JPS6120370B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ゲージメータ式を利用してサンプル
値制御により被圧延部材の板厚を制御する方法に
関する。

ゲージメータ式は圧延機により圧延される被圧
延部材の板厚を求める数式であつて、圧延機自体
を一つの弾性体とみなし、フツクの法則により導
くことができる。つまり、圧延された被圧延部材
の板厚ｈは圧延ロール間隙をＳ、圧延荷重をＦ、
圧延機全体のばね定数をＭとすると、 ｈ＝Ｓ＋Ｆ／Ｍ で表わされ、これは主に被圧延部材の板厚の自動
制御に利用されている。

目標となる被圧延部材の板厚とこれに対応して
あらかじめ設定される目標圧延ロール間隙と圧延
荷重とに対し、実際の圧延によつて得られた被圧
延部材の板厚偏差（板厚誤差量）Δｈとこの時の
圧延ロール間隙偏差（圧延ロール間隙誤差量）Δ
Ｓと圧延荷重偏差（圧延荷重誤差量）ΔＦとの間
には、 Δｈ＝ΔＳ＋ΔＦ／Ｍ なる関係が成立することになる。従つて、 ΔＳ＋ΔＦ／Ｍ＝０ となるように圧延ロール間隙と圧延荷重とを制御
すれば良いが、一般に制御装置における応答特性
の安定化を図るため、 ΔＳ＋ｋ・ΔＦ／Ｍ＝０
（ただし、０＜ｋ＜１） となるような制御が行なわれており、このｋは通
常チユーニング率と呼称されているものである。

このように、圧延機により圧延される被圧延部
材の板厚をサンプル値制御によつて実現した従来
の制御装置を第１図に示す。被圧延部材１を圧延
する上下二つの圧延ロール２，３のうち、上方に
位置する圧延ロール２には上端が油圧シリンダ４
のラム５に固定された上ロール群６が接続してお
り、剛体をなす上部基礎７に固定された圧延荷重
検出装置として機能するロードセル８には、圧延
ロール間隙検出装置として機能するシリンダ位置
検出器９を介して前記油圧シリンダ４が懸吊さ
れ、下方に位置する圧延ロール３に接続する下ロ
ール群１０の下端は、剛体をなす下部基礎１１に
支持された状態となつている。

ロードセル８により検出された圧延荷重Ｆは、
係数積算器１２によつて圧延機全体のばね定数Ｍ
の逆数１／Ｍが掛けられ、Ｆ／Ｍとなつて減算増
幅器１３に送られる。一方、これとは別にこの減
算増幅器１３に送られている目標圧延荷重F₀と
前記圧延機全体のばね定数Ｍの逆数１／Ｍとの積
F₀／Ｍにより、減算増幅器１３は減算機能によ
つて圧延荷重偏差Δｈと前記圧延機全体のばね定
数Ｍの逆数１／Ｍとの積ΔＦ／Ｍを特定のサンプ
リング時間間隔T₂ごとに検知するサンプラ１４
に出力する。このサンプラ１４によつて検知され
た値ΔＦ／Ｍは、ホールド回路１５に接続する係
数積算器１６によつてチユーニング率ｋが掛けら
れ、ｋ・ΔＦ／Ｍとなつて加算増幅器１７に送ら
れる。

一方、シリンダ位置検出器９により検出された
圧延ロール間隙Ｓは、目標圧延ロール間隙S₀と共
に減算増幅器１８に送られ、この減算増幅器１８
は減算機能によつて圧延ロール間隙偏差ΔＳを所
定のサンプリング時間間隔T₁ごとに検知するサ
ンプラ１９に出力する。このサンプラ１９によつ
て検知された値ΔＳはホールド回路２０を介して
前記加算増幅器１７に入力される。従つて、加算
増幅器１７はその加算機能によつて前述したｋ・
ΔＦ／Ｍと圧延ロール間隙偏差ΔＳとの和ΔＳ＋
ｋ・ΔＦ／Ｍを算出し、この値が演算増幅器２１
を介して制御弁２２に送られる。演算増幅器２１
はこの信号を受けて ΔＳ＋ｋ・ΔＦ／Ｍ＝０ となるように圧油供給装置２３から油圧シリンダ
４内へ供給される圧油２４の圧力を制御弁２２を
介して調整することによつて、被圧延部材１の板
厚ｈを制御するようになつている。

このように、ゲージメータ式を利用した従来の
板厚制御方法では、圧延荷重Ｆや圧延ロール間隙
Ｓを計測する場合にサンプリング時間間隔T₁を
充分密に設定すると共にこれら計測値をホールド
回路２０を通過させることにより、ホールド回路
２０の出力信号が圧延荷重Ｆ及び圧延ロール間隙
Ｓの動的挙動の周波数範囲をカバーし得る周波数
帯域を持たせている。

ところが、このような従来のロツクオン
BISRA制御方法では前述したようにチユーニン
グ率ｋを１とすることが制御動作の追従性等の安
定化の観点から不可能であるため、制御される被
圧延部材１の板厚ｈには常に（１−ｋ）・ΔＦ／
Ｍなる板厚偏差が生じていることになる。

又、従来の板厚制御方法で圧延ロール２の動的
挙動が不安定となる周波数は、高周波帯域である
のが普通である。これは、操作信号に対する圧延
ロール２の追従性が悪くてその運動に位相遅れが
生ずる結果、フイードバツクされて高周波の振動
となつて表れるためである。このため、高周波帯
域での操作信号が大きくなりすぎないようにルー
プゲインを小さくしてやる必要があり、具体的に
１より小さい値のチユーニング率ｋをフイードバ
ツク信号に乗せている。しかし、チユーニング率
ｋを乗ずる従来の方法では低周波帯域でフイード
バツク信号の値が小さくなつてしまい、低周波域
でのループゲインが低下して圧延精度が悪化する
欠点を有していた。

本発明は、ゲージメータ式を利用してサンプル
値制御により被圧延部材の板厚を制御するに際
し、従来では根本的に消去することのできなかつ
た板厚偏差−（１−ｋ）・ΔＦ／Ｍを極力少なくし
て、その板厚精度を向上させ得る制御方法を提供
することを目的とするものである。

この目的を達成する本発明による圧延機の板厚
制御方法にかかる構成は、圧延荷重検出装置及び
圧延ロール間隙検出装置を具えた圧延機全体のば
ね定数の逆数と目標圧延荷重に対して特定のサン
プリング時間間隔ごとに求められる圧延荷重偏差
と０から１までの間で値が決められるチユーニン
グ率との積と、前記圧延機全体のばね定数の逆数
と前記目標圧延荷重に対して前記サンプリング時
間間隔よりも長い時間間隔ごとに求められる圧延
荷重偏差と１から前記チユーニング率を減じた値
との積と、目標圧延ロール間隙に対して所定の時
間間隔ごとに求められる圧延ロール間隙偏差とを
加えることによつて得られる制御操作値をフイー
ドバツクして、前監圧延機により圧延される被圧
延部材の板厚を制御するようにしたことを特徴と
する。

以下、本発明による圧延機の板厚制御方法の一
実施例について、その概略構造を表わす第２図を
参照しながら詳細に説明するが、第１図と同一符
号の箇所は第１図に対して説明した従来のものと
全く同一機能を有するものであるから、それらに
ついての説明は省略する。

減算増幅器１３から出力するΔＦ／Ｍの値は、
従来のサンプラ１４、ホールド回路１５、係数積
算器１６を通つて加算増幅器１７に達するもの
と、本発明により新たに追加されたサンプラ２
５、ホールド回路２６、係数積算器２７を通つて
加算増幅器１７に達するものとの二系統に利用さ
れる。前記サンプラ２５は、従来のサンプラ１４
による特定のサンプリング時間間隔T₂よりも長
いサンプリング時間間隔T₈でΔＦ／Ｍの値をホ
ールド回路２６に入力し、係数積算器２７は１か
らチユーニング率ｋを減じた値（１−ｋ）とこの
ホールド回路２６からのΔＦ／Ｍとの積（１−
ｋ）・ΔＦ／Ｍを加算増幅器１７に入力するよう
になつている。従つて、従来のホールド回路１５
からの出力と新たに追加された系統のホールド回
路２６からの出力とはサンプリング時間間隔が一
致していないため、このホールド回路２６からの
出力をΔF¹とすると、加算増幅器１７には、
ｋ・ΔＦ／Ｍと（１−ｋ）ΔF¹／Ｍとホールド
回路２０からのΔＳとが入力している状態とな
る。

つまり、本発明では、 ΔＳ＋ｋ・ΔＦ／Ｍ ＋（１−ｋ）・ΔF′／Ｍ＝Ｏ なる制御を行なつているのであり、従来では全く
利用されなかつた（１−ｋ）・ΔF¹／Ｍという根
本的な板厚偏差を積極的に消去しようとしている
のである。

この本発明で新たに付加したループでは、圧延
荷重Ｆの検出をその動的挙動の周波数領域のうち
の低周波域のみをカバーするように、データ検出
のサンプリング時間間隔T₃を通常のサンプリン
グ時間間隔T₂よりも広げており、この結果、サ
ンプラ２５からの値に基づいたホールド回路２６
の出力信号は、圧延荷重Ｆの動的挙動のうちの低
周波領域のみ抽出されることとなる。これは、サ
ンプリング時間間隔T₃が広がるとホールド回路
２６によつて高周波領域の信号の減表率が大きく
なり、低周波領域の信号が出力信号の大部分を占
める状態となる性質を有しているためである。

上述した二系統のループにおいて、各ループ内
のサンプラ１４，２５により離散時間信号となつ
たデータは、それぞれのホールド回路１５，２６
によつて時間的に連続したデータに変換される。
従つて、検出時間の全く異なるデータでも各ホー
ルド回路１５，２６のアナログ出力に関しては加
算することができ、これらアナログ出力を加算し
た後の出力信号は低周波域のデータを加算したも
のとなつて板厚制御に使用される。

ところで、ある一定のサンプリング時間間隔Ｔ
で元の波形を再現するためには、元の波形中に含
まれる最大の周波数をωとすると、 ω≦２π／２Ｔ （ただし、πは円周率） なる関係を満足する必要があり（サンプリング定
理）、圧延機においても圧延前の被圧延部材の板
厚や圧延温度等の外乱による波形（板厚偏差）が
充分把握され且つ制御できるようにサンプリング
時間間隔T₁，T₂を設定しなければならない。ま
ず、圧延ロール間隙偏差ΔＳに対するサンプリン
グ時間間隔T₁は、油圧シリンダ４の暴走を防ぐ
ためにラム５の最大速度に対応して決定し、次に
ΔＦ／Ｍに対するサンプリング時間間隔T₂は、
スキツドマークや圧延前の被圧延部材１の板厚の
外乱（むら）による周波数帯域に応じて決めると
よいが、T₂なるサンプリング時間間隔で再現さ
れる全周波数に対してチユーニング率ｋを掛けて
いるため、従来では（１−ｋ）に関する情報が何
ら利用されていないことをすでに述べた。しか
し、ｋ＝１とした場合には前記外乱のうちの高周
波数領域に対してオーバシユートヤアンダーシユ
ートを繰り返しやすく、圧延される被圧延部材１
の板形状に悪影響を及ぼすことはすでに明白であ
る。

以上のことから、低周波数領域に対してはチユ
ーニング率ｋを１としてフイードバツクすること
が可能であり、高周波数領域に対してはチユーニ
ング率ｋを１より小さい値で板厚ｈの制御を行な
うとよい。つまり、低周波数領域に対してチユー
ニング率ｋを１とするためには、前記サンプリン
グ定理によりT₂よりもT₃を更に長いサンプリン
グ時間間隔とする（例えば、T₂の５倍から10倍
程度）ことにより達成される。本来、低周波域で
のチユーニング率ｋは追従性等の安定化のために
は不要であるから、低周波域でのチユーニング率
ｋを補正して実質的にチユーニング率ｋを１に設
定しても不安定現象は発生しない。本発明では低
周波域でのチユーニング率ｋを１とすることによ
つて、圧延精度の向上と同時に高周波領域でのチ
ユーニング率ｋが１以下であることを生かして追
従性等の安定化が可能である。

このように本発明の圧延機の板厚制御方法によ
ると、（１−ｋ）・ΔＦに関するサンプリング時間
間隔をｋ・ΔＦに関するサンプリング時間間隔に
対して長くしたので、従来では外乱のうちの低周
波領域に対してもチユーニング率ｋがそのまま作
用して板厚偏差を減少させることができなかつた
が、本発明ではこの低周波領域のチユーニング率
ｋを１にすることが可能となり、従つて低周波領
域における応答性が正確になつてその板厚偏差が
減少した分だけ板厚精度をを向上させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延機によつて圧延される被圧延部材
の板厚を従来の方法によつて制御する原理を表わ
すブロツク図であり、第２図はこれを本発明の方
法の一実施例によつて制御する原理を表わすブロ
ツク図である。 図面中、１は被圧延部材、２，３は圧延ロー
ル、４は油圧シリンダ、５はラム、８はロードセ
ル、９はシリンダ位置検出器、１２，１６，２７
は係数積算器、１３，１８は減算増幅器、１４，
１９，２５はサンプラ、１５，２０，２６はホー
ルド回路、２１は演算増幅器、２２は制御弁、２
３は圧油供給装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧延荷重検出装置及び圧延ロール間隙検出装
   置を具えた圧延機全体のばね定数の逆数と目標圧
   延荷重に対して特定のサンプリング時間間隔ごと
   に求められる圧延荷重偏差と０から１までの間で
   値が決められるチユーニング率との積と、前記圧
   延機全体のばね定数の逆数と前記目標圧延荷重に
   対して前記サンプリング時間間隔よりも長い時間
   間隔ごとに求められる圧延荷重偏差と１から前記
   チユーニング率を減じた値との積と、目標圧延ロ
   ール間隙に対して所定の時間間隔ごとに求められ
   る圧延ロール間隙偏差とを加えることによつて得
   られる制御操作値をフイードバツクして、前記圧
   延機により圧延される被圧延部材の板厚を制御す
   るようにしたことを特徴とする圧延機の板厚制御
   装置。