JPH0523847B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0523847B2 JPH0523847B2 JP61124379A JP12437986A JPH0523847B2 JP H0523847 B2 JPH0523847 B2 JP H0523847B2 JP 61124379 A JP61124379 A JP 61124379A JP 12437986 A JP12437986 A JP 12437986A JP H0523847 B2 JPH0523847 B2 JP H0523847B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- looper
- value
- control system
- rolling
- speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/46—Roll speed or drive motor control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
Description
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は連続圧延機に係り、とくにルーパ角度
およびスタンド間張力の制御を行うためのルーパ
制御装置に関する。 （従来の技術） 連続圧延機により板圧延を行なう場合、製品品
質を評価する重要な要素は、板厚や板幅、板クラ
ウン量、板平坦度などであるが、スタンド間張力
値はこれらの要素に及ぼす影響が大きいために、
これをできる限り一定に保つことが望ましい。こ
のため、熱間連続圧延機では各圧延スタンド間に
設けられたルーパ機構によつて張力値の変化分を
吸収するような制御行なわれている。また、圧延
作業上、ルーパ動作角度の振れ幅を小さく抑える
ことも要求されるため、このルーパに隣接するス
タンドのロール速度の修正も併せて行なわれてい
る。 ルーパの基本的な構成とこれを制御する従来の
制御装置を第３図に示す。被圧延材料１０１は圧
延ロール１０２ａおよび１０２ｂを有する圧延ス
タンド１０２を通過した後、圧延ロール１０３ａ
および１０３ｂを有する圧延スタンド１０３へ進
行するが、この間ではルーパ機構１０４と接触し
ている。ルーパ機構１０４のルーパ角度θはルー
パ角度検出器１０５によつて検出され、ルーパ角
度θに対応して常に目標張力値を保持するような
ルーパトルク量の演算が演算装置１０６によつて
行われる。このようにして得られたルーパトルク
量の発生に必要なルーパ駆動電動機の電流目標値
が演算装置１０６からルーパ駆動電動機の電流制
御装置１０７に加えられ、この電流制御装置１０
７によつてルーパ駆動電動機１０８が駆動され
る。 一方、ルーパ角度検出器１０５の検出信号は演
算装置１０９にも加えられ、この演算装置１０９
ではスタンド間張力制御により上下したルーパ角
度θを目標値に復帰させるため圧延ロール１０２
ａ，１０２ｂを駆動するロール駆動電動機１２０
に対する速度目標値の演算が行なわれる。この速
度目標値が演算装置１０９から速度制御装置１１
０に加えられ、この速度制御装置１１０によつて
ロール駆動電動機１２０が駆動される。 第３図から分かるように従来のルーパ制御装置
は、スタンド間張力制御とルーパ角度制御とを独
立に行ない、それら相互間の干渉を考慮していな
い。したがつて、このようなルーパ制御装置にあ
つては、ロール駆動電動機１２０の速度修正によ
つてスタンド間の材料長が変化し、ルーパ駆動電
動機１０８による張力制御が始まるが、一方、こ
れに追随するようにロール駆動電動機１２０によ
るルーパ角度制御が行なわれるため、このルーパ
角度制御がスタンド間張力制御に対して逆効果を
もたらし、変動が大きくなつたり、ひいては不安
定になつたりする場合があるという欠点があつ
た。 また、この張力変動を小さく抑えるべくルーパ
角度の制御を行なうと、制御の応答を低下させな
ければならず、時間的変化の速い外乱に追随する
ことができないという欠点があつた。 この問題点を解決する従来技術として例えば第
４図に示すルーパ制御装置がある。この従来技術
においては、ルーパ制御系を２入力・２出力の多
変数制御系としてとらえ、非線形なルーパ動特性
モデルをある定常圧延状態近傍で線形化すること
により、ルーパ制御系の積分ゲインおよび比例ゲ
インを決定し、これらのゲインを用いて主機速度
目標値修正量とルーパ速度目標値修正量を決定し
ている。 第４図は、張力tfとルーパ角度θをそれぞれの
目標値であるtf RとθRに制御する従来技術によるル
ーパ制御装置の構成を示す制御ブロツク図であ
る。なお、第４図は制御信号の流れを主体に示し
ている。第４図において、ルーパ駆動電動機用の
速度制御装置（以下「ルーパ速度制御装置」（ル
ーパASR）という。）１Ａはルーパ駆動電動機２
の速度NLを制御し、ルーパ機械系３を駆動する。
一方、主機速度制御装置（主機ASR）４は圧延
ロールを駆動する主機電動機５の速度を所定の値
に制御する。スタンド間張力発生機構６は主機電
動機５の速度から張力tfまでの伝達関数を表わす
ブロツクであり、圧延機機械諸元や圧延材寸法等
により決定される。ブロツク７のFTは張力tfをル
ーパ電動機負荷電流に換算する係数であり、それ
ば圧延材寸法、ルーパ角度等で決定される。ま
た、ブロツク８のF〓はルーパ角度の変化を主機電
動機速度に換算する係数であり、圧延機機械諸
元、ルーパ角度等で決定される。このブロツク
７，８がルーパ角度θと張力tfの相互干渉を表わ
すブロツクである。 以上の１Ａ〜８のブロツクは設備条件および圧
延プロセスを表わすブロツクであり、以下に従来
技術によるルーパ制御装置の構成および作用を説
明する。 ブロツク９，１０，１１，１２はメインコント
ローラのゲインを表わすブロツク、１３，１４は
積分器、１５，１６は加算器、１７〜２２は状態
変数のフイードバツクゲインを表わすブロツクで
ある。ルーパ速度制御装置１Ａに与えられるルー
パ電動機速度基準ΔNL Rは下記(a)〜(d)で示される
各手段の出力値を加算することによつて得られ
る。 (a) 張力検出値tfと張力目標値tf Rとの偏差につい
て積分ゲインK21（ブロツク１０）と積分器１
４による積分動作と、張力検出値tfと張力目標
値tf Rとの偏差について比例ゲインF4（ブロツク
２０）による比例動作を行う手段、 (b) ルーパ角度検出値θとルーパ角度目標値θRと
の偏差について積分ゲインK22（ブロツク１２）
と積分器１４による積分動作と、ルーパ角度検
出値θとルーパ角度目標値θRとの偏差について
比例ゲインF5（ブロツク２１）による比例動作
を行う手段、および (c) ルーパ電動機速度検出値NLについて比例ゲ
インF6（ブロツク２２）による比例動作を行う
手段、 の三種がそれである。 一方、主機速度制御装置４に入力される速度基
準値は速度設定値NRと主機速度修正量ΔNRを加
算することにより合成される。ここで主機速度修
正量ΔNRは次の(d)〜(f)で示される各手段の出力
値を加算することにより得られる。 (d) 張力検出値tfと張力目標値tf Rとの偏差につい
て積分ゲインK11（ブロツク９）と積分器１３
による積分動作と、張力検出値tfと張力目標値
tf Rとの偏差について比例ゲインF1（ブロツク１
７）による比例動作を行う手段、 (e) ルーパ角度検出値θとルーパ角度目標値θRと
の偏差について積分ゲインK12（ブロツク１１）
と積分器１３による積分動作と、ルーパ角度検
出値θとルーパ角度目標値θRとの偏差について
比例ゲインF2（ブロツク１８）による比例動作
を行う手段、 (f) ルーパ電動機速度検出値NLについて比例ゲ
インF3（ブロツク１９）による比例動作を行う
手段、 の三種がそれである。 次に、上述のように構成した従来技術によるル
ーパ制御装置の作用を説明する。 連続圧延機のルーパ特性モデルは非線形モデル
であるが、これをある定常状態の近傍でテーラー
展開することにより、線形状態方程式の形で表現
すると(1)式および(2)式のようになる。 X〓＝Ａ・Ｘ＋Ｂ・Ｕ＋Ｗ ……(1) Ｙ＝Ｃ・Ｘ ……(2) ただし、X〓は時間微分ｄ×／dtを意味する。
Ｘ，ＵおよびＹは各々(3)式、(4)式、(5)式で示され
るベクトル、Ｗは３次元外乱ベクトルである。ま
た、Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ３×３、３×２、２×
３の定数行列である。 Ｘ＝〔Δtf，Δ〓，NL〕T（状態ベクトル） ……(3) Ｕ＝〔ΔNR，ΔNR L〕T（操作ベクトル） ……(4) Ｙ＝〔Δtf，Δθ〕T（出力ベクトル）……(5) ここで記号Ｔはベクトルの転置を表わす。 ルーパ制御の制御目的は、スタンド間張力の目
標値からの偏差Δtfと、ルーパ角度の目標値から
の偏差Δθを極力小さく抑えることにある。この
ような目的を達成するためには、ある二次形式評
価関数を最小にするという意味での積分形最適レ
ギユレータが有効である。したがつて、(6)式に示
すように操作ベクトルＵを構成すればよい。 Ｕ＝−R-1BTP21∫t 0（Ｙ−YR）dt−R-1BTP22（Ｘ
−X0）＋U0 ……(6) ここで、Ｒは２×２対角正定行列、YRは出力
ベクトルＹの目標値ベクトル、X0は状態ベクト
ルＸの初期値ベクトル、U0は操作ベクトルＵの
初期値ベクトルである。 また、P21，P22は次式 PA〓＋A〓T Ｐ−PB〓R-1 B〓T Ｐ＋Ｑ＝Ｏ ……(7) で示されるRiccati型の方程式の準正定解５×５
行列Ｐの部分行列であり、ＰとP21，P22との関係
は、
およびスタンド間張力の制御を行うためのルーパ
制御装置に関する。 （従来の技術） 連続圧延機により板圧延を行なう場合、製品品
質を評価する重要な要素は、板厚や板幅、板クラ
ウン量、板平坦度などであるが、スタンド間張力
値はこれらの要素に及ぼす影響が大きいために、
これをできる限り一定に保つことが望ましい。こ
のため、熱間連続圧延機では各圧延スタンド間に
設けられたルーパ機構によつて張力値の変化分を
吸収するような制御行なわれている。また、圧延
作業上、ルーパ動作角度の振れ幅を小さく抑える
ことも要求されるため、このルーパに隣接するス
タンドのロール速度の修正も併せて行なわれてい
る。 ルーパの基本的な構成とこれを制御する従来の
制御装置を第３図に示す。被圧延材料１０１は圧
延ロール１０２ａおよび１０２ｂを有する圧延ス
タンド１０２を通過した後、圧延ロール１０３ａ
および１０３ｂを有する圧延スタンド１０３へ進
行するが、この間ではルーパ機構１０４と接触し
ている。ルーパ機構１０４のルーパ角度θはルー
パ角度検出器１０５によつて検出され、ルーパ角
度θに対応して常に目標張力値を保持するような
ルーパトルク量の演算が演算装置１０６によつて
行われる。このようにして得られたルーパトルク
量の発生に必要なルーパ駆動電動機の電流目標値
が演算装置１０６からルーパ駆動電動機の電流制
御装置１０７に加えられ、この電流制御装置１０
７によつてルーパ駆動電動機１０８が駆動され
る。 一方、ルーパ角度検出器１０５の検出信号は演
算装置１０９にも加えられ、この演算装置１０９
ではスタンド間張力制御により上下したルーパ角
度θを目標値に復帰させるため圧延ロール１０２
ａ，１０２ｂを駆動するロール駆動電動機１２０
に対する速度目標値の演算が行なわれる。この速
度目標値が演算装置１０９から速度制御装置１１
０に加えられ、この速度制御装置１１０によつて
ロール駆動電動機１２０が駆動される。 第３図から分かるように従来のルーパ制御装置
は、スタンド間張力制御とルーパ角度制御とを独
立に行ない、それら相互間の干渉を考慮していな
い。したがつて、このようなルーパ制御装置にあ
つては、ロール駆動電動機１２０の速度修正によ
つてスタンド間の材料長が変化し、ルーパ駆動電
動機１０８による張力制御が始まるが、一方、こ
れに追随するようにロール駆動電動機１２０によ
るルーパ角度制御が行なわれるため、このルーパ
角度制御がスタンド間張力制御に対して逆効果を
もたらし、変動が大きくなつたり、ひいては不安
定になつたりする場合があるという欠点があつ
た。 また、この張力変動を小さく抑えるべくルーパ
角度の制御を行なうと、制御の応答を低下させな
ければならず、時間的変化の速い外乱に追随する
ことができないという欠点があつた。 この問題点を解決する従来技術として例えば第
４図に示すルーパ制御装置がある。この従来技術
においては、ルーパ制御系を２入力・２出力の多
変数制御系としてとらえ、非線形なルーパ動特性
モデルをある定常圧延状態近傍で線形化すること
により、ルーパ制御系の積分ゲインおよび比例ゲ
インを決定し、これらのゲインを用いて主機速度
目標値修正量とルーパ速度目標値修正量を決定し
ている。 第４図は、張力tfとルーパ角度θをそれぞれの
目標値であるtf RとθRに制御する従来技術によるル
ーパ制御装置の構成を示す制御ブロツク図であ
る。なお、第４図は制御信号の流れを主体に示し
ている。第４図において、ルーパ駆動電動機用の
速度制御装置（以下「ルーパ速度制御装置」（ル
ーパASR）という。）１Ａはルーパ駆動電動機２
の速度NLを制御し、ルーパ機械系３を駆動する。
一方、主機速度制御装置（主機ASR）４は圧延
ロールを駆動する主機電動機５の速度を所定の値
に制御する。スタンド間張力発生機構６は主機電
動機５の速度から張力tfまでの伝達関数を表わす
ブロツクであり、圧延機機械諸元や圧延材寸法等
により決定される。ブロツク７のFTは張力tfをル
ーパ電動機負荷電流に換算する係数であり、それ
ば圧延材寸法、ルーパ角度等で決定される。ま
た、ブロツク８のF〓はルーパ角度の変化を主機電
動機速度に換算する係数であり、圧延機機械諸
元、ルーパ角度等で決定される。このブロツク
７，８がルーパ角度θと張力tfの相互干渉を表わ
すブロツクである。 以上の１Ａ〜８のブロツクは設備条件および圧
延プロセスを表わすブロツクであり、以下に従来
技術によるルーパ制御装置の構成および作用を説
明する。 ブロツク９，１０，１１，１２はメインコント
ローラのゲインを表わすブロツク、１３，１４は
積分器、１５，１６は加算器、１７〜２２は状態
変数のフイードバツクゲインを表わすブロツクで
ある。ルーパ速度制御装置１Ａに与えられるルー
パ電動機速度基準ΔNL Rは下記(a)〜(d)で示される
各手段の出力値を加算することによつて得られ
る。 (a) 張力検出値tfと張力目標値tf Rとの偏差につい
て積分ゲインK21（ブロツク１０）と積分器１
４による積分動作と、張力検出値tfと張力目標
値tf Rとの偏差について比例ゲインF4（ブロツク
２０）による比例動作を行う手段、 (b) ルーパ角度検出値θとルーパ角度目標値θRと
の偏差について積分ゲインK22（ブロツク１２）
と積分器１４による積分動作と、ルーパ角度検
出値θとルーパ角度目標値θRとの偏差について
比例ゲインF5（ブロツク２１）による比例動作
を行う手段、および (c) ルーパ電動機速度検出値NLについて比例ゲ
インF6（ブロツク２２）による比例動作を行う
手段、 の三種がそれである。 一方、主機速度制御装置４に入力される速度基
準値は速度設定値NRと主機速度修正量ΔNRを加
算することにより合成される。ここで主機速度修
正量ΔNRは次の(d)〜(f)で示される各手段の出力
値を加算することにより得られる。 (d) 張力検出値tfと張力目標値tf Rとの偏差につい
て積分ゲインK11（ブロツク９）と積分器１３
による積分動作と、張力検出値tfと張力目標値
tf Rとの偏差について比例ゲインF1（ブロツク１
７）による比例動作を行う手段、 (e) ルーパ角度検出値θとルーパ角度目標値θRと
の偏差について積分ゲインK12（ブロツク１１）
と積分器１３による積分動作と、ルーパ角度検
出値θとルーパ角度目標値θRとの偏差について
比例ゲインF2（ブロツク１８）による比例動作
を行う手段、 (f) ルーパ電動機速度検出値NLについて比例ゲ
インF3（ブロツク１９）による比例動作を行う
手段、 の三種がそれである。 次に、上述のように構成した従来技術によるル
ーパ制御装置の作用を説明する。 連続圧延機のルーパ特性モデルは非線形モデル
であるが、これをある定常状態の近傍でテーラー
展開することにより、線形状態方程式の形で表現
すると(1)式および(2)式のようになる。 X〓＝Ａ・Ｘ＋Ｂ・Ｕ＋Ｗ ……(1) Ｙ＝Ｃ・Ｘ ……(2) ただし、X〓は時間微分ｄ×／dtを意味する。
Ｘ，ＵおよびＹは各々(3)式、(4)式、(5)式で示され
るベクトル、Ｗは３次元外乱ベクトルである。ま
た、Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ３×３、３×２、２×
３の定数行列である。 Ｘ＝〔Δtf，Δ〓，NL〕T（状態ベクトル） ……(3) Ｕ＝〔ΔNR，ΔNR L〕T（操作ベクトル） ……(4) Ｙ＝〔Δtf，Δθ〕T（出力ベクトル）……(5) ここで記号Ｔはベクトルの転置を表わす。 ルーパ制御の制御目的は、スタンド間張力の目
標値からの偏差Δtfと、ルーパ角度の目標値から
の偏差Δθを極力小さく抑えることにある。この
ような目的を達成するためには、ある二次形式評
価関数を最小にするという意味での積分形最適レ
ギユレータが有効である。したがつて、(6)式に示
すように操作ベクトルＵを構成すればよい。 Ｕ＝−R-1BTP21∫t 0（Ｙ−YR）dt−R-1BTP22（Ｘ
−X0）＋U0 ……(6) ここで、Ｒは２×２対角正定行列、YRは出力
ベクトルＹの目標値ベクトル、X0は状態ベクト
ルＸの初期値ベクトル、U0は操作ベクトルＵの
初期値ベクトルである。 また、P21，P22は次式 PA〓＋A〓T Ｐ−PB〓R-1 B〓T Ｐ＋Ｑ＝Ｏ ……(7) で示されるRiccati型の方程式の準正定解５×５
行列Ｐの部分行列であり、ＰとP21，P22との関係
は、
【表】
〓〓〓 〓〓〓
P１１
P１１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 圧延スタンドのロールを駆動する主機電動機
を被圧延材が所定の張力値となるように速度制御
する第１の制御系と、タンデム配置された圧延ス
タンド間に設けられたルーパを駆動するルーパ駆
動電動機を前記ルーパが所定の角度となるように
制御する第２の制御系とを備え、前記第１の制御
系および第２の制御系はそれぞれ比例動作要素と
積分動作要素とを含んでいる連続圧延機のルーパ
制御装置において、 被圧延材が連続圧延機で圧延される前に２点以
上の圧延速度での前記積分動作要素および比例動
作要素のゲインを計算し記憶しておき、圧延中に
前記主機電動機の速度基準または速度実績値を用
いて前記記憶したゲインを基に線形補間したゲイ
ンを前記比例動作要素および積分動作要素に設定
する演算手段を具備したことを特徴とする連続圧
延機のルーパ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61124379A JPS62282718A (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | 連続圧延機のル−パ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61124379A JPS62282718A (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | 連続圧延機のル−パ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62282718A JPS62282718A (ja) | 1987-12-08 |
| JPH0523847B2 true JPH0523847B2 (ja) | 1993-04-06 |
Family
ID=14883948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61124379A Granted JPS62282718A (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | 連続圧延機のル−パ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62282718A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02207910A (ja) * | 1989-02-07 | 1990-08-17 | Toshiba Corp | 連続圧延機のルーパ制御装置 |
-
1986
- 1986-05-29 JP JP61124379A patent/JPS62282718A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62282718A (ja) | 1987-12-08 |
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