JPH1157829A - Control means for hot continuous rolling mill - Google Patents
Control means for hot continuous rolling millInfo
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- JPH1157829A JPH1157829A JP9226753A JP22675397A JPH1157829A JP H1157829 A JPH1157829 A JP H1157829A JP 9226753 A JP9226753 A JP 9226753A JP 22675397 A JP22675397 A JP 22675397A JP H1157829 A JPH1157829 A JP H1157829A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、連続圧延機におけ
る被圧延材の張力、並びにスタンド間に配したルーパの
角度を、ルーパトルク及び圧延ロールの周速度に基づき
制御する方法に関する。The present invention relates to a method for controlling the tension of a material to be rolled in a continuous rolling mill and the angle of a looper disposed between stands based on a looper torque and a peripheral speed of a rolling roll.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、熱間連続圧延機における制御量で
ある被圧延材の張力及びルーパ角度は操作量であるルー
パトルクとモータ回転数（圧延ロール周速度）とに基づ
き制御されている。即ち、ルーパに付設したルーパ角度
計によりルーパ角度測定値を得、これと予め定めてある
ルーパ角度目標値との偏差に基づき隣接する２スタンド
のうちの上流側スタンドの圧延ロール周速度を調整する
一方、ルーパに付設してあるトルク計によりルーパトル
ク測定値を得、これと被圧延材について定めた張力目標
値から求まるルーパトルク指令値との偏差に基づきルー
パトルクを修正する。2. Description of the Related Art Conventionally, the tension of a material to be rolled and a looper angle, which are control amounts in a hot continuous rolling mill, are controlled based on a looper torque as an operation amount and a motor rotation speed (rolling roll peripheral speed). That is, a looper angle measurement value obtained by a looper angle meter attached to the looper is obtained, and the rolling roll peripheral speed of the upstream stand of the two adjacent stands is adjusted based on a deviation from the looper angle target value and a predetermined looper angle target value. On the other hand, a looper torque measured value is obtained by a torque meter attached to the looper, and the looper torque is corrected based on a deviation between the measured value and a looper torque command value obtained from a tension target value defined for the material to be rolled.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、被圧延材の
張力とルーパ角度との間には干渉があるため、夫々の制
御系についてその応答特性を高めることが難く、また被
圧延材の板厚を目標値に一致させるべく、圧延中の圧延
荷重変動からスタンド出口の板厚変動を計算し、その変
動分を零とするように圧下位置を修正する、所謂自動板
厚制御（ＡＧＣ）を適用する場合には、下流側スタンド
の板厚制御による圧下位置修正により下流側スタンドの
後進率が変化し、また上流側スタンドの板厚制御による
圧下位置修正により上流側スタンドの先進率が変化する
等のため２スタンド間における被圧延材の流入速度と流
出速度との差である速度外乱が生じ、被圧延材の張力及
びルーパ角度が変化してしまうという問題があった。However, since there is interference between the tension of the material to be rolled and the angle of the looper, it is difficult to enhance the response characteristics of each control system. The so-called automatic thickness control (AGC) is applied to calculate the thickness variation at the stand exit from the rolling load variation during rolling in order to make the variation equal to the target value, and correct the rolling position so that the variation becomes zero. In this case, the retraction rate of the downstream stand is changed by controlling the thickness of the downstream stand, and the advance rate of the upstream stand is changed by modifying the thickness of the upstream stand. Therefore, there is a problem that a speed disturbance, which is a difference between the inflow speed and the outflow speed of the material to be rolled between the two stands, occurs, and the tension and the looper angle of the material to be rolled change.
【０００４】この対策として、ルーパ角度、ルーパ角速
度、ルーパトルク、ロール周速度及びスタンド間張力を
状態変数とし、ロール周速度指令値及びルーパトルク指
令値を操作変数とする状態方程式を導出し、前記状態変
数及び操作変数の２次形式の時間積分で表した評価関数
を最小にするように操作変数を定める方法が提案されて
いる（特公昭５９−４４１２９号公報）。As a countermeasure, a state equation is derived in which the looper angle, the looper angular velocity, the looper torque, the roll peripheral speed and the tension between stands are used as state variables, and the roll peripheral speed command value and the looper torque command value are used as operation variables. A method has been proposed in which an operation variable is determined so as to minimize an evaluation function represented by a quadratic time integral of the operation variable (Japanese Patent Publication No. 59-44129).
【０００５】ところで、この従来方法にあっては、目標
値を変更した場合にも具体的な制御がなされないため、
近年熱間仕上圧延において実用化され始めている張力調
節により被圧延材の板幅を制御する、所謂張力ＡＷＣ
（Automatic Width Cntrol）を適用する場合は、張力目
標値を変更する指令があっても、目標値通りに張力が変
更出来ないという問題があり、また操作変数を求める際
に状態方程式を導出する必要があるが、この際のモデル
化誤差、又は制御系に加わる未知の外乱のため制御すべ
き変数が所望の値にならないという問題もあった。In the conventional method, since no specific control is performed even when the target value is changed,
The so-called tension AWC that controls the sheet width of the material to be rolled by adjusting the tension that has begun to be practically used in hot finish rolling in recent years.
When (Automatic Width Control) is applied, there is a problem that even if there is a command to change the tension target value, the tension cannot be changed according to the target value, and it is necessary to derive a state equation when obtaining the manipulated variables. However, there is also a problem that a variable to be controlled does not have a desired value due to a modeling error at this time or an unknown disturbance applied to the control system.
【０００６】また、特公平４−５９０４９号公報には、
被圧延材の張力とルーパ角度に加え、板厚と上流側及び
下流側スタンドのロール周速度を制御対象とする技術が
開示されているが、出力変数の２次形式の時間積分で表
した評価関数を最小にするように操作変数を求めること
で、目標位置変更に対する制御偏差が生じるという問題
は解決されているが、未知の外乱による制御系の変動を
速やかに小さく抑える、所謂外乱応答特性と目標値の変
化に対して速やかに追従する、所謂目標位置応答特性と
を独立して調整することが出来ないため、いずれか一方
の応答特性を高める場合には他方の応答特性を犠牲にし
なければならないという問題があった。[0006] Japanese Patent Publication No. 4-59049 discloses that
In addition to the tension of the material to be rolled and the looper angle, there is disclosed a technology in which the sheet thickness and the peripheral speed of the rolls of the upstream and downstream stands are controlled. Although the problem of control deviation with respect to the target position change has been solved by obtaining the manipulated variables so as to minimize the function, the so-called disturbance response characteristic, which quickly suppresses the fluctuation of the control system due to unknown disturbance, has been solved. Since it is not possible to independently adjust the so-called target position response characteristic, which quickly follows the change in the target value, so as to enhance one of the response characteristics, the other response characteristic must be sacrificed. There was a problem that did not become.
【０００７】本発明はかかる事情に鑑みなされたもので
あって、その目的とするところは、未知外乱による制御
変数の変化を抑制すると共に、目標値の変更に対する制
御変数の追従性を高めるべく状態変数のフィードバック
制御と、目標値変数と出力変数との偏差の積分値に基づ
くフィードバック制御と、目標値変数に基づくフィード
フォワード制御とを行うことで、外乱応答特性と目標値
応答特性とを独立して適正に制御可能とした熱間連続圧
延機の制御方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to suppress a change in a control variable due to an unknown disturbance and to improve the followability of the control variable to a change in a target value. By performing variable feedback control, feedback control based on the integrated value of the deviation between the target value variable and output variable, and feedforward control based on the target value variable, the disturbance response characteristic and the target value response characteristic are independent. It is an object of the present invention to provide a method for controlling a hot continuous rolling mill which can be appropriately controlled by using a hot continuous mill.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱間連続圧
延機の制御方法は、被圧延材の張力測定値とスタンド間
張力目標値との張力偏差と、隣接する２スタンド間に配
設されたルーパのルーパ角度測定値とルーパ角度目標値
との角度偏差とに基づいて、ルーパトルク及びロール周
速度を調整して被圧延材の張力及びルーパ角度を制御す
る熱間連続圧延機の制御方法において、ルーパ角度、ル
ーパ角速度、ルーパトルク、ロール周速度、スタンド間
張力を状態変数とし、ロール周速度指令値、ルーパトル
ク指令値を操作変数とし、ルーパ角度、スタンド間張力
を出力変数とし、ルーパ角度目標値、スタンド間張力目
標値を目標値変数とし、該目標値変数と出力変数との偏
差及び前記操作変数の２次形式の時間積分で表した評価
関数を最小にする制御ゲインを求め、求めた制御ゲイン
を用いて前記状態変数に状態フィードバックゲインを乗
じた値と、前記目標値変数と出力変数との偏差の積分値
に出力フィードバックゲインを乗じた値と、前記目標値
変数にフィードフォワードゲインを乗じた値とを加算
し、前記ロール周速度指令値及びルーパトルク指令値の
操作変数を求め、該操作変数の値に従ってロール周速
度、ルーパトルクを同時に操作することを特徴とする。According to the present invention, there is provided a method for controlling a continuous hot rolling mill, comprising the steps of: providing a tension deviation between a measured tension value of a material to be rolled and a target tension value between stands; A method for controlling a hot continuous rolling mill that controls a tension and a looper angle of a material to be rolled by adjusting a looper torque and a roll peripheral speed based on an angle deviation between a looper angle measured value of a looper and a looper angle target value obtained by the control. The looper angle, looper angular speed, looper torque, roll peripheral speed, and stand-to-stand tension are used as state variables, the roll peripheral speed command value and the looper torque command value are used as operation variables, and the looper angle and stand-to-stand tension are used as output variables. The target value and the stand-to-stand tension target value as target value variables, and minimize the evaluation function expressed by the deviation between the target value variable and the output variable and the quadratic time integral of the manipulated variable. A value obtained by multiplying the state variable by a state feedback gain using the obtained control gain; a value obtained by multiplying an integrated value of a deviation between the target value variable and the output variable by an output feedback gain; Adding a value obtained by multiplying a value variable by a feed forward gain to obtain an operation variable of the roll peripheral speed command value and the looper torque command value, and simultaneously operating the roll peripheral speed and the looper torque according to the value of the operation variable. I do.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下本発明を、その実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に
係る熱間連続圧延機における被圧延材の張力及びルーパ
角度の制御系の構成を示すブロック図であり、図中１は
帯状の被圧延材、２，３は相隣して位置する任意の２ス
タンド（これを第ｉ、第ｉ＋１スタンドとする）、４は
第ｉ、第ｉ＋１スタンド間に配設されたルーパ、Ｍは相
隣する２スタンドのうちの上流側に位置する第ｉスタン
ド２の圧延ロール駆動用モータである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control system of a tension and a looper angle of a material to be rolled in a hot continuous rolling mill according to the present invention, wherein 1 is a strip-shaped material to be rolled, and 2 and 3 are adjacent to each other. 2 stand (this is the i-th and (i + 1) -th stand), 4 is a looper disposed between the i-th and the (i + 1) -th stand, and M is an upstream of the two adjacent stands. It is a motor for driving the rolling roll of the i-th stand 2 located.
【００１０】被圧延材１は、矢符方向から順次熱間連続
圧延機を構成する各スタンドに通されて、所望の板厚、
板幅に圧延されるが、この間モータＭによって駆動され
る第ｉスタンド２のワークロールの周速度ＶR はロール
周速度測定器３１にて、またルーパ４のルーパトルクτ
はルーパトルク測定器３２にて、ルーパ角度θはルーパ
角度測定器３３にて、ルーパ角速度ωはルーパ角速度測
定器３４にて、更に被圧延材１の張力σは張力測定器３
５にて夫々測定され、２自由度制御装置１３に取り込ま
れる。[0010] The material to be rolled 1 is sequentially passed through the stands constituting the hot continuous rolling mill in the direction of the arrow to obtain a desired sheet thickness,
While being rolled into a plate width at the i-th peripheral velocity V R of the work rolls of the stand 2 roll peripheral speed measuring device 31 which is driven by the meantime the motor M, also of the looper 4 Rupatoruku τ
Is a looper torque measuring device 32, a looper angle θ is a looper angle measuring device 33, a looper angular speed ω is a looper angular speed measuring device 34, and a tension σ of the material 1 to be rolled is a tension measuring device 3
5 and are taken into the two-degree-of-freedom controller 13.
【００１１】２自由度（２つの自由度，つまり外乱応答
性と目標値応答特性のこと）制御装置１３は取り込んだ
各測定値と予め設定してあるルーパ角度目標値θref 及
び目標張力σref と、外部演算器である係数行列演算器
１４から入力される係数Ａ，Ｂ，Ｃ及びリカッチ方程式
演算器１５から入力されるその正定解Ｐに基づき、ロー
ル周速度指令値ＶRref及びルーパトルク指令値τref を
算出し、これを速度制御部１１、トルク制御部１２へ夫
々出力する。速度制御部１１は、入力されたロール周速
度指令値ＶRrefに基づきモータＭを、またトルク制御部
１２には入力されたルーパトルク指令値τref に基づき
ルーパ４の駆動源（電動モータ又は油圧）を制御し、被
圧延材１の張力σ及びルーパ角度θを制御する。なお、
ルーパはルーパトルク指令値により駆動される場合につ
いて示す。これはルーパを油圧駆動する場合は勿論、モ
ータ駆動の場合も必要なトルクを得るためには電流指令
値に基づき駆動されるから、トルク指令値により駆動す
ることとしておくことにより各種駆動アクチュエータ
（油圧，電動）に対応可能となるからである。また、モ
ータ駆動の場合において、トルクの代わりにモータ回転
数制御される場合も、ルーパトルクをルーパモータ回転
数に置き換えれば同様に扱える。A two-degree-of-freedom (two degrees of freedom, that is, a disturbance response and a target value response characteristic) controller 13 takes in each measured value and a preset looper angle target value θ ref and target tension σ ref. When the coefficients a, B, based on the positive Teikai P input from C and Riccati equation calculator 15, the roll peripheral velocity command value V Rref and Rupatoruku command value input from the coefficient matrix calculator 14 is an external calculator τ ref is calculated and output to the speed control unit 11 and the torque control unit 12, respectively. The speed control unit 11 controls the motor M based on the input roll peripheral speed command value V Rref , and the torque control unit 12 controls the drive source (electric motor or hydraulic pressure) of the looper 4 based on the input looper torque command value τ ref. To control the tension σ and the looper angle θ of the material 1 to be rolled. In addition,
The case where the looper is driven by the looper torque command value will be described. This is because the looper is driven based on the current command value in order to obtain the required torque in the case of motor drive as well as when the looper is driven hydraulically. , Electric). Also, in the case of motor driving, the case where the motor rotation speed is controlled instead of the torque can be handled in the same way by replacing the looper torque with the looper motor rotation speed.
【００１２】ところで熱間連続圧延機全体を制御対象と
するものとして、その圧延現象を表す線形微分方程式
（状態方程式と呼ぶ）を熱間連続圧延機の隣接する２ス
タンドに対し適応させると、下記（１），（２）式で示
す状態方程式が得られる（スタンド番号ｉは省略す
る）。Assuming that the entire hot continuous rolling mill is to be controlled, a linear differential equation (referred to as a state equation) representing the rolling phenomenon is applied to two adjacent stands of the hot continuous rolling mill. The state equations shown by the equations (1) and (2) are obtained (the stand number i is omitted).
【００１３】[0013]
【数１】 (Equation 1)
【００１４】（１），（２）式中のｘ（ｔ）は状態変
数、ｕ（ｔ）は操作変数、ｙ（ｔ）は出力変数であり、
夫々下記（３）式で与えられる。In the expressions (1) and (2), x (t) is a state variable, u (t) is an operation variable, y (t) is an output variable,
Each is given by the following equation (3).
【００１５】 ｘ（ｔ）＝［Δσ，Δω，Δθ，Δτ，ΔＶR ］T ｕ（ｔ）＝［Δτref ，ΔＶRref］T …（３） ｙ（ｔ）＝［Δσ，Δθ，］T 係数行列Ａ，Ｂ，Ｃは下記（４），（５），（６）式で
与えられる。[0015] x (t) = [Δσ, Δω, Δθ, Δτ, ΔV R] T u (t) = [Δτ ref, ΔV Rref] T ... (3) y (t) = [Δσ, Δθ,] T The coefficient matrices A, B, and C are given by the following equations (4), (5), and (6).
【００１６】[0016]
【数２】 (Equation 2)
【００１７】但し、（３）〜（６）式中におけるσ：張
力、ω：ルーパ角速度、θ：ルーパ角度、ＶR ：ロール
周速度、τ：ルーパトルク、τref ：ルーパトルク指令
値、ΔＶRref：トルク周速度指令値、Ｋσ：圧延材速度
変化による張力発生に対する影響係数、Ｔσ：張力発生
系の時定数、ｆ：先進率、Ｌθ：ルーパ角度と材料長さ
の換算係数、ＫT ：トルク制御ゲイン、γ：トルクの換
算係数、ρ：ルーパ角度と容積の換算係数、Ｓ：圧延材
の断面積、Ｊ：ルーパの慣性モーメント、ＴM：ロール
周速度制御系の時定数、Δ：定常値（又は設定計算値）
からの偏差、を夫々表す。[0017] However, sigma in (3) to (6) wherein: tension, omega: looper angular velocity, theta: looper angle, V R: roll peripheral speed, tau: Rupatoruku, tau ref: Rupatoruku command value, [Delta] V Rref: Torque peripheral speed command value, Kσ: Influence coefficient on tension generation due to change in rolling material speed, Tσ: Time constant of tension generation system, f: Advance rate, Lθ: Conversion coefficient between looper angle and material length, K T : Torque control Gain, γ: Conversion coefficient of torque, ρ: Conversion coefficient of looper angle and volume, S: Cross-sectional area of rolled material, J: Moment of inertia of looper, T M : Time constant of roll peripheral speed control system, Δ: Steady value (Or calculated value)
, Respectively.
【００１８】このような制御対象に対し、外乱応答特性
及び目標値応答特性の２つの異なる応答特性を所望に応
じて設定出来る２つの自由度を持つ制御装置、即ち２自
由度制御装置の設計方法については既に知られている
（計測自動制御論文集，ｖｏｌ．２７，Ｎｏ８，ｐｐ９
０７−９１４（１９９１））。図１に示す２自由度制御
装置１３はこれに基づいて構成したものであり、また図
２は、２自由度制御装置１３と制御対象である熱間連続
圧延機との関係を示すブロック線図である。A control device having two degrees of freedom that can set two different response characteristics, such as a disturbance response characteristic and a target value response characteristic, as desired for such a controlled object, that is, a method of designing a two-degree-of-freedom control device. Are already known (Papers for Measurement Automatic Control, vol. 27, No. 8, pp. 9)
07-914 (1991)). The two-degree-of-freedom control device 13 shown in FIG. 1 is configured based on this, and FIG. 2 is a block diagram showing a relationship between the two-degree-of-freedom control device 13 and a hot continuous rolling mill to be controlled. It is.
【００１９】図１，図２に示す如く制御対象において
は、状態変数ｘ（ｔ）に係数行列Ａを乗じたフィードバ
ック値と操作変数ｕ（ｔ）に係数行列Ｂを乗じた値との
和を積分して新たな状態変数ｘ（ｔ）を得、これに係数
行列Ｃを乗じて出力変数ｙ（ｔ）を得るという様に表現
できる。As shown in FIG. 1 and FIG. 2, in the control object, the sum of the feedback value obtained by multiplying the state variable x (t) by the coefficient matrix A and the value obtained by multiplying the manipulated variable u (t) by the coefficient matrix B is obtained. It can be expressed by integrating to obtain a new state variable x (t) and multiplying this by a coefficient matrix C to obtain an output variable y (t).
【００２０】一方、２自由度制御装置１３においては、
状態変数ｘ（ｔ）をＦ0 倍したフィードバック値Ｆ0 ｘ
（ｔ）（＝ｕ1 （ｘ））と、出力変数ｙ（ｔ）と目標値
変数ｒとの偏差ｅ（＝ｒ（ｔ）−ｙ（ｔ））の積分値∫
（ｒ（ｔ）−ｙ（ｔ））ｄｔと状態変数ｘ（ｔ）をＦ1
倍したフィードバック値Ｆ1 ｘ（ｔ）とを加えた値を、
さらにＷＦ2 倍した値（＝ｕ3 （ｔ））と、更に目標値
変数ｒ（ｔ）をＨ0 倍したフィードフォワード値Ｈ0 ｒ
（ｔ）（＝ｕ2 （ｔ））とを加え合わせることにより、
操作変数ｕ（ｔ）＝ｕ1 （ｔ）＋ｕ2 （ｔ）＋ｕ
2 （ｔ）を得る構成になっている。On the other hand, in the two-degree-of-freedom control device 13,
Feedback value F 0 x obtained by multiplying state variable x (t) by F 0.
(T) (= u 1 (x)) and the integral value of the deviation e (= r (t) −y (t)) between the output variable y (t) and the target value variable r.
(R (t) -y (t)) dt and the state variable x (t) are represented by F 1
A value obtained by adding the multiplied feedback value F 1 x (t) to
Further, a value obtained by further multiplying the WF by 2 (= u 3 (t)) and a feedforward value H 0 r obtained by further multiplying the target value variable r (t) by H 0.
(T) (= u 2 (t))
Manipulated variable u (t) = u 1 (t) + u 2 (t) + u
2 (t) is obtained.
【００２１】ここで、フィードバック値Ｆ0 ｘ（ｔ）
は、制御対象に加わる未知外乱による変動を速やかに抑
制する外乱応答特性改善の働きをする。また、目標値変
数ｒ（ｔ）のフィードフォワード値Ｈ0 ｒ（ｔ）は、目
標値の変化に対し、出力変数ｙ（ｔ）を速やかに目標値
に追従させる目標値応答特性改善の働きをする。Here, the feedback value F 0 x (t)
Functions to improve the disturbance response characteristic that quickly suppresses the fluctuation due to the unknown disturbance applied to the control target. Further, the feedforward value H 0 r (t) of the target value variable r (t) has a function of improving a target value response characteristic that causes the output variable y (t) to quickly follow the target value in response to a change in the target value. I do.
【００２２】また、目標値変数ｒと出力変数ｙ（ｔ）の
フィードバック値との偏差の積分値∫（ｒ（ｔ）−ｙ
（ｔ））ｄｔは、前記制御対象をモデル化する際に生じ
るモデル化誤差、未知外乱による出力変数の定常偏差を
打ち消す働きをする。更に、フィードバック値Ｆ1 ｘ
（ｔ）は定常偏差が無いときは、積分器の出力をゼロに
し、偏差が生じたときのみ積分器を動作させるためのも
のである。なおゲインＷは、設計者により任意に決定で
きるものであり、本装置の特徴である外乱応答特性と目
標値応答特性を自由に調整するためのゲインである。Further, an integrated value 偏差 (r (t) −y of a deviation between the target value variable r and the feedback value of the output variable y (t).
(T)) dt functions to cancel a modeling error generated when the control object is modeled and a steady-state error of the output variable due to unknown disturbance. Further, the feedback value F 1 x
(T) is to set the output of the integrator to zero when there is no steady-state deviation, and to operate the integrator only when a deviation occurs. The gain W can be arbitrarily determined by a designer, and is a gain for freely adjusting a disturbance response characteristic and a target value response characteristic which are features of the present apparatus.
【００２３】２自由度制御装置１３内においては、図１
に示す如く以下の処理が行われる。先ず、各ゲインの演
算器２１，２２，２５，２６，２８において、ゲインが
演算される。フィードバックゲインＦ0 及びフィードフ
ォワードゲインＨ0 は以下のように決定する。出力変数
ｙ（ｔ）と目標値変数ｒ（ｔ）との偏差ｅと操作変数ｕ
（ｔ）との２次形式の時間積分値である下記（７）式で
表されるＪを評価関数とすると、In the two-degree-of-freedom control device 13, FIG.
The following processing is performed as shown in FIG. First, gains are calculated in the calculators 21, 22, 25, 26, and 28 for each gain. The feedback gain F 0 and the feed forward gain H 0 are determined as follows. Deviation e between output variable y (t) and target value variable r (t) and manipulated variable u
Assuming that J represented by the following equation (7), which is a time integral of the quadratic form with (t), is an evaluation function,
【００２４】[0024]
【数３】 (Equation 3)
【００２５】この条件を満足する状態のフィードバック
値ｕ1 （ｔ）は、（８）式で与えられる。 ｕ1 （ｔ）＝−Ｆ0 ｘ（ｔ） …（８） （８）式中のフィードバックゲインＦ0 は下記（９）式
で与えられる。 Ｆ0 ＝−Ｒ-1ＢT Ｐ …（９） なお、（９）式中のＰは制御対象が可制御であることか
ら、下記（１０）式で示すリカッチ方程式の正定解とし
て得られる。 ＰＡ＋ＡT Ｐ−ＰＢＲ-1ＢT Ｐ＋ＣT ＱＣ＝０ …（１０）The feedback value u 1 (t) in a state satisfying this condition is given by equation (8). u 1 (t) = − F 0 x (t) (8) The feedback gain F 0 in the equation (8) is given by the following equation (9). F 0 = −R −1 B T P (9) Note that P in the equation (9) is obtained as a positive definite solution of the Riccati equation shown in the following equation (10) since the control target is controllable. PA + A T P-PBR -1 B T P + C T QC = 0 ... (10)
【００２６】ところで、状態のフィードバック制御で
は、目標値に対する追従特性が改善できないため、フィ
ードフォワード値ｕ2 （ｔ）が下記（１１）式で表され
るフィードフォワード制御を施す。 ｕ2 （ｔ）＝−Ｈ0 ｒ（ｔ） …（１１） （１１）式中のフィードフォワードゲインＨ0 は下記
（１２）式で与えられる。 Ｈ0 ＝｛−Ｃ（Ａ＋ＢＦ0 ）-1Ｂ｝-1 …（１２）By the way, in the state feedback control, since the follow-up characteristic with respect to the target value cannot be improved, the feedforward control is performed in which the feedforward value u 2 (t) is expressed by the following equation (11). u 2 (t) = − H 0 r (t) (11) The feedforward gain H 0 in the equation (11) is given by the following equation (12). H 0 = {− C (A + BF 0 ) −1 B} −1 (12)
【００２７】これらのフィードバック制御及びフィード
フォワード制御により、モデル化誤差又は未知外乱が無
い場合には、状態量は目標値に収束する。しかしモデル
化誤差、又は未知外乱が存在する場合にはオフセットが
残る。このオフセットを解消するためには目標値変数ｒ
（ｔ）と出力変数ｙ（ｔ）のフィードバック値との偏差
ｅの積分値∫（ｒ（ｔ）−ｙ（ｔ））ｄｔ及び定常偏差
が無いときは、積分器２５の出力をゼロにし、偏差が生
じたときのみ積分器２５を動作させるための状態のフィ
ードバック値Ｆ1 ｘ（ｔ）が必要となる。このオフセッ
トを除去するための値、即ち制御信号ｕ3 （ｔ）は下記
（１３）式で与えられる。By the feedback control and the feedforward control, when there is no modeling error or unknown disturbance, the state quantity converges to the target value. However, if a modeling error or unknown disturbance exists, an offset remains. To eliminate this offset, the target value variable r
When there is no integrated value ∫ (r (t) −y (t)) dt of the deviation e between (t) and the feedback value of the output variable y (t), and when there is no steady-state deviation, the output of the integrator 25 is set to zero. The feedback value F 1 x (t) of the state for operating the integrator 25 is required only when a deviation occurs. A value for removing this offset, that is, a control signal u 3 (t) is given by the following equation (13).
【００２８】 ｕ3 （ｔ）＝Ｆ2 Ｗ｛∫（ｒ（ｔ）−ｙ（ｔ））ｄｔ＋Ｆ1 ｘ（ｔ）｝ …（１３） （１３）式中のフィードバックゲインＦ1 ，Ｆ2 は、
（１４），（１５）式で与えられる。 Ｆ1 ＝Ｃ（Ａ＋ＢＦ0 ）-1 …（１４） Ｆ2 ＝−Ｒ-1ＢT Ｆ1 T …（１５）U 3 (t) = F 2 W {(r (t) −y (t)) dt + F 1 x (t)} (13) The feedback gains F 1 and F 2 in the equation (13) are ,
It is given by equations (14) and (15). F 1 = C (A + BF 0 ) −1 (14) F 2 = −R −1 B T F 1 T (15)
【００２９】このようにして各ゲインを算出した後、２
自由度制御装置１３においては、張力測定器３５，ルー
パ角度測定器３３，ルーパ角速度測定器３４，ルーパト
ルク測定器３２及び上流側スタンドのロール周速度測定
器３１によりそれぞれ被圧延材１の張力σ、ルーパ角度
θ、ルーパ角速度ω、ルーパトルクτ、及びロール周速
度ＶR の状態変数が測定され、フィードバックゲインＦ
0 の演算器２１及びフィードバックゲインＦ1 の演算器
２２に送信され、フィードバック値Ｆ0 ｘ（ｔ）（＝ｕ
1 （ｔ））、Ｆ1 ｘ（ｔ）が演算される。After each gain is calculated in this manner, 2
In the degree of freedom control device 13, the tension σ of the material 1 to be rolled is measured by a tension measuring device 35, a looper angle measuring device 33, a looper angular speed measuring device 34, a looper torque measuring device 32, and a roll peripheral speed measuring device 31 of the upstream stand. looper angle theta, looper angular velocity omega, Rupatoruku tau, and state variables of the roller peripheral velocity V R is measured, feedback gain F
0 and the feedback gain F 1 are transmitted to the calculation unit 22 and the feedback value F 0 x (t) (= u
1 (t)) and F 1 x (t) are calculated.
【００３０】また前記張力σとルーパ角度θとの測定値
は、それぞれ減算器２３及び２４にてスタンド間張力目
標値τref 及びルーパ角度目標値θref から減算され、
張力偏差及びルーパ角度偏差が計算される。これらは積
分器２５に入力され、積分演算される。そして、スタン
ド間張力目標値σref 及びルーパ角度目標値θref の目
標値変数は、フィードフォワードゲインＨ0 の演算器２
６に入力され、フィードフォワード値ｕ2 （ｔ）が演算
される。更に前記偏差信号の積分値とフィードバックゲ
インＦ1 の演算器２２にて演算されたフィードフォワー
ド値とは加算器２７にて加え合わされた後、フィードバ
ックゲインＦ2 ・Ｗの演算器２８にてフィードバック値
ｕ3 （ｔ）が演算される。The measured values of the tension σ and the looper angle θ are subtracted from the inter-stand tension target value τ ref and the looper angle target value θ ref by subtracters 23 and 24, respectively.
The tension deviation and the looper angle deviation are calculated. These are input to the integrator 25 and integrated. The target value variables of the stand-to-stand tension target value σ ref and the looper angle target value θ ref are calculated by the arithmetic unit 2 of the feedforward gain H 0.
6 and a feedforward value u 2 (t) is calculated. Further, the integrated value of the deviation signal and the feedforward value calculated by the feedback gain F 1 calculator 22 are added by the adder 27, and the feedback value is calculated by the feedback gain F 2 · W calculator 28. u 3 (t) is calculated.
【００３１】最後にフィードバックゲインＦ0 の演算器
２１、フィードフォワードゲインＨ 0 の演算器２６及び
フィードバックゲインＦ2 ・Ｗの演算器２８にて夫々演
算された値を加算器２９にて加え合わされて下記（１
６）式で与えられる操作変数ｕ（ｔ）を算出し、速度指
令値ＶRref及びトルク指令値τref として、速度制御部
１１及びトルク制御部１２に送信され、それぞれ上流側
スタンド駆動モータＭの回転数とルーパ駆動アクチュエ
ータ（電動モータ又は油圧）によるルーパトルクが同時
に修正されることにより制御される。 ｕ（ｔ）＝ｕ1 （ｔ）＋ｕ2 （ｔ）＋ｕ3 （ｔ） ＝−Ｆ0 ｘ（ｔ）−Ｈ0 ｒ（ｔ）＋Ｆ2 Ｗ｛∫（ｒ−ｙ（ｔ））ｄｔ ＋Ｆ1 ｘ（ｔ）｝ …（１６）Finally, the feedback gain F0Arithmetic unit
21, feed forward gain H 0Computing unit 26 and
Feedback gain FTwo・ Perform at W arithmetic unit 28
The calculated values are added in an adder 29 and the following (1)
6) Calculate the operation variable u (t) given by the equation, and
Remarks VRrefAnd torque command value τrefAs the speed control unit
11 and the torque control unit 12, and
Number of rotations of stand drive motor M and looper drive actuator
Looper torque by motor (electric motor or hydraulic pressure)
Is controlled. u (t) = u1(T) + uTwo(T) + uThree(T) =-F0x (t) -H0r (t) + FTwoW ｛∫ (r−y (t)) dt + F1x (t)｝ (16)
【００３２】本発明の効果を検証すべく７スタンドから
なる熱間連続圧延機（仕上圧延機）の第１スタンド入口
において、長手方向に振幅２０℃、周期０．１Ｈｚの正
弦波の温度変動（外乱）がある板厚３ｍｍ、板幅１００
０ｍｍの低炭素鋼板に対し、２８秒の時点でスタンド間
張力目標値をステップ状に１Ｋｇ／ｍｍ2 変更した場合
について、仕上圧延機の最終３スタンド間のルーパを対
象に本発明方法と従来方法とを実施したシミュレーショ
ン結果を図３（本発明方法の結果）及び図４（従来方法
の結果）に示す。図３，図４は７スタンドのうち、下流
の３スタンドの間にあるＮｏ．５及びＮｏ．６ルーパの
みを示す。また図３（ａ），図４（ａ）はルーパ角度偏
差、図３（ｂ），図４（ｂ）は張力偏差をそれぞれ示し
ている。At the entrance of the first stand of a hot continuous rolling mill (finishing rolling mill) consisting of seven stands to verify the effect of the present invention, a sine wave temperature fluctuation (amplitude 20 ° C., period 0.1 Hz) in the longitudinal direction ( 3 mm thick and 100 mm wide
In the case where the target tension between stands is changed by 1 kg / mm 2 in steps at 28 seconds for a low carbon steel sheet of 0 mm, the method of the present invention and the conventional method are applied to the looper between the last three stands of the finishing mill. 3 (results of the method of the present invention) and FIG. 4 (results of the conventional method). FIGS. 3 and 4 show Nos. 3 and 4 which are located between three downstream stands. 5 and No. 5 Only 6 loopers are shown. 3 (a) and 4 (a) show the looper angle deviation, and FIGS. 3 (b) and 4 (b) show the tension deviation.
【００３３】図３は、本発明の方法の場合のシミュレー
ション例であり、図３（ｂ）に示す時刻２８秒での張力
目標値のステップ状変更に対しても張力が速やかに目標
値に追従すると共に、ルーパ角度はそれに影響されるこ
となく殆ど変動せず、目標値応答特性が改善出来ている
ことが分かる。また、ルーパ張力偏差及びルーパ角度偏
差の変動が小さく抑えられ、外乱応答特性が改善出来て
いることが分かる。図４は、従来方法の場合のシミュレ
ーション例であり、温度外乱に対し、ルーパ張力及びル
ーパ角度偏差の変動が大きく、外乱応答特性として満足
な仕様になっていないことが分かる。また、図４（ｂ）
に示す如く張力目標値のステップ状変更に対しても張力
が目標値に対し、オーバーシュートし追従性が悪く、図
４（ａ）に示す如くルーパ角度偏差はそれの影響により
変動し、目標値応答特性も満足な仕様となっていないこ
とが分かる。FIG. 3 shows an example of a simulation in the case of the method of the present invention. The tension quickly follows the target value even in the stepwise change of the tension target value at time 28 seconds shown in FIG. 3 (b). At the same time, the looper angle hardly fluctuates without being affected thereby, and it can be seen that the target value response characteristic has been improved. Further, it can be seen that the fluctuations of the looper tension deviation and the looper angle deviation are suppressed to a small value, and the disturbance response characteristics can be improved. FIG. 4 shows a simulation example in the case of the conventional method. It can be seen that the fluctuation of the looper tension and the looper angle deviation is large with respect to the temperature disturbance, and the specifications are not satisfactory as the disturbance response characteristics. FIG. 4 (b)
As shown in FIG. 4, even when the tension target value is changed stepwise, the tension overshoots the target value and the followability is poor, and as shown in FIG. It can be seen that the response characteristics are not satisfactory.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上の如く本発明にあっては、温度外乱
に対して張力及びルーパ角度ともに変動が小さく抑えら
れ、外乱応答特性が改善され、また張力目標値のステッ
プ状変更に対しても張力が速やかに目標値に追従出来、
しかもルーパ角度はそれに何ら影響されることなく、目
標値応答特性が改善される等の本発明は優れた効果を奏
する。As described above, according to the present invention, fluctuations in both the tension and the looper angle with respect to the temperature disturbance are suppressed to be small, the disturbance response characteristic is improved, and even if the tension target value is changed stepwise, The tension can quickly follow the target value,
In addition, the present invention has an excellent effect that the target value response characteristic is improved without being influenced by the looper angle at all.
【図１】本発明に係る熱間連続圧延機における被圧延材
の張力及びルーパ角度の制御系の構成を示すブロック図
である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a control system for controlling the tension of a material to be rolled and a looper angle in a continuous hot rolling mill according to the present invention.
【図２】本発明の２自由度制御装置の構成を示すブロッ
ク線図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a two-degree-of-freedom control device of the present invention.
【図３】本発明方法の効果のシミュレーション結果を示
すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a simulation result of the effect of the method of the present invention.
【図４】従来方法の場合のシミュレーション結果を示す
グラフである。FIG. 4 is a graph showing a simulation result in the case of a conventional method.
１ 被圧延材 ２ 上流側の第ｉスタンド ３ 下流側の第ｉ＋１スタンド ４ ルーパ １１ 速度制御部 １２ トルク制御部 １３ ２自由度制御装置 ２６ ゲインの演算器 ２７ ゲインの演算器 ２８ ゲインの演算器 ２９ ゲインの演算器 ３１ ロール周速度測定器 ３２ ルーパトルク測定器 ３３ ルーパ角度測定器 ３４ ルーパ角速度測定器 ３５ 張力測定器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolled material 2 The i-th stand on the upstream side 3 The i + 1st stand on the downstream side 4 Looper 11 Speed controller 12 Torque controller 13 Two-degree-of-freedom controller 26 Gain calculator 27 Gain calculator 28 Gain calculator 29 Gain calculator 31 Roll peripheral velocity measuring instrument 32 Looper torque measuring instrument 33 Looper angle measuring instrument 34 Looper angular velocity measuring instrument 35 Tension measuring instrument
Claims (1)
目標値との張力偏差と、隣接する２スタンド間に配設さ
れたルーパのルーパ角度測定値とルーパ角度目標値との
角度偏差とに基づいて、ルーパトルク及びロール周速度
を調整して被圧延材の張力及びルーパ角度を制御する熱
間連続圧延機の制御方法において、 ルーパ角度、ルーパ角速度、ルーパトルク、ロール周速
度、スタンド間張力を状態変数とし、ロール周速度指令
値、ルーパトルク指令値を操作変数とし、ルーパ角度、
スタンド間張力を出力変数とし、ルーパ角度目標値、ス
タンド間張力目標値を目標値変数とし、該目標値変数と
出力変数との偏差及び前記操作変数の２次形式の時間積
分で表した評価関数を最小にする制御ゲインを求め、求
めた制御ゲインを用いて前記状態変数に状態フィードバ
ックゲインを乗じた値と、前記目標値変数と出力変数と
の偏差の積分値に出力フィードバックゲインを乗じた値
と、前記目標値変数にフィードフォワードゲインを乗じ
た値とを加算し、前記ロール周速度指令値及びルーパト
ルク指令値の操作変数を求め、該操作変数の値に従って
ロール周速度、ルーパトルクを同時に操作することを特
徴とする熱間連続圧延機の制御方法。1. A tension deviation between a measured tension value of a material to be rolled and a target tension value between stands, and an angular deviation between a measured value of a looper angle of a looper disposed between two adjacent stands and a target value of the looper angle. In the control method of the hot continuous rolling mill, which controls the tension and the looper angle of the material to be rolled by adjusting the looper torque and the roll peripheral speed based on the looper angle, the looper angular speed, the looper torque, the roll peripheral speed, and the tension between the stands. As the state variables, the roll peripheral speed command value and the looper torque command value as the operation variables, the looper angle,
An evaluation function expressed by a deviation between the target value variable and the output variable and a quadratic time integral of the manipulated variable, wherein the inter-stand tension is an output variable, the looper angle target value, and the inter-stand tension target value are target value variables. A value obtained by multiplying a value obtained by multiplying the state variable by a state feedback gain using the obtained control gain and a value obtained by multiplying an integrated value of a deviation between the target value variable and the output variable by an output feedback gain. And a value obtained by multiplying the target value variable by a feedforward gain to obtain operation variables of the roll peripheral speed command value and the looper torque command value, and simultaneously operate the roll peripheral speed and the looper torque according to the operation variable values. A method for controlling a hot continuous rolling mill, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9226753A JPH1157829A (en) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | Control means for hot continuous rolling mill |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9226753A JPH1157829A (en) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | Control means for hot continuous rolling mill |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1157829A true JPH1157829A (en) | 1999-03-02 |
Family
ID=16850080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9226753A Pending JPH1157829A (en) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | Control means for hot continuous rolling mill |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1157829A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008296284A (en) * | 2008-09-12 | 2008-12-11 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | Device for controlling looper motor |
| JP2012023798A (en) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Shibaura Institute Of Technology | Speed control device and speed control method of electric motor |
-
1997
- 1997-08-22 JP JP9226753A patent/JPH1157829A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008296284A (en) * | 2008-09-12 | 2008-12-11 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | Device for controlling looper motor |
| JP2012023798A (en) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Shibaura Institute Of Technology | Speed control device and speed control method of electric motor |
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