JPH03254309A - 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式の自
動板厚制御方法に関する。

［従来の技術］ 従来、圧延機における自動板厚制御としては。

フィードバック制御方式を採用することが一般的である
が、フィードバック方式では、板厚検出信号の時間遅れ
や作動機構の時間遅れのために、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、近年、フィードフォワード方式の制御を導入す
ることが行なわれている。

圧延機のフィードフォワード制御のパラメータとしては
、大別して、制御出力量（下記ΔＳ）と、出力タイミン
グとの２つがある。

制御出力量ΔＳは次式（１）により計算される。

ΔＳ＝Ｃ・（ｍ７Ｍ）・ΔＨ−（１） ここで、ΔＳはロール間隙、Ｃは補正係数（制御利得値
）、ｍは圧延材の塑性抵抗係数、Ｍはミル定数、ΔＨは
入側板厚偏差である。

また、出力タイミングは、後述するごとく、圧延機入側
の板厚計から圧延ロールまでの圧延材の走行時間と制御
系の遅れ時間とを考慮して設定される。

第８図は従来のフィードフォワード方式による圧延機の
板厚制御装置を示すブロック図であり、この第８図にお
いて、１は入側リール、２は圧延材、３は圧延機の圧延
ロール、４は出側リール、５は入側板厚計、６は出側板
厚計、７は入側タッチロール、８はパルスジェネレータ
、９はフィードフォワード制御器、１０は油圧圧下制御
装置（圧下制御系）、１１はフィードバック制御器であ
る。

フィードフォワード制御器９は、所定のサンプリング周
期Ｔｓで、入側板厚計５が測定した圧延材２の板厚Ｈ１
と設定板厚Ｈｓとの差である入側板厚偏差ΔＨ１を取り
込んでホールド回路（図示せず）にて保持し、圧延材２
のサンプリング時点対応位置、つまり、測定点が圧延ロ
ール３の直下に到達する時点で、油圧圧下制御袋Ｎ１０
によりロールギャップ位置が入側板厚偏差ΔＨ４に対応
して修正されるように、所定の出力タイミングで、板厚
制御信号を圧下制御装置１０に出力する。

圧下制御装置１０は、フィードフォワード制御器９から
の板厚制御出力を受けて板厚偏差ΔＨ。

に対応する量だけロールギャップ位置を修正して圧延ロ
ール３のロール圧下量を修正するが、フィードフォワー
ド制御はオープンループであるため。

この修正量の過不足を出側板厚計６でサンプリングして
フィードバック制御器１１で積分し、これを修正量とし
てロールギャップ位置をフィードバック制御することに
より、フィードフォワード制御の零点を補正するように
している。

入側板厚偏差ΔＨ，のサンプリング長さをＬＳとすると
、入側板厚計５がΔＨ，をサンプリングした圧延材２の
測定点（サンプリング位置）が圧延ロール３直下に到達
するまでのサンプリング回数ＫＯは、入側板厚計５から
圧延ロール３直下までの距離をＬとすると、Ｋ□＝Ｌ／
Ｌｓとなる。従って、最新に出力される板厚制御出力は
、該出力タイミングからＫ。回前にサンプリングされた
ΔＨ。

に対応する大きさのロールギャップ位置修正量を与える
板厚制御出力であればよい。

しかし実際には、制御系の各要素部ち、入側板厚計５．
フィードフォワード制御器９．油圧圧下制御装置ｌＯの
動作に遅れ時間（位相遅れ）があるので、圧延材２の速
度を■とすると、制御系の全時間遅れＴＤを考慮した補
正値ΔＫｏ（＝Ｔｏ・■／Ｌｓ）で、サンプリング回数
ＫＯを減算補正し、あるサンプリング時点にサンプリン
グした入側板厚偏差ΔＨ，に対応する板厚制御系出力を
、該サンプリング時点から、ＫＯ−Δに、たけ経過した
出力タイミングで送出するようにして上記制御系の時間
遅れによる制御精度の低下を防ぐようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述のような圧延機のフィードフォワード式
板厚制御において良好な板厚精度が得られない場合には
、制御出力量ΔＳ、出力タイミングのいずれか一方、も
しくは両方が不適当であると考えられる。

制御出力量ΔＳの自動修正手段は種々提案され実用化さ
れているが、これらの自動修正手段は、出力タイミング
は適正であるとの前提のもとで行なわれている。また、
出力タイミングの自動修正手段も提案されているが、こ
の場合には、制御出力量ΔＳが適正であることを前提に
している。

従って、制御出力量ΔＳおよび出力タイミングがいずれ
も適正でない場合には、自動修正がうまく機能せず圧延
結果が不良になることがある。

圧延結果不良が、制御出力量ΔＳの不適、出力タイミン
グの不適のいずれに起因するかは、入側と出側との板厚
偏差記録チャートによって判別されるが、これまでこの
判断は熟練者の勘と経験により行なわれてきた。

しかしながら、適確な判断の下せない場合も多く、圧延
条件を変更して何回かのトライ＆エラーを繰り返してい
るのが現状で、条件修正に時間がかかり、また非熟練者
には条件修正ができない等、要約すると下記■〜■のよ
うな課題があった。

■制御出力量ΔＳ、出力タイミングいずれの不適により
圧延不良が生じたかが、熟練者、専門家でなければ判別
し難い。

■出力タイミングの調整が微妙であり、やはり熟練者、
専門家でなければ最適な調整を行なえない。

■最適に調整されているかどうか簡単にわからないので
、現在の板厚精度が最良であるかも不明である。

本発明は、これらの課題を解決しようとするもので、出
力タイミングを容易に最適な状態に調整できるようにし
て、板厚精度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。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を遠戚するために、本発明の圧延機の自動板厚
制御方法は、■圧延材への所定の入側板厚偏差入力に対
する出側板厚偏差を検出し、■該出側板厚偏差の大きさ
の変化に基づいて出力タイミングのずれ時間を演算する
とともに、■該ずれ時間および前記出側板厚偏差の正負
に基づいて前記出力タイミングが早い／遅い／適正の判
定を行なった後、■該判定結果に応じ前記ずれ時間を前
記出力タイミングに対して加減算することにより。

前記出力タイミングを適正に自動調整することを特徴と
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、板厚
制御出力の出力タイミングが適正である場合には、入側
板厚偏差の波形と出側板厚偏差の波形とがほぼ同形状に
なるが、出力タイミングがずれている場合には、圧延材
への所定の入側板厚偏差入力に対する出側板厚偏差に、
大きさの変化が生じることを利用して、出力タイミング
の適正調整が行なわれる。

即ち、所定の入側板厚偏差入力に対する出側板厚偏差を
検出し、その大きさの変化に基づいて、出力タイミング
のずれ時間が演算され、ずれ時間および出側板厚偏差の
正負に基づいて、出力タイミングの早い／遅い／適正の
判定が行なわれる。

そして１判定結果に応じずれ時間を出力タイミングに対
して加減算し、出力タイミングが適正な状態に自動調整
される。

［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
方法を適用された装置を示すブロック図、第３図は上記
装置における最適タイミング演算部の構成を示すブロッ
ク図、第４図は上記装置におけるフィードフォワード制
御器の構成を示すブロック図、第５図は上記装置におけ
るパルスジェネレータの構成を示すブロック図、第６図
（ａ）〜（ｃ）はずれ時間の演算および出力タイミング
の早／遅／適正の判定の原理を説明するためのタイミン
グチャート、第７図（ａ）、（ｂ）は入側板厚偏差とし
て与えるステップ状外乱入力の例を示す波形図である。

なお、図中、既述の符号と同一の符号は同一部分を示し
ているので、その説明は省略する。

まず、本発明の自動板厚制御方法を適用される装置につ
いて第２〜５図により説明すると、第２図において、１
２は入側板厚計５および出側板厚計６からの計測値ΔＨ
９Δｈを受けて出力タイミングが最適であるか否かの判
定を行ない最適タイミングを演算する最適タイミング演
算部で、この演算部１２により演算された最適タイミン
グは、フィードフォワード制御器９へ出力されて、出力
タイミングが変更されるようになっている。

ここで、パルスジェネレータ８は、第５図に示すように
。

■圧延材２に接してこの圧延材２の移動に伴って回転す
る入側タッチロール７の回転に応じて一定周期（１周期
Ｌ０閣）のパルス信号を出力するパルス発生器８ａと、 ■このパルス発生器８ａからのパルス信号を受けて、入
側板厚計５による入側板厚偏差ΔＨのサンプリング長さ
Ｌｓ（ｍ）相当となるパルス数をカウントした時に１パ
ルスをトラッキングナンバーとして出力し、分局を行な
う分周器８ｂとから構成されている。

また、最適タイミング演算部１２は、第３図に示すよう
に。

■出側板厚計６からの出側板厚偏差Δｈの平均値Δｈを
演算する平均値演算手段１２ａと、■最新入力された出
側板厚偏差Δｈと平均値Δｈとを比較する比較手段１２
ｂと、 ■入側板厚計５からの入側板厚偏差ΔＨの立上りを検出
する立上り検出手段１２ｃと、■出側板厚計６からの出
側板厚偏差Δｈの立上りを検出する立上り検出手段１２
ｄと、■出側板厚偏差Δｈの立上り時点からタイマスタ
ートし、順次出側板厚計６から入力される出側板厚偏差
Δｈがその平均値Δｈと等しくなくなる時点までの時間
を計測し、その時間を出力タイミングのずれ時間Ｔとし
て出力するずれ時間演算手段１２ｅと、 ■ずれ時間演算手段１２ｅからのずれ時間と予め設定さ
れた判定値Ｔｃとを比較して、Ｔ＞Ｔｃの場合、ずれが
大きいと判断し、出力タイミング変更指令を出力する出
力タイミング変更判断手段１２ｆと、 ■出力タイミング変更指令を受けると、本実施例では、
前記平均値Δｈが正の場合には出力タイミングが遅いと
判断して、出力タイミングを前記ずれ時間Ｔだけ早める
一方、前記平均値Δｈが負の場合には出力タイミングが
早いと判断して、出力タイミングを前記ずれ時間Ｔだけ
遅くするように調整する出力タイミング設定手段１２ｇ
と から構成されている。なお、出力タイミング変更判断手
段１２ｆは、Ｔ≦Ｔｃの場合、もしくは、入側板厚偏差
として与えたステップ状外乱入力の一周期の全時間にわ
たってΔｈ４Δｈであった場合には、現在の出力タイミ
ングが最適なものであると判断する。

さらに、フィードフォワード制御器９は、第４図に示す
ように、 ■入側板厚計５からの入側板厚偏差ΔＨおよびパルスジ
ェネレータ８からのトラッキングナンバーを受けて、そ
のトラッキングナンバーと入側板厚偏差ΔＨとをつきあ
わせ、トラッキングナンバーと合致したΔＨ１即ち、Δ
Ｈ□、ΔＨ２゜ΔＨ３，・・・、ΔＨｒを出力する入側
板厚偏差トラッキング手段９ａと、 ■ロール間隙ΔＳを演算すべく、次に出力すべき入側板
厚偏差ΔＨｊを、最適タイミング演算部１２により調整
された所定の出力タイミングで、次段の乗算器９ｄへ出
力する出力タイミング調整手段９ｂと、 ■前述した（１）式における係数（出力量）Ｃ−ｍ７Ｍ
を演算する出力量演算器９Ｃと、 ■出力タイミング調整手段９ｂから入側板厚偏差ΔＨｊ
を受けると、この偏差ΔＨｊと出力量演算器９ｃからの
出力量Ｃ−ｍ／Ｍとを乗算し、前記（１）式に基づくロ
ール間隙ΔＳを演算して油圧圧下制御装置１０へ出力す
る乗算器９ｄとから構成されている。

次に、上述のごとく構成された本実施例の装置により実
施される自動板厚制御方法を、第１図に示すフローチャ
ートに従って説明する。

まず、ｎパス目の板厚偏差外乱の入力を行なう（ステッ
プＳ１）。この外乱としては１例えば、第７図（ａ）も
しくは（ｂ）に示すようなステップ状入力を、フィード
フォワード制御器９および油圧圧下制御装置１０の動作
により圧延材２に与える。

なお１本実施例では、第７図（ａ）に示すものを入力し
た場合について説明する。

ステップ状入力の振幅２周期は、設定器（図示せず）に
より設定し、圧延に支障を来さないような値とする。振
幅が大きすぎると、板切れが生じて圧延を続行できなか
ったり、次パス以降で外乱を自動板厚制御で除去できな
かったりする可能性がある一方、振幅が小さすぎると、
上記装置により与えられた外乱と圧延材２のもつ板厚変
動とを区別できないことがあり、正確な出力タイミング
を判断できなくなる。従って、大きすぎず小さすぎず、
最終パスまでの板厚制御で除去できる大きさの振幅の外
乱を与える必要があり、例えば、５〜２０μｍ程度とす
る。また、周期が早すぎると。

上記装置の制御周期上計算が追いつかなくなる可能性が
あるため、外乱の周期は、例えば１秒以上に設定する。

なお、圧延材２の入側板厚偏差ΔＨが、第７図（ａ）も
しくは（ｂ）に示すような矩形波状になっている場合に
は、ステップＳ１でさらに外乱を圧延材２に与える必要
はない。

外乱入力後、ｎパス目終了か否かの判断を行なう（ステ
ップＳ２）。終了していない場合には、ステップＳ１に
戻り連続して外乱が入力される一方、終了した場合には
、外乱の入力を停止する（ステップＳ３）。

そして、ｎ＋１パス目の圧延を行ない、最適タイミング
演算部１２において、出側板厚計６により検出される出
側板厚偏差Δｈの大きさの変化に基づき、ステップ８４
〜Ｓ１２に従って出力タイミングのずれ時間Ｔを求める
。即ち、入側板厚計５および立上り検出手段１２ｃを検
出すると（ステップＳ４）、圧延材２の出側板厚偏差Δ
ｈを出側板厚計６により検出して、最適タイミング演算
部１２への読み込みを開始する（ステップＳ５）。

出側板厚偏差Δｈがステップ状入力に伴って立ち上るの
を、立上り検出手段１２ｄにより検出すると（ステップ
Ｓ６）、ずれ時間演算手段１２ｅにおけるタイマの計時
動作をスタートさせるとともに（ステップＳ７）、平均
値演算手段１２ａにより出側板厚偏差Δｈの平均値Δｈ
を下式（２）により演算する（ステップＳＳ）。

なお、出側板厚偏差Δｈのサンプル数Ｐが小さいと平均
値Δｈがバラツクことか考えられるので、ｐ＝１０程度
以上になってから次処理ステップＳ９へ移行するものと
する。

次に、ステップＳ８にて演算された平均値Δｈと、読み
込まれた最新の出側板厚偏差Δｈとが比較手段１２ｂに
より比較される（ステップＳ９）。

ここで、第６図（ａ）〜（Ｃ）により、ずれ時間演算手
段１２ｅにおけるずれ時間Ｔの演算と、出力タイミング
変更判断手段１２ｆにおける出力タイミングの早／遅／
適正の判定の原理とについて説明する。なお、第６図（
ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、出力タイミングが最適の場
合、早すぎる場合、遅すぎる場合の入側板厚偏差ΔＨ，
ロール間隙ΔＳ。

出側板厚偏差Δｈの関係を示している。また、第６図（
ａ）〜（ｃ）におけるロール間隙ΔＳは、前記（１）式
により演算されるものであるが１本実施例では、出側板
厚偏差Δｈの形状を顕著に示すために、（１）式におけ
る補正係数（制御利得Ｍ）Ｃが最適値よりも大きい場合
を示している。ただし、補正係数Ｃが最適あるいは小さ
い場合も同様であることは言うまでもない。

出力タイミングが最適である場合には、第６図（ａ）に
示すように、出側板厚偏差Δｈはきれいな矩形状になる
。つまり、順次入力される出側板厚偏差Δｈと、その平
均値Δｈとは常時はぼ等しくなり、タイマスタート後ス
テップ状入力の半周期にわたってΔｈ４Δｈが継続する
ことになる。従って、ステップＳ９においてΔｈ４Δｈ
であると判定された場合には、タイマスタート後、ステ
ップ状入力の半周期に相当する時間が経過した否かを判
断しくステップ５１０）、経過していない場合にはステ
ップＳ８に戻り同様の処理を行なう一方、経過した場合
には、出力タイミングが最適であると判断して後述する
ステップ８１８へ移行する。

なお、ステップＳＩＯの判定は、出力タイミング変更判
断手段１２ｆにて行なわれる。

出力タイミングが早すぎる場合には、第６図（ｂ）に示
すように、ステップ状の板厚偏差を与えられていない部
分を一部圧延してしまうため、出側板厚偏差Δｈは、始
めにずれ時間Ｔだけ大きく負の状態になってから変化す
る。また、出力タイミングが遅すぎる場合には、第６図
（Ｃ）に示すように、ステップ状の板厚偏差を与えた部
分がロール間隙ΔＳにて圧延されないため、出側板厚偏
差Δｈは、始めにずれ時間Ｔだけ正の状態になってから
変化する。

従って、出側板厚偏差Δｈの立上り時点から出側板厚偏
差Δｈが最初に大きく変化する時点までの経過時間を計
測することにより、ずれ時間Ｔを得ることができるほか
、本実施例では、演算された平均値Δｈの正負を判断す
ることにより、出力タイミングが、早い方（負）にずれ
ているか、遅い方（正）にずれているかを知ることがで
きる。

そこで、ステップＳ９において、Δｈ４Δｈではなくな
ったと判断された時点が、出側板厚偏差Δｈの立上り後
に出側板厚偏差Δｈが最初に大きく変化した時点である
ものとして、ずれ時間演算手段１２ａにおけるタイマの
計時動作を停止しくタイムアツプ；ステップ５ｌｌ）、
出側板厚偏差Δｈの立上りからタイムアツプまでの時間
をずれ時間Ｔとして出力タイミング変更判断手段１２ｆ
へ出力する（ステップ５１２）。

そして、出力タイミング変更判断手段１２ｆでは、まず
、得られたずれ時間Ｔを、予め設定されているずれ時間
判定値Ｔｃと比較しくステップ５１３）、ずれ時間Ｔが
判定値Ｔｃ以下であれば、そのずれ量は許容できるもの
として後述するステップ８１８に移行する一方、ずれ時
間Ｔが判定値Ｔｃよりも大きければ、そのずれ量は大き
いものとして、出力タイミング変更指令を出力タイミン
グ設定手段１２ｇへ送る。

出力タイミング設定手段１２ｇでは、まず平均値Δｈの
正負を判定し、そのずれが早すぎる方向か遅すぎる方向
かを判断する（ステップ５１４）。

平均値Δｈが負の場合、前述の通り出力タイミングがず
れ時間Ｔだけ早すぎるので、現在の制御系の全時間進遅
れＴＤからずれ時間Ｔだけ減算する（ステップ８１６）
。また、正の場合、前述の通り出力タイミングがずれ時
間Ｔだけ遅すぎるので、現在の制御系の全時間進遅れＴ
Ｄにずれ時間Ｔを加算する（ステップ５１５）。この後
、調整された新たな全時間進遅れＴＤに基づいて、サン
プリング回数の補正値Δに、が、ＴＤ−Ｖ／Ｌｓとして
演算されフィードフォワード制御器９の出力タイミング
調整手段９ｂへ出力される（ステップ５１７）。

これにより、あるサンプリング時点にサンプリングした
入側板厚偏差ΔＨ，に対応する板厚制御系出力が、その
サンプリング時点から、ＫＯ−ΔＫｏだけ経過した出力
タイミングで送出されることになる。つまり、補正値Δ
Ｋｏが大きいほど出力タイミングが早くなり、補正値Δ
ＫＯが小さいほど出力タイミングが遅くなる。

ステップＳ１７終了後、演算を続行するか否かの判定を
行ない（ステップ５１８）、続行する場合にはステップ
Ｓ４に戻る一方、続行しない場合は処理を終了する。こ
のとき、例えば、圧延機の運転者が出力タイミングが適
正になったと判断してスイッチ入力等により処理を中断
させた場合、もしくは、ステップ状の外乱の入力回数が
規定値に達した場合に処理終了とする。

このように、本実施例の圧延機の自動板厚制御方法によ
れば、出力タイミングを自動的に最適な状態に調整でき
るので、熟練した調整者が不要になるとともに、極めて
高い板厚精度が得られるのである。

［発明の効果コ 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、所定の入側板厚偏差入力に対する出側板厚
偏差の大きさの変化に基づき、出力タイミングのずれ時
間を演算し、ずれ時間および出側板厚偏差の正負に基づ
き、出力タイミングの早い／遅い／適正の判定を行なっ
た後、その判定結果に応じずれ時間を出力タイミングに
対して加減算し、出力タイミングが適正な状態に自動調
整されるので、熟練者等に頼ることなく出力タイミング
を極めて容易に最適な状態に調整できるとともに、板厚
精度も大幅に向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜７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
された装置を示すブロック図、第３図は上記装置におけ
る最適タイミング演算部の構成を示すブロック図、第４
図は上記装置におけるフィードフォワード制御器の構成
を示すブロック図、第５図は上記装置におけるパルスジ
エネレータの構成を示すブロック図、第６図（ａ）〜（
Ｃ）はずれ時間の演算および出力タイミングの早／遅／
適正の判定の原理を説明するためのタイミングチャート
、第７図（ａ）、（ｂ）は入側板厚偏差として与えるス
テップ状外乱入力の例を示す波形図であり、第８図は従
来のフィードフォワード方式による圧延機の板厚制御装
置を示すブロック図である。 図において、１−入側リール、２−圧延材、３−圧延機
の圧延ロール、４−出側リール、５−入側板厚計、６−
出側板厚計、７−入側タッチロール、８−パルスジェネ
レータ、８ａ−パルス発生器、８ｂ−分周器、９−フィ
ードフォワード制御器、９ａ−入側板厚偏差トラッキン
グ手段、９ｂ出力タイミング調整手段、９ｃｍ出力量演
算器。 ９ｄ−乗算器、１〇−油圧圧下制御装置、１１−フィー
ドバック制御器、１２−最適タイミング演算部、１２ａ
−平均値演算手段、１２ｂ−比較手段、１２ｃ、１２ｄ
−立上り検出手段、１２　ｅ　−ずれ時間演算手段、１
２　ｆ−出力タイミング変更判断手段、 ２ｇ 出力タイミング設定手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定のサンプリング周期で入側板厚偏差をサンプリング
   し、任意のサンプリング時点にサンプリングした入側板
   厚偏差に対応する板厚制御出力を、圧延材サンプリング
   位置のワークロール下到達時点から制御系時間遅れ分だ
   け早めた出力タイミングで圧下制御系に送出して、ロー
   ルギャップ位置を修正し、圧延材の板厚をフィードフォ
   ワード制御する圧延機の自動板厚制御方法において、前
   記圧延材への所定の入側板厚偏差入力に対する出側板厚
   偏差を検出し、該出側板厚偏差の大きさの変化に基づい
   て前記出力タイミングのずれ時間を演算するとともに、
   該ずれ時間および前記出側板厚偏差の正負に基づいて前
   記出力タイミングが早い／遅い／適正の判定を行なった
   後、該判定結果に応じて前記ずれ時間を前記出力タイミ
   ングに対して加減算することにより、前記出力タイミン
   グを適正に自動調整することを特徴とする圧延機の自動
   板厚制御方法。