JPH0211204A - Method for automatic controlling sheet thickness in rolling mill - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve the rolling responsiveness and product yield by estimating a coefficient of a transfer function for a roll gap deviation based on an inlet side sheet thickness deviation of a rolled stock under rolling and then setting an optimum control gain in a drafting system based on the above coefficient. CONSTITUTION:A magnetic scale 3 measuring a gap deviation DELTAS of rolling rolls 1a, 1a and a hydraulic servo system 4 for roll gap adjustment are mounted on a rolling mill 1. Then, an on-line parameter estimating unit 6a as a self- tuning device for an AGC system and an optimum control gain arithmetic unit 6b are installed. The unit 6a operate a coefficient of a transfer function from an inlet side sheet thickness deviation DELTAH to a roll gap deviation DELTAS based on a prescribed operation to find an optimum AGC control gain Kopt and to perform AGC control. The rolling responsiveness and product yield are improved because dynamic characteristics of drafting are always kept optimum in accordance with characteristics of a rolling stock.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、製鉄所内の圧延プロセスなどにおいて圧延材
の板厚を自動的に制御する圧延機の自動板厚制御方法に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an automatic thickness control method for a rolling mill that automatically controls the thickness of a rolled material in a rolling process in a steel mill.

［従来の技術］ ゲージメータ方式〔圧延機を一種の板厚測定機（ゲージ
メータ）として使用し圧延材の板厚を制御する方式〕の
自動板厚制御系〔以下、ＡＧＣ（Ａｕｔ。[Prior Art] Automatic plate thickness control system [hereinafter referred to as AGC (Aut.

Ｇａｕｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）系という〕の従来の制御
ブロック線図を第３図に示す。この第３図において、Δ
Ｈは入側板厚偏差、Δｈは出側板厚偏差、ΔＳは圧延機
のロール間隙偏差、ΔＰは圧延荷重偏差、Ｇ（ｓ）は伝
達関数で、下式（１）にて与えられる。A conventional control block diagram of the Gauge Control system is shown in FIG. In this Figure 3, Δ
H is the entrance side plate thickness deviation, Δh is the exit side plate thickness deviation, ΔS is the roll gap deviation of the rolling mill, ΔP is the rolling load deviation, and G(s) is the transfer function, which is given by the following formula (1).

ωま ただし、（１）式において、ηは減衰係数、ωは共振周
波数である。ω However, in equation (1), η is a damping coefficient and ω is a resonant frequency.

また、Ｍは圧延機のミル定数、Ｑは材料塑性係数、Ｋは
ＡＧＣ制御ゲイン、ｋはチューニング率、Ｍｃは制御用
ミル定数である。Further, M is a mill constant of the rolling mill, Q is a material plasticity coefficient, K is an AGC control gain, k is a tuning rate, and Mc is a mill constant for control.

このＡＧＣ系では、入側板厚偏差ΔＨおよびロール間隙
偏差ΔＳを検出し、これらの偏差ΔＩ］およびΔＳにＭ
Ｑ／（Ｍ＋Ｑ）を乗算して加算することで圧延機におけ
る圧延荷重偏差ΔＰが得られる。This AGC system detects the entrance plate thickness deviation ΔH and the roll gap deviation ΔS, and adds M to these deviations ΔI] and ΔS.
By multiplying and adding Q/(M+Q), the rolling load deviation ΔP in the rolling mill can be obtained.

なお、この圧延荷重偏差ΔＰは、実際にはロードセルに
より検出される。そして、この圧延荷重偏差ΔＰに基づ
き、ロール間隙Ｓを調節する油圧サーボへその制御量Δ
Ｕ（＝に／Ｍｅ）が出力される。Note that this rolling load deviation ΔP is actually detected by a load cell. Then, based on this rolling load deviation ΔP, the hydraulic servo that adjusts the roll gap S is controlled by a control amount Δ
U(=ni/Me) is output.

油圧サーボは、入力（−ΔＳ−ΔＵ）に対しに−Ｇ（ｓ
）／ｓなる伝達関数にて動作しロール間隙Ｓを偏差ΔＳ
だけ変更制御することになる。これにより、出側板厚偏
差Δｈは、ΔＳ＋ΔＰ／Ｍとなるように制御される。The hydraulic servo generates -G(s) for input (-ΔS-ΔU).
)/s, and the roll gap S is changed to a deviation ΔS.
Only changes will be controlled. Thereby, the outlet side plate thickness deviation Δh is controlled to be ΔS+ΔP/M.

このとき、ＡＧＣ制御制御ゲイン膜正値になるように設
定することで、油圧サーボ系の動特性が適正化される。At this time, by setting the AGC control gain film to a positive value, the dynamic characteristics of the hydraulic servo system are optimized.

ところで、従来、ＡＧＣ制御ゲインには次のような方式
により設定されている。By the way, conventionally, the AGC control gain is set by the following method.

■テーブル方式 圧延材の板厚、板幅、鋼種などによってＡＧＣ制御ゲイ
ンを層別しテーブル化してコンピュータ内にそなえてお
き、圧延ごとに適当なゲインを読み出し、そのゲインを
使用する方式（２）関数方式 最適とされるＡＧＣ制御ゲインをミル定数Ｍ。■Table method A method in which the AGC control gains are stratified according to the thickness, width, steel type, etc. of the rolled material, prepared in a table in the computer, read out the appropriate gain for each rolling, and use that gain (2) The AGC control gain that is considered optimal for the functional method is the Mill constant M.

材料塑性係数Ｑ、油圧サーボ系のパラメータη。Material plasticity coefficient Q, hydraulic servo system parameter η.

ω等の関数ｆ（Ｍ、Ｑ、　　η、ω、・・・）として与
えておき、圧延ごとに演算して使用する方式［発明が解
決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の圧延機の自動板厚制御手
段において、テーブル方式でＡＧＣ制御制御ゲイン膜定
する場合、きめ細かなゲイン設定を行なえず、また関数
方式でＡＧＣ制御制御ゲイン膜定する場合には、油圧サ
ーボ系のパラメータη、ωの経時的変化あるいは材料塑
性係数Ｑの推定誤差やスキッド部での変動に対応できな
い。また、いずれの方式でも、ＡＧＣ制御ゲインには圧
延中固定されているので、油圧サーボ系の動特性を常に
適正状態に保持できない。A method in which a function f (M, Q, η, ω, ...) such as ω is given and calculated and used for each rolling [Problem to be solved by the invention] However, the above-mentioned conventional rolling mill In the automatic plate thickness control means, when determining the AGC control gain film using the table method, fine-grained gain settings cannot be made, and when determining the AGC control gain film using the function method, the parameters η, ω of the hydraulic servo system It is not possible to deal with changes over time, estimation errors in the material plasticity coefficient Q, and fluctuations in the skid section. Furthermore, in either method, the AGC control gain is fixed during rolling, so the dynamic characteristics of the hydraulic servo system cannot always be maintained in an appropriate state.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされた
もので、圧延中に材料特性に応じた制御ゲインを設定で
きるようにして、圧下系（油圧サーボ系）の動特性を常
に適正状態に保ち、圧下系の応答改善および歩留りの向
上をはかった圧延機の自動板厚制御方法を提供すること
を目的とする。The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to set the control gain according to the material properties during rolling, so that the dynamic characteristics of the rolling system (hydraulic servo system) are always kept in an appropriate state. An object of the present invention is to provide an automatic plate thickness control method for a rolling mill that maintains the thickness of the rolling mill, improves the response of the rolling system, and increases the yield.

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の圧延機の自動板厚
制御方法は、圧延機による圧延中に、計測されたロール
間隙偏差および圧延荷重偏差に基づいてオンラインで圧
延材の入側板厚偏差から上記ロール間隙偏差への伝達関
数の係数を推定してから、その係数に基づき圧下系の最
適制御ゲインを演算し、この最適制御ゲインを上記圧下
系の制御ゲインとして設定することを特徴としている。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the automatic plate thickness control method for a rolling mill of the present invention is based on the measured roll gap deviation and rolling load deviation during rolling by the rolling mill. After estimating the coefficient of the transfer function from the entrance thickness deviation of the rolled material to the roll gap deviation online, calculate the optimal control gain for the rolling system based on the coefficient, and use this optimal control gain to control the rolling system. It is characterized by being set as a gain.

［作　　　用］ 上述した本発明の圧延機の自動板厚制御方法では、圧延
機による圧延中に、常時、ロール間隙偏差および圧延荷
重偏差に基づき圧延材の入側板厚偏差から上記ロール間
隙偏差への伝達関数の係数がオンラインで推定され、そ
の結果に基づいて圧下系の最適制御ゲインが求められ制
御ゲインとして設定されるので、従来、圧延中に固定さ
れてぃた制御ゲインが、常時、圧延中の材料の特性に応
じた最適制御ゲインに変更・保持される。[Function] In the above-described automatic plate thickness control method for a rolling mill of the present invention, during rolling by the rolling mill, the inlet side plate thickness deviation of the rolled material is constantly adjusted to the above-mentioned roll gap deviation based on the roll gap deviation and rolling load deviation. The coefficient of the transfer function of The optimum control gain is changed and maintained according to the characteristics of the material inside.

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての圧延機の自
動板厚制御方法を説明すると、第１図は本実施例の方法
を適用された装置の構成を示すブロック図、第２図は本
実施例の方法によるＡＧＣ系を説明するための制御ブロ
ック線図である。[Embodiments of the Invention] Hereinafter, an automatic plate thickness control method for a rolling mill as an embodiment of the present invention will be explained with reference to the drawings. Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of an apparatus to which the method of this embodiment is applied. , FIG. 2 is a control block diagram for explaining the AGC system according to the method of this embodiment.

まず、第１図により本方法を実施するための装置の構成
について説明する。第１図において、１は圧延機、ｌａ
、ｌａはこの圧延機１の圧延ロール、２は圧延機１によ
り圧延される圧延材、３は圧延機１の圧延ロールｌａ、
ｌａの間隙偏差（以下、ロール間隙偏差という）ΔＳを
計測しうるマグネスケール、４は圧延機１におけるロー
ル間隙を調整するための油圧サーボ系（圧下系）、５は
圧延機１における圧延荷重偏差ΔＰを検出するロードセ
ルである。First, the configuration of an apparatus for carrying out this method will be explained with reference to FIG. In Fig. 1, 1 is a rolling mill, la
, la is the rolling roll of this rolling mill 1, 2 is the rolled material rolled by the rolling mill 1, 3 is the rolling roll la of the rolling mill 1,
4 is a hydraulic servo system (rolling system) for adjusting the roll gap in the rolling mill 1; 5 is a rolling load deviation in the rolling mill 1; This is a load cell that detects ΔP.

また、６は本発明の特徴的な部分を構成するＡＧＣ系の
セルフチューニング装置で、このセルフチューニング装
置６は、オンラインパラメータ推定部６ａと、最適制御
ゲイン演算部６ｂとから構成されている。オンラインパ
ラメータ推定部６ａは、圧延機１による圧延中にマグネ
スケール３からのロール間隙偏差ΔＳに基づいてオンラ
インで圧延材２の入側板厚偏差ΔＨからロール間隙偏差
ΔＳへの伝達関数の係数を推定するものであり、最適制
御ゲイン演算部６ｂは、オンラインパラメータ推定部６
ａにより推定された伝達関数の係数に基づき油圧サーボ
系４の最適制御ゲインＫｏｐｔを演算するものである。Reference numeral 6 denotes an AGC-based self-tuning device which constitutes a characteristic part of the present invention, and this self-tuning device 6 is composed of an online parameter estimation section 6a and an optimum control gain calculation section 6b. The online parameter estimation unit 6a estimates the coefficient of the transfer function from the entrance plate thickness deviation ΔH of the rolled material 2 to the roll gap deviation ΔS online based on the roll gap deviation ΔS from the Magnescale 3 during rolling by the rolling mill 1. The optimal control gain calculation unit 6b is the online parameter estimation unit 6.
The optimal control gain Kopt of the hydraulic servo system 4 is calculated based on the coefficient of the transfer function estimated by a.

これらのオンラインパラメータ推定部６ａおよび最適制
御ゲイン演算部６ｂの具体的な処理動作は後述する。The specific processing operations of the online parameter estimation section 6a and the optimal control gain calculation section 6b will be described later.

さらに、７はＡＧＣ装置で、このＡＧＣ装置７は、制御
部７ａとゲイン設定部７ｂとから構成されている。制御
部７ａは、圧延荷重偏差ΔＰ、ロール間隙偏差ΔＳおよ
び所定のＡＧＣ制御ゲインに基づいて油圧サーボ系４を
駆動制御するものであり、ゲイン設定部７ｂは、最適制
御ゲイン演算部６ｂにより演算された最適制御ゲインＫ
　ｏｐｔを、所定のＡＧＣ制御ゲインとして制御部７ａ
に設定するものである。Furthermore, 7 is an AGC device, and this AGC device 7 is composed of a control section 7a and a gain setting section 7b. The control section 7a drives and controls the hydraulic servo system 4 based on the rolling load deviation ΔP, the roll gap deviation ΔS, and a predetermined AGC control gain, and the gain setting section 7b controls the drive of the hydraulic servo system 4 based on the rolling load deviation ΔP, the roll gap deviation ΔS, and a predetermined AGC control gain. The optimal control gain K
The control unit 7a sets opt to a predetermined AGC control gain.
It is set to .

次に、上述した装置による具体的な制御処理動作を、第
２図を用いて説明する。なお、第２図は第３図とほぼ同
様のもので、図中の符号も共通するものは同一でありそ
の説明は省略する。Next, specific control processing operations performed by the above-mentioned apparatus will be explained using FIG. 2. Note that FIG. 2 is almost the same as FIG. 3, and the same reference numerals in the figures are the same, so the explanation thereof will be omitted.

まず、第２図に基づいて、入側板厚偏差ΔＨからロール
間隙偏差ΔＳへの伝達関数を求めると、次式（２）のよ
うになる。First, based on FIG. 2, the transfer function from the entrance plate thickness deviation ΔH to the roll gap deviation ΔS is determined as shown in the following equation (2).

・・（２） この（２）式において、 である。...(2) In this equation (2), It is.

今、入側板厚偏差ΔＨが、ホワイトノイズの成形フィル
タを通過した信号であると仮定すると、この入側板厚偏
差ΔＨは次式（４）で近似される。Now, assuming that the inlet side plate thickness deviation ΔH is a signal passed through a white noise shaping filter, this inlet side plate thickness deviation ΔH is approximated by the following equation (4).

この（４）式において、εはホワイトノイズ、Ｔは成形
フィルタの時定数である。（４）式を（２）式に代入し
て整理すると次式（５）を得る。In this equation (4), ε is white noise and T is the time constant of the shaping filter. By substituting equation (4) into equation (2) and rearranging, the following equation (5) is obtained.

β７ ・・・（５） この（５）式において、 ・・・（７） この（７）式の差分に際しては、差分時間（サンプリン
グ時間）をΔｔとし、行列Ｍ、ベクトルαおよびａを次
式（８）のように定義した場合１次々式（９）が成り立
つような差分方法をとった。β7 ... (5) In this equation (5), ... (7) For the difference in this equation (7), the difference time (sampling time) is Δt, and the matrix M, vector α, and a are expressed as follows: When defined as in (8), a difference method was used such that linear equation (9) holds true.

である。ラプラスオペレータＳと２変換オペレータ２と
の関係式を用いて、（５）式を差分化すると、次式（７
）が得られる。It is. When formula (5) is differentiated using the relational formula between Laplace operator S and 2-conversion operator 2, the following formula (7
) is obtained.

Ｍ・　α＝ａ　　　　　　　　　　　　・・・（９）次
に、（７）式の分母分子をａｏで除算して、書き直すと
次式（１０）が得られる。M. α=a (9) Next, the denominator and numerator of equation (7) is divided by ao and rewritten to obtain the following equation (10).

・・・（１０） さらに、（ｌＯ）式を時系列データを用いて書き直すと
、次式（１１）となる。(10) Furthermore, when the equation (lO) is rewritten using time series data, the following equation (11) is obtained.

ここで、ΔＳＫは圧延巾測定できるので、ＡＲ（自己回
帰）モデルとしてａ工′〜ａ　４＋を推定することがで
きる。Here, since ΔSK can be measured by the rolling width, it is possible to estimate a' to a4+ using an AR (autoregressive) model.

さて、本実施例では、セルフチューニング装置６のオン
ラインパラメータ推定部６ａにて行なわれる推定には、
４次のカルマンフィルタを用いる。Now, in this embodiment, the estimation performed by the online parameter estimation section 6a of the self-tuning device 6 includes the following:
A fourth-order Kalman filter is used.

ａ′を次式（１２）のように定義すると、あるスカシＸ
に対して次々式（１３）が成り立つ。If a' is defined as in the following equation (12), then a certain square
Equation (13) holds true for .

ａ””　（１１ａｌ’ｌ　ａＺ’ｌ　８３’ｌ　８４’
）Ｔ”’（１２）ｘ　・ａ　＝Ｍ−１・ａ　’　　　　
　−（１３）今、ａｌ’＝ｘ　・ａｌ（ｉ　＝Ｏ−４）
と定義すルト、（６）、　（７）式より次式（１４）が
成り立つ。a""(11al'laZ'l83'l84'
)T"'(12)x・a=M-1・a'
-(13) Now al'=x ・al(i = O-4)
From equations (6) and (7), the following equation (14) holds.

α。’＝Ｔｘ α１’＝（１＋２ηωＴ）ｘ Ｍ＋Ｑ このように、オンラインパラメータ推定器６ａにおいて
、（１４）式に基づいて演算を実施することにより、入
側板厚偏差ΔＨからロール間隙偏差ΔＳへの伝達関数に
ついてのパラメータが演算される。α. '=Tx α1'=(1+2ηωT)x M+Q In this way, the online parameter estimator 6a calculates the transfer function from the entrance plate thickness deviation ΔH to the roll gap deviation ΔS by performing calculation based on equation (14). The parameters for are calculated.

一方、最適なＡＧＣ制御ゲインＫ　ｏｐｔは次式（１５
）のように記述される（例えば特開昭５９−１９０１６
号公報に記載された方法により与えられる）。On the other hand, the optimal AGC control gain K opt is calculated by the following formula (15
) (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-19016
(given by the method described in the publication).

そして、ω２および２ηωを推定できたとし。Suppose we were able to estimate ω2 and 2ηω.

さらにη＝　ｖ”２　／　２に調整できたとして、これ
らをそれぞれｐ＋’Ｔとおくと、最適制御ゲイン演算部
６ｂにおいて、オンラインパラメータ、推定器６ａによ
る推定結果である（１４）式を用い、（１５）式に基づ
いて、最適なＡＧＣ制御ゲインＫＯρｔは１次式（１６
）にて求められる。Further, assuming that it is possible to adjust to η=v''2/2, and let these be p+'T, the optimal control gain calculation unit 6b uses equation (14), which is the estimation result by the online parameter and estimator 6a, to calculate Based on equation (15), the optimal AGC control gain KOρt is calculated using the linear equation (16
).

以上のように演算された最適制御ゲインＫ　ａｐｔを、
ゲイン設定部７ｂにより制御部７ａに制御ゲインにとし
て設定することで、圧延中に固定されていた制御ゲイン
Ｋが、常時圧延中の圧延材２の特性に応じた最適制御ゲ
インに変更・保持されることになるので、油圧サーボ系
４の動特性を常に適正状態に保つことができ、油圧サー
ボ系４の応答性が改善されるとともに、歩留りが向上す
る。The optimal control gain K apt calculated as above is
By setting the control gain in the control unit 7a by the gain setting unit 7b, the control gain K that is fixed during rolling is constantly changed and maintained at the optimum control gain according to the characteristics of the rolled material 2 during rolling. Therefore, the dynamic characteristics of the hydraulic servo system 4 can always be maintained in an appropriate state, the responsiveness of the hydraulic servo system 4 is improved, and the yield is improved.

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の圧延機の自動板厚制御方
法によれば、圧下系の制御ゲインを、常時、圧延中の材
料の特性に応じた最適制御ゲインに変更・保持できるよ
うになるので、圧下系の動特性が常に適正状態に保たれ
、圧下系の応答性を改善できるとともに歩留りの向上を
実現できる効果が得られる。[Effects of the Invention] As detailed above, according to the automatic plate thickness control method for a rolling mill of the present invention, the control gain of the rolling system is always changed to the optimal control gain according to the characteristics of the material being rolled. - Since it becomes possible to maintain the rolling system, the dynamic characteristics of the rolling system are always kept in an appropriate state, and the responsiveness of the rolling system can be improved, and the yield can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１，２図は本発明の一実施例としての圧延機の自動板
厚制御方法を示すもので、第１図は本実施例の方法を適
用された装置の構成を示すブロック図、第２図は本実施
例の方法によるＡＧＣ系を説明するための制御ブロック
線図であり、第３図は従来の圧延機の自動板厚制御手段
によるＡＧＣ系を説明するための制御ブロック線図であ
る。 図において、１・−圧延機、１ａ・・・−圧延ロール、
２−・圧延材、３・−・マグネスケール、４−・油圧サ
ーボ系（圧下系）、５・・−ロードセル、６・・・セル
フチュニング装置、６ａ・−・オンラインパラメータ推
定部、６ｂ−・・最適制御ゲイン演算部、７・・・ＡＧ
Ｃ装置、７ａ−・・制御部、７ｂ・・−ゲイン設定部。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所1 and 2 show an automatic plate thickness control method for a rolling mill as an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an apparatus to which the method of this embodiment is applied, The figure is a control block diagram for explaining the AGC system according to the method of this embodiment, and FIG. 3 is a control block diagram for explaining the AGC system according to the automatic plate thickness control means of a conventional rolling mill. . In the figure, 1.--rolling mill, 1a...--rolling roll,
2--Rolled material, 3--Magnescale, 4--Hydraulic servo system (rolling system), 5--Load cell, 6--Self-tuning device, 6a--Online parameter estimator, 6b- ...Optimum control gain calculation section, 7...AG
C device, 7a--control unit, 7b--gain setting unit. Patent applicant: Kobe Steel, Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 圧延機のロール間隙偏差および圧延荷重偏差を計測し、
計測されたロール間隙偏差および圧延荷重偏差に基づき
圧下系を駆動制御して、上記圧延機により圧延される圧
延材の板厚を自動的に制御する圧延機の自動板厚制御方
法において、上記圧延機による圧延中に、計測された上
記ロール間隙偏差に基づいてオンラインで上記圧延材の
入側板厚偏差から上記ロール間隙偏差への伝達関数の係
数を推定してから、推定された上記伝達関数の係数に基
づき上記圧下系の最適制御ゲインを演算し、演算された
上記最適制御ゲインを上記圧下系の制御ゲインとして設
定することを特徴とする圧延機の自動板厚制御方法。Measure the roll gap deviation and rolling load deviation of the rolling mill,
In the automatic plate thickness control method for a rolling mill, the rolling mill automatically controls the plate thickness of the rolled material rolled by the rolling mill by driving and controlling a rolling system based on the measured roll gap deviation and rolling load deviation. During rolling by the machine, the coefficient of the transfer function from the entrance thickness deviation of the rolled material to the roll gap deviation is estimated online based on the measured roll gap deviation, and then the estimated transfer function is An automatic plate thickness control method for a rolling mill, characterized in that an optimal control gain for the rolling system is calculated based on a coefficient, and the calculated optimal control gain is set as a control gain for the rolling system.