JP6558352B2 - Method for controlling material tension between stands of continuous rolling mill, method for manufacturing steel sheet, and device for controlling material tension between stands of continuous rolling mill - Google Patents
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Description
本発明は、連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法、鋼板の製造方法、及び、連続圧延機のスタンド間材料張力制御装置に関する。 The present invention relates to an inter-stand material tension control method for a continuous rolling mill, a steel plate manufacturing method, and an inter-stand material tension control device for a continuous rolling mill.
連続圧延機を用いた圧延プロセスにおいては、スタンド間の材料張力は、被圧延材の厚みや幅などを決定する一つの因子である。したがって、被圧延材の厚みや幅を精度よく制御するためには、スタンド間の材料張力を、正確に測定するか、他の測定量を用いて間接的に推定するかして求める必要がある。 In a rolling process using a continuous rolling mill, the material tension between stands is one factor that determines the thickness and width of the material to be rolled. Therefore, in order to accurately control the thickness and width of the material to be rolled, it is necessary to obtain the material tension between the stands by accurately measuring it or by indirectly estimating it using another measurement amount. .
特許文献１には、各スタンドの圧延荷重と圧延トルクとを測定し、これらの測定量を用いて、スタンド間の材料張力を間接的に推定するスタンド間材料張力推定方法が開示されている。このスタンド間材料張力推定方法では、まず、各スタンドの圧延荷重と圧延トルクとを測定し、各スタンドにおける圧延荷重、圧延トルク、前方張力、後方張力、及び、圧延トルクアーム係数を、下記（１）式で示すロール半径Ｒで正規化されたＨｉｌｌの近似式で関係付ける。
次に、下記（２）式及び（３）式を定義する。 Next, the following formulas (2) and (3) are defined.
そして、各変数をスタンドごとに区別して表すために、材料搬送方向上流側に位置するスタンドから順に付される各スタンドの番号を添え字「ｉ」で表すと、下記（４）式の関係から下記（５）式のように定義すれば、第ｉスタンドにおける上記（１）式は、下記（６）式に示すように変形される。 And in order to distinguish and express each variable for each stand, if the number of each stand given in order from the stand located upstream in the material conveying direction is represented by the suffix “i”, the relationship of the following equation (4) If defined as the following equation (5), the above equation (1) in the i-th stand is modified as shown in the following equation (6).
次に、中間パラメータである圧延トルクアーム係数ａｉを推定する。すなわち、被圧延材が第１スタンド〜第ｊスタンドまで噛み込んでいる状態で、各スタンドの上記（６）式を全て加算して張力項を消去し、下記（７）式を得る。 Next, a rolling torque arm coefficient a i that is an intermediate parameter is estimated. That is, in the state where the material to be rolled is biting from the first stand to the j-th stand, all the above formulas (6) of each stand are added to eliminate the tension term, and the following formula (7) is obtained.
ここでは、境界条件として、被圧延材両端は無張力（ｑ０＝ｑｊ＝０）としている。この結果、上記（１）式の圧延トルクアーム係数ａｉを推定する問題に帰結でき、その各スタンドの圧延トルクアーム係数ａｉを要素とする推定ベクトルを、各スタンドの変数ｐｉを要素とする入力ベクトルを用いて、下記（８）式及び（９）式に示す逐次最小二乗法で求める。 Here, as a boundary condition, both ends of the material to be rolled are set to have no tension (q 0 = q j = 0). As a result, the problem of estimating the rolling torque arm coefficient a i in the above equation (1) can be reduced, and the estimated vector having the rolling torque arm coefficient a i of each stand as an element, and the variable p i of each stand as an element Using the input vector to be obtained by the successive least square method shown in the following equations (8) and (9).
なお、上記（８）式及び（９）式の添え字「ｋ」は、ｋ番目のサンプリング時刻を表す。Ｑｋはｊ行ｊ列の行列であり、共分散行列と呼ばれる。次に、張力ｑｉを推定する。上記（８）式及び（９）式に示す逐次最小二乗法で求められた推定ベクトルを用いて、上記（６）式を下記（１０）式に変形する。 The subscript “k” in the above equations (8) and (9) represents the kth sampling time. Q k is a matrix of j rows and j columns and is called a covariance matrix. Next, the tension q i is estimated. The equation (6) is transformed into the following equation (10) using the estimated vector obtained by the successive least square method shown in the equations (8) and (9).
上記（１０）式は、被圧延材を噛み込んでいるスタンド数分（ｊ個）作成できるが、推定したい張力ｑｉはスタンド間の数（ｊ−１個）である。この冗長性を利用して、誤差εｉを最小とすべく最小二乗法で、すなわち連立方程式を解くことで、各スタンドの張力ｑｉを推定する。そして、その推定された張力ｑｉが張力目標値となるように、ワークロールを回転駆動させる駆動モータの速度を制御する。 The above equation (10) can be created for the number of stands (j pieces) that are biting the material to be rolled, but the tension q i to be estimated is the number between the stands (j-1 pieces). Utilizing this redundancy, the tension q i of each stand is estimated by the least square method, that is, by solving the simultaneous equations to minimize the error ε i . Then, the speed of the drive motor that rotationally drives the work roll is controlled so that the estimated tension q i becomes the tension target value.
特許文献１に開示されたスタンド間材料張力推定方法で用いられている上記逐次最小二乗法では、逐次的な推定に伴い、張力推定制御工程を経る度に中間パラメータである圧延トルクアーム係数ａｉの推定誤差が最小になるように決定される。前記逐次最小二乗法の推定過程においては、一般に共分散行列の要素の値の大小により、張力推定制御工程毎のパラメータ変動の大小も変化する。また、張力推定制御工程を重ね、推定誤差が小さくなるにつれて、共分散行列の要素の値も小さくなることが知られている。
In the sequential least square method used in the inter-stand material tension estimation method disclosed in
したがって、推定初期においては、共分散行列の要素の初期値を大きく設定すると、パラメータの変動が大きくなり、推定誤差の低減を高速化することはできるが、前述のように張力推定制御工程を重ね共分散行列の要素の値が小さくなると、その後に入力起因の誤差増大があった場合、共分散行列の要素の値が小さいがゆえに、中間パラメータである圧延トルクアーム係数ａｉの推定値が十分に変動しなくなる。そのため、誤差に対する修正能力が低下して、張力ｑｉの推定精度が累積的に悪化するといった問題が生じる。 Therefore, at the initial stage of estimation, if the initial values of the covariance matrix elements are set to be large, the fluctuation of the parameter increases and the estimation error can be reduced faster, but the tension estimation control process is repeated as described above. When the element value of the covariance matrix is reduced, if there is an error increase due to input thereafter, the value of the element of the covariance matrix is small, so that the estimated value of the rolling torque arm coefficient a i that is an intermediate parameter is sufficient. No longer fluctuates. For this reason, there is a problem in that the ability to correct the error is reduced and the estimation accuracy of the tension q i is cumulatively deteriorated.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、連続圧延機のスタンド間材料張力を高精度に制御することができる連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法、鋼板の製造方法、及び、連続圧延機のスタンド間材料張力制御装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide an inter-stand material tension control method for a continuous rolling mill capable of controlling the inter-stand material tension of a continuous rolling mill with high accuracy, and a steel plate. A manufacturing method and a material tension control device between stands of a continuous rolling mill.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法は、複数のスタンドからなる連続圧延機のスタンド間における被圧延材の張力であるスタンド間材料張力を、予め設定された張力目標値となるように制御する連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法であって、各スタンドにおける圧延トルク及び圧延荷重に基づいて、逐次推定処理である逐次最小二乗法により前記スタンド間材料張力を時々刻々と推定し、その推定された前記スタンド間材料張力の推定値に基づいて、該スタンド間材料張力を制御する張力推定制御工程を有しており、前記逐次推定処理である逐次最小二乗法における推定値更新式の更新ゲインに相当する共分散行列のパラメータの値を、少なくとも現在の値よりも大きくなるように変更する処理を含むことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the method for controlling the material tension between the stands of the continuous rolling mill according to the present invention is a stand that is the tension of the material to be rolled between the stands of the continuous rolling mill composed of a plurality of stands. between material tension, a interstand material tension control method of the continuous rolling mill is controlled to be a preset tension target value, based on the rolling torque and rolling load at each stand, sequentially a sequential estimation process A tension estimation control step of estimating the material tension between the stands by the least square method , and controlling the material tension between the stands based on the estimated value of the material tension between the stands, the value of the covariance matrix of the parameter corresponding to the update gain estimate update equation in the iterative least squares technique is sequential estimation process, larger than at least the current value Those characterized by comprising a process of changing the Kunar so.
また、本発明に係る連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法は、上記の発明において、前記逐次推定処理は、前記圧延トルク、前記圧延荷重及び前記スタンド間材料張力が関係付けられた所定の式に、前記圧延トルク及び前記圧延荷重の値を代入し、逐次最小二乗法で解いて前記圧延トルク及び前記圧延荷重に基づいた圧延トルクアーム係数を時々刻々と推定し、その推定した圧延トルクアーム係数の推定値に基づいて、前記スタンド間材料張力を時々刻々と推定するものであり、前記張力推定制御工程では、前記パラメータの値である前記逐次最小二乗法における共分散行列の要素の値を、該共分散行列の少なくとも対角成分が現在の値よりも大きくなるように変更する処理を含むことを特徴とするものである。 Further, the inter-stand material tension control method of the continuous rolling mill according to the present invention is the above-described invention, wherein the sequential estimation process is a predetermined formula in which the rolling torque, the rolling load, and the inter-stand material tension are related. The rolling torque and the rolling load values are substituted into the rolling torque arm coefficient based on the rolling torque and the rolling load by solving by successive least squares method, and the estimated rolling torque arm coefficient based on the estimate, the are those of the interstand material tension estimates with time, in the tension estimation control step, values of the elements of the covariance matrix in the recursive least square method is a value before Kipa parameters Including a process of changing at least the diagonal component of the covariance matrix to be larger than the current value.
また、本発明に係る連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法は、上記の発明において、前記共分散行列の要素の変更は、前記共分散行列の要素の値が予め設定された所定値よりも小さい所定のタイミングで実施され、前記共分散行列の要素の値を、初期状態である単位行列の定数倍となる対角行列に変更することを特徴とするものである。 Further, the material tension control method between the stands of the continuous rolling mill according to the present invention, in the above invention, the change of the element of the covariance matrix is more than a predetermined value in which the value of the element of the covariance matrix It is implemented at a small predetermined timing, and the value of the element of the covariance matrix is changed to a diagonal matrix that is a constant multiple of the unit matrix in the initial state.
また、本発明に係る連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法は、上記の発明において、前記所定のタイミングは、予め定めた参照値と前記スタンド間材料張力の推定値との差である張力推定誤差が、予め定めた所定回数の前記張力推定制御工程の間、連続して一定値を超えたタイミングであることを特徴とするものである。 Further, in the method for controlling material tension between stands of the continuous rolling mill according to the present invention, in the above invention, the predetermined timing is a tension estimation that is a difference between a predetermined reference value and an estimated value of the material tension between the stands. The error is a timing at which a predetermined value is continuously exceeded during a predetermined number of predetermined tension estimation control steps.
また、本発明に係る鋼板の製造方法は、複数のスタンドからなる連続圧延機のスタンド間における被圧延材の張力であるスタンド間材料張力を、予め設定された張力目標値となるように制御して鋼板を製造する鋼板の製造方法であって、上記の発明の連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法を用いて、前記スタンド間材料張力を制御することを特徴とするものである。 The steel sheet manufacturing method according to the present invention controls the inter-stand material tension, which is the tension of the material to be rolled between the stands of a continuous rolling mill consisting of a plurality of stands, to a preset tension target value. A steel plate manufacturing method for manufacturing a steel plate, characterized in that the inter-stand material tension is controlled using the inter-stand material tension control method of the continuous rolling mill according to the invention described above.
また、本発明に係る連続圧延機のスタンド間材料張力制御装置は、複数のスタンドからなる連続圧延機のスタンド間における被圧延材の張力であるスタンド間材料張力を、予め設定された張力目標値となるように制御する制御手段を備えた連続圧延機のスタンド間材料張力制御装置であって、前記制御手段は、各スタンドにおける圧延トルク及び圧延荷重に基づいて、逐次推定処理である逐次最小二乗法により前記スタンド間材料張力を時々刻々と推定し、その推定された前記スタンド間材料張力の推定値に基づいて、前記スタンド間材料張力を制御する張力推定制御工程を実行するものであり、前記逐次推定処理である逐次最小二乗法における推定値更新式の更新ゲインに相当する共分散行列のパラメータの値を、少なくとも現在の値よりも大きくなるように変更する処理を実行可能な変更手段を有することを特徴とするものである。 In addition, the inter-stand material tension control device for a continuous rolling mill according to the present invention is configured such that the inter-stand material tension, which is the tension of the material to be rolled between the stands of the continuous rolling mill composed of a plurality of stands, is a preset tension target value. An apparatus for controlling material tension between stands of a continuous rolling mill provided with a control means for controlling so that the control means is based on the rolling torque and the rolling load at each stand and is a sequential estimation process. Performing a tension estimation control step of estimating the inter-stand material tension from time to time by multiplication, and controlling the inter-stand material tension based on the estimated value of the inter-stand material tension, the value of the parameter of the covariance matrix corresponding to the updated gain estimate update equation in a sequential estimation process recursive least square method is, from at least the current value It is characterized in that it has a changing means capable of executing a process of changing to become larger.
本発明に係る連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法、鋼板の製造方法、及び、連続圧延機のスタンド間材料張力制御装置においては、連続圧延機のスタンド間材料張力を高精度に制御することができるという効果を奏する。 In the method for controlling the material tension between the stands of the continuous rolling mill, the method for manufacturing the steel sheet, and the material tension controlling device between the stands of the continuous rolling mill according to the present invention, the material tension between the stands of the continuous rolling mill is controlled with high accuracy. There is an effect that can be.
以下に、本発明を適用した連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法、その連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法を用いた鋼板の製造方法、及び、連続圧延機のスタンド間材料張力制御装置の一実施形態について説明する。 Hereinafter, a method for controlling material tension between stands of a continuous rolling mill to which the present invention is applied, a method for manufacturing a steel sheet using the method for controlling material tension between stands of the continuous rolling mill, and an apparatus for controlling material tension between stands of a continuous rolling mill One embodiment will be described.
図１は、実施形態に係る連続圧延機１の概略構成図である。実施形態に係る連続圧延機１は、図１に示すように、第１スタンドＳＴ１から第７スタンドＳＴ７までの複数のスタンドを備えており、第１スタンドＳＴ１から第７スタンドＳＴ７までの全てのスタンド間における被圧延材（鋼板）２の張力制御を、ルーパを使用しないルーパレスで制御するものである。
各スタンドは、それぞれ上下に配置した一対のワークロール１１ａ〜１１ｇと、これらワークロール１１ａ〜１１ｇを支持する一対のバックアップロール１２ａ〜１２ｇとを備えている。各ワークロール１１ａ〜１１ｇには、駆動モータ１３ａ〜１３ｇから回転駆動力が伝達される。また、各スタンドＳＴ１〜ＳＴ７には、圧延荷重計１４ａ〜１４ｇ及び圧下位置検出装置１５ａ〜１５ｇが設けられている。また、連続圧延機１には、スタンド間における被圧延材２の張力であるスタンド間材料張力を推定及び制御するための張力推定制御装置１６が設けられている。なお、上記スタンド間材料張力制御装置は、駆動モータ１３、圧延荷重計１４、圧下位置検出装置１５及び張力推定制御装置１６などで構成されている。
Each stand includes a pair of
張力推定制御装置１６は、後述する本発明を適用したスタンド間材料張力推定方法を利用して、所定の制御周期ごとに、各スタンドにおける圧延トルク及び圧延荷重に基づいて、逐次推定処理によりスタンド間材料張力を時々刻々と推定する。そして、スタンド間材料張力の推定値に基づいて、スタンド間材料張力が予め設定された張力目標値となるように駆動モータ１３ａ〜１３ｇの速度を制御する。
The tension
実施形態に係る連続圧延機１で適用されるスタンド間材料張力制御方法では、前記逐次推定処理の一例として、圧延トルク、圧延荷重及びスタンド間材料張力が関係付けられた所定の式に、圧延トルク及び圧延荷重の値を代入し、逐次最小二乗法で解いて圧延トルクアーム係数を時々刻々と推定し、その推定した圧延トルクアーム係数の推定値に基づいて、スタンド間材料張力を時々刻々と推定する。そのため、まず、各スタンドにおける圧延荷重Ｐ、圧延トルクＧ、前方張力ｑｆ、後方張力ｑｂ、及び、圧延トルクアーム係数ａを、下記（１１）式で示すロール半径Ｒで正規化されたＨｉｌｌの近似式で関連付けておく。
In the inter-stand material tension control method applied in the
なお、圧延荷重Ｐは圧延荷重計１４によって測定し、圧延トルクＧは駆動モータ１３ａ〜１３ｇの電流や電圧や、駆動モータ１３ａ〜１３ｇからワークロール１１への駆動伝達ギア列のギア比などを考慮して算出する。また、各スタンドのスタンド出側板厚ｈは、圧下位置検出装置１５の出力であるロールギャップＳと、圧延荷重Ｐと、ミルのバネ定数Ｍとから、下記（１２）式で示されるゲージメータ式で求める。
The rolling load P is measured by a rolling load meter 14, and the rolling torque G takes into account the current and voltage of the
各スタンドのスタンド入側板厚Ｈは、前スタンドのスタンド出側板厚ｈを、駆動モータ速度から推定する被圧延材２の速度に応じて下流にシフトすることにより求めた。なお、第１スタンド入側板厚は、前段に設置されている粗圧延機の出側板厚情報を使用した。扁平ロール半径Ｒ’は、下記（１３）式で示されるＨｉｔｃｈｉｃｏｃｈ式で求めた。なお、下記（１３）式における「Ｂ」は板幅であり、「Ｃ０」はワークロール１１の弾性定数である。
The stand entry side thickness H of each stand was determined by shifting the stand exit side thickness h of the previous stand downstream in accordance with the speed of the
また、材料噛み込み角αは、下記（１４）式で求める。 Further, the material biting angle α is obtained by the following equation (14).
上記（１１）式において、ロール半径Ｒで正規化されたＨｉｌｌの近似式を採用することにより、圧延荷重Ｐの係数が圧延トルクアーム係数ａという物理的意味が明確な量にすることができる。また、スタンド入側板厚Ｈやスタンド出側板厚ｈなどを既知の変数としてモデル式に取り込むことが可能となるため、それらの影響を張力推定に考慮することができ、張力推定精度を向上させることもできる。 By adopting Hill's approximate expression normalized by the roll radius R in the above expression (11), the physical meaning of the rolling load arm coefficient a can be made a clear quantity. In addition, it is possible to incorporate the stand entry side thickness H, stand exit side thickness h, etc. into the model equation as known variables, so that the influence can be taken into account in the tension estimation, and the tension estimation accuracy can be improved. You can also.
次に、下記（１５）式及び（１６）式を定義する。 Next, the following formulas (15) and (16) are defined.
そして、各変数をスタンドごとに区別して表すため、スタンドの番号を添え字「ｉ」で表すと、下記（１７）式の関係から下記（１８）式のように定義すれば、第ｉスタンドにおける上記（１１）式は、下記（１９）式に示すように変形される。 Then, in order to distinguish each variable for each stand, if the stand number is represented by the subscript “i”, if it is defined as the following equation (18) from the relationship of the following equation (17), The above equation (11) is modified as shown in the following equation (19).
次に、中間パラメータである圧延トルクアーム係数ａｉを推定する。すなわち、被圧延材２が第１スタンドから第ｊスタンドまで噛み込んでいる状態で、各スタンドの上記（１９）式を全て加算して張力項を消去して、下記（２０）式を得る。
Next, a rolling torque arm coefficient a i that is an intermediate parameter is estimated. That is, in the state in which the
ここでは、境界条件として、被圧延材両端は無張力（ｑ０＝ｑｊ＝０）としている。この結果、上記（１１）式の係数ａｉを推定する問題に帰結でき、その各スタンドの圧延トルクアーム係数ａｉを要素とする推定ベクトルを、各スタンドの変数ｐｉを要素とする入力ベクトルを用いて、下記（２１）式及び（２２）式で示した逐次最小二乗法で求める。なお、下記（２１）式及び（２２）式の「Ｑ」は共分散行列、「ρ」は忘却係数を表しており、変数の上のハット記号は推定値であることを表している。また、下記（２１）式及び（２２）式の添え字「ｋ」は、ｋ番目のサンプリング時刻を表し、Ｑｋはｊ行ｊ列の行列である。 Here, as a boundary condition, both ends of the material to be rolled are set to have no tension (q 0 = q j = 0). As a result, it can result in the problem of estimating the coefficient a i in the above equation (11), and an estimated vector having the rolling torque arm coefficient a i of each stand as an element is an input vector having the variable p i of each stand as an element. Is obtained by the successive least square method shown by the following equations (21) and (22). In the following equations (21) and (22), “Q” represents a covariance matrix, “ρ” represents a forgetting factor, and a hat symbol above a variable represents an estimated value. Also, the subscript “k” in the following formulas (21) and (22) represents the k-th sampling time, and Q k is a matrix of j rows and j columns.
次に、張力ｑｉを推定する。上記（２１）式及び（２２）式で示した上記逐次最小二乗法で求められた上記推定ベクトルを用いて、上記（１９）式を下記（２３）式に変形する。 Next, the tension q i is estimated. The equation (19) is transformed into the following equation (23) using the estimated vector obtained by the successive least squares method shown in the equations (21) and (22).
上記（２３）式は、被圧延材２を噛み込んでいるスタンド数分（ｊ個）作成できるが、推定したい張力ｑｉはスタンド間の数（ｊ−１個）である。この冗長性を利用して、誤差εｉを最小とすべく最小二乗法で、すなわち連立方程式を解いて各スタンドの張力ｑｉを推定する。そして、その推定された張力ｑｉが張力目標値となるように駆動モータ１３の速度を制御する。
The above equation (23) can be created for the number of stands (j pieces) that are biting the
ここで、実施形態に係るスタンド間材料張力推定方法では、予め設定された所定条件を満たす張力推定制御工程において、上記逐次推定処理における推定値更新式の更新ゲイン相当のパラメータの値を、少なくとも現在の値よりも大きくなるように変更する。具体的には、所定条件を満たす張力推定制御工程において、上記パラメータの値である上記逐次最小二乗法における共分散行列Ｑの要素の値を、当該共分散行列Ｑの少なくとも対角成分が現在の値よりも大きくなるように変更する。 Here, in the inter-stand material tension estimation method according to the embodiment, in the tension estimation control step that satisfies a predetermined condition set in advance, the parameter value corresponding to the update gain of the estimated value update formula in the sequential estimation process is at least the current value. Change to be greater than the value of. Specifically, in the tension estimation control step that satisfies a predetermined condition, the value of the parameter is an element value of the covariance matrix Q in the successive least squares method, and at least the diagonal component of the covariance matrix Q is the current value. Change to be larger than the value.
例えば、上記逐次最小二乗法における共分散行列Ｑの初期状態を、下記（２４）式のように、単位行列Ｉの定数倍となる対角行列Ｑ０に設定する。なお、下記（２４）式における定数ｃは、下記に述べる実施例においては、１≦ｃ≦１００の範囲内で定めているが、推定するパラメータの値の大きさに応じて適宜に定められる。 For example, the initial state of the covariance matrix Q in the successive least squares method is set to a diagonal matrix Q 0 that is a constant multiple of the unit matrix I as shown in the following equation (24). Note that the constant c in the following equation (24) is determined within the range of 1 ≦ c ≦ 100 in the embodiment described below, but is appropriately determined according to the magnitude of the parameter to be estimated.
上記逐次最小二乗法による各スタンドの圧延トルクアーム係数ａｉの推定を実行し、圧延中のスタンド間における張力ｑｉを時々刻々推定する。そして、上記逐次最小二乗法における共分散行列Ｑを、ｋ１回の張力推定制御工程数、すなわちｋ１番目のサンプリング時刻の後の所定のタイミングにおいて初期状態にリセット、すなわち初期状態である単位行列の定数倍となる対角行列に変更する。このとき、「ｋ１」は下記に述べる実施例においては、ｋ１≧５００の範囲で定めた。なお、「ｋ１」の範囲としては、共分散行列Ｑにおける対角成分の絶対値を足し合わせた合計値、または、共分散行列ＱのＬノルムが、予め設定された所定値よりも小さくなるような張力推定制御工程数を、本発明を適用する連続圧延機１で事前に求めて設定すればよい。
The rolling torque arm coefficient a i of each stand is estimated by the successive least square method, and the tension q i between the stands during rolling is estimated from moment to moment. Then, the covariance matrix Q in the successive least squares method is reset to the initial state at a predetermined timing after k 1 times the number of tension estimation control steps, that is, k 1st sampling time, that is, the unit matrix that is in the initial state Change to a diagonal matrix that is a constant multiple of. At this time, “k 1 ” was determined in the range of k 1 ≧ 500 in the examples described below. As the range of “k 1 ”, the total value obtained by adding the absolute values of the diagonal components in the covariance matrix Q or the L norm of the covariance matrix Q is smaller than a predetermined value set in advance. What is necessary is just to obtain | require and set in advance such a tension | tensile_strength estimation control process number with the
また、上記所定のタイミングとしては、例えば、予め定めた参照値である張力目標値に対してのスタンド間材料張力の推定値の誤差である張力推定誤差が、予め定めた回数の張力推定制御工程の間、連続して一定値を超えたタイミングとする。これにより、現状の推定能力で改善されうるスパイク状の張力推定誤差、すなわち少ない張力推定制御工程数で突発的に張力推定誤差が一定値を超過したことによる無用な共分散行列Ｑの初期状態へのリセットを抑えつつ、張力推定誤差が累積的に増大するのを抑制することができる。 In addition, as the predetermined timing, for example, a tension estimation error that is an error of an estimated value of material tension between stands with respect to a tension target value that is a predetermined reference value is a predetermined number of tension estimation control steps. During this period, the timing is continuously over a certain value. As a result, a spike-like tension estimation error that can be improved with the current estimation capability, that is, the initial state of the useless covariance matrix Q due to the tension estimation error suddenly exceeding a certain value with a small number of tension estimation control steps. It is possible to suppress a cumulative increase in the tension estimation error while suppressing resetting of the tension.
「ｋ１」の範囲を定めることにより、共分散行列Ｑを１回リセットした後は、一定の張力推定制御工程数の間、再度リセットされることはなく、推定能力の高い状態での無用な共分散行列Ｑのリセットを防止できる。したがって、推定能力の低下した状態による張力推定誤差の累積的な増大にのみ、共分散行列Ｑのリセット機能を働かせることができる。また、上記所定のタイミングとしては、簡易に、一定回数の張力推定制御工程数の直後としてもよい。 By setting the range of “k 1 ”, after resetting the covariance matrix Q once, it is not reset again for a certain number of tension estimation control steps, and is unnecessary in a state where the estimation capability is high. It is possible to prevent the covariance matrix Q from being reset. Therefore, the covariance matrix Q reset function can be used only for the cumulative increase in the tension estimation error due to the reduced estimation ability. In addition, the predetermined timing may be simply after a certain number of tension estimation control steps.
以上のように、上記所定のタイミングで共分散行列Ｑを初期状態にリセットすることで、共分散行列Ｑによる圧延トルクアーム係数ａの変動の大きさを維持し続けることができ、外乱などによる入力起因の誤差増大があった場合でも、継続的に張力推定誤差の低減が可能となる。 As described above, by resetting the covariance matrix Q to the initial state at the predetermined timing, the magnitude of the fluctuation of the rolling torque arm coefficient a by the covariance matrix Q can be continuously maintained. Even when there is an increase in the error due to the error, the tension estimation error can be continuously reduced.
図２は、実施形態に係る連続圧延機１における、スタンド間材料張力の推定制御の一例を示すフローチャートである。張力推定制御装置１６は、スタンド間材料張力の推定制御が開始されると、まず張力推定制御工程数ｋ１のカウント数を１増加させる（Ｓ１）。次に、張力推定制御装置１６は、張力推定制御工程数ｋ１≧５００を満たすかを判断する（Ｓ２）。そして、張力推定制御装置１６は、張力推定制御工程数ｋ１≧５００を満たさないと判断したら（Ｓ２でＮＯ）、「ｋ１＜５００」用の張力推定制御工程を実行する（Ｓ３）。一方、張力推定制御装置１６は、張力推定制御工程数ｋ１≧５００を満たすと判断したら（Ｓ２でＹＥＳ）、「ｋ１≧５００」用の張力推定制御工程を実行する（Ｓ４）。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of the estimation control of the inter-stand material tension in the
図３は、「ｋ１＜５００」用の張力推定制御工程の一例を示すフローチャートである。張力推定制御装置１６は、「ｋ１＜５００」用の張力推定制御工程が開始されると、まず各スタンドの圧延トルクＧ及び圧延荷重Ｐを測定する（Ｓ３１）。次に、張力推定制御装置１６は、測定した圧延トルクＧ及び圧延荷重Ｐに基づいて、圧延トルクアーム係数ａを上述したように逐次最小二乗法を解いて算出し推定する（Ｓ３２）。次に、張力推定制御装置１６は、圧延トルクアーム係数ａの推定値に基づいて、スタンド間材料張力を上述したような連立方程式を解いて算出し推定する（Ｓ３３）。そして、張力推定制御装置１６は、スタンド間材料張力の推定値に基づいて、スタンド間材料張力が張力目標値となるように駆動モータ１３の速度を制御し（Ｓ３４）、「ｋ１＜５００」用の張力推定制御工程を終了する。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a tension estimation control process for “k 1 <500”. When the tension estimation control process for “k 1 <500” is started, the tension
図４は、「ｋ１≧５００」用の張力推定制御工程の一例を示すフローチャートである。張力推定制御装置１６は、「ｋ１≧５００」用の張力推定制御工程が開始されると、まず各スタンドの圧延トルクＧ及び圧延荷重Ｐを測定する（Ｓ４１）。次に、張力推定制御装置１６は、測定した圧延トルクＧ及び圧延荷重Ｐに基づいて、圧延トルクアーム係数ａを上述したように逐次最小二乗法を解いて算出し推定する（Ｓ４２）。次に、張力推定制御装置１６は、圧延トルクアーム係数ａの推定値に基づいて、スタンド間材料張力を上述したような連立方程式を解いて算出し推定する（Ｓ４３）。そして、張力推定制御装置１６は、スタンド間材料張力の推定値に基づいて、スタンド間材料張力が張力目標値となるように駆動モータ１３の速度を制御する（Ｓ４４）。次に、張力推定制御装置１６は、所定回数の張力推定制御工程の間、張力推定誤差が連続して一定値を超えたかを判断する（Ｓ４５）。張力推定制御装置１６は、所定回数の張力推定制御工程の間、張力推定誤差が連続して一定値を超えたと判断したら（Ｓ４５でＹＥＳ）、圧延トルクアーム係数ａを推定する際に用いる逐次最小二乗法における共分散行列Ｑを初期状態にリセットする（Ｓ４６）。そして、張力推定制御工程数ｋ１のカウント数を０にし（Ｓ４７）、「ｋ１≧５００」用の張力推定制御工程を終了する。一方、張力推定制御装置１６は、所定回数の張力推定制御工程の間、張力推定誤差が連続して一定値を超えていないと判断したら（Ｓ４５でＮＯ）、「ｋ１≧５００」用の張力推定制御工程を終了する。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a tension estimation control process for “k 1 ≧ 500”. When the tension estimation control process for “k 1 ≧ 500” is started, the tension
[実施例１]
図５は、連続圧延機１の第５スタンドＳＴ５−第６スタンドＳＴ６間のスタンド間材料張力を、本発明を適用したスタンド間材料張力推定方法によって推定し、張力推定誤差を時間経過とともに描いたグラフの一例を示したものである。実施例１では、圧延開始時（張力推定制御工程数ｋ＝１のとき）における、圧延トルクアーム係数ａを推定する際に用いる逐次最小二乗法における共分散行列Ｑの初期状態を、単位行列（上記（２４）式においてｃ＝１）としている。そして、圧延開始時から一定時間、具体的には張力推定制御工程数が７５０回を越えた後、所定のタイミングで共分散行列Ｑを初期状態にリセット、すなわち共分散行列Ｑの要素を初期状態の単位行列に変更する。
[Example 1]
FIG. 5 shows the inter-stand material tension between the fifth stand ST5 and the sixth stand ST6 of the
図５に示すグラフでは、２０．７６[ｓ]に第１スタンドＳＴ１への被圧延材２の噛み込みが開始されており、６５．７６[ｓ]の時点、言い換えれば１１２５回目の張力推定制御工程（制御周期が、４０[ｍｓｅｃ]の場合）でスタンド間材料張力が張力目標値となるように駆動モータ１３の速度を制御した後に、共分散行列Ｑを初期状態にリセットしている。
In the graph shown in FIG. 5, the
これにより、図５に示すように、圧延開始から圧延終了まで張力推定誤差が累積的に増大することなく、スタンド間材料張力の推定を継続的に高精度に維持することができる。よって、経時にわたって、スタンド間材料張力の推定値に基づいて、スタンド間材料張力を精度よく制御することができ、ルーパレス圧延の安定性が向上するため、連続圧延機１で良好な通板を行って圧延鋼板を製造することができる。 Thereby, as shown in FIG. 5, the estimation of the material tension between the stands can be continuously maintained with high accuracy without cumulatively increasing the tension estimation error from the start of rolling to the end of rolling. Therefore, the material tension between the stands can be accurately controlled over time based on the estimated value of the material tension between the stands, and the stability of the looperless rolling is improved. Rolled steel sheets can be manufactured.
[実施例２]
図６は、連続圧延機１の第５スタンドＳＴ５−第６スタンドＳＴ６間のスタンド間材料張力を、本発明を適用したスタンド間材料張力推定方法によって推定し、張力推定誤差を時間経過とともに描いたグラフの他例を示したものである。実施例２では、圧延開始時（張力推定制御工程数ｋ＝１のとき）における、圧延トルクアーム係数ａを推定する際に用いる逐次最小二乗法における共分散行列Ｑの初期状態を、単位行列（上記（２４）式においてｃ＝１）としている。そして、圧延開始時から一定時間、具体的には張力推定制御工程数が７５０回を越えた後、張力推定誤差が所定回数の張力推定制御工程の間、具体的には６回の張力推定制御工程で連続して、一定の閾値、具体的には０．１[ｋｇ／ｍｍ２]を超えたタイミングで共分散行列Ｑを初期状態にリセット、すなわち共分散行列Ｑの要素を初期状態の単位行列に変更する。
[Example 2]
FIG. 6 shows the inter-stand material tension between the fifth stand ST5 and the sixth stand ST6 of the
図６に示すグラフでは、２０．７６[ｓ]に第１スタンドＳＴ１への被圧延材２の噛み込みが開始されており、５０．８０[ｓ]及び８２．０４[ｓ]の時点、言い換えれば７５１回目及び１５３２回目の張力推定制御工程（制御周期が、４０[ｍｓｅｃ]の場合）でスタンド間材料張力が張力目標値となるように駆動モータ１３の速度を制御した後に、共分散行列Ｑを初期状態にリセットしている。
In the graph shown in FIG. 6, the biting of the
これにより、推定能力の高い状態での無用な共分散行列Ｑの初期状態へのリセットを抑えつつ、圧延開始から圧延終了まで張力推定誤差が累積的に増大することなく、スタンド間材料張力の推定を継続的に高精度に維持することができる。よって、経時にわたって、スタンド間材料張力の推定値に基づいて、スタンド間材料張力を精度よく制御することができ、ルーパレス圧延の安定性が向上するため、連続圧延機１で良好な通板を行って圧延鋼板を製造することができる。 As a result, it is possible to estimate the inter-stand material tension without cumulatively increasing the tension estimation error from the start of rolling to the end of rolling while suppressing the resetting of the unnecessary covariance matrix Q to the initial state in a state where the estimation capability is high. Can be continuously maintained with high accuracy. Therefore, the material tension between the stands can be accurately controlled over time based on the estimated value of the material tension between the stands, and the stability of the looperless rolling is improved. Rolled steel sheets can be manufactured.
[比較例]
図７は、連続圧延機１の第５スタンドＳＴ５−第６スタンドＳＴ６間のスタンド間材料張力を、従来のスタンド間材料張力推定方法によって推定し、上記張力推定誤差を時間経過とともに描いたグラフを示したものである。この比較例では、実施例１及び２のように本発明を適用したスタンド間材料張力推定方法によってスタンド間材料張力を推定した場合と比べて、図７に示すように、圧延半ば以降において張力推定誤差が累積的に増大していることがわかる。
[Comparative example]
FIG. 7 is a graph in which the inter-stand material tension between the fifth stand ST5 and the sixth stand ST6 of the
なお、本発明は、ここに記載していない様々な実施形態を含み、共分散行列Ｑの初期状態や、共分散行列Ｑを変更するタイミングなどは、上記実施形態に限定されない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に記載された発明特定事項によってのみ定められるものである。 The present invention includes various embodiments not described herein, and the initial state of the covariance matrix Q, the timing for changing the covariance matrix Q, and the like are not limited to the above embodiments. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention-specifying matters described in the appropriate claims from the above description.
１ 連続圧延機
２ 被圧延材
１１ ワークロール
１２ バックアップロール
１３ 駆動モータ
１４ 圧延荷重計
１５ 圧下位置検出装置
１６ 張力推定制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
各スタンドにおける圧延トルク及び圧延荷重に基づいて、逐次推定処理である逐次最小二乗法により前記スタンド間材料張力を時々刻々と推定し、その推定された前記スタンド間材料張力の推定値に基づいて、該スタンド間材料張力を制御する張力推定制御工程を有しており、
前記逐次推定処理である逐次最小二乗法における推定値更新式の更新ゲインに相当する共分散行列のパラメータの値を、少なくとも現在の値よりも大きくなるように変更する処理を含むことを特徴とする連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法。 This is a method for controlling the material tension between stands of a continuous rolling mill, in which the material tension between the stands, which is the tension of the material to be rolled between the stands of a continuous rolling mill consisting of a plurality of stands, is controlled to a preset tension target value. And
Based on the rolling torque and rolling load at each stand, the material tension between the stands is estimated momentarily by the successive least square method which is a sequential estimation process , and based on the estimated value of the estimated material tension between the stands, A tension estimation control step for controlling the material tension between the stands;
The value of the covariance matrix of the parameter corresponding to the update gain estimate update equation in the iterative least squares technique is sequential estimation process, characterized in that it comprises a process of changing to be larger than at least the current value Material tension control method between stands of continuous rolling mill.
前記逐次推定処理は、前記圧延トルク、前記圧延荷重及び前記スタンド間材料張力が関係付けられた所定の式に、前記圧延トルク及び前記圧延荷重の値を代入し、逐次最小二乗法で解いて前記圧延トルク及び前記圧延荷重に基づいた圧延トルクアーム係数を時々刻々と推定し、その推定した圧延トルクアーム係数の推定値に基づいて、前記スタンド間材料張力を時々刻々と推定するものであり、
前記張力推定制御工程では、前記パラメータの値である前記逐次最小二乗法における共分散行列の要素の値を、該共分散行列の少なくとも対角成分が現在の値よりも大きくなるように変更する処理を含むことを特徴とする連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法。 In the method for controlling the material tension between stands of the continuous rolling mill according to claim 1,
The sequential estimation process substitutes the rolling torque and the rolling load values into a predetermined formula related to the rolling torque, the rolling load, and the material tension between the stands, and solves the sequential least squares method to solve the problem. A rolling torque arm coefficient based on rolling torque and the rolling load is estimated every moment, and based on the estimated value of the estimated rolling torque arm coefficient, the inter-stand material tension is estimated every moment,
In the tension estimation control step, the pre-change values of the elements of the covariance matrix in the recursive least square method is the value of Kipa parameters as at least the diagonal component of the co variance matrix is greater than the current value A method for controlling material tension between stands of a continuous rolling mill, characterized by comprising:
前記共分散行列の要素の変更は、前記共分散行列の要素の値が予め設定された所定値よりも小さい所定のタイミングで実施され、
前記共分散行列の要素の値を、初期状態である単位行列の定数倍となる対角行列に変更することを特徴とする連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法。 In the method for controlling material tension between stands of the continuous rolling mill according to claim 2,
The change of the element of the covariance matrix is performed at a predetermined timing when the value of the element of the covariance matrix is smaller than a predetermined value set in advance.
A method of controlling material tension between stands of a continuous rolling mill, wherein values of elements of the covariance matrix are changed to a diagonal matrix that is a constant multiple of a unit matrix that is an initial state.
前記所定のタイミングは、予め定めた参照値と前記スタンド間材料張力の推定値との差である張力推定誤差が、予め定めた所定回数の前記張力推定制御工程の間、連続して一定値を超えたタイミングであることを特徴とする連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法。 In the method for controlling the material tension between stands of the continuous rolling mill according to claim 3,
The predetermined timing indicates that a tension estimation error, which is a difference between a predetermined reference value and an estimated value of the inter-stand material tension, is continuously constant during a predetermined number of predetermined tension estimation control steps. A method for controlling the material tension between stands of a continuous rolling mill, characterized in that the timing is exceeded.
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の連続圧延機のスタンド間材料張力制御方法を用いて、前記スタンド間材料張力を制御することを特徴とする鋼板の製造方法。 A steel plate manufacturing method for manufacturing a steel plate by controlling a material tension between stands, which is a tension of a material to be rolled between stands of a continuous rolling mill composed of a plurality of stands, to be a preset tension target value. ,
A method for producing a steel sheet, wherein the inter-stand material tension is controlled using the inter-stand material tension control method of the continuous rolling mill according to any one of claims 1 to 4.
前記制御手段は、各スタンドにおける圧延トルク及び圧延荷重に基づいて、逐次推定処理である逐次最小二乗法により前記スタンド間材料張力を時々刻々と推定し、その推定された前記スタンド間材料張力の推定値に基づいて、前記スタンド間材料張力を制御する張力推定制御工程を実行するものであり、
前記逐次推定処理である逐次最小二乗法における推定値更新式の更新ゲインに相当する共分散行列のパラメータの値を、少なくとも現在の値よりも大きくなるように変更する処理を実行可能な変更手段を有することを特徴とする連続圧延機のスタンド間材料張力制御装置。 The material between the stands of the continuous rolling mill provided with control means for controlling the material tension between the stands, which is the tension of the material to be rolled between the stands of the continuous rolling mill consisting of a plurality of stands, to be a preset tension target value. A tension control device,
The control means estimates the inter-stand material tension from time to time based on the rolling torque and the rolling load at each stand by a successive least square method that is a sequential estimation process , and estimates the estimated inter-stand material tension. A tension estimation control step for controlling the material tension between the stands based on the value,
The value of the covariance matrix of the parameter corresponding to the update gain estimate update equation in the iterative least squares technique is sequential estimation process, the changing means capable of executing a process of changing to be larger than at least the current value An apparatus for controlling material tension between stands of a continuous rolling mill.
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