を求め、得られたKT,KIを制御部10に適用する。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
2 圧延スタンド
3 ルーパ
4 ワークロール
5 駆動電動機
6 圧下装置
8 板厚検出手段
10 制御装置
W 圧延材
Claims (4)
- 圧延材を圧延する圧延スタンドを有する連続圧延機を制御する制御方法において、
使用する圧延パラメータが圧延材の材料塑性係数とされると共に確率分布を持つとし、
前記確率分布を持つ材料塑性係数を用いた制御モデルにより、前記圧延スタンドを制御するものであって、
前記制御モデルを用いた圧延制御を行うに際し、前記材料塑性係数の分散値を考慮した項を備えた評価関数を用いることを特徴とする圧延パラメータのバラツキを考慮した圧延制御方法。 - 前記材料塑性係数が、圧延実績値を基に算出した平均値と分散値とを用いて表現されていることを特徴とする請求項1に記載の圧延パラメータのバラツキを考慮した圧延制御方法。
- 前記制御モデルでは、入力値である制御量が出側板厚、出側板幅、スタンド間張力の少なくとも1つ以上とされ、出力値である操作量がロールギャップの変更量、圧延速度の変更量の少なくとも1つ以上とされていることを特徴とする請求項1または2に記載の圧延パラメータのバラツキを考慮した圧延制御方法。
- 前記連続圧延機が圧延材を連続的に圧延する複数の圧延スタンドを備えているに際しては、
制御モデルの入力である制御量を圧延スタンドの出側板厚と入側張力とし、制御モデルの出力である操作量を圧延スタンドのロールギャップの変更量と当該圧延スタンドの上流側に位置する圧延スタンドのロール速度の変更量とすることを特徴とする請求項3に記載の圧延パラメータのバラツキを考慮した圧延制御方法。
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