JPH07100519A

JPH07100519A - 圧延機制御装置および方法

Info

Publication number: JPH07100519A
Application number: JP5249552A
Authority: JP
Inventors: Takashige Watabiki; 高重渡引; Kenichi Yoshioka; 健一吉岡; Yasunori Katayama; 恭紀片山; Yutaka Saito; 裕斉藤; Satoru Hattori; 哲服部; Takashi Okada; 岡田　　隆; Kenji Nakatani; 健治中谷; Chol Je Jin; チョルジェジン; San Giru I; サンギルイ
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Control Systems Inc; Pohang Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Control Systems Inc; Posco Holdings Inc
Priority date: 1993-10-05
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 1995-04-18
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JP3085502B2; KR950010599B1

Abstract

(57)【要約】【目的】必要かつ有効な状態量及び制御量を選択して構
成した最適サーボ系により、高精度で安定な圧延制御装
置および方法を実現する。【構成】圧延機１の状態量や制御量を所定周期で検出す
る検出装置３と、動作点を決定するセットアップ制御装
置４と、動作点や目標値に対する状態量や制御量の偏差
をゼロに制御する最適サーボ系で構成されたＤＤＣ制御
装置５を備える。ＤＤＣ制御装置５は、圧下位置Ｓ、板
厚への影響度が大きい後方張力τｂ及びτｂを制御する
前スタンドのロール速度ＶＲを状態量とし、差分機構２
５で動作点との偏差を求め、比例機構２０で状態フィー
ドバック系の指令を生成する。また、出側板厚と安定操
業に必要な張力を制御量とし、差分機構２６で目標値と
の偏差を求め、積分機構２１で制御量フィードバック系
の指令を生成する。これらの指令と目標値を加算した操
作指令をアクチュエータ８に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、最適サーボ系で構成さ
れる多変数制御の圧延機制御装置とその制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最適サーボ系を用いた圧延機制御の従来
例としては、コンピュートロールＮｏ２７（１９８９
年）記載の圧延制御がある。この例は、タンデム圧延機
による棒鋼圧延の制御で、状態量に圧下位置、前方張
力、ロール回転数を、制御量に板厚、板幅、圧延荷重及
びトルクを用いて多変数制御の制御モデルを構成してい
る。

【０００３】ここでは、圧延荷重と張力により母材が引
き延ばされることで圧延が行われるという考えから、前
方張力を制御するための自スタンドロール回転数を状態
量として用いている。また、制御量としての板厚は、板
厚計によって計測されたものを直接用いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の例では、最適サ
ーボ系の状態量として前方張力を用いている。しかし、
前方張力と後方張力の板厚に対する影響度を比較した場
合、前方張力の方が影響度が小さく、制御効果も小さい
という問題点があった。

【０００５】一方、制御量には従属変数である圧延荷重
などを用い、張力の急変による不安定制御に対する配慮
がない。

【０００６】また、出側板厚計による板厚は、圧延材が
ロール直下から板厚計まで移動する間の大きな無駄時間
（約５００ms）を持つ。このため、ロール直下の板厚に
基づく制御出力は、この無駄時間だけ遅れることにな
り、母材外乱などに対する板厚精度が低下し製品品質を
悪化させるという問題点があった。

【０００７】本発明の目的は、多変数制御の状態量及び
制御量を有効かつ最小限に選択し、最適サーボ構成によ
る高精度で安定な圧延制御装置および方法を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、複数スタン
ドからなる圧延機の複数の状態量や複数の制御量の実績
値を所定周期で検出する検出装置と、セットアップ制御
装置で決定される動作点や目標の設定値と前記実績値の
誤差が無くなるように制御するＤＤＣ制御装置を備える
圧延機制御装置において、前記ＤＤＣ制御装置は、圧下
位置、後方張力及びロール速度を状態量としてフィード
バック制御する状態フィードバック制御手段と、出側板
厚及び後方張力を制御量としてフィードバック制御する
制御量フィードバック制御手段を有する最適サーボ系と
して構成することにより達成される。

【０００９】さらに、前記制御量の出側板厚は、観測装
置によりマスフロー一定則を元に推定されるロール直下
の板厚を用いることにより達成される。

【００１０】

【作用】本発明によれば、多変数制御における状態量と
して、圧延プロセスに影響度の大きい独立変数を採用
し、状態フィードバック制御系によって圧延プロセスを
高応答に制御すると共に、制御量フィードバック制御系
によって板厚の一定制御を行う。

【００１１】特に、従来の前方張力より制御効果の大き
い後方張力と、その後方張力を制御するための前スタン
ドのロール速度を、圧下位置と共に状態量とすること
で、板厚精度を向上できる。また、制御量に張力を用い
ることで張力の急変を抑え、板破断などのない安定操業
を実現できる。さらに、制御量の出側板厚にロール直下
の推定値を用いることで、出側板厚計まで移動する無駄
時間のない高応答の制御が可能になり、外乱等による板
厚精度の低下を防止して、製品品質を向上する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１３】図２は本発明を適用する圧延制御システム
を示す構成図である。圧延機１は制御装置２の指令を受
けて、所望の精度で動作する。制御装置２は圧延機１の
動作状態を示す状態量や制御量などの実績値を検出装置
３によって周期的に検出し、圧延状態に応じた操作指令
を生成してアクチュエータ８を操作する。

【００１４】圧延機は非線形性が強く、線形制御理論を
ベースとした現代の制御理論をそのまま適用することが
できない。そこで、制御装置２は圧延機１の動作状態に
応じて線形近似可能な動作点を決定するセットアップ制
御系４を備えている。圧延モデル６は、動作点を決定す
るために用いられる。

【００１５】ＤＤＣコントローラ５は、セットアップ制
御系４より動作点あるいは制御量や操作量の目標値であ
るセットアップ値を設定され、このセットアップ値と検
出装置３からの実績値との偏差をゼロにするように動作
する。

【００１６】観測装置７は検出装置３からの出力を用
い、制御に必要で、直接計測のできない状態量を推定す
る。

【００１７】図３に圧延機１のスタンド構成を示す。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が配備さ
れ、その圧下位置を制御することで、中間ロール１１に
接するワークロール１０の間隔（ロールギャップ）が変
化して、圧延材１４の板厚や張力を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（電動機）１６が接続されている。これ
ら圧下装置１３及びロール駆動装置１６からアクチュエ
ータ８が構成される。

【００１８】図４に前記ワークロール１０と圧延材１４
の関係を示す。圧延材１４は同図の左から右に移動す
る。圧延材１４の入側板厚Ｈ、出側板厚ｈ、ワークロー
ルの間隔Ｓ、ワークロールにかかる荷重Ｐとする。これ
らの量のうち、圧延荷重の物理的関係を表したのが（数
１）に示すＨｉｌｌの近似式である。この近似式は実験
により得られた式である。

【００１９】

【数１】

【００２０】

【数２】

【００２１】なお、（数１）式で下付き添え字ｉは多段
圧延機システムに於てｉスタンドの物理量を示す。

【００２２】（数１）式の摩擦補正項は、（数２）式に
よって表される。一方、ゲージメータ式は次式（数３）
で表される。圧延モデル６は、基本的にはこの（数１）
〜（数３）によって記述される。

【００２３】

【数３】

【００２４】図５は（数１）と（数３）式の関係を示す
説明図である。縦軸は圧延荷重Ｐ、横軸は圧下位置と板
厚を示す。荷重式（数１）の横軸板厚との交点が圧延機
の入側（母材）板厚を示す。荷重式（数１）とゲージメ
ータ式（数３）との交点が動作点となり、動作点の横軸
の位置が出側板厚ｈ、縦軸の位置がそのときの圧延荷重
Ｐとなる。

【００２５】セットアップ制御系４は各種の圧延条件
で、この荷重式とゲージメータ式との交点を求めるもの
である。動作点を計算する具体的な方法としては、繰り
返し数値解を求めるニュートン（Ｎｅｗｔｏｎ）の方法
などがある。

【００２６】ところで、図６に示すように母材の板厚が
Ｈ０からＨ１に変化した場合、圧延荷重式とゲージメー
タ式の動作点が変化してしまい、出側板厚はｈ０からｈ
１に、圧延荷重はＰ０からＰ１に変化する。その結果、
板厚が目標値ｈからずれてしまう。

【００２７】そこで、図７に示すように圧延機の圧下位
置Ｓを移動させ、板厚を所望の精度にするための板厚制
御を実施する。その時の操作指令はΔＳとなり、圧下装
置１３の圧下位置をＳ１からＳへと制御する。その結
果、ゲージメータ式が点線の位置から実線の位置へ平行
移動して、荷重式との交点がｈ１、圧延荷重Ｐ１から板
厚ｈ、圧延荷重Ｐに移動する。

【００２８】このように、圧延荷重式とゲージメータ式
の交点である動作点を求めるのがセットアップ制御系４
であり、動作点からのずれをなくすように制御するのが
ＤＤＣコントローラ５である。

【００２９】図１は、本発明の一実施例で、最適サーボ
制御系に構成された圧延機制御装置の構成図である。複
数スタンドで構成される圧延機システム１は、指令生成
機構２４の操作指令（操作量）を受けて、所望の精度で
動作する。

【００３０】差分機構２５と比例機構２０は状態フィー
ドバック制御系を構成する。すなわち、検出装置３で検
出した状態量と、セットアップ制御系４により与えられ
る動作点のセットアップ値との偏差を差分機構２５によ
り求め、比例機構２０でこの偏差値に比例ゲインを乗じ
て状態偏差指令成分を生成する。本実施例では、状態量
（ｕ）に圧下位置Ｓ、後方張力τｂ、前スタンドのロー
ル速度ＶＲを用いる。

【００３１】差分機構２６と積分機構２１は制御量フィ
ードバック制御系を構成する。すなわち、検出装置３あ
るいは観測装置７を用いて検出した制御量と、セットア
ップ制御系４により与えられる制御量の目標を示すセッ
トアップ値との偏差を差分機構２６により求め、積分機
構２１でこの偏差値に積分ゲインを乗じて積分し、制御
量指令成分を生成する。本実施例の制御量（ｙ）には、
出側板厚ｈと後方張力τｂを用いる。

【００３２】指令生成機構２４は、比例機構２０からの
状態偏差指令成分と、積分機構２１からの制御量指令成
分及びセットアップ制御系４により与えられる目標指令
値を加算し、アクチュエータ８に出力する操作指令（操
作量）を生成する。

【００３３】なお、アクチュエータ８の操作端として
は、圧下位置を変更する圧下装置１３及び速度を変更す
るロール駆動装置１６があり、上記の操作指令は圧下位
置成分と速度成分毎に生成、出力される。

【００３４】本実施例の構成によれば、状態フィードバ
ック制御系は動作点に対する状態量の実測値の誤差をゼ
ロにするように制御が行われる。状態量には、表１に示
すように従来の前方張力τｆに比べ板厚への影響度が大
きい後方張力τｂを採用しているので、板厚精度を向上
する高応答の状態量制御を実現する。

【００３５】

【表１】

【００３６】また、制御量フィードバック制御系は、出
側板厚を制御することで製品板厚を所望の精度に維持す
ると共に、張力を制御することでその急変を防止し、安
定操業を実現する。

【００３７】次に、図１に示したＤＤＣコントローラ５
を、最適サーボ系に設計する場合の制御モデル（制御パ
ラメータ）について説明する。

【００３８】ＤＤＣコントローラ５には、セットアップ
制御系４から、制御量の目標値や状態量の動作点がセッ
トアップ値として与えられている。この場合、ＤＤＣコ
ントローラ５は動作点と実績値の偏差をゼロにするよう
に動作する、いわゆるレギュレータ系である。したがっ
て、状態方程式はセットアップ値からの偏差を求める偏
差値系によって記述される。

【００３９】圧延現象は、（数４）に示す偏差値系のゲ
ージメータ式及び、（数５）に示す動作点近傍でテーラ
ー展開した、微小変化分の圧延荷重式で表される。

【００４０】

【数４】

【００４１】

【数５】

【００４２】（数４）と（数５）を整理してまとめると
（数６）が導かれる。

【００４３】

【数６】

【００４４】次に、アクチュエータの操作端である圧下
装置１３及びロール駆動装置１６の動作を、それぞれ１
次遅れで近似すると、（数７）、（数８）となる。

【００４５】

【数７】

【００４６】

【数８】

【００４７】圧延機の後方張力τｂは（数９）で示さ
れ、マスフロー一定式から、その微小変化分を求めると
（数１０）になる。

【００４８】

【数９】

【００４９】

【数１０】

【００５０】出側板速Ｖｏ及びその微小変化式を（数１
１）に、（数１１）を代入した入側板速Ｖｅの微小変化
式を（数１２）に示す。

【００５１】

【数１１】

【００５２】

【数１２】

【００５３】（数１１）、（数１２）を（数９）に代入
し、（数１３）を導く。

【００５４】

【数１３】

【００５５】先進率式をテーラ展開した微小変化式を
（数１４）に示す。

【００５６】

【数１４】

【００５７】（数１４）を（数１３）に代入すると（数
１５）が得られる。

【００５８】

【数１５】

【００５９】ここで（数１６）に示す前方張力τｆと後
方張力τｂの関係から、（数１５）を後方張力に統合し
て（数１７）を得る。

【００６０】

【数１６】

【００６１】

【数１７】

【００６２】（数１７）に（数１１）を代入すると（数
１８）となる。

【００６３】

【数１８】

【００６４】以上より、状態量である圧下位置Ｓ、ロー
ル速度ＶＲ、後方張力τｂの関係式を纏めて行列表示す
ると、（数１９）の状態方程式が得られる。

【００６５】

【数１９】

【００６６】（数１９）で、操作端に前スタンドのロー
ル速度ＶＲ_i-1を用いるのは以下の理由による。図８は
圧延機のサクセッシブコントロールを説明する模式図で
ある。圧延機のロール速度を変更する場合は、変更した
い圧延スタンドの上流側のロール速度をマスフロー一定
となるように変更する。たとえば、ｉスタンドのロール
速度をＶ０→Ｖ１に変更した場合、ｉ−１スタンド，ｉ
−２スタンド，．．．．のロール速度を（数２０）、
（数２１）のように求めて変更する。

【００６７】

【数２０】

【００６８】

【数２１】

【００６９】上式から、ｉスタンドの後方張力を変更す
る場合は、ｉ−１スタンドのロール速度を変更する方が
１スタンド分少なくて済むことが分かる。これより、本
実施例におけるＤＤＣコントローラ４の操作端として
は、自スタンド（ｉ）の圧下制御装置１３と共に前スタ
ンド（ｉ−１）のロール駆動装置１６が選択される。む
ろん、自スタンド（ｉ）のロール駆動装置を操作端とし
ても制御は可能であり、この場合は状態量に自スタンド
のロール速度を用いるのがベターである。

【００７０】次に、（数１９）の各項の行列Ａ，Ｂ，Ｃ
と、状態量ｘ、操作量ｕ及び制御量ｙの各ベクトルを
（数２２）のように記号表現し、制御周期Ｔ_Sで離散化
して（数２３）の状態方程式を得る。

【００７１】この状態方程式（数２３）について、動作
点の状態毎に表２に示す行列要素を求めることで、動作
点周りの線形近似が可能になる。

【００７２】

【数２２】

【００７３】

【数２３】

【００７４】

【表２】

【００７５】（数２３）の状態方程式が求まると、図１
の状態フィードバック制御系及び制御量フィードバック
制御系の制御パラメータＦｘ，Ｆｅは、（数２４）のよ
うに与えられる。制御パラメータの計算は、状態方程式
を基にリカッチ方程式を解くことによって得られるが、
自動制御学会編の「自動制御ハンドブック第１部（１５
４頁）」などに周知である。

【００７６】

【数２４】

【００７７】次に図９〜図１３を用いて、最適サーボ制
御系で設計されたＤＤＣコントローラ５の詳細な構成と
動作を説明する。

【００７８】図９はサーボ系における信号と演算の関係
を示し、図１の構成に制御パラメータや状態量、制御量
あるいは操作量の関係式をあてはめた説明図である。状
態フィードバック系からは、状態偏差指令△Ｕｘの圧下
位置成分△Ｓｘとロール速度成分△ＶＲｘが出力され
る。制御量フィードバック系からは制御量指令Ｕｅの圧
下位置成分Ｓｅとロール速度成分ＶＲｅが出力される。
また、セットアップ制御系４からは、操作指令目標値Ｕ
ｓの圧下位置成分Ｓｓとロール速度成分ＶＲｓが出力さ
れる。これらが指令生成機構２４で成分ごとに加算さ
れ、操作指令Ｕ（＝Ｓｐ，ＶＲｐ）が出力される。

【００７９】図１０に状態フィードバック制御系の詳細
を示す。差分機構２５は（数２５）にしたがい、所定周
期で検出装置３により検出されるｉスタンドの圧下位置
Ｓｉ、前スタンドのロール速度ＶＲｉ−１及び後方張力
τｂｉと、セットアップ制御系からの動作点Ｓｓｉ，Ｖ
Ｒｓｉ−１，τｂｓｉとの差分をとり、状態量の偏差値
ΔＳｉ，ΔＶＲｉ−１，Δτｂｉを出力する。

【００８０】

【数２５】

【００８１】比例制御機構２０は、各状態量の偏差値Δ
Ｓｉ，ΔＶＲｉ−１，Δτｂｉに、比例ゲインｆｘ₁₁，
ｆｘ₁₂，ｆｘ₁₃をそれぞれ乗じて加算し、ｉスタンド圧
下装置の位置偏差指令成分△Ｓｘｉを求める。同様に、
各偏差値に比例ゲインｆｘ₂₁，ｆｘ₂₂，ｆｘ₂₃をそれぞ
れ乗じて加算し、前（ｉ−１）スタンドのロール駆動装
置の速度偏差指令成分△ＶＲｘｉ−１を求める。

【００８２】図１１に制御量フィードバック制御系の詳
細を示す。差分機構２６は（数２６）にしたがい、張力
計による後方張力τｂｉ及び、出側板厚計による板厚ｈ
ｘｉを入力し観測装置７によって推定されるロール直下
板厚ｈMFｉと、セットアップ制御系４から与えれる出側
板厚目標値ｈsi及び後方張力目標値τｂsiとの差分をと
り、制御量の偏差値ΔｈｉとΔτｂｉを出力する。ロー
ル直下板厚ｈMFについては後述する。

【００８３】

【数２６】

【００８４】積分機構２１は、各制御量の偏差値Δｈ
ｉ，Δτｂｉに積分ゲインｆｅ₁₁，ｆｅ₁₂を乗じて和を
とったのち積分し、ｉスタンド圧下装置の位置指令成分
Ｓｅｉを求める。同様に、各偏差値に積分ゲインｆ
ｅ₂₁，ｆｅ₂₂を乗じて和をとったのち積分し、ｉ−１ス
タンドロール駆動装置の速度指令成分ＶＲｅｉを求め
る。

【００８５】図１２に指令生成機構２４の詳細を示す。
指令生成機構２４は、セットアップ制御系４の圧下指令
目標値Ｓsｉ、比例機構２０からの圧下指令ΔＳｘｉ、
積分機構２１からの圧下指令Ｓｅｉの和をとり、ｉスタ
ンドの圧下位置制御装置１３に出力する圧下指令Ｓｐi
を生成する。同様に、セットアップ制御系４の速度指令
ＶRsi-1、比例機構２０の速度指令ΔＶRｘi-1、積分機
構２１の速度指令ＶＲei-1の和をとり、ｉ−１スタンド
のロール駆動装置１６に出力する速度指令ＶＲpi-1を生
成する。

【００８６】図１３に、直接計測のできない量を推定す
る観測装置７の一つで、ロール直下板厚ｈMFを推定する
マスフロー板厚推定装置７０を示す。タンデム圧延機の
ｉスタンド上流に位置する板厚計３１の計測値である入
側板厚Ｈｉ及び板速計３２の計測値である入側板速ｖｅ
ｉと、ｉスタンド下流に位置する板速計３４の計測値で
ある出側板速ｖｏｉを演算装置７１に入力し、（数２
７）の演算を行ってｉスタンドのロール直下での出側板
厚ｈMFｉを求める。

【００８７】

【数２７】

【００８８】ロール直下の板厚ｈMFを計算する（数２
７）には、直接検出できないオフセットｅが含まれてい
る。そこで、以下のようにオフセット量を求めることに
よって、ロール直下板厚ｈMFの推定を可能にしている。

【００８９】図１４に示すように、ロール直下で出側板
厚が実際に変化してから（ｂ）、板厚計３３で計測され
るまでには（ｃ）、無駄時間Ｔｄが存在する。この無駄
時間はロール直下と出側板厚計３３間の距離Ｌを出側板
速ｖｏｉで除算した値となる。なお、出側板厚の変化に
はギャップと張力による圧延効果と、オフセットによる
ものとがある。オフセットｅは同図（ａ）では説明上ス
テップ変化しているが、実際にはロール温度やロール摩
耗等により生じる緩やかな変化となる。

【００９０】まず、演算装置７１の出力ｈMFｉ（最初は
オフセットが０とする）を、例えばシフトレジスタ等で
構成される無駄時間装置７２を介して遅らせ、板厚計３
３の出力と位相を合わせたトラッキング板厚を得る
（ｄ）。加算器７３でトラッキング板厚と板厚計３３の
出力の差分εをとり、フィルター７４を通してノイズを
除去すると、オフセットｅが求まる。

【００９１】このオフセットｅを演算装置７１へフィー
ドバックすると（ｆ）、板厚ｈMFｉの計算が可能にな
る。同図（ｅ）のように、オフセットの発生からオフセ
ットの除去までに無駄時間Ｔｄを生じ、この間のオフセ
ットｅは誤差となるが（ｇ）、実際のオフセットは遅い
変化となるので、前回のオフセットｅからの変化分は微
小であり無視できる。

【００９２】このように求められたロール直下の板厚ｈ
MFｉを、遅れのない出側板厚ｈｉとして差分機構２６に
与えることができる。ちなみに、無駄時間Ｔｄが約５０
０ｍｓ、制御周期が２０ｍｓの場合に、現時点のロール
直下の板厚は出側板厚計では２５回目の制御指令にフィ
ードバックされるのに対し、本実施例ではリアルタイム
に且つ、オフセットの影響を除外してフィードバックす
ることができるので、出側板厚に対する応答が著しく改
善され製品品質を向上できる。

【００９３】図１５に、本実施例の圧延制御装置による
制御動作を示す。同図（ａ）のように母材に外乱が発生
した場合、前方張力τｆは同図（ｂ）のように変化す
る。従来のように前方張力τｆを状態量として用いた場
合、板厚に対する影響度が小さいため大きな制御指令を
出力しなければならない。しかし、一定値以上の制御指
令に対してはアクチュエータの増幅器が飽和し、制御出
力は同図（ｃ）となる。その結果、出側板厚ｈには同図
（ｄ）のように大きな偏差が残り、充分な制御効果が得
られない。

【００９４】これに対し、後方張力τｂは板厚に対する
影響度が大きいため、同図（ｆ）のように飽和しない線
形領域の制御出力で制御効果を発揮でき、同図（ｇ）に
示すように外乱成分を低減して板厚精度を向上できる。
ちなみに、本実施例を母材板厚２．３ｍｍ、製品板厚
０．２３３ｍｍの圧延スケジュールに適用し、製品板厚
精度（製品板厚分の板厚偏差）を従来ＡＧＣによる０．
６４％から０．３２％と、およそ２倍も向上させること
ができた。

【００９５】以上説明したように、本実施例の圧延制御
装置は、状態量として圧下位置、制御効果の大きい後方
張力、後方張力制御のための前スタンドロール速度を用
い、制御量として無駄時間の無いロール直下の板厚と後
方張力を用いて、自スタンドの圧下装置と前スタンド
（または自スタンド）のロール駆動装置に操作指令を出
力する最適サーボ制御系及び、無駄時間のないロール直
下の板厚を求めるためのマスフロー板厚推定装置を組み
合わせることにより、高精度の板厚制御を実現した。

【００９６】

【発明の効果】本発明によれば、状態量として圧下位
置、後方張力及び前スタンドのロール速度を用い、制御
量として出側板厚と後方張力を用いた最適サーボ系によ
る圧延制御を実現したので、板厚精度を飛躍的に向上す
ることができる。さらに、制御量の出側板厚には無駄時
間の無いロール直下の推定板厚を用いるので、外乱等に
対するリアルタイムな応答が可能になり、所望の板厚精
度を維持し製品品質を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である圧延制御装置の構成図
である。

【図２】本発明を適用する圧延システムの構成図であ
る。

【図３】圧延機の機械的構成を説明する模式図である。

【図４】圧延機の動作を説明する模式図である。

【図５】圧延機の動作点の説明図である。

【図６】母材変化時の動作点の説明図である。

【図７】ＤＤＣ制御により外乱を除去する圧延現象の説
明図である。

【図８】サクセッシブコントロールの説明図である。

【図９】図１の構成における制御パラメータと入出力信
号関係の説明図である。

【図１０】状態フィードバック制御系の説明図である。

【図１１】制御量フィードバック制御系の説明図であ
る。

【図１２】指令生成機構の説明図である。

【図１３】マスフロー板厚推定装置の説明図である。

【図１４】オフセット除去過程の説明図である。

【図１５】本実施例の圧延制御動作の有効性をを示す説
明図である。

【符号の説明】

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、６…圧延
機モデル、７…観測装置、８…アクチュエータ、１０…
ワークロール、１３…油圧圧下装置、１４…圧延材、１
６…ロール駆動装置、２０…比例機構、２１…積分機
構、２４…指令生成機構、２５，２６…差分機構、７０
…マスフロー板厚推定装置。

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｂ２１Ｂ 37/12 ＢＢＰ (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)発明者服部哲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)発明者中谷健治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)発明者ジンチョルジェ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)発明者イサンギル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

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数スタンドからなる圧延機の複数の状態
量および制御量の実績値を所定周期で検出し、この実績
値とセットアップ制御装置から設定される動作点や目標
等の設定値との誤差が無くなるように多変数制御する圧
延機制御方法において、圧下位置、後方張力及びロール速度を状態量として各々
の実績値と設定値（動作点）の誤差を無くすようフィー
ドバック制御すると共に、前記制御量の実績値と設定値
（目標値）の誤差を無くすようにフィードバック制御す
ることを特徴とする圧延機制御制御方法。
【請求項２】複数スタンドからなる圧延機の状態量およ
び複数の制御量の実績値を所定周期で検出し、この実績
値とセットアップ制御装置から設定される動作点や目標
等の設定値との誤差が無くなるように多変数制御する圧
延機制御方法において、前記状態量の実績値と設定値（動作点）の誤差を無くす
ようフィードバック制御すると共に、出側板厚及び張力
を制御量として各々の実績値と設定値（目標値）の誤差
を無くすようにフィードバック制御することを特徴とす
る圧延機制御制御方法。
【請求項３】複数スタンドからなる圧延機の複数の状態
量や複数の制御量の実績値を所定周期で検出し、この実
績値とセットアップ制御装置から設定される動作点や目
標の設定値との誤差が無くなるように多変数制御する圧
延機制御方法において、圧下位置、後方張力及び前スタンドのロール速度を状態
量として各々の実績値と設定値（動作点）の誤差を無く
すようフィードバック制御すると共に、出側板厚及び後
方張力を制御量として各々の実績値と設定値（目標値）
の誤差を無くすようにフィードバック制御することを特
徴とする圧延機制御制御方法。
【請求項４】請求項３において、前記状態量のフィードバック制御は、前記状態量の各々
と対応する前記設定値（動作点）との偏差を求め、これ
ら偏差に比例ゲインを乗じて、状態量偏差に相応する第
１の操作指令値を生成し、前記制御量のフィードバック制御は、前記制御量の各々
と対応する前記設定値（目標値）との偏差を求め、これ
ら偏差に積分ゲインを乗じて積分して、制御量偏差に相
応する第２の操作指令値を生成し、前記第１の操作指令値と前記第２の操作指令値の和を基
に生成した第３の操作指令値をアクチュエータへ出力す
ることを特徴とする圧延機制御制御方法。
【請求項５】請求項４において、前記第１、第２及び第
３の操作指令値の各々は、ロールギャップを変更する圧
下位置指令値とロール速度を変更する速度指令値からな
り、各々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６】請求項５において、前記圧下位置指令値は
圧下装置へ、前記速度指令値はロール駆動装置へ出力す
ることを特徴とする圧延機制御方法。
【請求項７】請求項６において前記ロール駆動装置は、
前スタンドのロール駆動装置であることを特徴とする圧
延機制御方法。
【請求項８】請求項３〜７のいずれか１項において、前
記出側板厚はロール直下板厚の推定値を用いることを特
徴とする圧延機制御方法。
【請求項９】請求項８において、前記ロール直下板厚の
推定値は、入側板厚を基にマスフロー一定則による計算
値に、出側板厚計による板厚から前記計算値を前記出側
板厚計までトラッキングしたトラッキング板厚を差分し
たオフセット量をフィードバックして求めることを特徴
とする圧延機制御方法。
【請求項１０】複数スタンドからなる圧延機の複数の状
態量や複数の制御量の実績値を所定周期で検出する検出
装置と、セットアップ制御装置で決定される動作点や目
標の設定値と前記実績値の誤差が無くなるように制御す
るＤＤＣ制御装置を備える圧延機制御装置において、前記ＤＤＣ制御装置は、圧下位置、後方張力及び前スタ
ンドのロール速度を状態量としてフィードバック制御す
る状態フィードバック制御手段と、出側板厚及び後方張
力を制御量としてフィードバック制御する制御量フィー
ドバック制御手段を有する最適サーボ系として構成する
ことを特徴とする圧延機制御装置。
【請求項１１】請求項１０において、前記状態フィードバック制御手段は、前記状態量の各々
と対応する前記設定値との偏差を求める差分機構と、こ
れら偏差に比例ゲインを乗じて、状態量偏差に相応する
操作指令値を生成する比例機構を有し、前記制御量フィードバック制御手段は、前記制御量の各
々と対応する前記設定値との偏差を求める差分機構と、
これら偏差に積分ゲインを乗じて積分して、制御量偏差
に相応する操作指令値を生成する積分機構を有し、前記比例機構と前記積分機構の操作指令値を基にアクチ
ュエータへ出力する操作指令値を決定する指令生成手段
を具備することを特徴とする圧延機制御装置。
【請求項１２】請求項１１において、前記比例機構およ
び積分機構は圧下位置を変更する圧下指令成分とロール
速度を変更する速度指令成分からなる操作指令を生成
し、前記指令生成手段は成分ごとに加算して圧下位置操
作指令値と速度操作指令値を生成し、前記圧下位置操作
指令値を圧下装置に、前記速度指令値を前スタンドのロ
ール駆動装置に出力するように構成されていることを特
徴とする圧延機制御装置。
【請求項１３】請求項１０または１１または１２におい
て、前記検出装置からの当該スタンドの入側の板厚と板
速および出側の板速より、当該スタンドのロール直下板
厚を推定し、このロール直下板厚を前記出側板厚として
前記制御量フィードバック制御手段の差分機構に入力す
る観測装置を備えることを特徴とする圧延機制御装置。
【請求項１４】複数スタンドからなるタンデム圧延機の
状態量や制御量の実績値を所定周期で検出する検出装置
と、圧延モデルを有して非線形の圧延状態に応じて動作
点を決定するセットアップ制御装置と、セットアップさ
れる動作点や目標等の設定値と前記実績値との偏差を無
くすように、各スタンドの圧延機の圧下装置及びロール
駆動装置に操作指令を出力するＤＤＣ制御装置とを備え
る圧延機制御装置において、前記ＤＤＣ制御装置は、前記状態量として圧下位置、後
方張力及び前スタンドのロール速度を用い、これら状態
量に対応する圧下位置設定値、後方張力設定値及び前ス
タンドのロール速度設定値との偏差を求め、これら偏差
に第１の比例ゲイン及び第２の比例ゲインを各々乗じて
状態量偏差に相応する圧下位置指令成分と速度指令成分
を生成する状態量フィードバック制御手段と、前記制御
量として出側板厚及び後方張力を用い、これら制御量に
対応する出側板厚設定値及び後方張力設定値との偏差を
求め、これら偏差に第１積分ゲイン及び第２の積分ゲイ
ンを各々乗じて積分し制御量偏差に相応する圧下位置指
令成分と速度指令成分を生成する制御量フィードバック
制御手段と、前記状態量フィードバック制御手段と前記制御量フィー
ドバック制御手段からの圧下位置指令成分及び速度指令
成分とセットアップ制御装置からの圧下位置目標値及び
速度目標値とを成分ごとに加算して圧下位置操作指令と
速度操作指令を生成し、前者を当該スタンドの圧下装置
に後者を前スタンドのロール駆動装置に出力する指令生
成手段と、を具備してなることを特徴とする圧延機制御
装置。