JPH03254308A - 圧延機の自動板厚制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧延機において圧延材の板厚を自動的に制御
するための方法に関し、特に、フィードフォワード制御
機能と自動利得制御機能とを有する自動板厚制御方法に
関する。

［従来の技術］ 一般に、従来の圧延機における自動板厚制御の手段とし
ては、フィードバック制御方式が採用されている。この
フィードバック制御方式では、板厚検出信号の時間遅れ
、あるいは駆動機構の時間遅れのため、高精度の制御を
遅れなく行なうことは困難である。

そこで、従来よりフィードフォワード制御方式を導入す
ることが行なわれている。通常、圧延機のフィードフォ
ワード制御は、次のように行なわれる。

まず、圧延機の入側板厚計により計測された板厚偏差Δ
Ｈに基づいて、下記（１）式もしくは（２）式よりロー
ル間隙ΔＳを演算する。

ΔＳ＝（ｍ／Ｍ）・ΔＨ・・・（１） ΔＳ＝Ａ・（ｍ７Ｍ）・ΔＨ・（２） ここで、ｍは圧延材料の塑性定数、Ｍはミル定数、Ａは
補正係数（制御利得値）であり、塑性定数ｍおよびミル
定数Ｍは、計算のための定数で事前に設定されるが、塑
性定数ｍに関しては、同材料であっても温度、塑性加工
の度合によって変化するなどの理由で完全に把握するこ
とが難しい６そこで、補正係数として制御利得値Ａを設
け、これを（１）式右辺に乗算した（２）式によってロ
ール間隙ΔＳを演算し、制御利得値Ａを自動的に小幅修
正する調整手段（後述）を別途設けることで制御精度の
向上をはかっている。

演算されたロール間隙ΔＳは、演算に用いた入側板厚偏
差ΔＨを計測した圧延材の位置が圧延機の圧延ロールに
到達した時点で、圧下制御装置へ出力され、そのロール
間隙ΔＳに基づいてロール圧下量が制御され、フィード
フォワード制御が行なわれる。

このように行なわれるフィードフォワード制御はオープ
ンループであり、出側板厚偏差Δｈの零点の補正を行な
えないので、通常、積分要素を含むフィードバック制御
が併用される。

一方、制御利得値Ａは、圧延材１の材質や寸法によって
最適値が異なるので、後述のように圧延に先立ち設定入
力されるとともに、この制御利得値（ゲイン）Ａを圧延
中に自動的に調整する手段としてＡ　Ｇ　Ｃ（Ａ　ｕｔ
ｏｍａｔｉｃ　Ｇ　ａｉｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　；自動利
得制御）が用いられる。

このＡＧＣでは、例えば、圧延材の入側板厚偏差ΔＨの
計測点の圧延後の板厚偏差（出側板厚偏差）Δｈを計測
し、この同一点での入側板厚偏差ΔＨと出側板厚偏差Δ
ｈとに基づいて制御利得値Ａの値を増減調整する。この
ＡＧＣ動作を要約すると、以下のとおりである。

■出側板厚偏差Δｈの絶対値が所定の不感帯値未満であ
れば、制御利得値Ａを変更しない。

■出側板厚偏差Δｈの絶対値が所定の不感帯値以上で、
入側板厚偏差ΔＨと出側板厚偏差Δｈとが同符号であれ
ば、ロール間隙ΔＳの調整量が小さいと判断し、これを
大きくするために。

制御利得値Ａを一定量（例えば０．ｌ）だけ増加させる
。

■出側板厚偏差Δｈの絶対値が所定の不感帯値以上で、
入側板厚偏差ΔＨと出側板厚偏差Δｈとが異なる符号で
あれば、ロール間隙ΔＳの調整量が大きいと判断し、こ
れを小さくするために、制御利得値Ａを一定量（例えば
０．１）だけ減少させる。

このようにして、変数領域に設定保持されている制御利
得値Ａの過不足を調整して、最適なフィードフォワード
制御の動作点を得るようにしている。

しかしながら、以上のような自動板厚制御手段において
は、入側板厚偏差ΔＨと出側板厚偏差Δｈとの符号によ
り制御利得値Ａを増減調整しているが、トラッキングに
誤差を生じ、圧延材の同一点での入側板厚偏差ΔＨと出
側板厚偏差Δｈとの符号比較が行なえないと、制御利得
値Ａの増減方向が逆になる場合があり、出側板厚偏差を
かえって大きくするおそれがある。種々の圧延速度に対
して常にトラッキング誤差を零にすることは実操業上難
しいので、精度のよい出側板厚制御が行なえないことが
ある。

そこで、従来、圧延機の出側板厚偏差Δｈの平均振幅値
が所定の不感帯値内にないとき、出側板厚偏差Δｈの平
均振幅値と入側板厚偏差ΔＨの平均振幅値との比の時間
経過前後の変化の方向によって制御利得値Ａを修正する
ことにより、多少のトラッキング誤差があっても、制御
結果が不良とならないようにする手段も提案されている
（特願昭６２−３１６１２９号参照）。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来の自動板厚制御手段では、いず
れの場合でも、制御利得値Ａの調整に際してその増減量
（−制御周期当たりの量）は常に固定されている。この
ため、表土に示すように、制御利得値Ａの増減量が固定
されていると、制御利得値Ａの最適値への収束速度、収
束度合（最適値までどの程度近づくことができるかの程
度）を共に向上させることができない。従って、従来は
、増減量を下表１の′中′の値に設定している。

表　　ま ただし、Ｏ：良い、Δ：普通、×：悪い本発明は、この
ような課題を解決しようとするもので、制御利得値の増
減量を可変とすることにより、制御利得値の最適値への
収束速度、収束度合の向上をはかって、板厚精度をより
高めることのできる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。

［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、所定の制御利得値を増減調整する際の一制
御周期当たりの増減量を変更可能とし、該増減量を、前
記所定の制御利得値が最適値に近づくにつれて小さく設
定変更することを特徴としている。

［作　　　用］ 上述した本発明の圧延機の自動板厚制御方法では、所定
制御利得値がその最適値に近づくにつれて、所定制御利
得値の増減調整時の一制御周期当たりの増減量が、小さ
く設定変更されるため、制御開始初期時には最適値へ向
かう収束速度が速く、最適値に近づくと最適値への収束
度合が良くなる。

［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
自動板厚制御方法について説明すると、第１図（ａ）〜
（ｅ）はその手順を説明するためのフローチャート、第
２図は本実施例の方法を適用される装置を示すブロック
図、第３図はその効果を従来と比較して示すグラフであ
る。

まず、第２図により本実施例の方法が適用される装置の
構成について説明すると、この第２図において、１は圧
延材、２はこの圧延材１を供給する入側リール、３は圧
延材１を巻き取る出側り一ル、４は圧延材１を圧延する
圧延機の圧延ロール、５は圧延前の圧延材１の板厚を計
測し入側板厚偏差ΔＨとして出力する入側板厚計、６は
圧延後の圧延材１の板厚を計測し出側板厚偏差Δｈとし
て出力する出側板厚計、７は圧延機の入側速度を検出す
るパルスジェネレータ、８は入側板厚計５から圧延ロー
ル４までの圧延材１の走行時間を考慮して制御演算器１
２（後述）からの信号（ロール間隙ΔＳの演算値）を相
当時間遅延させて出力する出力タイミング回路、９はロ
ール間隙を変化させて圧延材１の板厚を制御する圧延機
油圧圧下制御装置、１０は出側板厚偏差Δｈの積分量を
圧延機油圧圧下制御装置９ヘフイードバツクするフィー
ドバック制御装置である。

１２は入側板厚計５の計測値（ΔＨ）を受けて圧下量の
計算および制御利得値Ａの修正変更を行なう制御演算器
で、数値設定器１３．第１演算器１４、第２演算器１５
．メモリ１６およびＡＧＣ演算制御器１８から構成され
ている。数値設定器１３は、前記（２）式で使用される
ミル定数Ｍ、塑性定数ｍの値を設定するもの、第１演算
器１４は、入側板厚偏差ΔＨとｍ　／　Ｍとを乗算する
もの、第２演算器１５は、第１演算器１４からの演算結
果に制御利得値Ａを乗算してフィードフォワード出力量
（ロール間隙）ΔＳを出力するもの、メモリ１６は、制
御利得値Ａを保持するもの、ＡＧＣ演算制御器１８は、
入側板厚計５からの入側板厚偏差ΔＨと出側板厚計６か
らの出側板厚偏差Δｈとに基づき、第１図（ａ）〜（ｅ
）にて後述する手順に従って制御利得値Ａを演算し、メ
モリ１６へ出力するものである。

上述の構成により、圧延時の板厚制御（フィードフォワ
ード制御）は、以下のように行なわれる。

即ち、圧延材ｌは、入側リール２から供給され圧延ロー
ル４によって圧延され、出側リール３に巻き取られる。

このとき、入側板厚計５により圧延材１の入側板厚偏差
ΔＨが計測され、制御演算器１２へ出力される。この制
御演算器１２では、数値設定器１３から入力された定数
ｍ、Ｍと、メモリ１６からの制御利得値Ａとに基づいて
、演算器１４．１５により、（２）式に従う演算が行な
われてロール間隙ΔＳが算出され、出力タイミング回路
８へ出力される。そして、ロール間隙ΔＳは、出力タイ
ミング回路８によって圧延材１の走行時間に相当する遅
延時間の後、圧延機油圧圧下制御装置９へ出力され、ロ
ール圧下量のフィードフォワード制御が行なわれる。な
お、フィードフォワード制御はオープンループで、出側
板厚偏差Δｈの零点の補正を行なえないので、フィード
バック制御装置１２１０によるフィードバック制御が併
用されている。

さて、次に第１図（ａ）〜（ｅ）により、本実施例の方
法の特徴的部分であるＡＧＣ演算制御器１８の制御動作
について説明する。

第１図（ａ）はメインプログラムのフローチャートであ
り、まず、不感帯値Ｅ、−制御周期当たりの制御利得値
Ａの増減量α（初期値）を予め設定しくステップＡｌ）
、圧延状態になると、入側板厚偏差の平均振幅値である
入側板厚偏差平均値ΔＨを、第１図（ｂ）に示すフロー
（後述）に従って計算するとともに（ステップＡ２）、
出側板厚偏差の平均振幅値である出側板厚偏差平均値Δ
ｈを、第１図（Ｃ）に示すフロー（後述）に従って計算
する（ステップＡ３）。

そして、板厚偏差減衰率Ｘｊを、第１図（ｄ）に示すフ
ロー（後述）に従い計算する（ステップＡ４）。

この板厚偏差減衰率Ｘｊは、制御利得値Ａを増加させる
か減少させるかの判定を行なうための値である。

ついで、出側板厚偏差平均値Δｈが不感帯Ｅ内に入って
いるかの判断を行なう（ステップＡ５）。

判断の結果、Δｈ＜Ｈのとき、つまり、不感帯Ｅ内に入
っているときには十分な板厚精度が得られているので、
制御利得値Ａを変更せずに、直ちにステップＡ７へ進む
一方、Δｈ≧Ｅのとき、つまり、不感帯Ｅ内に入ってい
ないときには十分な板厚精度が得られていないので、ス
テップＡ６へ進み、後述するごとく第１図（ｅ）に示す
フローに従い、板厚偏差減衰率Ｘｊにより制御利得値Ａ
を変更し、板厚精度を良くする。

ステップＡ７では、演算を続行するか、操作盤のスイッ
チを参照するなどして判断をする。続行するときはステ
ップＡ２へ戻る。

なお、第１図（ａ）においては、ステップＡ２゜Ａ３を
順次実行するごとく記載しているが、平行処理した方が
望ましいのは言うまでもない。また、ステップＡ４およ
びＡ５の実行順序は入れ替わってもかまわない。

第工図（ｂ）は、ステップＡ２において、入側板厚偏差
平均値ΔＨを計算するためのサブプログラムのフローチ
ャートであり、同図（ｂ）に示すように、入側板厚計５
からの計測信号を、所定のサンプリングピッチ（制御周
期）で入側板厚偏差ΔＨ。

（ｉ＝１”ｎ）として順次読み込み（ステップＡ８）、
これらの入側板厚偏差ΔＨ１の絶対値化（ΔＨ１→ΔＨ
ｉｌ）を行なった後（ステップＡ９）、入側板厚偏差Δ
Ｈ，の平均値ΔＨを下式（３）により求める（ステップ
Ａ１０）。ここで、ｎはサンプル数である。

ΔＨ−”（１／ｎ）（ＩΔＨ，ｌ＋ｌΔＨＺ　ｌ十・・
・・・・＋１ΔＨｎ　ｌ　）・・・（３）第１図（Ｃ）
は、ステップＡ３において、出側板厚偏差平均値Δｈを
計算するサブプログラムのフローチャートであり、同図
（ｃ）に示すように、入側板厚偏差ΔＨ，を、パルスジ
ェネレータフの信号によりトラッキングして、入側板厚
偏差へＨ。

の計測位置と同一地点の圧延材ｌが出側板厚計６に到達
するポイントを求め（ステップＡ１１）、入側板厚偏差
ΔＨ，の計測位置と同一地点での出側板厚偏差Δｈｉを
読み込む（ステップＡ１２）。そして、前述と同様に、
出側板厚偏差Δｈｉの絶対値化（Δｈ、→１Δｈｉｌ）
を行なった後（ステップＡ１３）、出側板厚偏差Δｈ、
の平均値Δｈを下式（４）により求める（ステップＡ１
４）。

Δｈ＝（１／ｎ）（ｌΔｈ　１１　＋　ｌΔｈ２＋・・
・・・・＋１Δｈ　ｎｌ）・・・（４）第１図（ｄ）は
、ステップＡ４において、板厚偏差減衰率Ｘｊを計算す
るためのサブプログラムのフローチャートであり、同図
（ｄ）に示すように、ステップＡＩＯで求めた入側板厚
偏差平均値ΔＨと、ステップＡ１４で求めた出側板厚偏
差平均値Δｈとに基づいて次式（５）により板厚偏差減
衰率Ｘｊを求める（ステップＡ１５）。

Ｘｊ＝Δｈ／ΔＨ・・・（５） この板厚偏差減衰率Ｘｊの値が小さいほど制御利得値Ａ
の値が適切で出側板厚偏差が小さくなっていると言える
。そして、Ｘｊが第１回目の値Ｘ□かの判断を行なう（
ステップＡ１６）。Ｙｅｓ判定の場合には、前回のＸｊ
（Ｘｊ→）がないので、後述するステップＡ１７で行な
うＸｊ＞Ｘｊ（の比較を行なえないので、リタンしてス
テップＡ７へ進む一方、Ｎｏ判定の場合には、ステップ
Ａ５へ進む。

第１図（ｅ）は、ステップＡ６において、制御利得値Ａ
を変更するためのサブプログラムのフローチャートであ
り、同図（ｅ）に示すように、まず、制御利得値Ａが、
Ｎ回（任意に設定される値）連続して増加、減少を繰り
返しているか否かの判断を行なう（ステップＡ１７）。

Ｎｏ判定の場合には、まだ、制御利得値Ａはその最適値
に向かって近づきつつある状態であると判断し、増減量
αを変更することなくステップＡ１９へ進み、後述する
ごとく今までの増減量αによって制御利得値Ａを変更す
る。

これに対し、Ｙｅｓ判定の場合には、制御利得値Ａは、
変更調整により最適値を中心とする振動状態（第３図参
照）になっているものと判断し、以降の制御利得値Ａの
変更調整によって、この制御利得値Ａをより最適値に近
づけるために、増減量αを小さく変更する（例えばα→
α／２；ステップＡ１８）。

そして、Ｘｊ＞Ｘｊ→の判断を行なう（ステップＡ１９
）。Ｘｊ→は、前回演算され一時記憶されていた前回の
板厚偏差減衰率であり、今回の板厚偏差減衰率Ｘｊが前
回の板厚偏差減衰率Ｘｊ→よりも大きくなったか否かを
判定することにより、今回の出側板厚偏差が前回よりも
悪化したかどうかを判断できる。つまり、Ｙｅｓ判定の
場合には出側板厚偏差が悪化しており、ステップＡ２１
へ進む一方、Ｎｏ判定の場合には出側板厚偏差が改善さ
れており、ステップＡ２０へ進む。

ステップＡ２０では、前回制御利得値を下げたか否かの
判断を行ない、Ｙｅｓ判定の場合には、前回制御利得値
を下げて板厚偏差減衰率Ｘｊが小さくなっており、さら
に板厚偏差減衰率Ｘｊを小さくするために今回も制御利
得値Ａを下げるべく、ステップＡ２３へ進む。一方、Ｎ
ｏ判定の場合には、前回制御利得値Ａを上げて板厚偏差
減衰率Ｘｊが小さくなっており、さらに板厚偏差減衰率
Ｘｊを小さくするために今回も制御利得値Ａを上げるべ
く、ステップＡ２２へ進む。

ステップＡ２１でも、同様に、前回制御利得値Ａを下げ
たかの判断を行なうが、このとき、Ｙｅｓ判定の場合に
は、前回制御利得値Ａを下げて板厚偏差減衰率Ｘｊが大
きく、即ち、出側板厚偏差が悪化したものであり、従っ
て、今回は前回と逆に制御利得値Ａを上げるべく、ステ
ップＡ２２へ進む。これに対し、Ｎｏ判定の場合には、
前回制御利得値Ａを上げて板厚偏差減衰率ｘｊが大きく
、即ち、出側板厚偏差が悪化したものであり、従って、
今回は前回と逆に制御利得値Ａを下げるべく、ステップ
Ａ２３へ進む。

ステップＡ２２では、制御利得値Ａを増減量α（初期値
もしくはステップＡ１８にて設定変更した値）だけ増加
させる。つまり、前回の制御利得値Ａに増減量αを加え
たものを今回の制御利得値Ａとした後、ステップＡ７へ
進む。

ステップＡ２３では、制御利得値Ａを増減量αだけ減少
させる。つまり、前回の制御利得値Ａから増減量αを減
じたものを今回の制御利得値Ａとすした後、ステップＡ
７へ進む。

また、本実施例では、ステップＡ１７．Ａ１８において
、制御利得値Ａが、Ｎ回（例えば２回）連続して増加、
減少を繰り返した場合には、制御利得値Ａの変更調整の
ための一制御周期当たりの増減量αを小さくするように
しているので、第４図に示すように、従来方法に比べて
、制御開始初期時には最適値へ向かう収束速度が格段に
速く、最適値に近づくと最適値への収束度合も極めて良
くなる。

第３図には、例えば、制御利得値Ａの最適値を０．０７
とし、従来方法では増減量αを０．０２で固定する一方
、本発明の方法では、増減量αを、時間○〜Ｔよでは０
．０８、Ｔ□〜Ｔ２では０．０４、Ｔ２〜Ｔ、では０．
０２、Ｔ３以降では０．０１と変更設定した場合が示さ
れている。この第３図において、最適値への収束速度を
見てみると、制御利得値Ａが０．１２まで収束する時間
は、従来方法ではＴ４秒、本発明の方法ではＴ０秒で、
Ｔよ＜Ｔ４であり、明らかに本発明の方法の方が速いこ
とが分かる。また、最適値への収束度合を見てみると、
制御利得値Ａは、従来方法では、０．０７±０．０１で
振動しているのに対し、本発明の方法では、最適値０．
０７に収束していることが分かる。

従って、制御利得値Ａの増減量αを可変とすることによ
り、制御利得値Ａの最適値への収束速度。

収束度合が大幅に改善され、板厚精度がより向上するの
である。

［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、所定制御利得値がその最適値に近づくにつ
れて、所定制御利得値の増減調整時の一制御周期当たり
の増減量を、小さく設定変更するように構成したので、
制御開始初期時には最適値へ向かう収束速度が速く、最
適値に近づくと最適値への収束度合が良くなり、精度の
高い自動板厚制御を実行できて、製品品質、生産性の両
面で大きな効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３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（ａ）〜（ｅ）はその
手順を説明するためのフローチャート、第２図は本実施
例の方法を適用される装置を示すブロック図、第３図は
その効果を従来と比較して示すグラフである。 １−圧延材、２−入側リール、３−出側リール。 ４−圧延ロール、５−入側板厚計、６−出側板厚計、７
−パルスジェネレータ、８−出力タイミング回路、９−
圧延機油圧圧下制御装置、１０−フィードバック制御装
置、１２−制御演算器、１３−数値設定器、１４−第１
演算器、１５−第２演算器、１６−メモリ、１８−ＡＧ
Ｃ演算制御器。 第１図 （Ｇ） 第１図 （ｂ） 第 ■ 図 （ｄ） Ｃ〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧延材の圧延機入側における入側板厚偏差の平均値を計
   測し、該入側板厚偏差の平均値と所定の制御利得値との
   乗算結果に基づいて所定制御周期ごとにロール圧下量を
   変化させて前記圧延材の板厚をフィードフォワード制御
   するとともに、前記入側板厚偏差の平均値の計測位置と
   同一位置での前記圧延材の出側板厚偏差の平均値を計測
   し、該出側板厚偏差の平均値および前記入側板厚偏差の
   平均値に基づいて前記所定の制御利得値を増減調整する
   自動利得制御機能をそなえた圧延機の自動板厚制御方法
   において、前記所定の制御利得値を増減調整する際の一
   制御周期当たりの増減量を変更可能とし、該増減量を、
   前記所定の制御利得値が最適値に近づくにつれて小さく
   設定変更することを特徴とする圧延機の自動板厚制御方
   法。