JPS59118214A - 連続圧延機のル−パ制御装置 - Google Patents

連続圧延機のル−パ制御装置

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JPS59118214A
JPS59118214A JP57225544A JP22554482A JPS59118214A JP S59118214 A JPS59118214 A JP S59118214A JP 57225544 A JP57225544 A JP 57225544A JP 22554482 A JP22554482 A JP 22554482A JP S59118214 A JPS59118214 A JP S59118214A
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looper
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speed
control
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Kyo Hayashi
林 京
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/48Tension control; Compression control
    • B21B37/50Tension control; Compression control by looper control

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は連続圧延機に係り、とくにルーパ動作角度およ
びスタンド間張力の制御を行なうためのルーパ制御装置
に関する。
〔発明の技術的背景〕
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、板幅、板クラウン量および板
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iz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って張力値の変化分を吸収するよ
うな制御が行なわれている。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するため、
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
のブロック図を第7図に示す。
被圧延材料/Q/は圧延ロール102mおよび10.2
bを備える圧延スタンドλを通過した後、圧延ロールノ
03 aおよび103bを備える圧延スタントノ03へ
進行するが、この間でルーパ機構ノopと接触している
ルーパ機構1041のルーパ動作角度θはルーパ動作角
度検出器lOjによって検出され、ルーパ動作角度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101.によって行なわれる。
しかして、上記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10t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107によってルーパ駆動電動機10ざが駆動され
る。
一方、ルーパ動作角度検出器lO!の検出信号が演算装
置10りにも加えられ、この演算装置lOりではスタン
ド間張力制御により上下したルーバ動作角度θを目標値
に復帰させるためロール駆動電動機1.29の速度目標
値の演算が行なわれる。この速度目標が演算装置10り
からロール駆動電動機lコOの速度制御装置/10に加
えられJ、この速度制御装置/10によってロール駆動
電動機lコOが駆動される0 〔背景技術の問題点〕 前記のごと〈従来のルーパ制御装置は、スタンド間張力
制御とルーパ動作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oしたがって、このよっな
ルーパ制御装置にあっては、ロール駆動電動機120の
速度修正によってスタンド間の材料長が変化しルーパ駆
動電動機10g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/20によるルーバ
動作角度制御が行なわれるため、とのルーパ動作角度制
御がスタンド間張力制御に対して逆効果をもたらし、変
動が大きくなったり、ひいては不安定になったりする場
合があるという欠点があった0また、この張力変動を小
さく抑えるべくルーツぐ動作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
外乱に追随できないという欠点があった。
〔発明の目的〕
ここにおいて本発明は、従来装置の難点を克服するため
になされたもので、被圧延材のスタンド間張力変動を十
分に低く抑さえ得、かつ応答性も優れた連続圧延機のル
ーパ制御装置を提供することを、その目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、ルーパ制御系をコ人カコ出力の多変数制御系
としており、その制御目標としてはルーパ角度変動量お
よび張力変動量を最小にすることである。そのための操
作量としては7つはルーパ駆動電動機速度であυ、もう
1つは主機電動機速度が挙げられる。これら2つの人力
から所要演算が行なわれ、ルーパ角度、張力の2出力が
導出される。また、スタンド間張力の検出による実績張
力に基づくルーパ制御もなされている。このようにして
制御系を構成し、各変数間の相互干渉を考慮した構成と
なっている。
〔発明の実施例〕
以下本発明を第2図に表わす一実施例について述べる。
第2図は、本発明に係るルーパ制御装置の構成を示す制
御ブロック図である。なお、第2図は制御信号の流れを
主体的に示している。
第2図において、ルーパ駆動電動機速度制御装置(以下
「ルーパ速度制御装置」という。)/Aに入力される速
度目標値NrtEvは、速度設定値N REFと速度目
標値修正量ΔNaErとを加算することにより合成され
る。速度目標値修正量ΔNREFは、下記■〜ので示さ
れる各手段 ■ スタンド間の被圧延材の張力検出値Tfと張力目標
値TfRとの偏差について積分ゲインに21と積分器I
OAによる積分動作と、張力検出値Tfと制御開始時の
張力検出値Tf  との偏差ΔTfについて比例ゲイン
f2□による比例動作を行なう手段。
■ ルーパ動作角度検出値θとルーパ動作角度目標値θ
Bとの偏差について積分ゲインに22と積分器10kに
よる積分動作と、ルーパ動作角度検出値θとルーバ動作
角度検出値θ との偏差Δθについて比例ゲインf22
による比例動作を行なう手段。
@ ルーバ速度制御装置内速度制御用PIコントローラ
の積分動作出力z3、ルーパ速度制御装置内マイナ電流
制御用PIコントローラの積分動作出力2いルーパ駆動
電動機電機子電流I、ルーパ駆動電動機回転速度検出値
N、主機電動機回転速度検出値NR1主機電動機速度制
御装置(以下、「主機速度制御装置」という。)内速度
割御用PIコントローラの積分動作出力2工、主機速度
制御装置内マイナ電流制御用PIコントローラの積分動
作出力z2および主機電動機電機子電流11と、各々の
z2および工、との偏差Δ25、Δ2いJI、ΔN、Δ
NR1Δz1、Δz2およびΔ工、に対し、それぞれ比
例ゲイン’25、f2I1、’25、’26、’27、
’2B、’29およびf5oからなる比例動作を行なう
手段。
を加算することにより合成される〇 一方、主機速度制御装置≠Aに人力される速度目標値N
REFは速度設定値NREFと速度目標値修正量ΔNR
EFとを加算することによシ合成されて因る。
そして、速度目標値修正量ΔNREFは次のe〜ので示
される各手段、つまり ■ スタンド間の被圧延材の張力検出値Tfと張力目標
値TfRとの偏差について積分ゲインによ、と積分器り
Aによる積分動作と、張力検出値Tfと制御開始時の張
力検出値Tf との偏差ΔTfについて比例ゲインf工
、による比例動作を行なう手段0Φ ルーバ動作角度検
出値θとルーパ動作角度目標値θRとの偏差について積
分ゲインに工2と積分器りAによる積分動作と、ルーバ
動作角度検出値θと制御開始時のルーバ動作角度検出値
θ との偏差Δθについて比例ゲインf工2による比例
動作を行なう手段。
■ ルーパ速度制御装置内速度制御用PIコントローラ
の積分動作出力23、ルーパ速度制御装置内マイナ電流
制御用PIコントローラの積分動作出力2いルーパ駆動
電動機回転速度検出値N、主機速度制御装置内速度制御
用PIコントローラの積分動作出力z、、主機速度制御
装置内マイナ電流制御装置PIコントローラの積分動作
出力Z2および主機電動機電機子電流工、と、各々の制
御開始時の値Z、、Z11. I 、N 、NR,Z、
、Z2および工、との偏差Δ23、ΔzいΔ工、JN、
ΔNR,Δz、、Δz2およびJI8についてそれぞれ
比例ゲインf工3、f14゜’15、f16、fir、
f、、’19および’20からなる比例動作を行なう手
段。
を加算することにより合成される。
次に上述のように構成した本発明の連続圧延機のルーパ
制御装置の作用を説明する。
連続圧延機のルーパ動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−展開すること
によシ、線形状態方程式の形で表現すると(1式)及び
(コ式)のようになる。
x=Asx+Bsu+w     +mm+(7式)ア
= C* x          ・・・・・・・・・
(2式)ただし、;は時間微分dx/dtを意味する。
X。
Uおよびyは各々(3式)、(μ式)、(j式)で示さ
れるベクトル、Wは10次元外乱ベクトルである。また
、A、B、CはそれぞれIO×10.10Xλ、2×1
0の定数行列である。
x = [ΔTf、 lθ、Δz、、 Δz、、 JI
、 IN、 ΔNR。
Δ2工、Δz2.Δ工、〕1 (状態ベクトル)・・・・・・・・・(3式〕u=〔Δ
NREI JNREF :]T(操作ヘク) /l/ 
)・・・・・・・・・<p式) %式%) ・・・・・・・・・(!式〕 ここに記号Tは転置を表わす。
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、ルーパ動作角度の目標値からの偏差Δ
θ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しギ、レー
メが有効である。したがって、(を式)に示すように操
作ベクトルUを構成すればよいO u =−R−1B”P2□、/”(y−yR) dtR
”IBTp22(x =’x。)+u0 ・申開・(を
式)ここで、Rはコメ2対角止定行列、yRは出力ベク
トルyの目標値ベクトル、Xoは状態ベクトルXの初期
値ベクトル、Uは操作ベクトルUの初期値ベクトルであ
る。
1だ、P2□、 P22は次式 PA+AP−P百R−IBTP + Q = O・・・
(7式)で示されるRlccati 方程式の準正定解
/j X /2行行列の部分行列であり、PとP2□、
P2゜との関係は、コ   10 である。なお、(7式)中A、Bは各々(り式)。
(/(1)式)で与えられる/、I〆/2./L2X−
の定数行列であり、Qはノコ次元対角準正定行列である
、2  IO 以上より、主機速度制御装置pAに対する速度目標値修
正量ΔNREFとルーパ速度制御装置/Aに対する速度
目標値修正量ΔNnEFから構成される操作ベクトルu
=〔ΔNREF lΔWnEv ]Tを(2式)に従っ
て決定すればよい。
(を式)で置換 ・・・・・・・・・(/:1.式) を行ない、(を式)を具体的に書き下すと(73式)を
得る。
・・・・・・(/J式) ただし、ΔNREFおよびΔNREFは、それぞれΔN
REF 、ΔNREFの初期値を表わす。
上記(/、7式)をブロック図化したものが第一図であ
シ、その説明はさきに述べた通シである。
(73式)に従って主機速度目標値修正量ΔNRIFお
よびルーパ速度目標値修正量ΔNREFが決定され、そ
れらに追従するよう主機電動機jAの回転速度検出値N
Rおよびルーパ駆動電動機2人の回転速度検出値Nが修
正され、張力検出値Tfおよびルーパ動作角度検出値θ
が目標値近傍に制御される。
なお、上述の構成では状態ベクトルXの要素が全て検出
可能として制御系を構成したが、Xの要素のうちΔla
tΔI、Δ2工、Δz2.Δ2.については検出不可能
な場合制御ループを省略してもかまわない。
〔発明の効果〕
かくして本発明によれば、次のような効果が認められる
■ 従来のルーパ制御系ではスタンド間張力制御とルー
パ動作角度制御との間に介在する相互干渉が考慮されて
おらず、そのため安定性に問題があった。本発明では、
物理現象に忠実にモデルを作り、ルーパ制御系を一人力
λ出力の多変数制御系ととらえて制御系を構成したので
、各変数間の相互干渉が考慮されており安定性に優れた
ルーパ制御装置が得られる。
■ 従来のルーパ制御系では上記の相互干渉による影響
を抑えるために制御応答を低下させねばならず、為周波
外乱に対する追随の悪化を招いていた。本発明では、各
変数間の相互干渉を考慮した構成となっているために制
御応答低下の必要はなく、したがって高周波外乱に対す
る追随性に優れている。
■ 従来のルーパ制御系ではスタンド間張力の検出を行
なっていなかったために実績張力に基づいたルーパ制御
は行なわれておらず、製品品質の悪化を招いて込たが、
本発明では張力検出器を設置することにより実績張力に
基づいたルーパ制御が可能となり品質の向上につながる
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置の構成を表わすブロック図、第2図は
本発明の一実施例の構成を示すブロック図である。 ゛ /A・・・ルーパ電動機速度制御装置 2人・・・ルーパ駆動電動機 3A・・・ルーパ機械系 ≠A・・・主機電動機速度制御装置 夕A・・・主機電動機 4A・・・スタンド間張力発生機構 りA、/(1)A・・・積分器 /ノル30・・・比例ゲイン 3/〜33・・・加算器 3q〜、?7・・・積分ゲイン。 出願人代理人   猪 股    清

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l 圧延スタンドのロールを駆動する主機電動機の回転
    速度を制御する主機電動機速度制御装置と、連続圧延ス
    タンド間にあるルーパな駆動するルーバ駆動電動機に流
    れる電機子電流および回転速度をカスケードに制御する
    ルーパ駆動電動機速度制御装置とを有する連続圧延機に
    おいて、主機電動機の速度目標値修正量を、 ■ スタンド間の被圧延材の張力検出値と張力目標値と
    の偏差について第7の積分動作を行なう手段と、張力検
    出値と制御開始時の張力検出値との偏差について第7の
    比例動作を行なう手段。 ■ ルーパ動作角度検出値とルーパ動作角度目標値との
    偏差について第2の積分動作を行なう手段と、ルーパ動
    作角度検出値と制御開始時のルーパ動作角度検出値との
    偏差について第コの比例動作を行なう手段。 ■ 前記ルーパ駆動電動機に流れる電機子電流の検出値
    と制御開始時の値との偏差について第3の比例動作を行
    なう手段。 ■ 前記ルーバ駆動電動機の回転速度検出値と制御開始
    時の値との偏差について第≠の比例動作を行なう手段。 で示される手段の加算により合成し前記主機電動機速度
    制御装置に出力する機構と、 ルーパ駆動電動機速度制御装置の速度目標値修正量を、 ■ スタンド間の被圧延材の張力検出値と張力目標値と
    の偏差について第3の積分動作を行なう手段と、張力検
    出値と制御開始時の張力検出値との偏差について第3の
    比例動作を行なう手段、■ ルーパ動作角度検出値とル
    ーパ動作角度検出値との偏差について第μの積分動作を
    行なう手段と、ルーパ動作角度検出値と制御開始時のル
    ーパ動作角度検出値との偏差について第6の比例動作を
    行なう手段、。 ■ 前記ルーパ駆動電動機に流れる電機子電流の検出値
    と制御開始時の値との偏差について第7の比例動作を行
    なう手段、 ■ 前記ルーパ駆動電動機の回転速度検出値と制御開始
    時の値との偏差について第ざの比例動作を行なう手段、 で示される手段の加算により合成し前記ルーパ駆動電動
    機速度制御装置に出力する機構とを備えることを特徴と
    する連続圧延機のルーパ制御装置。 2 主機電動機の速度目標修正量に次の■ 前記主機電
    動機の回転速度検出価と制御開始時の値との偏差につい
    て第りの比例動作を行なう手段、 ■ 前記主機電動機の回転速度検出値と制御開始時の値
    との偏差について第1Oの比例動作を行なう手段、 を加え、 ルーパ駆動電動機速度制御装置の速度目標修正量に次の ■ 前記主機電動機の回転速度検出値の制御開始時の値
    との偏差につ−て第1/の比例動作を行なう手段、 ■ 前記主機電動機に流れる電機子電流の検出値と制御
    開始時の値との偏差について第1ユの比例動作を行なう
    手段、 を加える特許請求の範囲第1項記載の連続圧延機のルー
    パ制御装置。 3 主機電動機の速度目標修正量にさらに次のO前記ル
    ーパ駆動電動機速度制御装置内速度制御用PIコントロ
    ーラの積分動作出力の制御開始時の値との偏差について
    第13の比例動作を行なう手段、 ■ 前記ルーバ駆動電動機速度制御装置内マイナ電流制
    御用PIコントローラの積分動作出力の制御開始時の値
    との偏差について第1μの比例動作を行なう手段、 ■ 前記主機速度制御装置内のマイナ電流制御用PIコ
    ントローラの積分動作出力の制御開始時の値との偏差に
    ついて第1Sの比例動作を行なう手段、■ 前記主機速
    度制御装置内マイナ電流制御用P■コントローラの積分
    動作出力の制御開始時の値との偏差について第1Aの比
    例動作を行なう手段、を加え、 ルーパ駆動電動機速度制御装置の速度目標修正量にさら
    に次の ■ 前記ルーパ駆動電動機速度制御装置内速度制御用P
    Iコントローラの積分動作出力の制御開始時の値との偏
    差について第17の比例動作を行なう手段。 [F] 前記ルーパ駆動電動機速度制御装置内のマイナ
    電流制御用PIコントローラの積分動作出力と制御開始
    時の値との偏差について第7gの比例動作を行なう手段
    、 ■ 前記主機速度制御装置内速度制御用PIコントロー
    ラの積分動作出力の制御開始時の値との偏差について第
    19の比例動作を行なう手段、■ 前記主機速度制御装
    置内マイナ電流制御用PIコントローラの積分動作出力
    の制御開始時の値との偏差について第20の比例動作を
    行なう手段。 を加える特許請求の範囲第4項記載の連続圧延機のルー
    パ制御装置。
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