JPH01157710A - 圧延機の自動板厚制御方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は圧延機において圧延材の板厚を自動的に制御す
るための方法に関し、特にフィードフォワード式の板厚
制御方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来の圧延機における自動板厚制御の方法は。

一般にフィードバック方式が採用されている。しかしな
がらフィードバック方式では板厚検出信号の時間遅れ、
あるいは作動機構の時間遅れのため、高精度の制御を遅
れなく行うことは困難である。

この問題を解決するために、フィードフォワード制御を
導入することがある。

圧延機のフィードフォワード制御は次のように行われる
。

ΔＳ＝（ｍ／Ｍ）ΔＨ・・・・・・（１）もしくは　Δ
Ｓ＝Ａ（ｍ／Ｍ）ΔＨ・・・・・・（２）ここで　ΔＳ
：ロール間隙 ｍ：材料の塑性定数 Ｍ：ミル定数 ΔＨ：入側板厚偏差 Ａ：補正係数（制御利得値） 圧延機入側板厚計からの板厚偏差信号は、（１）式のよ
うに乗算されロール間隙ΔＳが計算される。

材料の塑性定数ｍ、ミル定数Ｍは、計算のための常数で
事前に設定されるが、材料の塑性定数ｍに関しては、同
材料であっても温度、塑性加工の度合いによって変化す
るなどの理由で完全に把握することが難しい。

そこで、補正係数として制御利得値Ａを設け、それを（
１）式右辺に乗算した（２）式によってロール間隙ΔＳ
を計算し、前記制御利得値Ａの値は自動的に小幅修正す
る手段を別途設けることで制御精度の向上をはかってい
る。

フィードフォワード制御による圧延機の自動板厚制御方
法の一例を第４図および第５図に示す。

第４図は従来の圧延機の自動板厚制御方法のブロック図
であり、１は圧延材、２は圧延材１を供給する入側リー
ル、３は圧延材１を巻き取る出側リール、４は圧延材１
を圧延する圧延ロールである。

５は圧延前の圧延材１の板厚みを計測し入側板厚偏差と
して出力する入側板厚計、６は圧延後の圧延材１の板厚
みを計測し出側板厚偏差として出力する出側板厚計、７
は圧延機の入側速度を検出するパルスジェネレータ、８
は圧延材１の入側板厚計５と圧延ロール４との間の走行
時間を考慮して信号を相当時間遅延する出力タイミング
回路、９はロール間隙を変化させて圧延材１の板厚を制
御する圧延機油圧圧下制御装置、１０は出側板厚偏差の
積分量を圧延機油圧圧下装置９ヘフイードバツクするフ
ィードバック制御装置、１１は入側板厚偏差を一時記憶
しパルスジェネレータ７の信号の演算処理によって圧延
材１の同一点が出側板厚計６を通過した時点で呼び戻し
た前記入側板厚偏差のデータとそのときの出側板厚偏差
の値とをペアで出力するトラッキング回路である。

１２ａは入側板厚計５の計測値を受けて圧下量の計算お
よび制御利得値の更新を行う制御演算器で、ハードウェ
アはＣＰＵ、メモリ等よりなる制御用電子計算機であり
、制御プログラムを後述するが、その機能に相当するブ
ロック図を第４図にあわせ示す。

第４図において、１３は前述（２）式で使用するＭ、ｍ
の値を設定する数値設定器、１４は入側板厚偏差ΔＨを
受けそれに（ｍ／Ｍ）を乗算する第１演算器、１５は制
御利得値Ａを乗算して、フィードフォワード出力量ΔＳ
を演算する第２演算器、１６は前述制御利得値Ａの値を
保持しているメモリ、１７はトラッキング回路１１で入
側、出側ペアになった圧延材同一点の入側板厚偏差と出
側板厚偏差とからメモリ１６の数値を増減するＡＧＣ制
御器である。

演算器１２ａの制御プログラムの流れ図を第５図（ａ）
および（ｂ）に示す。同プログラムは、主として後述Ａ
ＧＣ動作を行うメインルーチン（Ａ５１〜Ａ６０）と、
主として前出（２）式の計算を行う割込みルーチン（Ａ
６１〜Ａ６３）より成っている。

この従来の自動板厚制御方法の手順は、次のように行わ
れる。

圧延材１が入側リール２より供給され圧延ロール４によ
って圧延され出側リール３に巻き取られる。入側板厚計
５よりの入側板厚偏差ΔＨは演算器１２ａに入力される
。演算器１２ａにおいては、割込みルーチンが起動され
、 ステップＡ６１で入側板厚偏差ΔＨを取り込み、ステッ
プＡ６２で（２）式により定数ｍおよびＭ、制御利得値
Ａを乗除算されてロール間隙ΔＳが演算され、 ステップＡ６３でロール間隙ΔＳを出力タイミング回路
８へ送出する。

割込みルーチンで演算された前記ロール間隙ΔＳは出力
タイミング回路８によって圧延材１の走行時間に相当す
る遅延時間の後、圧延機油圧圧下制御装置９に信号出力
されてロール圧下量の制御を行う。

なお、フィードフォワード制御はオープンループであり
、出側板厚偏差の零点の補正ができないので、フィード
バック制御装置１０が併用されている。

前記制御利得値Ａは、圧延材１の材質、寸法によって最
適値が異なるので、後述のように圧延に先立ち設定入力
されるとともに、圧延中の調整手段として自動利得調整
（Ａ　ｕｔｏｍａｔｉｃ　　Ｇ　ａｉｎ　　Ｃ。

ｎｔｒｏｌ　　：以下、ＡＧＣという）が行われる。

このＡＧＣの方法は、たとえば、出側の板厚計６による
出側板厚偏差Δｈと、トラッキング回路１１によって入
側板厚偏差ΔＨを順次−時記憶し圧延材１の同一点が出
側板厚計６を通過した時点で呼び戻した前記入側板厚偏
差データΔＨｈとの。

両者の値によって制御利得値Ａの値を増減調整しようと
するものである。

このＡＧＣ作用は、演算器１２ａにおいて、メインルー
チンＡ５１〜Ａ６０のなかで行われ、ステップＡ５１は
プログラム全体の初期設定で、（２）式の計算に使用す
る定数がキーボード入力などで設定され、 ステップＡ５２で前記呼び戻した入側板厚偏差データΔ
Ｈｈの入力を待ち、 ステップＡ５３で出側板厚偏差Δｈを読み込み、ステッ
プＡ５４で出側板厚偏差Δｈの絶対値が不感帯＠Ｅより
小さければなにもせずステップ八６０へ行き、 ステップＡ５５で入側板厚偏差ΔＨｈの符号が調べられ
、正であればステップＡ５６で、負であればステップＡ
５７で、出側板厚偏差Δｈの符号が調べられる。

ステップＡ５８は入側出側の符号が同じの場合で制御利
得値Ａの値が一定数たとえば０．１増加せしめられ、 ステップＡ５９は符号が異なる場合でＡの値が一定数た
とえば０．１減少せしめられる。

ステップＡ６０で操作盤のスイッチ等を参照して、演算
を継続するのであればステップＡ５２に戻る。

以上のステップＡ５４〜Ａ５９のＡＧＣ動作を要約する
とつぎのとおりである。

（１）出側板厚偏差Δｈの絶対値が不感帯値Ｅ未満なら
、制御利得値Ａは変更しない。

（２）出側板厚偏差Δｈの絶対値が不感帯値８以上で、
入側板厚偏差データΔＨｈの符号と出側板厚偏差Δｈの
符号が同じであれば、ロール間隙ΔＳの調整量が小さい
と判断し、これを大きくするために、制御利得値Ａを一
定量（たとえば０．１）増加させる。

（３）出側板厚偏差Δｈの絶対値が不感帯値８以上で、
入側板厚偏差データΔＨの符号と出側板厚偏差Δｈの符
号が異なれば、ロール間隙ΔＳの調整量が大きいと判断
し、これを小さくするために、制御利得値Ａを一定量（
たとえば０．１）減少させる。

こうして、変数領域に設定保持されている制御利得値Ａ
の過不足を調整して、最適なフィードフォワード制御動
作点を得るようにしている。

［解決しようとする問題点］ 上記した従来の板厚制御方法においては、入側板厚偏差
ΔＨの符号と出側板厚偏差Δｈの符号により制御利得値
Ａを増減調整しているが、入側板厚偏差のトラッキング
に誤差を生じたとき制御利得値Ａの増減方向が逆になり
、出側板厚偏差をかえって大きくする場合がある。

しかしながら１種々の圧延速度に対して常にトラッキン
グ誤差を零にすることは実操業上置しいので、精度のよ
い出側板厚制御が行えないことがある。

本発明は、上述の問題点を解決しようとするもので、多
少のトラッキング誤差があっても、制御結果が不良とな
らない圧延機の自動板厚制御方法を得ることを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の圧延機の自動板厚制御方法は、圧延機の出側板
厚偏差の平均振幅値が所定の不感帯値内にないとき、所
定の学習機能によりフィードフォワード制御利得値を修
正することを特徴としている。

［作用］ 入側板厚偏差の時間的変動が正弦波であると仮定すると
、トラッキング誤差の有無により変化するトラッキング
後の波形特性値は位相のみであり、振幅は変化しない。

この振幅が変化しないということは波形が正弦波でなく
ても成立する。

本発明は上述の観点から、トラッキングの誤差を受けな
い振幅値によって制御状態を判定しようとするもので、
トラッキングされた入側板厚偏差の振幅値と、出側板厚
偏差の振幅値とを演算し、（１）出側板厚偏差の振幅値
が充分小さいときは、板厚制御が良好に機能していると
判断し、現状を継続する。あるいは、 （２）出側板厚偏差の振幅値が比較的に大きいときは、
出側板厚偏差の振幅値の入側板厚偏差の振幅値に対する
比を不適合度指標としてそれの増加傾向か減少傾向かで
制御利得値を増加減少あるいは減少増加させる等の学習
機能により、フィードフォワード制御利得値を増減する ものである。

板厚偏差の振幅値は、区間標準偏差の算出によって正確
に演算できるが、圧延制御の場合は板厚偏差の正負が対
称に近いので、自乗平均平方根、あるいは絶対値の平均
等の演算値を、振幅値と同等に使用することができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面により詳細に説明する。

なお、既述の符号は同一の部分を示しており、説明は省
略する。

第２図は一実施例としての圧延機の自動板厚制御方法に
よる制御装置のブロック図で、１２は入側板厚計５の計
測値を受けて圧下量の計算および制御利得値の修正を行
う制御演算器、１８は入側板厚計５の計測値と出側板厚
計６の計測値とから制御利得値を演算しメモリ１６へ出
力するＡＧＣ演算制御器である。

第１図（ａ）〜（ｅ）はＡＧＣ演算制御器１８の制御動
作を示すフローチャートである。

同第１図（ａ）はメインプログラムのフローチャートで
あり、 ステップＡ１では、不感帯値Ｅを設定する。

ステップＡ２では、入側板厚偏差の平均振幅値としての
入側板厚偏差平均値１丁を計算する。

ステップＡ３では、出側板厚偏差の平均振幅値としての
出側板厚偏差平均値１丁を計算する。

ステップＡ４では、板厚偏差減衰率Ｘｊの計算をする。

Ｘｊは制御利得値Ａを増加させるが減少させるかの判定
値である。

ステップＡ５では、出側板厚偏差平均値Ａｈが不感帯Ｅ
に入っているかの判断を行う。τｈ＜Ｅのとき、つまり
、不感帯内に入っているときは十分な板厚精度が得られ
ているので制御利得値Ａを変更しない。直ちにステップ
Ａ７へ行く。

ステップＡ６では、τｈ≧Ｅのとき、つまり。

不感帯Ｅ内に入っていないときで、十分な板厚精度が得
られていないので制御利得値Ａを変更し、板厚精度を良
くする。

ステップＡ７では、演算を続行するか、操作盤のスイッ
チを参照するなどして判断をする。続行するときはステ
ップＡ２へもどる。続行しないときはエンドに進み終了
する。

第１図（ｂ）は入側板厚偏差平均値τπを計算する第１
のサブプログラムのフローチャートであり、 −ステップＡ８では、入側板厚偏差ΔＨｉの読込を行う
、すなわち、入側板厚計５の信号を所定のサンプリング
ピッチで読み込む。

ステップＡ９では、入側板厚偏差ΔＨｉの絶対値化を行
う。これは次ステツプで平均値を求めるための前処理で
ある。

ΔＨｉ→１ΔＨｉ　ｌ ステップＡＩＯでは、入側板厚偏差ΔＨｉの平均値τＫ
を求める。ここで、ｎはサンプル数である。

ΔＨ＝Ｄ／ｎ）（ＩΔＨｘ　Ｉ　＋　ＩΔＨ２＋＋・・
・・・・＋１ΔＨｎｌ　） 第１図（Ｑ）は出側板厚偏差平均値Ａｈを計算する第２
のサブプログラムのフローチャートであり、 ステップＡｌｌでは、入側板厚偏差ΔＨｉをパルスジェ
ネレータ７の信号によりトラッキングして、同一地点の
材料が出側板厚計６に到達するポイントを求める。

ステップＡ１２では、入側板厚偏差ΔＨｉと同一地点の
出側板厚偏差Δｈｉの読込を行う。

ステップＡ１３では、出側板厚偏差Δｈｉの絶対値化を
行う。

Δｈｉ→１Δｈｉｌ ステップＡ１４では、出側板厚偏差Δｈｉの平均値τ丁
を求める。ここで、ｎはステップＡＩＯのサンプル数ｎ
と同じである。

Δｈ＝（１／ｎ）（ｌΔｈ　□Ｉ　＋　ｌΔｈ　２１　
＋　・−・−＋１Δｈｎｌ） 第１図（ｄ）は板厚偏差減衰率Ｘｊの計算をする第３の
サブプログラムのフローチャートであり、ステップＡ１
５では、ステップＡＩＯで求めた入側板厚偏差平均値Ａ
Ｈ及びステップＡ１４で求めた出側板厚偏差平均値Ａｈ
より次式で板厚偏差減衰率Ｘｊを求める。

Ｘｊ＝Δｈ／ΔＨ Ｘｊの値が小さいほど制御利得値Ａの値が適切で出側板
厚偏差が小さくなっていると言える。

ステップＡ１６では、Ｘｊが第１回目の値Ｘ工かの判断
を行う。Ｙｅｓのとき前回のＸｊがないのでステップＡ
１７で行う　Ｘｊ）Ｘｊ−ｘの比較ができない。リタン
してステップＡ７へ進む。ＮｏのときはステップＡ１７
へ進む。

第１図（ｅ）は制御利得値Ａを変更する第４のサブプロ
グラムのフローチャートであり、ステップＡ１７では、
Ｘｊ：＞Ｘｊ−ｘの判断を行う。

Ｘ　ｊ−ｘは前回演算され一時記憶されていたＸｊであ
る。今回の板厚偏差減衰率Ｘｊが前回の板厚偏差減衰率
Ｘ　ｊ−ｘより大きくなったか、つまり今回の出側板厚
偏差が前回より悪くなったかの判断をする。

Ｙｅｓのときは悪くなった時であり、ステップＡ１９へ
進む。ＮＯのときは良くなった時であるので、ステップ
Ａ１８へ進む。

ステップＡ１８では、前回制御利得値を下げたかの判断
を行う。Ｙｅｓのとき前回制御利得値を下げて板厚偏差
減衰率Ｘｊが小さくなった。さらにＸｊ　を小さくする
ために今回も制御利得値Ａを下げる。ステップＡ２１へ
進む。

Ｎｏのとき前回制御利得値Ａを上げてＸｊが小さくなっ
た。さらにＸｊを小さくするために今回も制御利得値Ａ
を上げる。ステップＡ２０へ進む。

ステップＡ１９でも、前回制御利得値Ａを下げたかの判
断を行う。Ｙｅｓのとき前回制御利得値Ａを下げてＸｊ
が大きくなった。つまり出側板厚偏差が大きくなり悪く
なった。よって今回は前回と逆に制御利得値Ａを上げる
。ステップＡ２０へ進む。

Ｎｏのとき前回制御利得値Ａを上げて板厚偏差減衰率Ｘ
ｊが大きくなった。つまり、出側板厚偏差が大きくなり
悪くなった。よって、今回は前回と逆に制御利得値Ａを
下げる。ステップＡ２１へ進む。

ステップＡ２０では、制御利得値Ａを０．０２増加させ
る。前回の制御利得値Ａに０．０２加えたものを今回の
制御利得値Ａとする。本例では０．０２としているが他
の値でも良い。リタンしてステップＡ７へ進む。

ステップＡ２１では、制御利得値Ａを０．０２減少させ
る。前回の制御利得値Ａから０．０２減じたものを今回
の制御利得値Ａとする。本例では０．０２としているが
他の値でも良い。リタンしてステップＡ７へ進む。

ここで、トラッキング誤差と平均振幅の関係をグラフに
より説明する。第３図はトラッキングの誤差と板厚偏差
信号の振幅の関係を示すグラフである。

第３図中、（ａ）は入側板厚偏差信号、（ｂ）は出側板
厚偏差信号、（Ｑ）はトラッキングが正常なときのトラ
ッキング後の入側板厚偏差信号、（ｄ）はトラッキング
誤差があるときのトラッキング後の入側板厚偏差信号で
ある。また、横軸下に記載のｒ＋、Ｏ，−Ｊはその瞬間
の信号の正負を示す符号である。

従来の制御利得値の修正方法は、出側板厚偏差信号と入
側板厚偏差信号の瞬間瞬間の符号関係によっており、入
側板厚偏差信号として上記（ｃ）が使われるか（ｄ）が
使われるかによって、符号関係が異なり、異常動作の原
因となる。

本発明は入側／出側の板厚偏差の平均振幅を比較する方
式であるが、第３図において、トラッキングが正常なと
きと、異常なときとのトラッキング後の入側板厚偏差信
号（ｃ）、（ｄ）の平均振巾は同じであることがわかる
。

平均振幅を絶対値の平均で算出すると、データの採取区
間の取りがたによって算出する平均値が若干変動するが
、数波長以上とすれば問題とはならなくなる。

本実施例の圧延機の自動板厚制御方法による制御装置は
このように構成されており、次に記すように動作する。

圧延機入側に設置されている入側板厚計５よりの入側板
厚偏差信号ΔＨｉが圧延材の所定走行毎に読み込まれ、
圧延材同一点が出側板厚計６の位置に到達するまで一時
記憶された後に出力されて、出側板厚偏差信号とともに
偏差平均値の計算が行われ、入側板厚偏差平均値ＡＨと
出側板厚偏差平均値τ丁が演算される。

出側板厚偏差平均値τ丁は予め設定されている不感帯値
Ｅと比較され、小さければ、制御状態は良好と判断され
、制御条件を修正する必要はなく、現状が維持される。

出側板厚偏差平均値τ丁が不感帯値Ｅより大きいときは
、入側板厚偏差平均値τ百と出側板厚偏差平均値Ａｈと
の比Ｘｊの値が増加傾向にあるか減少傾向にあるかが調
べられ、増加傾向のときは前回修正とは逆の方向に制御
利得値を変化させ、減少傾向のときは前回修正と同方向
に制御利得値を変化させる。

このようにして、本実施例の制御装置により。

トラッキング誤差があるときでも、出側板厚偏差が著し
く大きくなること（ハンチング）がなくなり、良好な出
側板厚精度を得ることができた。

［発明の効果］ 本発明の圧延機の自動板厚制御方法は、圧延機の出側板
厚偏差の平均振幅値が所定の不感帯値内にないとき、所
定の学習機能によりフィードフォワード制御利得値を修
正するので、トラッキング誤差の影響を受けることがな
く、精度の高い自動板厚制御を実行できて、製品品質、
生産性の両面で大きな効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は一実施例の圧延機の自動板厚制
御方法による制御装置のＡＧＣ演算制御器の動作を示す
フローチャート、第２図は同実施例の制御装置のブロッ
ク図、第３図はトラッキングの誤差と板厚偏差信号の振
幅の関係を示すグラフ、第４図は従来の圧延機の自動板
厚制御方法のブロック図、第５図（ａ）、（ｂ）は従来
の制御方法による演算器の制御プログラムの流れ図であ
る。 １・・・・・・圧延材、２・・・・・・入側リール、３
・・・・・・出側リール、４・・・・・・圧延ロール、
５・・・・・・入側板厚計、６・・・・・・出側板厚計
、７・・・・・・パルスジェネレータ、８・・・・・・
出力タイミング回路、９・・・・・・圧延機油圧圧下制
御装置、１０・・・・・・フィードバック制御装置、１
２・・・・・・制御演算器、１３・・・・・・数値設定
器、１４゜１５・・・・・・第１．第２演算器、１６・
・・・・・メモリ、１８・・・・・・ＡＧＣ演算制御器
。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所 代理人　　弁理士　　小　林　　傅 第１　図 第１図 （ｂ） （Ｃ） 第２図 第３図 圧及楕畏σ　− 第４図 案５図 第５図 （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧延される板材の圧延機入側における入側板厚偏
   差を取り込み、同入側板厚偏差と所定の制御利得値との
   乗算結果をもってロール圧下量を変化させて上記板材の
   板厚をフィードフオワード制御する圧延機の自動板厚制
   御方法において、前記圧延機の出側板厚偏差の平均振幅
   値が所定の不感帯値内にないとき、所定の学習機能によ
   り前記制御利得値を修正することを特徴とする圧延機の
   自動板厚制御方法。
2. （２）前記学習機能が、前記の出側板厚偏差の平均振幅
   値と前記入側板厚偏差の平均振幅値との比の時間経過前
   後の変化の方向によって前記制御利得値を修正するもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧
   延機の自動板厚制御方法。