JPH07100516A - 圧延機制御方法および装置 - Google Patents
圧延機制御方法および装置Info
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- JPH07100516A JPH07100516A JP5249548A JP24954893A JPH07100516A JP H07100516 A JPH07100516 A JP H07100516A JP 5249548 A JP5249548 A JP 5249548A JP 24954893 A JP24954893 A JP 24954893A JP H07100516 A JPH07100516 A JP H07100516A
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- 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
- B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
- B21B37/165—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions responsive mainly to the measured thickness of the product
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
- G05B13/024—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
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- Control Of Metal Rolling (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】制御パラメータ変更時の指令の急変を抑制し、
高応答性を維持しながら安定に制御する圧延制御方式を
提供することにある。 【構成】各制御機構の制御パラメータＦx，Ｆe，ＦR，
Ｆdは、動作点の変化に伴って制御パラメータ修正機構
４１で修正される。圧延機１からの状態量ｘは差分機構
５１−１で前回値と減算され、状態量差分値が状態フィ
ードバック機構５２で係数Ｆxと乗算され、圧下成分と
速度成分の操作量偏差値が求められる。この偏差値は積
算機構５３で前回操作量に積算されて圧延機１の圧下装
置及びロール駆動装置に出力される。指令発生機構４２
や入側板厚検出計からは、制御時点から数ステップ先
（未来）の予見値が与えられる。これら数ステップ毎の
予見値と各々の前回値との差分値を求めてフィードフォ
ワード機構５７または５８の係数と乗算し、複数ステッ
プ先まで考慮した成分毎の操作量偏差を得る。
高応答性を維持しながら安定に制御する圧延制御方式を
提供することにある。 【構成】各制御機構の制御パラメータＦx，Ｆe，ＦR，
Ｆdは、動作点の変化に伴って制御パラメータ修正機構
４１で修正される。圧延機１からの状態量ｘは差分機構
５１−１で前回値と減算され、状態量差分値が状態フィ
ードバック機構５２で係数Ｆxと乗算され、圧下成分と
速度成分の操作量偏差値が求められる。この偏差値は積
算機構５３で前回操作量に積算されて圧延機１の圧下装
置及びロール駆動装置に出力される。指令発生機構４２
や入側板厚検出計からは、制御時点から数ステップ先
（未来）の予見値が与えられる。これら数ステップ毎の
予見値と各々の前回値との差分値を求めてフィードフォ
ワード機構５７または５８の係数と乗算し、複数ステッ
プ先まで考慮した成分毎の操作量偏差を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧延機の制御方式に関
し、特に制御パラメータの変更に伴う多変数制御系の安
定化に関する。
し、特に制御パラメータの変更に伴う多変数制御系の安
定化に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧延機の制御は、セットアップ制御と、
それによって規定される定常状態（動作点）からのずれ
を扱うＤＤＣ（ダイレクトディジタル制御）に分かれ
る。
それによって規定される定常状態（動作点）からのずれ
を扱うＤＤＣ（ダイレクトディジタル制御）に分かれ
る。
【０００３】非線形性が強く動作点が刻々と変化する圧
延プロセスにおいては、セットアップ制御をときどき実
施して動作点を決定すると共に、その動作点の近傍で制
御対象を線形近似（モデル化）して、所望の板厚を得る
ためのアクチュエータへの制御指令を計算している。こ
のセットアップ制御については、例えば社団法人日本鉄
鋼協会発行（ｓ５９年９月）「板圧延の理論と実際（ｐ
２８３〜２９４）」に詳しい。
延プロセスにおいては、セットアップ制御をときどき実
施して動作点を決定すると共に、その動作点の近傍で制
御対象を線形近似（モデル化）して、所望の板厚を得る
ためのアクチュエータへの制御指令を計算している。こ
のセットアップ制御については、例えば社団法人日本鉄
鋼協会発行（ｓ５９年９月）「板圧延の理論と実際（ｐ
２８３〜２９４）」に詳しい。
【０００４】セットアップ計算による制御指令等の設定
値は、圧延時間の大半を占める最高速度での運転（定常
運転）に対応する。しかし、実際の圧延では加速、減速
運転や外乱の発生などがあり、実際の圧延状態（計測
値）と設定値との間にはずれを生ずる。この設定値から
のずれを無くすようにＤＤＣによるアクチュエータ（圧
下装置やロール駆動装置）の制御が行なわれる。
値は、圧延時間の大半を占める最高速度での運転（定常
運転）に対応する。しかし、実際の圧延では加速、減速
運転や外乱の発生などがあり、実際の圧延状態（計測
値）と設定値との間にはずれを生ずる。この設定値から
のずれを無くすようにＤＤＣによるアクチュエータ（圧
下装置やロール駆動装置）の制御が行なわれる。
【０００５】ＤＤＣを構成する多変数制御系の一つに、
状態フィードバック制御系がある。これは、常に一定の
値が重畳される定常部分を除いて、状態量の偏差を無く
すように高応答に制御するものである。この状態フィー
ドバック制御系と、制御量（計測値）と制御指令値との
偏差を無くすように制御するフィードバック制御系との
組合せは、最適サーボ系として周知である（計測自動制
御学会編：自動制御ハンドブック；第１部ｐ１５４）。
状態フィードバック制御系がある。これは、常に一定の
値が重畳される定常部分を除いて、状態量の偏差を無く
すように高応答に制御するものである。この状態フィー
ドバック制御系と、制御量（計測値）と制御指令値との
偏差を無くすように制御するフィードバック制御系との
組合せは、最適サーボ系として周知である（計測自動制
御学会編：自動制御ハンドブック；第１部ｐ１５４）。
【０００６】ＤＤＣを構成する他の制御系に、予見フィ
ードフォワード制御系がある。これは時間と共に変更さ
れる制御指令や、板厚など外乱の一部が、制御の実行以
前に予見できることを利用し、これらの指令や外乱を先
行的に考慮した制御を行うことで、制御の精度と安定性
を向上させるものである。
ードフォワード制御系がある。これは時間と共に変更さ
れる制御指令や、板厚など外乱の一部が、制御の実行以
前に予見できることを利用し、これらの指令や外乱を先
行的に考慮した制御を行うことで、制御の精度と安定性
を向上させるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】複数の圧延スタンドで
構成されるタンデムミルの板厚制御の場合、圧延機の速
度は＋０ｍ／分から千数百ｍ／分まで変化し、この速度
にしたがって動作点も大きく変化する。
構成されるタンデムミルの板厚制御の場合、圧延機の速
度は＋０ｍ／分から千数百ｍ／分まで変化し、この速度
にしたがって動作点も大きく変化する。
【０００８】この場合、セットアップ制御によって、上
記のフィードバック制御系やフィードフォワード制御系
の制御パラメータが変更され、さらに制御指令が変更さ
れると、状態フィードバックと予見フィードフォワード
により決定される操作量が急変し、応答の速い油圧圧下
装置などはこの急変した操作指令によって動作が不安定
になり、最悪の場合、張力が急変して圧延中の板が破断
することになる。
記のフィードバック制御系やフィードフォワード制御系
の制御パラメータが変更され、さらに制御指令が変更さ
れると、状態フィードバックと予見フィードフォワード
により決定される操作量が急変し、応答の速い油圧圧下
装置などはこの急変した操作指令によって動作が不安定
になり、最悪の場合、張力が急変して圧延中の板が破断
することになる。
【０００９】本発明の目的は、上記したような非線形性
の強い圧延機の制御において、状態フィードバック制御
系と予見フィードフォワード制御系により構成される圧
延機の制御モデル（制御パラメータ）が変更されても、
安定かつ高応答に制御する圧延機の制御方式を提供する
ことにある。
の強い圧延機の制御において、状態フィードバック制御
系と予見フィードフォワード制御系により構成される圧
延機の制御モデル（制御パラメータ）が変更されても、
安定かつ高応答に制御する圧延機の制御方式を提供する
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は以下のように構成される。
に、本発明は以下のように構成される。
【００１１】すなわち、セットアップ計算によって制御
パラメータと指令値（目標値）が各々変更される場合
に、この指令値と所定周期で計測される制御量の偏差を
無くすように操作量を決定して所望の板厚に制御する圧
延機制御方法において、圧延プロセスの複数の状態量を
前記所定周期で計測する度に、各状態量について前回値
との状態差分値を求め、これら状態差分値と前記制御パ
ラメータの一つである状態量フィードバック係数を乗算
して、状態フィードバック系の操作量偏差を求め、前記
所定周期ごとに、前記セットアップ計算に基づいて出力
される先行指令値および／または状態量の一つとして計
測される入側板厚などの各予見値について前回値との予
見差分値を求めて制御時点まで順次記憶し、制御時点と
それ以後（未来）の複数ステップの予見差分値と前記制
御パラメータの一つである予見フィードフォワード係数
を乗算して、予見制御系の操作量偏差を求め、前記状態
フィードバック系の操作量偏差と前記予見制御系の操作
量偏差を前回ステップにおける操作量に積算して圧延機
のアクチュエータに出力することを特徴とする。
パラメータと指令値（目標値）が各々変更される場合
に、この指令値と所定周期で計測される制御量の偏差を
無くすように操作量を決定して所望の板厚に制御する圧
延機制御方法において、圧延プロセスの複数の状態量を
前記所定周期で計測する度に、各状態量について前回値
との状態差分値を求め、これら状態差分値と前記制御パ
ラメータの一つである状態量フィードバック係数を乗算
して、状態フィードバック系の操作量偏差を求め、前記
所定周期ごとに、前記セットアップ計算に基づいて出力
される先行指令値および／または状態量の一つとして計
測される入側板厚などの各予見値について前回値との予
見差分値を求めて制御時点まで順次記憶し、制御時点と
それ以後（未来）の複数ステップの予見差分値と前記制
御パラメータの一つである予見フィードフォワード係数
を乗算して、予見制御系の操作量偏差を求め、前記状態
フィードバック系の操作量偏差と前記予見制御系の操作
量偏差を前回ステップにおける操作量に積算して圧延機
のアクチュエータに出力することを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明によれば、操作量は一旦、状態量や予見
値を前回値との間で差分し、この差分値と制御パラメー
タを乗じて操作量偏差値を得、これを前回操作量に積算
して得ている。これは差分／積算変換であるからマクロ
に見た制御動作には変更がないが、瞬時的には大きく相
違する。即ち、差分値とパラメータの乗算によってパラ
メータ変化と指令値変化の影響が小さくされ、この後、
前回操作量に積算されるので、操作量の急変が抑制でき
る。
値を前回値との間で差分し、この差分値と制御パラメー
タを乗じて操作量偏差値を得、これを前回操作量に積算
して得ている。これは差分／積算変換であるからマクロ
に見た制御動作には変更がないが、瞬時的には大きく相
違する。即ち、差分値とパラメータの乗算によってパラ
メータ変化と指令値変化の影響が小さくされ、この後、
前回操作量に積算されるので、操作量の急変が抑制でき
る。
【００１３】さらに本発明によれば、フィードフォワー
ド制御部によって制御時点前にわかっている指令値や入
側板厚を利用して、複数ステップ先まで考慮した操作指
令を決定して応答性と安定性を改善するので、制御系全
体としては高応答を維持しながら、非線形な圧延機の安
定かつ精度の高い制御を実現できる。
ド制御部によって制御時点前にわかっている指令値や入
側板厚を利用して、複数ステップ先まで考慮した操作指
令を決定して応答性と安定性を改善するので、制御系全
体としては高応答を維持しながら、非線形な圧延機の安
定かつ精度の高い制御を実現できる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１５】図２は、圧延機の制御装置の一般的な構成
図である。制御対象である圧延機１は制御装置２からの
制御指令９を受けて動作する。制御装置２は圧延機１の
動作状態を検出装置３で検出した状態量を用いて、アク
チュエータ８に対する指令を生成する。圧延機１は非線
形性が強く、線形制御方式を適用することができない。
そこで、制御装置２は動作点を決定するセットアップ制
御系４、前記セットアップ制御系４より目標値を受けて
目標値からの偏差をゼロにするように動作するＤＤＣ制
御系５、およびセットアップ制御系４が動作点を決定す
るために利用する圧延モデル６、および検出装置３から
の出力を用い、制御に必要だが直接計測できない状態量
を推定する観測装置７から構成される。
図である。制御対象である圧延機１は制御装置２からの
制御指令９を受けて動作する。制御装置２は圧延機１の
動作状態を検出装置３で検出した状態量を用いて、アク
チュエータ８に対する指令を生成する。圧延機１は非線
形性が強く、線形制御方式を適用することができない。
そこで、制御装置２は動作点を決定するセットアップ制
御系４、前記セットアップ制御系４より目標値を受けて
目標値からの偏差をゼロにするように動作するＤＤＣ制
御系５、およびセットアップ制御系４が動作点を決定す
るために利用する圧延モデル６、および検出装置３から
の出力を用い、制御に必要だが直接計測できない状態量
を推定する観測装置７から構成される。
【００１６】図３は、圧延機の構成を示す図である。圧
延機１のスタンドは対向する１対のワークロール１０、
中間ロール１１、バックアップロール１２から構成され
る。バックアップロール１２には圧下装置１３が接続さ
れ、圧下装置１３の位置を制御することで、中間ロール
１１、ワークロール１０の間隔が変化して、圧延材１４
の板厚が変化させることができる。ワークロール１０の
軸には歯車装置１５を介してロール駆動装置１６が接続
されている。これら油圧圧下装置１３、およびロール駆
動装置１６からアクチュエータ８が構成される。
延機１のスタンドは対向する１対のワークロール１０、
中間ロール１１、バックアップロール１２から構成され
る。バックアップロール１２には圧下装置１３が接続さ
れ、圧下装置１３の位置を制御することで、中間ロール
１１、ワークロール１０の間隔が変化して、圧延材１４
の板厚が変化させることができる。ワークロール１０の
軸には歯車装置１５を介してロール駆動装置１６が接続
されている。これら油圧圧下装置１３、およびロール駆
動装置１６からアクチュエータ８が構成される。
【００１７】図４は、タンデム圧延機を対象とした圧延
制御システムの概略図である。多段スタンド圧延機１の
動作状態をモデル化する状態量としては、板厚検出器３
−１による圧延材１４の出側板厚ｈ、張力検出器３−３
による圧延材１４に働く張力τ、圧延荷重検出器３−４
による圧延荷重Ｐ，ロール速度検出器３−５によるロー
ル速度ＶR が計測される。なお、圧延荷重Ｐに代えて圧
下位置検出器３−６による圧下位置Ｓを状態量としても
よい。トラッキングに用いる板速は板速検出計３−２に
より計測される。
制御システムの概略図である。多段スタンド圧延機１の
動作状態をモデル化する状態量としては、板厚検出器３
−１による圧延材１４の出側板厚ｈ、張力検出器３−３
による圧延材１４に働く張力τ、圧延荷重検出器３−４
による圧延荷重Ｐ，ロール速度検出器３−５によるロー
ル速度ＶR が計測される。なお、圧延荷重Ｐに代えて圧
下位置検出器３−６による圧下位置Ｓを状態量としても
よい。トラッキングに用いる板速は板速検出計３−２に
より計測される。
【００１８】ＤＤＣコントローラ５は、圧延状態を一定
に維持するようにフィードバックするフィードバック制
御部５−１と、指令や予見外乱のフィードフォワード制
御を行うフィードフォワード制御部５−２と、この制御
部５−１と５−２からの圧下位置操作量とロール速度操
作量を各々加算し、アクチュエータ８である圧下装置１
３とロール駆動装置１６に出力する加算部５−３よりな
る。
に維持するようにフィードバックするフィードバック制
御部５−１と、指令や予見外乱のフィードフォワード制
御を行うフィードフォワード制御部５−２と、この制御
部５−１と５−２からの圧下位置操作量とロール速度操
作量を各々加算し、アクチュエータ８である圧下装置１
３とロール駆動装置１６に出力する加算部５−３よりな
る。
【００１９】図１は、本発明の一実施例である圧延制御
装置２の構成を示したものである。セットアップ制御系
４の一部である制御パラメータ修正機構４１と指令発生
機構４２を除いては、ＤＤＣコントローラ５の詳細を示
す機能系統図である。
装置２の構成を示したものである。セットアップ制御系
４の一部である制御パラメータ修正機構４１と指令発生
機構４２を除いては、ＤＤＣコントローラ５の詳細を示
す機能系統図である。
【００２０】図１で、状態量の差分機構５１−１、フィ
ードバック制御機構５２、積分機構５３は圧延機１の状
態を一定に維持する最適レギュレータを構成している。
さらに、制御量と指令の加算（減算）機構５４、フィー
ドバック制御機構５５、加算機構５６を含んで、図４の
フィードバック制御部５−１を構成している。これは最
適サーボ系でもある。
ードバック制御機構５２、積分機構５３は圧延機１の状
態を一定に維持する最適レギュレータを構成している。
さらに、制御量と指令の加算（減算）機構５４、フィー
ドバック制御機構５５、加算機構５６を含んで、図４の
フィードバック制御部５−１を構成している。これは最
適サーボ系でもある。
【００２１】さらに、指令発生機構４２からの指令をト
ラッキングするトラッキング機構５９−１と、差分機構
５１−２、指令フィードフォワード制御機構５７は、図
４のフィードフォワード制御部５−２に相当する。さら
に、入側板厚を入力する差分機構５１−３、トラッキン
グ機構５９−２、予見外乱フィードフォワード制御機構
５７からなる予見外乱のフィードフォワード制御も付加
されている。
ラッキングするトラッキング機構５９−１と、差分機構
５１−２、指令フィードフォワード制御機構５７は、図
４のフィードフォワード制御部５−２に相当する。さら
に、入側板厚を入力する差分機構５１−３、トラッキン
グ機構５９−２、予見外乱フィードフォワード制御機構
５７からなる予見外乱のフィードフォワード制御も付加
されている。
【００２２】タンデム圧延機の制御モデルは、荷重式、
先進率式、板速及びその微小変動式、マスフロー及びそ
の微小変動式、ハウジングの遅れ時間及びその微小変動
式、油圧装置の遅れ及びその微小変動式、速度装置の遅
れ及びその微小変動式、ゲージメータ及びその微小変動
式、張力及びその微小変動式など、各々周知の方程式を
動作点近傍で局所線形化し、（数１）のような一般式で
各々を表現できる複数の状態方程式によって記述され
る。
先進率式、板速及びその微小変動式、マスフロー及びそ
の微小変動式、ハウジングの遅れ時間及びその微小変動
式、油圧装置の遅れ及びその微小変動式、速度装置の遅
れ及びその微小変動式、ゲージメータ及びその微小変動
式、張力及びその微小変動式など、各々周知の方程式を
動作点近傍で局所線形化し、（数１）のような一般式で
各々を表現できる複数の状態方程式によって記述され
る。
【００２３】
【数１】
【００２４】ここで、Ａ：システム行列，Ｂ：操作行
列，Ｃ：観測行列，Ｅ：外乱行列，ｘ：状態ベクトル，
ｕ：入力（操作量）ベクトル，ｙ：出力（制御量）ベク
トル，ｄ：外乱ベクトルを表わし、各ベクトルは（数
２）〜（数５）で示される。但し、添字のｉは圧延スタ
ンドの変数を表わす。なお、各式の記号の説明は表１に
示す。
列，Ｃ：観測行列，Ｅ：外乱行列，ｘ：状態ベクトル，
ｕ：入力（操作量）ベクトル，ｙ：出力（制御量）ベク
トル，ｄ：外乱ベクトルを表わし、各ベクトルは（数
２）〜（数５）で示される。但し、添字のｉは圧延スタ
ンドの変数を表わす。なお、各式の記号の説明は表１に
示す。
【００２５】
【数２】
【００２６】
【数３】
【００２７】
【数４】
【００２８】
【数５】
【００２９】
【表１】
【００３０】上式より圧延機の状態方程式は、出側板厚
偏差△ｈi，荷重偏差△Ｐi，ロール速度偏差△ＶRi，出
側張力偏差△τfiの４つの状態量（ｘ1〜ｘ4）と、板厚
偏差と張力偏差の２つの制御量（ｙ1，ｙ2）について、
各々作成される。また、操作量ｕは圧下位置指令偏差△
Ｓpi（ｕ1），ロール速度指令偏差△Ｖpi-1（ｕ2）であ
る。なお、制御モデルは、線形制御系の設計手法を用い
るため偏差値系で扱われる。また、以下では、偏差値に
は三角の「△」、差分値には逆三角の「▽」の記号をそ
れぞれ付して表す。
偏差△ｈi，荷重偏差△Ｐi，ロール速度偏差△ＶRi，出
側張力偏差△τfiの４つの状態量（ｘ1〜ｘ4）と、板厚
偏差と張力偏差の２つの制御量（ｙ1，ｙ2）について、
各々作成される。また、操作量ｕは圧下位置指令偏差△
Ｓpi（ｕ1），ロール速度指令偏差△Ｖpi-1（ｕ2）であ
る。なお、制御モデルは、線形制御系の設計手法を用い
るため偏差値系で扱われる。また、以下では、偏差値に
は三角の「△」、差分値には逆三角の「▽」の記号をそ
れぞれ付して表す。
【００３１】表２は行列Ａ，Ｂ，Ｃ及びＥの内容を、表
３はその要素を、表４はさらにその要素を示したもので
ある。
３はその要素を、表４はさらにその要素を示したもので
ある。
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
【００３５】上記した状態方程式で同定される制御モデ
ルは、サンプリングされた圧延機１の状態に応じて動作
点が変更するたびに、制御モデルのパラメータ（状態方
程式の各係数）を制御パラメータ修正機構４１によって
演算され、フィードバック制御機構５３及び５５のフィ
ードバック係数Ｆｘ，Ｆｅ、フィードフォワード制御制
御機構５７及び５８のフィードフォワード係数Ｆｒ，Ｆ
ｄが修正される。
ルは、サンプリングされた圧延機１の状態に応じて動作
点が変更するたびに、制御モデルのパラメータ（状態方
程式の各係数）を制御パラメータ修正機構４１によって
演算され、フィードバック制御機構５３及び５５のフィ
ードバック係数Ｆｘ，Ｆｅ、フィードフォワード制御制
御機構５７及び５８のフィードフォワード係数Ｆｒ，Ｆ
ｄが修正される。
【００３６】制御パラメータは、最適レギュレータ理論
やＨ∞制御理論などの現代制御理論に基づき、各状態ご
とに定められるリカッチ方程式により計算される。これ
については、「現代制御工学（第７章１４１頁〜１５８
頁；土谷武士、江上正共著；産業図書株式会社刊、平成
３年４月２６日）」や「システム制御理論（第６章２２
２頁〜２５６頁；伊藤正美著；昭晃堂社刊、昭和４８年
５月２０日）」に詳述されている。
やＨ∞制御理論などの現代制御理論に基づき、各状態ご
とに定められるリカッチ方程式により計算される。これ
については、「現代制御工学（第７章１４１頁〜１５８
頁；土谷武士、江上正共著；産業図書株式会社刊、平成
３年４月２６日）」や「システム制御理論（第６章２２
２頁〜２５６頁；伊藤正美著；昭晃堂社刊、昭和４８年
５月２０日）」に詳述されている。
【００３７】次に、図１に示した実施例の動作を詳細に
説明する。
説明する。
【００３８】（数１）の状態方程式により一般化される
圧延機１に対し、各スタンドに設けられる検出装置３に
より、（数２）の状態量（出側板厚，圧下荷重，ロール
速度および出側張力）を所定周期Ｔで検出する。これら
状態量は差分機構５１−１で前回値との差分値が求めら
れる。なお、ｉスタンドの状態量Ｘｉは、偏差値系では
（数２）のように、規定値からの偏差値で与えられる。
規定値はセットアップ系４により、予め計算されてい
る。
圧延機１に対し、各スタンドに設けられる検出装置３に
より、（数２）の状態量（出側板厚，圧下荷重，ロール
速度および出側張力）を所定周期Ｔで検出する。これら
状態量は差分機構５１−１で前回値との差分値が求めら
れる。なお、ｉスタンドの状態量Ｘｉは、偏差値系では
（数２）のように、規定値からの偏差値で与えられる。
規定値はセットアップ系４により、予め計算されてい
る。
【００３９】図５は、図１の差分機構５１−１の構成を
説明する模式図である。なお、差分機構５１−２，３も
基本的には同じ構成になる。差分機構５１は、入力数
（本例では４）に応じて差分器１２０（１２３）を備え
ている。差分器１２０は、無駄時間機構１２１と加算器
１２２でなり、加算器１２２に直接加えられた入力か
ら、無駄時間機構１２１を経由した入力（すなわち１周
期前｛ｋ−１｝Ｔの入力）を（数６）、（数７）のよう
に演算し、差分値▽Ｘｉ（▽Ｘｉ1〜▽Ｘｉ4）を出力す
る。無駄時間機構１２１の無駄時間は制御系のサンプリ
ング周期Ｔ（秒）である。
説明する模式図である。なお、差分機構５１−２，３も
基本的には同じ構成になる。差分機構５１は、入力数
（本例では４）に応じて差分器１２０（１２３）を備え
ている。差分器１２０は、無駄時間機構１２１と加算器
１２２でなり、加算器１２２に直接加えられた入力か
ら、無駄時間機構１２１を経由した入力（すなわち１周
期前｛ｋ−１｝Ｔの入力）を（数６）、（数７）のよう
に演算し、差分値▽Ｘｉ（▽Ｘｉ1〜▽Ｘｉ4）を出力す
る。無駄時間機構１２１の無駄時間は制御系のサンプリ
ング周期Ｔ（秒）である。
【００４０】
【数６】
【００４１】
【数７】
【００４２】図６は、フィードバック機構５２の構成を
説明する模式図である。差分機構５１−１からの差分値
▽Ｘｉは、乗算器１３０で（数８）に示すフィードバッ
ク係数Ｆｘを乗じられ、（数３）に示す圧下位置指令成
分Ｕ1とロール速度指令成分Ｕ2の偏差値△Ｕ1 1，△Ｕ1 2
が（数９）、（数１０）のように求められる。
説明する模式図である。差分機構５１−１からの差分値
▽Ｘｉは、乗算器１３０で（数８）に示すフィードバッ
ク係数Ｆｘを乗じられ、（数３）に示す圧下位置指令成
分Ｕ1とロール速度指令成分Ｕ2の偏差値△Ｕ1 1，△Ｕ1 2
が（数９）、（数１０）のように求められる。
【００４３】
【数８】
【００４４】
【数９】
【００４５】ここで、▽Ｘ1：出側板厚の差分値▽ｈ、
▽Ｘ2：出側張力の差分値▽τf、▽Ｘ3：圧下荷重の差
分値▽Ｐ3、▽Ｘ4：ロール速度の差分値▽ＶRである。
▽Ｘ2：出側張力の差分値▽τf、▽Ｘ3：圧下荷重の差
分値▽Ｐ3、▽Ｘ4：ロール速度の差分値▽ＶRである。
【００４６】
【数１０】
【００４７】一方、指令発生機構４２から与えれれる
（数１１）に示される指令ｒ（板厚偏差指令△ｈrefと
張力偏差指令△τfref）は、（数５）に示される圧延機
１の制御量Ｙ（出側板厚偏差△ｈと出側張力偏差△
τf）と、加算器５４で（数１２）により偏差εが求め
られる。
（数１１）に示される指令ｒ（板厚偏差指令△ｈrefと
張力偏差指令△τfref）は、（数５）に示される圧延機
１の制御量Ｙ（出側板厚偏差△ｈと出側張力偏差△
τf）と、加算器５４で（数１２）により偏差εが求め
られる。
【００４８】
【数１１】
【００４９】
【数１２】
【００５０】ここで、εi1：圧下位置指令成分、εi2：
ロール速度指令成分である。この偏差εがフィードバッ
ク制御機構５５に入力され、（数１３）に示されるフィ
ードバック係数Ｆｅを乗じられ、圧下位置指令成分の操
作量の偏差値△Ｕ2 1，ロール速度指令成分の偏差値△Ｕ
2 2が（数１４）、（数１５）のように求められる。
ロール速度指令成分である。この偏差εがフィードバッ
ク制御機構５５に入力され、（数１３）に示されるフィ
ードバック係数Ｆｅを乗じられ、圧下位置指令成分の操
作量の偏差値△Ｕ2 1，ロール速度指令成分の偏差値△Ｕ
2 2が（数１４）、（数１５）のように求められる。
【００５１】
【数１３】
【００５２】
【数１４】
【００５３】
【数１５】
【００５４】さらに、加算機構５６でフィードバック制
御機構５２からの△Ｕ1 1，△Ｕ1 2と、成分ごとに（数１
６）のように加算される。
御機構５２からの△Ｕ1 1，△Ｕ1 2と、成分ごとに（数１
６）のように加算される。
【００５５】
【数１６】
【００５６】図７は、積算機構５３の構成を説明する模
式図である。加算機構５６からの成分毎の入力に対応し
た積算器１２５を備え、周期Ｔで離散化されている入力
値△Ｕ1または△Ｕ2を周期Ｔで積算して出力する。積算
器１２５は、フィードバック機構５２からの入力とそれ
までの加算結果を出力する無駄時間要素１２７の出力と
を加算器１２６で加算し、新しい加算結果を操作量Ｕと
してアクチュエータ８に出力する。本例では、圧下装置
１３に圧下位置操作量Ｕ1とロール駆動装置１６にロー
ル速度操作量Ｕ2が出力される。この加算機構５３によ
る操作量Ｕの演算を積分形により示すと（数１７）、
（数１８）になる。
式図である。加算機構５６からの成分毎の入力に対応し
た積算器１２５を備え、周期Ｔで離散化されている入力
値△Ｕ1または△Ｕ2を周期Ｔで積算して出力する。積算
器１２５は、フィードバック機構５２からの入力とそれ
までの加算結果を出力する無駄時間要素１２７の出力と
を加算器１２６で加算し、新しい加算結果を操作量Ｕと
してアクチュエータ８に出力する。本例では、圧下装置
１３に圧下位置操作量Ｕ1とロール駆動装置１６にロー
ル速度操作量Ｕ2が出力される。この加算機構５３によ
る操作量Ｕの演算を積分形により示すと（数１７）、
（数１８）になる。
【００５７】
【数１７】
【００５８】
【数１８】
【００５９】このようにして、フィードバック制御系５
−１による各操作量、即ちロール圧下装置１３に出力さ
れる圧下位置指令偏差（△Ｓpi）と、ロール駆動装置１
６に出力されるロール速度指令偏差（△Ｖpi）が決定で
きる。
−１による各操作量、即ちロール圧下装置１３に出力さ
れる圧下位置指令偏差（△Ｓpi）と、ロール駆動装置１
６に出力されるロール速度指令偏差（△Ｖpi）が決定で
きる。
【００６０】図１０は、フィードバック制御系５−１に
よる効果を説明するタイムチャートである。制御パラメ
ータ修正機構４１が一定周期毎に圧延機１の状態を計測
して、フィードバック制御機構５２の係数Ｆｘを、同図
（ａ）のように時刻ｔ２，ｔ４で変化させたとする。ま
た、圧延機１より計測される板厚偏差△ｈは、同図
（ｂ）のように変動しているとする。
よる効果を説明するタイムチャートである。制御パラメ
ータ修正機構４１が一定周期毎に圧延機１の状態を計測
して、フィードバック制御機構５２の係数Ｆｘを、同図
（ａ）のように時刻ｔ２，ｔ４で変化させたとする。ま
た、圧延機１より計測される板厚偏差△ｈは、同図
（ｂ）のように変動しているとする。
【００６１】フィードバックされる△ｈによる操作量
は、従来はフィードバック係数Ｆｘと△ｈを乗じた同図
（ｃ）の波形となり、時刻ｔ２，ｔ４では階段状の指令
になる。このとき制御ゲインＦｘが大きいと、指令が急
変し制御系が不安定に陥る。
は、従来はフィードバック係数Ｆｘと△ｈを乗じた同図
（ｃ）の波形となり、時刻ｔ２，ｔ４では階段状の指令
になる。このとき制御ゲインＦｘが大きいと、指令が急
変し制御系が不安定に陥る。
【００６２】一方、本発明のフィードバック系において
は、差分機構５１−１を設けて、前回値との差分（△ｈ
（ｔ）−△ｈ(ｔ−１)）にフィードバック係数Ｆｘを乗
じた偏差指令値をとるので変化が小さく、かつ、積算機
構５３おいてこの偏差指令値を前回の指令値に加算して
操作量を決定しているので、同図（ｄ）に示すように操
作量に急変を生じることがない。
は、差分機構５１−１を設けて、前回値との差分（△ｈ
（ｔ）−△ｈ(ｔ−１)）にフィードバック係数Ｆｘを乗
じた偏差指令値をとるので変化が小さく、かつ、積算機
構５３おいてこの偏差指令値を前回の指令値に加算して
操作量を決定しているので、同図（ｄ）に示すように操
作量に急変を生じることがない。
【００６３】次に、フィードフォワード制御部５−２の
構成と動作について説明する。フィードフォワード制御
には、以下の予見指令制御系と予見外乱制御系さらに
は、両者の組合せからなる予見制御系がある。
構成と動作について説明する。フィードフォワード制御
には、以下の予見指令制御系と予見外乱制御系さらに
は、両者の組合せからなる予見制御系がある。
【００６４】まず、予見指令制御系について説明する。
指令発生機構４２はセットアップ計算により、ＤＤＣ制
御時点の指令よりさらに先（未来）の発生指令がわかる
ので、先行的に指令を出力することができる。ここで
は、４テップ先の指令を出力する例で説明する。
指令発生機構４２はセットアップ計算により、ＤＤＣ制
御時点の指令よりさらに先（未来）の発生指令がわかる
ので、先行的に指令を出力することができる。ここで
は、４テップ先の指令を出力する例で説明する。
【００６５】図８は、トラッキング機構５９−１、差分
機構５１−２び指令フィードフォワード制御機構５７か
らなる、予見指令制御系の詳細を示す機能系統図であ
る。トラッキング機構５９−１は、３ステップ先の指令
ｒ（ｋ＋３）を入力され、制御系のサンプリング周期
（制御周期）Ｔに相当する無駄時間Ｚ~1でホールドなが
ら、制御周期毎にばけつリレー的に指令を伝送して、ｒ
（ｋ＋２）、ｒ（ｋ＋１）、ｒ（ｋ）を出力する。最終
出力のｒ（ｋ）は通常の指令として、上記のように加算
器５４に入力される。
機構５１−２び指令フィードフォワード制御機構５７か
らなる、予見指令制御系の詳細を示す機能系統図であ
る。トラッキング機構５９−１は、３ステップ先の指令
ｒ（ｋ＋３）を入力され、制御系のサンプリング周期
（制御周期）Ｔに相当する無駄時間Ｚ~1でホールドなが
ら、制御周期毎にばけつリレー的に指令を伝送して、ｒ
（ｋ＋２）、ｒ（ｋ＋１）、ｒ（ｋ）を出力する。最終
出力のｒ（ｋ）は通常の指令として、上記のように加算
器５４に入力される。
【００６６】各予見指令は差分機構５１−２−１〜５１
−２−３で、各々前回ステップ指令との間で差分をとら
れる。たとえば、最初の差分機構５１−２−１は、今回
入力されたｒ（ｋ＋３）とホールドしている前回ステッ
プのｒ（ｋ＋３）’（＝ｒ（ｋ＋２））との差分をとっ
て予見指令差分値▽ｒ（ｋ＋３）を出力する。同様にし
て、他の差分機構５１−２−２，１から▽ｒ（ｋ＋
２）、▽ｒ（ｋ＋１）がそれぞれ出力される。
−２−３で、各々前回ステップ指令との間で差分をとら
れる。たとえば、最初の差分機構５１−２−１は、今回
入力されたｒ（ｋ＋３）とホールドしている前回ステッ
プのｒ（ｋ＋３）’（＝ｒ（ｋ＋２））との差分をとっ
て予見指令差分値▽ｒ（ｋ＋３）を出力する。同様にし
て、他の差分機構５１−２−２，１から▽ｒ（ｋ＋
２）、▽ｒ（ｋ＋１）がそれぞれ出力される。
【００６７】予見指令差分値の各々は、指令フィードフ
ォワード制御機構５７で、（数１９）に示されるフィー
ドフォワード係数ＦRを乗じられ、圧下位置指令成分の
操作量の偏差値△Ｕ3 1，ロール速度指令成分の偏差値△
Ｕ3 2が（数２０）、（数２１）のように求められる。
ォワード制御機構５７で、（数１９）に示されるフィー
ドフォワード係数ＦRを乗じられ、圧下位置指令成分の
操作量の偏差値△Ｕ3 1，ロール速度指令成分の偏差値△
Ｕ3 2が（数２０）、（数２１）のように求められる。
【００６８】
【数１９】
【００６９】
【数２０】
【００７０】
【数２１】
【００７１】さらに、加算機構５６でフィードバック制
御部５−１からの△Ｕ1，△Ｕ2と、成分ごとに（数２
２）のように加算される。
御部５−１からの△Ｕ1，△Ｕ2と、成分ごとに（数２
２）のように加算される。
【００７２】
【数２２】
【００７３】実際の指令ｒは、（数１１）に示す板厚偏
差△ｈrefと張力偏差△τrefであり、図８に示すよう
に、各々の予見指令に対してトラッキング手段と差分機
構を備えている。また、フィードフォワード係数ＦRは
（数２１）に示すように、動作点変更の度にセットアッ
プ計算により、板厚偏差△ｈrefと張力偏差△τref各々
の３ステップ先まで考慮して修正される。
差△ｈrefと張力偏差△τrefであり、図８に示すよう
に、各々の予見指令に対してトラッキング手段と差分機
構を備えている。また、フィードフォワード係数ＦRは
（数２１）に示すように、動作点変更の度にセットアッ
プ計算により、板厚偏差△ｈrefと張力偏差△τref各々
の３ステップ先まで考慮して修正される。
【００７４】図１１は、本実施例の予見指令制御系の動
作を説明するタイムチャートである。同図（ａ）に示す
ように、現在のの張力指令△τ0が、ステップ（ｋ）か
ら（ｋ＋１），（ｋ＋２）．．．と将来に向かってτ1
まで変更されるとする。また、同図（ｂ）に示すよう
に、フィードフォワード係数ＦRが（ｋ＋４）で変更さ
れるとする。
作を説明するタイムチャートである。同図（ａ）に示す
ように、現在のの張力指令△τ0が、ステップ（ｋ）か
ら（ｋ＋１），（ｋ＋２）．．．と将来に向かってτ1
まで変更されるとする。また、同図（ｂ）に示すよう
に、フィードフォワード係数ＦRが（ｋ＋４）で変更さ
れるとする。
【００７５】この場合に、従来の差分によらない張力指
令と係数ＦRの積に基づく操作量の速度指令成分は、同
図（ｃ）のように（ｋ＋４）でステップ状に急変し、予
見制御が外乱となって他の制御系を不安定にしてしま
う。
令と係数ＦRの積に基づく操作量の速度指令成分は、同
図（ｃ）のように（ｋ＋４）でステップ状に急変し、予
見制御が外乱となって他の制御系を不安定にしてしま
う。
【００７６】これに対し、本実施例によれば前ステップ
との差分値と係数ＦRの積に基づいて操作量が決定され
且つ、ステップ（ｋ）の３ステップ前から指令変更が考
慮されるので、同図（ｄ）に示すように、操作指令の変
化はなだらかになり、従来のように急変することがなく
なる。しかも、フィードバック制御系５−１だけの場合
に比べ、差分値の採用による応答の遅れが回避でき、高
精度の制御を安定に行うことができる。
との差分値と係数ＦRの積に基づいて操作量が決定され
且つ、ステップ（ｋ）の３ステップ前から指令変更が考
慮されるので、同図（ｄ）に示すように、操作指令の変
化はなだらかになり、従来のように急変することがなく
なる。しかも、フィードバック制御系５−１だけの場合
に比べ、差分値の採用による応答の遅れが回避でき、高
精度の制御を安定に行うことができる。
【００７７】次に、予見外乱制御系について説明する。
（数４）に示すように、予見できる外乱には入側板厚偏
差△Ｈ、ロール偏心偏差△Ｓｒなどがあるが、ここでは
入側板厚偏差△Ｈを例に説明する。
（数４）に示すように、予見できる外乱には入側板厚偏
差△Ｈ、ロール偏心偏差△Ｓｒなどがあるが、ここでは
入側板厚偏差△Ｈを例に説明する。
【００７８】タンデム圧延機の場合、前スタンドの出側
板厚検出計３−１（第１スタンドの場合は入側板厚検出
計）によって、後段のスタンドは母材外乱を事前に知る
ことができるので、この前スタンドの計測値を記憶し、
この値に対応する圧延材が後段のスタンドのロール直下
に何ステップ目で到達するかトラッキングし、到達時点
に併せて母材外乱に対する予見制御を行なう。
板厚検出計３−１（第１スタンドの場合は入側板厚検出
計）によって、後段のスタンドは母材外乱を事前に知る
ことができるので、この前スタンドの計測値を記憶し、
この値に対応する圧延材が後段のスタンドのロール直下
に何ステップ目で到達するかトラッキングし、到達時点
に併せて母材外乱に対する予見制御を行なう。
【００７９】図９は、差分機構５１−３、トラッキング
機構５９−２、予見外乱フィードフォワード制御機構５
８からなる、予見外乱制御系の詳細を示す系統図であ
る。サンプリング周期で計測される入側板厚Ｈ（ｋ）
は、ｋステップ目にロール直下に到着する。同様に次の
Ｈ（ｋ＋１）はｋ＋１ステップ目に到着する。
機構５９−２、予見外乱フィードフォワード制御機構５
８からなる、予見外乱制御系の詳細を示す系統図であ
る。サンプリング周期で計測される入側板厚Ｈ（ｋ）
は、ｋステップ目にロール直下に到着する。同様に次の
Ｈ（ｋ＋１）はｋ＋１ステップ目に到着する。
【００８０】まず、差分機構５１−３で計測された入側
板厚Ｈ（ｋ＋１）と前回Ｈ（ｋ）の差分をとり、差分値
▽Ｈ（ｋ＋１）をトラッキング機構５９−２のトラッキ
ングメモリに記憶する。同様にして、それ以前に、前回
の差分値▽Ｈ（ｋ）、前前回の差分値▽Ｈ（ｋ−
１）．．．ロール直下の圧延材に対応する差分値▽Ｈ
（０）をトラッキングメモリに記憶する。ラッキングメ
モリに記憶し、ロール直下を過ぎた差分値は捨てられ
る。
板厚Ｈ（ｋ＋１）と前回Ｈ（ｋ）の差分をとり、差分値
▽Ｈ（ｋ＋１）をトラッキング機構５９−２のトラッキ
ングメモリに記憶する。同様にして、それ以前に、前回
の差分値▽Ｈ（ｋ）、前前回の差分値▽Ｈ（ｋ−
１）．．．ロール直下の圧延材に対応する差分値▽Ｈ
（０）をトラッキングメモリに記憶する。ラッキングメ
モリに記憶し、ロール直下を過ぎた差分値は捨てられ
る。
【００８１】トラッキング機構５９−２は、ＦＩＦＯメ
モリ内に記憶されている差分値▽Ｈ列を、制御周期（無
駄時間Ｚ~1）ホールドしては、サンプリング毎に板速に
比例してシフトし、ロール直下を過ぎたデータは捨てら
れる。
モリ内に記憶されている差分値▽Ｈ列を、制御周期（無
駄時間Ｚ~1）ホールドしては、サンプリング毎に板速に
比例してシフトし、ロール直下を過ぎたデータは捨てら
れる。
【００８２】入側板厚Ｈ（ｋ）がサンプリングされてか
らｋステップ目において、トラッキングメモリから入側
板厚差分値▽Ｈ（ｋ）と▽Ｈ（ｋ＋１）が出力され、予
見外乱フィードフォワード制御機構５８で、（数２３）
に示されるフィードフォワード係数Ｆdを乗じられ、圧
下位置指令成分の操作量の偏差値△Ｕ4 1，ロール速度指
令成分の偏差値△Ｕ4 2が（数２４）、（数２５）のよう
に求められる。
らｋステップ目において、トラッキングメモリから入側
板厚差分値▽Ｈ（ｋ）と▽Ｈ（ｋ＋１）が出力され、予
見外乱フィードフォワード制御機構５８で、（数２３）
に示されるフィードフォワード係数Ｆdを乗じられ、圧
下位置指令成分の操作量の偏差値△Ｕ4 1，ロール速度指
令成分の偏差値△Ｕ4 2が（数２４）、（数２５）のよう
に求められる。
【００８３】
【数２３】
【００８４】
【数２４】
【００８５】
【数２５】
【００８６】さらに、加算機構５６で、上記したフィー
ドバック制御部や予見指令制御部からの入力と（数２
６）のように成分ごとに加算される。
ドバック制御部や予見指令制御部からの入力と（数２
６）のように成分ごとに加算される。
【００８７】
【数２６】
【００８８】本実施例によれば、外乱入力に差分値を用
いているので、フィードフォワード係数Ｆdが大きく変
更された場合にも、操作指令の急変は抑制できる。さら
に、操作指令は２ステップの差分値を利用し、たとえ
ば、（ｋ＋１）ステップ目にステップ上の母材変動が予
見されるときに、一つ前のｋステップからｋ＋１ステッ
プの外乱を考慮した予見外乱指令を生成する。
いているので、フィードフォワード係数Ｆdが大きく変
更された場合にも、操作指令の急変は抑制できる。さら
に、操作指令は２ステップの差分値を利用し、たとえ
ば、（ｋ＋１）ステップ目にステップ上の母材変動が予
見されるときに、一つ前のｋステップからｋ＋１ステッ
プの外乱を考慮した予見外乱指令を生成する。
【００８９】図１２は、本実施例による予見外乱制御系
の動作を示すタイムチャートである。同図（ａ）はフィ
ードフォワード係数Ｆdの値を示し、ステップｋで修正
されている。同図（ｂ）は母材外乱を示し、ステップ
（ｋ＋１）でステップ上の変動が生じている。同図
（ｃ）は母材外乱と係数Ｆdの積による従来の予見外乱
操作量で、ステップｋとｋ＋１に、係数の変更と外乱に
よる急変を生じ、制御系の動作が不安定になる。
の動作を示すタイムチャートである。同図（ａ）はフィ
ードフォワード係数Ｆdの値を示し、ステップｋで修正
されている。同図（ｂ）は母材外乱を示し、ステップ
（ｋ＋１）でステップ上の変動が生じている。同図
（ｃ）は母材外乱と係数Ｆdの積による従来の予見外乱
操作量で、ステップｋとｋ＋１に、係数の変更と外乱に
よる急変を生じ、制御系の動作が不安定になる。
【００９０】これに対し、同図（ｄ）は本実施例による
予見外乱操作量で、ステップｋは差分値の採用により、
また、ステップｋ＋１は差分値と２ステップの差分値を
考慮した計算により、操作量の急変が抑制されている。
予見外乱操作量で、ステップｋは差分値の採用により、
また、ステップｋ＋１は差分値と２ステップの差分値を
考慮した計算により、操作量の急変が抑制されている。
【００９１】このように本実施例による予見外乱制御
は、動作点の変化による制御パラメータが変更される場
合にも、予見外乱を差分値で入力し且つ、複数ステップ
の差分値を考慮して予見外乱指令を生成するので、外乱
に対する制御を安定に行うことができる。
は、動作点の変化による制御パラメータが変更される場
合にも、予見外乱を差分値で入力し且つ、複数ステップ
の差分値を考慮して予見外乱指令を生成するので、外乱
に対する制御を安定に行うことができる。
【００９２】上記の予見外乱制御系では入側板厚Ｈのみ
を入力としたが、制御以前に検出装置３または観測装置
７によって取得可能なデータ、例えばロール偏心量Ｓｒ
などを用いることも可能である。
を入力としたが、制御以前に検出装置３または観測装置
７によって取得可能なデータ、例えばロール偏心量Ｓｒ
などを用いることも可能である。
【００９３】また、サンプリング周期ごとに状態量とし
て得られる入側板厚（前スタンドの出側板厚）は、それ
を用いて上記のように積極的な予見制御を実行すれば、
制御系全体の応答性を高め、精度を向上できる。特に、
上記の状態フィードバック系に積算手段が入るときの応
答性の低下をカバーすることができ、両者の組合せによ
る本実施例の制御装置は、動作点や指令変更時に際して
高応答と高精度を維持しながら安定した圧延制御を実現
する。
て得られる入側板厚（前スタンドの出側板厚）は、それ
を用いて上記のように積極的な予見制御を実行すれば、
制御系全体の応答性を高め、精度を向上できる。特に、
上記の状態フィードバック系に積算手段が入るときの応
答性の低下をカバーすることができ、両者の組合せによ
る本実施例の制御装置は、動作点や指令変更時に際して
高応答と高精度を維持しながら安定した圧延制御を実現
する。
【００９４】
【発明の効果】本発明によれば、動作点の大きく変化す
る圧延機の制御において、制御系の入力に前回との差分
値を採用することで制御パラメータの変更による制御指
令の急変を抑制すると共に、予見フィードフォワード制
御を併用することで、制御系全体の応答性を確保でき、
高精度な制御を安定に実施できる効果がある。
る圧延機の制御において、制御系の入力に前回との差分
値を採用することで制御パラメータの変更による制御指
令の急変を抑制すると共に、予見フィードフォワード制
御を併用することで、制御系全体の応答性を確保でき、
高精度な制御を安定に実施できる効果がある。
【図１】本発明の実施例である圧延制御装置の機能構成
図である。
図である。
【図２】本発明を適用する圧延機制御システムの構成図
である。
である。
【図３】圧延スタンドの構成図である。
【図４】タンデム圧延機による制御システムの概略構成
図である。
図である。
【図５】差分機構の機能を示す模式図である。
【図６】状態フィードバック機構の機能を示す模式図で
ある。
ある。
【図７】積算機構の機能を示す模式図である。
【図８】予見指令制御系の機能構成図である。
【図９】予見外乱制御系の機能構成図である。
【図１０】フィードバック制御系の動作を示す説明図で
ある。
ある。
【図１１】予見指令制御系の動作を示す説明図である。
【図１２】予見外乱制御系の動作を示す説明図である。
１…圧延機、２…圧延制御装置、３…検出装置、４…セ
ットアップ制御系、５…ＤＤＣコントローラ、５−１…
フィードバック制御部、５−１…フィードフォワード制
御部、５−３…加算部、８…アクチュエータ、１０…ワ
ークロール、１３…圧下装置、１４…圧延材、１６…ロ
ール駆動装置、４１…制御パラメータ修正機構、４２…
指令発生機構、５１−１〜５１−３…差分機構、５２…
状態フィードバック制御機構、５３…５…積算機構、５
４…加算機構、５５…制御量フィードバック制御機構、
５６…加算機構、５７…指令フィードフォワード制御機
構、５８…外乱フィードフォワード制御機構、５９−
１、５９−２…トラッキング機構。
ットアップ制御系、５…ＤＤＣコントローラ、５−１…
フィードバック制御部、５−１…フィードフォワード制
御部、５−３…加算部、８…アクチュエータ、１０…ワ
ークロール、１３…圧下装置、１４…圧延材、１６…ロ
ール駆動装置、４１…制御パラメータ修正機構、４２…
指令発生機構、５１−１〜５１−３…差分機構、５２…
状態フィードバック制御機構、５３…５…積算機構、５
４…加算機構、５５…制御量フィードバック制御機構、
５６…加算機構、５７…指令フィードフォワード制御機
構、５８…外乱フィードフォワード制御機構、５９−
１、５９−２…トラッキング機構。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 11/32 Ａ 7531−3Ｈ (72)発明者 片山 恭紀 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立情報制御システム内 (72)発明者 渡引 高重 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立情報制御システム内 (72)発明者 吉岡 健一 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立情報制御システム内 (72)発明者 斉藤 裕 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 岡田 隆 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 柏木 俊之 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 キム ド ヒョン 大韓民国 慶北 浦項市 槐東洞 １番地 浦項綜合製鐵株式会社内 (72)発明者 ハン クァン ヒ 大韓民国 慶北 浦項市 槐東洞 １番地 浦項綜合製鐵株式会社内 (72)発明者 オ サン ドン 大韓民国 慶北 浦項市 槐東洞 １番地 浦項綜合製鐵株式会社内
Claims (11)
- 【請求項１】セットアップ計算によって制御パラメータ
と指令値（目標値）が各々変更される場合に、この指令
値と所定周期で計測される制御量の偏差を無くすように
操作量を決定して所望の板厚に制御する圧延機制御方法
において、 圧延プロセスの複数の状態量を前記所定周期で計測する
度に、各状態量について前回値との状態差分値を求め、
これら状態差分値と前記制御パラメータの一つである状
態フィードバック係数を乗算して、状態フィードバック
系の操作量偏差を求め、 前記所定周期ごとに、前記セットアップ計算に基づいて
出力される先行指令値および／または外乱の一つとして
計測される入側板厚などの各予見値について前回値との
予見差分値を求めて制御時点まで順次記憶し、制御時点
とそれ以後（未来）の複数ステップの予見差分値と前記
制御パラメータの一つである予見フィードフォワード係
数を乗算して、予見制御系の操作量偏差を求め、 前記状態フィードバック系の操作量偏差と前記予見制御
系の操作量偏差を前回ステップにおける操作量に積算し
て圧延機のアクチュエータに出力することを特徴とする
圧延機制御方法。 - 【請求項２】セットアップ計算によって制御パラメータ
と指令値（目標値）が各々変更される場合に、この指令
値と所定周期で計測される制御量の偏差を無くすように
操作量を決定して所望の板厚に制御する圧延機制御方法
において、 圧延プロセスの複数の状態量を前記所定周期で計測する
度に、各状態量について前回値との状態差分値を求め、
これら状態差分値と前記制御パラメータの一つである状
態量フィードバック係数を乗算して、状態フィードバッ
ク系の操作量偏差Ｕ１を求め、 前記所定周期毎に先行して与えれる所定ステップ未来の
指令値と、既に記憶されている制御時点以後（未来）の
各ステップの指令値について、各々前回値との指令差分
値を求め、これら指令差分値と前記制御パラメータの一
つである指令フィードフォワード係数ＦR を乗算して、
指令フィードフォワード系の操作量偏差Ｕ２を求め、 前記操作量偏差Ｕ１とＵ２を前回ステップにおける操作
量に積算して圧延機のアクチュエータに出力することを
特徴とする圧延機制御方法。 - 【請求項３】セットアップ計算によって制御パラメータ
と指令値（目標値）が各々変更される場合に、この指令
値と所定周期で計測される制御量の偏差を無くすように
操作量を決定して所望の板厚に制御する圧延機制御方法
において、 圧延プロセスの複数の状態量を前記所定周期で計測する
度に、各状態量について前回値との状態差分値を求め、
これら状態差分値と前記制御パラメータの一つである状
態量フィードバック係数Ｆｘを乗算して、状態フィード
バック系の操作量偏差Ｕ１を求め、 前記所定周期毎に計測され少なくとも入側板厚偏差を含
む予見外乱値をその前回値と差分して予見外乱差分値を
求めると共に前記入側板厚偏差部の位置をトラッキング
し、当該部がロール直下へ到達すると推定されるとき
に、前記予見外乱差分値とその後（未来）の予見外乱差
分値の各々と前記制御パラメータの一つである予見外乱
フィードフォワード係数Ｆd を乗算して、予見外乱フィ
ードフォワード系の操作量偏差Ｕ３を求め、 前記操作量偏差Ｕ１とＵ３を前回ステップにおける操作
量に積算して圧延機のアクチュエータに出力することを
特徴とする圧延機制御方法。 - 【請求項４】セットアップ計算によって制御パラメータ
と指令値（目標値）が各々変更される場合に、この指令
値と所定周期で計測される制御量の偏差を無くすように
操作量を決定して所望の板厚に制御する圧延機制御方法
において、 圧延プロセスの複数の状態量を前記所定周期で計測する
度に、各状態量について前回値との状態差分値を求め、
これら状態差分値と前記制御パラメータの一つである状
態量フィードバック係数Ｆｘを乗算して、状態フィード
バック系の操作量偏差Ｕ１を求め、 前記所定周期毎に先行して与えれる所定ステップ未来の
指令値と、既に記憶されている制御時点以後（未来）の
各ステップの指令値について、各々前回値との指令差分
値を求め、これら指令差分値と前記制御パラメータの一
つである指令フィードフォワード係数ＦR を乗算して、
指令フィードフォワード系の操作量偏差Ｕ２を求め、 前記所定周期毎に計測され少なくとも入側板厚偏差を含
む予見外乱値をその前回値と差分して予見外乱差分値を
求めると共に前記入側板厚偏差部の位置をトラッキング
し、当該部がロール直下へ到達すると推定されるとき
に、前記予見外乱差分値とその後（未来）の予見外乱差
分値の各々と前記制御パラメータの一つである予見外乱
フィードフォワード係数Ｆd を乗算して、予見外乱フィ
ードフォワード系の操作量偏差Ｕ３を求め、 前記操作量偏差Ｕ１、Ｕ２及びＵ３を前回ステップにお
ける操作量に積算して圧延機のアクチュエータに出力す
ることを特徴とする圧延機制御方法。 - 【請求項５】請求項４において、前記操作量は出側板厚
偏差，荷重偏差，ロール速度偏差及び出側張力偏差△τ
f、前記指令値は板厚指令偏差および張力指令偏差であ
り、これら偏差は各々セットアップ計算による規定値と
の差であることを特徴とする圧延機制御方法。 - 【請求項６】請求項４または５において、前記操作量お
よび前記操作量偏差はロール圧下位置成分とロール速度
成分からなり、成分ごとに求められることを特徴とする
圧延機制御方法。 - 【請求項７】請求項５または６において、前記荷重偏差
はロール間ギャップを計測する圧下位置偏差によって代
えられることを特徴とする圧延制御方法。 - 【請求項８】圧延機の複数の状態量を所定周期で計測す
る検出装置と、検出した状態量を用いてアクチュエータ
に対する操作量を生成する圧延機制御装置において、 圧延機の指令（目標値）の計算や動作点の変更に伴う各
制御系の制御パラメータの修正を行うセットアップ制御
装置と、 検出装置により計測された前記状態量とその前回値を差
分して状態差分値を求める第１の差分手段と、この状態
量差分値と前記セットアップ制御装置により設定される
第１の制御パラメータとを乗算して第１の操作量偏差を
求める状態フィードバック制御手段を有する第１のフィ
ードバック制御系と、 前記状態量の一部である制御量と前記セットアップ制御
装置から与えられる指令との偏差を無くすように第２の
操作量偏差を求める制御量フィードバック制御手段を有
する第２のフィードバック制御系と、 前記セットアップ制御装置から、前記所定周期毎に先行
して与えれる所定ステップ未来の指令値の記憶位置をス
テップ毎に順次シフトしながら記憶するトラッキング手
段と、記憶されている制御時点以後の各ステップの指令
値について、各々前回値との指令差分値を求める第２の
差分手段と、これら指令差分値と前記セットアップ制御
装置により設定される第２の制御パラメータとを乗算し
て第３の操作量偏差を求める指令フィードフォワード制
御手段を有する第１のフィードフォワード制御系と、 前記第１の操作量偏差、第２の操作量偏差及び第３の操
作量偏差を前回操作量に積算する積算手段を有して前記
アクチュエータへ出力する操作量を決定する出力装置
と、を具備することを特徴とする圧延機制御装置。 - 【請求項９】請求項８において、前記検出装置は、出側
板厚検出計、張力検出計、圧下荷重検出計およびロール
速度検出計を具備することを特徴とする圧延機制御装
置。 - 【請求項１０】請求項８または９において、 前記所定周期毎に入側板厚を計測する検出手段と、その
前回値との差分を行って外乱差分値を求める第３の差分
手段と、各ステップの外乱差分値を記憶するとともにそ
のロール直下への到達を推定するトラッキング手段と、
制御時点とその１ステップ後の外乱差分値の各々と前記
セットアップ制御装置により設定される第３の制御パラ
メータとを乗算して第４の操作量偏差を求める予見外乱
フィードフォワード制御手段を有する第２のフィードフ
ォワード制御系を備え、前記第４の操作量偏差を前記積
算手段によって積算するように構成されることを特徴と
する圧延制御装置。 - 【請求項１１】請求項８または９または１０において、
前記アクチュエータはロール圧下装置とロール駆動装置
であり、前記操作量はロール圧下位置成分とロール速度
成分毎に求められ、前者はロール圧下装置に後者はロー
ル駆動装置に出力するように構成されることを特徴とす
る圧延制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05249548A JP3085499B2 (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | 圧延機制御方法および装置 |
| KR1019930031639A KR950013242B1 (ko) | 1993-10-05 | 1993-12-30 | 압연기 제어방법 및 장치 |
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| TW083111275A TW301616B (ja) | 1993-10-05 | 1994-12-05 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05249548A JP3085499B2 (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | 圧延機制御方法および装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3085499B2 JP3085499B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=17194634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3085499B2 (ja) |
| KR (1) | KR950013242B1 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4851221A (en) * | 1985-02-19 | 1989-07-25 | Mission Pharmacal Company | Liquid calcium supplementation from readily soluble mixtures of calcium compound and citric acid |
| JP2020060827A (ja) * | 2018-10-05 | 2020-04-16 | 株式会社日立製作所 | 制御装置および制御方法 |
| JP2021081772A (ja) * | 2019-11-14 | 2021-05-27 | 株式会社日立製作所 | プラント制御装置およびプラント制御方法 |
| CN112848216A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-28 | 安徽万朗磁塑股份有限公司 | 一种门封胶套生产线在线成型自动测控装置及方法 |
| US11298733B2 (en) * | 2019-10-30 | 2022-04-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Method for calculating plate thickness schedule for tandem rolling machine and rolling plant |
| JP2023083787A (ja) * | 2021-12-06 | 2023-06-16 | オムロン株式会社 | 線材の矯正機の制御装置、制御システム、および制御方法 |
| CN116550769A (zh) * | 2023-04-24 | 2023-08-08 | 北京科技大学 | 一种用于可逆轧机的辊缝形状控制偏差检控方法及系统 |
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|---|---|---|---|---|
| KR102887060B1 (ko) * | 2022-04-29 | 2025-11-17 | 한화첨단소재 주식회사 | 흡음성이 우수한 발포비드, 이를 이용한 발포 성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 발포 성형체 |
-
1993
- 1993-10-05 JP JP05249548A patent/JP3085499B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1993-12-30 KR KR1019930031639A patent/KR950013242B1/ko not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4851221A (en) * | 1985-02-19 | 1989-07-25 | Mission Pharmacal Company | Liquid calcium supplementation from readily soluble mixtures of calcium compound and citric acid |
| JP2020060827A (ja) * | 2018-10-05 | 2020-04-16 | 株式会社日立製作所 | 制御装置および制御方法 |
| US11298733B2 (en) * | 2019-10-30 | 2022-04-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Method for calculating plate thickness schedule for tandem rolling machine and rolling plant |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JP3085499B2 (ja) | 2000-09-11 |
| KR950010982A (ko) | 1995-05-15 |
| KR950013242B1 (ko) | 1995-10-26 |
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