JPH0871627A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧延プロセスの動特性の変化に関係なく，常
に制御系を安定に保ち且つ高速応答可能なルーパ制御を
実現しうる連続圧延機の制御装置。 【構成】 本装置０は，タンデム配置されたローラスタ
ンド１，１により圧延される被圧延材２に張力を与える
ルーパ３の位置を検出し，この検出データに基づいてス
タンド１，１のローラ速度を修正する制御系によって連
続圧延機を制御するに際し，上記ローラ速度の修正量
と，上記ルーパ位置の検出データとに基づいて上記制御
系の伝達関数の減衰係数を演算するパラメータ推定装置
７ａと，上記演算された減衰係数と予め記憶された減衰
係数の最大及び最小値とに基づいて，上記制御系の制御
ゲインを設定する補間型ＰＩコントローラ７ｂとを具備
している。上記構成により，常に制御系を安定に保ち且
つ高速応答可能なルーパ制御を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，高さや位置の制御を行
うフィードバック制御系の制御装置に係り，例えば連続
圧延機において圧延材料のスタンド間張力およびルーパ
位置を制御するルーパ高さの制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】高さや位置の制御を行うフィードバック
制御系の制御装置は広範囲な分野に応用されている。例
えば，図１７に示すような連続圧延機においては，各ス
タンド間の被圧延材張力は製品，板厚，板幅，板形状精
度に及ぼす影響が大きく，種々の圧延外乱に対してこの
張力値を一定に制御することが要求される。このため，
各スタンド間にルーパが設置されている。瞬間的な張力
変動はこのルーパが動いて吸収するが，定常時の張力は
ルーパ高さ（ルーパ角度）で決まる。従って，圧延外乱
のもとで，いかにルーパ高さを設定位置の近傍に制御す
るかが重要な課題となる。従来の連続圧延機の制御装置
０′を図１８に示す。図１８において，各スタンド１，
１間の被圧延材２の張力が適切な値となるように，ルー
パ３にはルーパモータ４により適当なトルクが与えられ
ている。ルーパ高さは，ルーパ角度検出器５により検出
したルーパ位置とルーパ位置設定器６により設定された
ルーパ設定位置との偏差に基づき，ルーパ位置制御装置
７′におけるＰＩコントローラ７ｂ′によって隣接スタ
ンドの圧延速度を修正するように制御される。即ち，Ｐ
Ｉコントローラ７ｂ′によりミルモータ８の速度制御器
９に信号が送られ，各スタンド１，１間の被圧延材２の
長さを介してルーパ３の位置が安定にその設定位置に復
帰保持するようにフィードバック制御が実施されてい
る。この制御系のブロック線図を図１９に示す。高さや
位置の制御を行うフィードバック制御系の制御装置には
同様の構成をとるものが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
連続圧延機の制御装置０′では，以下のような問題点が
あった。ルーパ系の応答特性はその周波数特性で一般に
表すことができるが，実際の操業状態，すなわち多種多
様な圧延材料や圧延中にも変化する圧延条件の下では，
ルーパ系の周波数特性は変動している。例えば，圧延材
料の特性によりルーパ系の共振周波数でのゲインピーク
値が変動したり，観測雑音の影響により高周波域でのゲ
インが大きくなったりする。従来装置０′におけるＰＩ
制御では，比例動作要素（Ｐ）や積分動作要素（Ｉ）に
よるフィードバックゲインは，制御系（ルーパ高さ系）
の周波数特性の変動は考慮せずに，全周波数域において
一定の値であった。このため，制御系の周波数特性が変
動したときに，ルーパ高さが不安定になることがあっ
た。この問題点は同様の構成をとる高さや位置の制御を
行うフィードバック制御系の制御装置全般に共通するも
のであった。第１，第２及び第３の発明は，このような
従来の技術における課題を解決するために，制御装置を
改良し，制御系の周波数特性の変動の中で特に変動が大
きく，制御系の安定性に影響を与える減衰係数等のパラ
メータの変動を考慮することにより，応答特性がよく，
且つ安定性にも優れたルーパ高さ等の高さや位置制御を
実現し得る制御装置を提供することを目的（第１の目
的）とするものである。また，第４の発明は，周波数特
性の変動にあわせて制御ゲインを自動調整することによ
り，応答特性がよく，且つ安定性にも優れたルーパ高さ
等の高さや位置制御を実現し得る制御装置を提供するこ
とを目的（第２の目的）とするものである。一方，従来
装置の制御ゲインチューニングは，トラブル（不安定現
象）を恐れるあまり，ゲインを下げることが中心となっ
ていた。そのため，安定性の確保と引き換えに，速応性
が犠牲になる場合があった。第５の発明は，安定性を確
保できる範囲内で制御ゲインをその増加をも含めて自動
調整することにより，応答特性がよく，且つ安定性にも
優れた高さや位置の制御を実現し得る制御装置を提供す
ることを目的（第３の目的）とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために第１の発明は，タンデム配置されたローラスタ
ンドにより圧延される被圧延材に張力を与えるルーパの
位置を検出し，該検出データに基づいて上記スタンドの
ローラ速度を修正する制御系を具備した連続圧延機の制
御装置において，上記ローラ速度の修正量と上記ルーパ
位置の検出データとに基づいて上記制御系の伝達関数の
減衰係数を演算する演算手段と，上記演算手段により演
算された減衰係数と予め記憶された減衰係数の最大及び
最小値とに基づいて上記制御系の制御ゲインを設定する
制御ゲイン設定手段とを具備してなることを特徴とする
連続圧延機の制御装置として構成されている。さらに
は，上記伝達関数が２次遅れ要素とむだ時間要素とから
なる連続圧延機の制御装置である。さらには，上記制御
系の制御ゲインが比例動作要素と積分動作要素とからな
る連続圧延機の制御装置である。さらには，上記演算手
段による減衰係数の演算に逐次型最小二乗法を用いる連
続圧延機の制御装置である。また，第２の発明はタンデ
ム配置されたローラスタンドにより圧延される被圧延材
に張力を与えるルーパの位置を検出し，該検出データに
基づいて上記スタンドのローラ速度を修正する制御系を
具備した連続圧延機の制御装置において，上記ルーパ位
置の検出データに基づいて該ルーパ位置の安定度を演算
する第１の安定度演算手段と，上記ローラ速度の修正量
と上記ルーパ位置の検出データとに基づいて上記制御系
の伝達関数の減衰係数を演算する第１のパラメータ演算
手段と，上記第１の安定度演算手段により演算された安
定度がしきい値を超えたときに，上記第１のパラメータ
演算手段により演算された減衰係数と，予め記憶された
減衰係数と制御ゲインとの対応関係とに基づいて上記制
御系の制御ゲインを設定する第１の制御ゲイン設定手段
とを具備してなることを特徴とする連続圧延機の制御装
置である。

【０００５】さらには，上記伝達関数が２次遅れ要素と
むだ時間要素とからなる連続圧延機の制御装置である。
さらには，上記制御系の制御ゲインが比例動作要素と積
分動作要素とからなる連続圧延機の制御装置である。さ
らには，上記第１のパラメータ演算手段による減衰係数
の演算に逐次型最小二乗法を用いる連続圧延機の制御装
置である。また，第３の発明は制御対象に対する入出力
データに基づいて該制御対象を含む制御系の伝達関数の
パラメータを演算する第２のパラメータ演算手段と，上
記第２のパラメータ演算手段により演算されたパラメー
タと，予め記憶されたパラメータと制御ゲインとの対応
関係に基づいて上記制御系の制御ゲインを設定する第２
の制御ゲイン設定手段とを具備してなる制御装置であ
る。上記第２の目的を達成するために第４の発明は，タ
ンデム配置されたローラスタンドにより圧延される被圧
延材に張力を与えるルーパの位置を検出し，該検出デー
タに基づいて上記スタンドのローラ速度を修正する制御
系を具備した連続圧延機の制御装置において，上記ルー
パ位置の検出データに基づいて該ルーパ位置の安定度を
演算する第２の安定度演算手段と，上記ローラ速度の修
正量と上記ルーパ位置の検出データとに基づいて上記制
御系の伝達関数のパラメータを演算する第３のパラメー
タ演算手段と，上記第２の安定度演算手段により演算さ
れた安定度がしきい値を超えたときに，上記第３のパラ
メータ演算手段により演算されたパラメータを用いた上
記伝達関数の動特性に基づいて上記制御系の制御ゲイン
をオンラインで設定する第３の制御ゲイン設定手段とを
具備してなることを特徴とする連続圧延機の制御装置と
して構成されている。

【０００６】さらには，上記伝達関数の動特性が２次遅
れ要素とむだ時間要素とからなる連続圧延機の制御装置
である。さらには，上記制御系の制御ゲインが比例動作
要素と積分動作要素とからなる連続圧延機の制御装置で
ある。さらには，上記制御系がＩ−Ｐ制御系である連続
圧延機の制御装置である。さらには，上記第３のパラメ
ータ演算手段による伝達関数のパラメータの演算に逐次
型最小二乗法を用いる連続圧延機の制御装置である。さ
らには，上記第３の制御ゲイン設定手段による制御ゲイ
ンの設定に部分的モデルマッチング法を用いる連続圧延
機の制御装置である。上記第３の目的を達成するために
第５の発明は，制御対象に対する入出力データに基づい
て該制御対象を含む制御系の伝達関数のパラメータを演
算する第４のパラメータ演算手段と，上記第４のパラメ
ータ演算手段により演算されたパラメータと，予め記憶
されたパラメータと制御ゲインとの対応関係とに基づい
て補間演算することによって上記制御系の制御ゲインを
設定する第４の制御ゲイン設定手段と，上記第４の制御
ゲイン設定手段により制御ゲインを設定する際の上記制
御系のハンチング発生による補間演算の頻度を演算する
補間頻度演算手段と，上記補間頻度演算手段により演算
された補間演算の頻度に応じて上記パラメータと制御ゲ
インとの対応関係を変化させる対応関係変化手段とを具
備してなる制御装置として構成されている。さらには，
上記補間頻度演算手段により演算された補間演算の頻度
が所定の上限値よりも小さいときは制御ゲインを大きく
とり，該頻度が所定の下限値よりも大きいときは制御ゲ
インを小さくとるように，上記第４の制御ゲイン設定手
段による制御ゲインの設定を行う制御装置である。さら
には，上記パラメータと制御ゲインとの対応関係を上記
制御対象の種類ごとに予めメモリに記憶しておく制御装
置である。

【０００７】

【作用】第１発明によれば，タンデム配置されたローラ
スタンドにより圧延される被圧延材に張力を与えるルー
パの位置を検出し，該検出データに基づいて上記スタン
ドのローラ速度を修正する制御系により連続圧延機の制
御を行うに際し，上記ローラ速度の修正量と上記ルーパ
位置の検出データとに基づいて，上記制御系の伝達関数
の減衰係数が演算手段により検出される。上記演算手段
により演算された減衰係数と予め記憶された減衰係数の
最大及び最小値とに基づいて，上記制御系の制御ゲイン
が制御ゲイン設定手段により設定される。このように，
制御系の周波数特性の変動の中で，特に変動が大きく，
制御系の安定制御に影響を与える減衰係数の変動を考慮
することにより，応答特性がよく，且つ安定性にも優れ
たルーパ高さ制御を実現することができる。第２の発明
によれば，タンデム配置されたローラスタンドにより圧
延される被圧延材に張力を与えるルーパの位置を検出
し，該検出データに基づいて上記スタンドのローラ速度
を修正する制御系により連続圧延機の制御を行うに際
し，上記ルーパ位置の検出データに基づいて，該ルーパ
位置の安定度が第１の安定度演算手段により演算され
る。上記ローラ速度の修正量と上記ルーパ位置の検出デ
ータとに基づいて，上記制御系の伝達関数の減衰係数が
第１のパラメータ演算手段により演算される。上記第１
の安定度演算手段により演算された安定度がしきい値を
超えたときに，上記第１のパラメータ演算手段により演
算された減衰係数と，予め記憶された減衰係数と制御ゲ
インとの対応関係とに基づいて，上記制御系の制御ゲイ
ンが第１の制御ゲイン設定手段により設定される。尚，
上記第１の安定度演算手段により演算された安定度がし
きい値を超えないときは，予め記憶された制御ゲインが
上記第１の制御ゲイン設定手段により設定される。この
ように，制御系の周波数特性の変動により，制御系の安
定性が崩れた場合に，制御系の安定性に影響を与える減
衰係数の変動を考慮することにより，応答特性がよく，
且つ安定性にも優れたルーパ高さ制御を実現することが
できる。

【０００８】第３の発明によれば，制御対象に対する入
出力データに基づいて該制御対象を含む制御系の伝達関
数のパラメータが第２のパラメータ演算手段により演算
される。上記第２のパラメータ演算手段により演算され
たパラメータと，予め記憶されたパラメータと制御ゲイ
ンとの対応関係とに基づいて上記制御系の制御ゲインが
第２の制御ゲイン設定手段により設定される。このよう
に，制御系の周波数特性の変動の中で特に変動が大き
く，制御系の安定性に影響を与えるパラメータの変動を
考慮することにより，応答特性がよく，且つ安定性にも
優れた高さや位置の制御を実現することができる。第４
の発明によれば，タンデム配置されたローラスタンドに
より圧延される被圧延材に張力を与えるルーパの位置を
検出し，該検出データに基づいて上記スタンドのローラ
速度を修正する制御系により連続圧延機の制御を行うに
際し，上記ルーパ位置の検出データに基づいて，該ルー
パ位置の安定度が第２の安定度演算手段により演算され
る。上記ローラ速度の修正量と上記ルーパ位置の検出デ
ータとに基づいて，上記制御系の伝達関数のパラメータ
が第３のパラメータ演算手段により検出される。上記第
２の安定度演算手段により演算された安定度がしきい値
を超えたときに，上記第３のパラメータ演算手段により
演算されたパラメータを用いた上記伝達関数の動特性に
基づいて，上記制御系の制御ゲインが第３の制御ゲイン
設定手段によりオンラインで設定される。尚，上記第１
の安定度演算手段により演算された安定度がしきい値を
超えないときは，予め記憶された制御ゲインが上記第１
の制御ゲイン設定手段により設定される。

【０００９】このように，周波数特性の変動にあわせて
制御ゲインを自動調整することにより，応答特性がよ
く，且つ安定性にも優れたルーパ高さ等の高さや位置の
制御を実現することができる 第５の発明によれば，制御対象に対する入出力データに
基づいて該制御対象を含む制御系の伝達関数のパラメー
タが第４のパラメータ演算手段により演算される。上記
第４のパラメータ演算手段により演算されたパラメータ
と，予め記憶されたパラメータと制御ゲインとの対応関
係とに基づいて補間演算することによって，上記制御系
の制御ゲインが第４の制御ゲイン設定手段により設定さ
れる。上記第４の制御ゲイン設定手段により制御ゲイン
が設定される際の上記制御ゲインのハンチング発生によ
る補間演算の頻度が補間頻度演算手段により演算され
る。上記補間頻度演算手段により演算された補間演算の
頻度に応じて上記パラメータと制御ゲインとの対応関係
が対応関係変化手段により変化させられる。このよう
に，安定性を確保できる範囲内で制御ゲインをその増加
をも含めて自動調整することにより，応答特性がよく，
且つ安定性にも優れた高さや位置の制御を実現すること
ができる。

【００１０】

【実施例】以下添付図面を参照して，本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は本発明を具体化した一例であって，本発明
の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここに，
図１は第１の発明の一実施例（第１の実施例）に係る連
続圧延機の制御装置０の概略構成を示す模式図，図２は
ルーパ位置制御装置７への入出力関係を示す説明図，図
３は制御装置０′及び０による各ルーパ角度の制御性能
を示す比較図，図４は第２の発明の一実施例（第２の実
施例）に係る連続圧延機の制御装置０_x の概略構成を示
す模式図，図５はルーパ位置制御装置７_x への入出力関
係を示す説明図，図６は制御装置０′及び０_x による各
ルーパ角度の制御性能を示す比較図，図７は第３の発明
の一実施例（第３の実施例）に係る制御装置１０の概略
構成を示す模式図，図８は第４の発明の一実施例（第４
の実施例）に係る連続圧延機の制御装置０_y の概略構成
を示す模式図，図９はルーパ位置制御装置７_y への入出
力関係を示す説明図，図１０はＩ−Ｐ制御系のブロック
線図，図１１は制御装置０_y による動作手順を示すフロ
ー図，図１２は制御装置０′及び０ _y による各ルーパ角
度の制御性能を示す比較図，図１３は第５の発明の一実
施例（第５の実施例）に係る制御装置２０の概略構成を
示す模式図，図１４はハンチング例を示す説明図，図１
５は補間制御の効果を示す説明図，図１６は変形例にお
けるパラメータの補間方法を示す説明図である。尚，前
記図１８に示した従来の連続圧延機の制御装置０′の一
例における概略構成を示す模式図と共通する要素には同
一の符号を使用する。

【００１１】〈第１の発明〉図１に示す如く，第１の発
明の一実施例（第１の実施例）に係る連続圧延機の制御
装置０は，タンデム配置されたロールスタンド１，１に
より圧延される被圧延材２に張力を与えるルーパ３の位
置をルーパ角度検出器５により検出し，この検出データ
に基づいてスタンド１，１のローラ速度を修正する信号
をミルモータ速度制御器９に発する制御系を具備してい
る点で従来例と同様である。しかし，本第１の実施例で
は，上記ローラ速度の修正量と上記ルーパ位置の検出デ
ータとに基づいて上記制御系の伝達関数の減衰係数を演
算するパラメータ推定装置７ａ（演算手段に相当）と，
このパラメータ推定装置７ａにより演算された減衰係数
と予め記憶された減衰係数の最大及び最小値とに基づい
て上記制御器の制御ゲインを設定する補間型ＰＩコント
ローラ７ｂ（制御ゲイン設定手段に相当）とを具備して
いる点で従来例と異なる。図２は本第１の実施例の部分
構成を示すブロック図であり，ルーパ位置を設定位置に
制御する制御信号の流れを示している。

【００１２】以下，本第１の実施例装置０の動作とその
基本原理について図１，2 を参照しつつ説明する。図１
において，各スタンド１，１間の被圧延材２の張力が適
切な値となるように，ルーパ３にはルーパモータ４によ
り適当なトルクが与えられている。ルーパ高さは，ルー
パ角度検出器５により検出したルーパ位置とルーパ位置
設定器６により設定されたルーパ設定位置との偏差に基
づき，ルーパ位置制御装置７におけるパラメータ推定装
置７ａ及び補間型ＰＩコントローラ７ｂによって隣接ス
タンドの圧延速度（ローラ速度に相当）を修正するよう
に制御される。ここで，本第１の発明の特徴をなすパラ
メータ推定装置７ａ及び補間型ＰＩコントローラ７ｂに
ついて詳述する。 〔パラメータ推定装置７ａ〕パラメータ推定装置７ａで
は，逐次型最小二乗法を用いて，ミルモータ８の速度修
正量とルーパ角度のオンラインデータより減衰係数を演
算する。例えば，鉄鋼の熱間仕上げ圧延機の場合，実機
データの解析により，上記制御系（ルーパ高さ系）は２
次遅れ＋むだ時間という伝達関数でモデル化できること
がわかっている。この解析には周知のＡＲＭＡ解析を用
いる。

【００１３】ここに，ＡＲＭＡ解析とは，以下のような
手法をいう（相良 節夫ら著「システム同定」，計測自
動制御学会編参照）。即ち，制御対象を次式のような形
で表現し， ｙ（ｋ）＋ａ₁ ｙ（ｋ−１）＋…＋ａ_n ｙ（ｋ−ｎ） ＝ｂ₁ ｕ（ｋ−１）＋…＋ｂ_m ｕ（ｋ−ｍ）＋ｅ（ｋ） 係数ａ₁ ，〜ａ_n ，ｂ₁ 〜ｂ_m を最小２乗法により算出
するモデル同定法のことである。ただし，ｙ（・）は出
力，ｕ（・）は入力，ｅ（・）は白色ノイズ，ｋはステ
ップ数，ｎ，ｍは任意の自然数である。

【００１４】この解析を行うため，まずその伝達関数を
離散化して得られる次式で表す３つのパラメータを推定
した後，その推定値を用いて減衰係数を演算する。

【数１】

【数２】 ここに，ｐ１，ｐ２，ｐ３は推定するパラメータ，ｙ
〔・〕はルーパ角度，ｕ〔・〕はミルモータの速度修正
量，ｋはステップ数，Ｌはむだ時間，Ｔはサンプリング
間隔，｛・｝はガウス記号，ζは減衰係数である。被圧
延材２が連続圧延機に達する前にあらかじめ，このパラ
メータ推定装置７ａにより上記減衰係数の変動範囲を把
握し，減衰係数が最大および最小値をとった場合の上記
制御系の比例動作要素および積分動作要素のゲインを計
算し，図示しないメモリに記憶しておく。

【００１５】〔補間型ＰＩコントローラ７ｂ〕圧延中に
上記パラメータ推定装置７ａにより演算された減衰係数
と上記メモリに予め記憶しておいた減衰係数の最大及び
最小値に対応した比例動作要素および積分動作要素のゲ
インを基に制御に用いる比例動作要素および積分動作要
素のゲインを演算し，ルーパ３の位置が設定位置となる
ように必要なミルモータ８の速度修正量を演算する。減
衰係数が最大のときに対応する比例動作要素および積分
動作要素のゲインをＫｐｍａｘ，Ｋｉｍａｘ，減衰係数
が最小のときに対応する比例動作要素および積分動作要
素のゲインをそれぞれＫｐｍｉｎ，Ｋｉｍｉｎ，減衰係
数の最大値をζｍａｘ，最小値ζｍｉｎ，減衰係数の推
定値をζｅｓｔとし，補間型ＰＩコントローラ７ｂの伝
達関数を次式のように表す。

【数３】 この補間型ＰＩコントローラ７ｂによりミルモータ８の
速度制御器９に修正信号が送られ，各スタンド１，１間
の被圧延材２の長さを介してルーパ３の位置が安定にそ
の設定位置に復帰保持するようにフィードバック制御が
実施される。以上の本第１の実施例装置０を用いてシミ
ュレーションを行った結果を次に示す。

【００１６】図３は鉄鋼の熱間仕上げ連続圧延機を想定
したシミュレーション結果である。図中（ａ），（ｂ）
は従来の制御装置０′によるものであるが，（ｃ），
（ｄ）は本第１の実施例装置０による制御性能を示して
いる。このように，本第１の実施例では，従来例に比べ
て制御系の特性が変動しても，安定性，応答性に優れた
制御性能が保たれることがわかる。その結果，本第１の
実施例によれば，圧延プロセスの動特性の変化に関係な
く常に制御系を安定に保ちかつ高速応答可能なルーパ制
御を実現しうる連続圧延機の制御装置を提供することが
でき，それにより製品の品質と歩留りを一層向上させる
ことができる。

【００１７】〈第２の発明〉上記第１の実施例では，安
定な圧延状態でのルーパ位置制御装置７への入出力信号
のパワー不足による減衰係数の推定精度への影響が考え
られる。第２の発明（及び後述する第４の発明）はこの
影響をなくすべく開発されたものであり，以下第２の発
明について述べる。図４に示す如く，第２の発明の一実
施例（第２実施例）に係る連続圧延機の制御装置０
_x は，タンデム配置されたローラスタンド１，１により
圧延される被圧延材２に張力を与えるルーパ３の位置を
ルーパ角度検出器５により検出し，この検出データに基
づいてスタンド１，１のローラ速度を修正する信号をミ
ルモータ８の速度制御器９に発する制御系を具備してい
る点で従来例と同様である。しかし，本第２の実施例で
は，上記ルーパ位置の検出データに基づいて上記ルーパ
位置の安定度を演算する安定度演算装置７ａ_x （第１の
安定度演算手段に相当）と，上記ローラ速度の修正量と
上記ルーパ位置の検出データとに基づいて上記制御系の
伝達関数の減衰係数を演算するパラメータ推定装置７ｂ
_x （第１のパラメータ演算手段に相当）と，上記安定度
演算装置７ａ_x により演算された安定度がしきい値を超
えたときに上記パラメータ推定装置７ｂ_x により演算さ
れた減衰係数と，予め記憶された複数個の減衰係数に対
応する複数個の制御ゲインのテーブル（減衰係数と制御
ゲインとの対応関係に相当）とに基づいて上記制御系の
制御ゲインを設定する補間型ＰＩコントローラ７ｃ
_x （第１の制御ゲイン設定手段に相当）とを具備してい
る点で従来例と異なる。

【００１８】図５は本第２の実施例の部分構成を示すブ
ロック図であり，ルーパ位置を設定位置に制御する制御
信号の流れを示している。以下，本第２の実施例装置０
_x の動作とその基本原理について図４，５を参照しつつ
説明する。図４において，各スタンド１，１間の被圧延
材２の張力が適切な値となるように，ルーパ３にはルー
パモータ４により適当なトルクが与えられている。ルー
パ高さは，ルーパ角度検出器５により検出したルーパ位
置と，ルーパ位置設定器６により設定されたルーパ設定
位置との偏差に基づき，ルーパ位置制御装置７_x におけ
る安定度演算装置７ａ_x ，パラメータ推定装置７ｂ_x 及
び補間型ＰＩコントローラ７ｃ_x によって隣接スタンド
の圧延速度（ローラ速度に相当）を修正するように制御
される。ここで，本第２の発明の特徴をなす安定度演算
装置７ａ_x ，パラメータ推定装置７ｂ_x 及び補間型ＰＩ
コントローラ７ｃ_x について詳述する。

【００１９】［安定度演算装置７ａ_x ］安定度演算装置
７ａ_x では，次式を用いて上記ルーパ角度（ルーパ位置
に相当）の安定度を演算する。

【数４】 ここに，Ｊ〔・〕はルーパ角度の安定度，ｙ〔・〕はル
ーパ角度，ｋはステップ数，λは忘却係数，‖・‖は絶
対値である。この指標は，ルーパ角度の加速度の大きさ
の積分に相当する。このように加速度情報を用いるの
は，ルーパ角度の変動の中からバイアス及び緩やかなト
レンドを無視し，振動的な成分のみを抽出するためであ
る。上記安定度演算装置７ａ_x の演算結果がしきい値よ
りも小さければ，制御系は安定であるとみなし，予め記
憶された静的な制御ゲインが設定され，しきい値以上な
らば，上記パラメータ推定装置７ｂ_x により演算された
減衰係数と，予め記憶された複数個の減衰係数に対応す
る複数個の制御ゲインのテーブルとに基づいて上記制御
系の制御ゲインが動的に設定される。

【００２０】［パラメータ推定装置７ｂ_x ］パラメータ
推定装置７ｂ_x では，逐次型最小二乗法を用いて，ミル
モータ８の速度修正量とルーパ角度のオンラインデータ
とより減衰係数を演算する。例えば，鉄鋼の熱間仕上圧
延機の場合，実機データの解析により，上記制御系（ル
ーパ高さ系）は２次遅れ＋むだ時間という伝達関数でモ
デル化できることが判っている。この解析には前記ＡＲ
ＭＡ解析を用いる。このため，先ずその伝達関数を離散
化して得られる次式で表す３つのパラメータを推定した
後，その推定値を用いて減衰係数を演算する。

【数５】

【数６】

【００２１】ここに，ｐ₁ ，ｐ₂ ，ｐ₃ は推定するパラ
メータｙ〔・〕はルーパ角度，ｕ〔・〕はミルモータの
速度修正量，ｋはステップ数，Ｌは無駄時間，Ｔはサン
プリング間隔，｛・｝はガウス記号，ζは減衰係数であ
る。被圧延材２が連続圧延機に達する前に予め，このパ
ラメータ推定装置７ｂ_x により上記減衰係数の変動範囲
を把握し，減衰係数がその変動範囲内のいくつかの値を
とった場合の上記制御系の比例動作要素及び積分動作要
素の制御ゲインを計算しテーブルとして，図示しないメ
モリに記憶しておく。 ［補間型ＰＩコントローラ７ｃ_x ］圧延中に上記安定度
演算装置７ａ_x により演算された安定度がしきい値未満
ならば，予め記憶しておいた静的な比例動作要素及び積
分動作要素の制御ゲインを制御に用い，ルーパ３の位置
が設定位置となるように必要なミルモータ８の速度修正
量を演算する。また，上記安定度がしきい値以上なら
ば，上記パラメータメータ推定装置７ｂ_x により演算さ
れた減衰係数と，上記メモリに予め記憶しておいたテー
ブルの比例動作要素及び積分動作要素の制御ゲインを基
にして制御に用いる比例動作要素及び積分動作要素の動
作を線形補間により演算し，ルーパ３の位置が設定位置
となるように必要なミルモータ８の速度修正量を演算す
る。この補間型ＰＩコントローラ７ｃ_x によりミルモー
タ８の速度制御器９に修正信号が送られ，各スタンド
１，１間の被圧延材２の長さを介してルーパ３の位置が
安定にその設定位置に復帰保持するようにフィードバッ
ク制御が実施される。

【００２２】以上のような本第２の実施例装置０_x を用
いてシミュレーションを行った結果を次に示す。図６は
鉄鋼の熱間仕上げ連続圧延機を想定したシミュレーショ
ン結果である。同図中，（ｂ），（ｄ）は従来の制御装
置０′によるものであるが，（ａ），（ｃ）は本第２の
実施例装置０_x による制御性能を示している。このよう
に本第２の実施例では，従来例に比べて制御系の特性が
変動しても，安定性，応答性に優れた制御性能が保たれ
ることがわかる。即ち，本第２の実施例では，安定度を
計算し，この安定度に応じて制御法を切り替えるため，
入出力信号の安定な圧延で起こる減衰係数の精度不良
（安定な圧延では，信号のパワー不足のため正確なパラ
メータ推定ができないことがある。）による不安定化を
回避できると共に，複数個の減衰係数に対応するゲイン
テーブルを持つことにより，制御ゲインをきめ細かく設
定できる。その結果，本第２の実施例によれば，圧延プ
ロセスの動特性の変化に関係なく，常に制御系を安定に
保ち，かつ高速応答可能なルーパ制御を実現しうる連続
圧延機の制御装置を提供することができ，それにより製
品の品質と歩留りを一層向上させることができる。

【００２３】〈第３の発明〉上記第１，第２の実施例は
いずれも連続圧延機の制御装置についての例示である
が，さらに高さや位置の制御を行うフィードバック制御
装置には同様の構成をとるものが多い。第３の発明はそ
のような制御装置についてなされたものであり，以下第
３の発明について述べる。図７に示す如く，第３の発明
の一実施例（第３の実施例）に係る制御装置１０は，制
御対象１１を含む制御系の伝達関数のパラメータを演算
するパラメータ推定装置１２（第２のパラメータ演算手
段に相当）と，上記パラメータ推定装置１２により演算
されたパラメータと，予め記憶された減衰係数等のパラ
メータと制御ゲインとの対応関係を表すテーブルとに基
づいて，上記制御系の制御ゲインを設定する補間型ＰＩ
コントローラ１３（第２の制御ゲイン設定手段に相当）
とより構成されている。本第３の実施例装置１０の動作
とその基本原理については上記第１，第２の実施例装置
０，０_x と同様である。従って，本第３の実施例によれ
ば制御系の周波数特性の変動の中で特に変動が大きく，
制御系の安定性に影響を与えるパラメータの変動を考慮
することにより，応答特性がよく，且つ安定性にも優れ
たルーパ高さ等の高さや位置の制御を実現することがで
きる。

【００２４】〈第４の発明〉上記第１〜第３の実施例で
は，いずれも予め記憶された複数個の減衰係数を線形補
間することにより，制御ゲインを設定するいわゆる補間
制御を行っている。これに対し，第４の発明では，周知
の適応制御技術を応用して制御ゲインを設定する。以下
第４の発明について述べる。図８に示す如く，第４の発
明の一実施例（第４の実施例）に係る連続圧延機の制御
装置０_y は，タンデム配置されたローラスタンド１，１
により圧延される被圧延材２に張力を与えるルーパ３の
位置をルーパ角度検出器５により検出し，この検出デー
タに基づいてスタンド１，１のローラ速度を修正する信
号をミルモータ８の速度制御器９に発する制御系を具備
している点で従来例と同様である。しかし，本第４の実
施例では，上記ルーパ位置の検出データに基づいて上記
ルーパ位置の安定度を演算する安定度演算装置７ａ
_y （第２の安定度演算手段に相当）と，上記ローラ速度
の修正量と上記ルーパ位置の検出データとに基づいて上
記制御系の伝達関数のパラメータを演算するパラメータ
推定装置７ｂ_y （第３のパラメータ演算手段に相当）
と，上記安定度演算装置７ａ_x により演算された安定度
がしきい値を超えたときに，上記パラメータ推定装置７
ｂ_y により演算されたパラメータを用いた伝達関数の動
特性に基づいて上記制御系の制御ゲインをオンラインで
設定する適応コントローラ７ｃ_y （第３の制御ゲイン設
定手段に相当）とを具備している点で従来例と異なる。
さらに，制御ゲインの設定にはいわゆる部分的モデルマ
ッチング法を用いることとしてもよく，この点でも従来
例と異なる。

【００２５】図９は本第４の実施例の部分構成を示すブ
ロック図であり，ルーパ位置を設定位置に制御する制御
信号の流れを示している。以下，本第４の実施例装置０
_y の動作とその基本原理について図８，９を参照しつつ
説明する。図８において，各スタンド１，１間の被圧延
材２の張力が適切な値となるように，ルーパ３にはルー
パモータ４により適当なトルクが与えられている。ルー
パ高さは，ルーパ角度検出器５により検出したルーパ位
置とルーパ位置設定器６により設定されたルーパ設定位
置との偏差に基づき，ルーパ位置制御装置７_y における
安定度演算装置７ａ_y ，パラメータ推定装置７ｂ_y 及び
適応コントローラ７ｃ_y によって隣接スタンドの圧延速
度（ローラ速度に相当）を修正するように制御される。
ここで，本第４の発明の特徴をなす安定度演算装置７ａ
_y ，パラメータ推定装置７ｂ_y 及び適応コントローラ７
ｃ_y について詳述する。

【００２６】［安定度演算装置７ａ_y ］安定度演算装置
７ａ_y では，次式を用いて上記ルーパ角度（ルーパ位置
に相当）の安定度を演算する。

【数７】 ここに，Ｊ〔・〕はルーパ角度の安定度，ｙ〔・〕はル
ーパ角度，ｋはステップ数，λは忘却関数‖・‖は絶対
値である。この指標は，ルーパ角度の加速度の大きさの
積分に相当する。このように加速度情報を用いるのは，
ルーパ角度の変動の中からバイアス及び緩やかなトレン
ドを無視し，振動的な成分のみを抽出するためである。
上記安定度演算装置７ａ_y の演算結果がしきい値より小
さければ，制御系は安定であるとみなし，予め記憶され
た静的な制御ゲインが設定され，しきい値以上ならば，
上記パラメータ推定装置７ｂ_y により演算された伝達関
数に基づいて上記制御系の制御ゲインが動的に設定され
る。即ち，安定度演算装置７ａ_y は上記第２の実施例に
おける安定度演算装置７ａ_x と同様の動作を行う。

【００２７】［パラメータ推定装置７ｂ_y ］パラメータ
推定装置７ｂ_y では，逐次型最小二乗法を用いて，ミル
モータ８の速度修正量とルーパ角度のオンラインデータ
とよりこれらのデータ間の伝達関数のパラメータを演算
する。例えば，鉄鋼の熱間仕上げ圧延機の場合，実機デ
ータの解析により，上記制御系（ルーパ高さ系）は２次
遅れ＋むだ時間という伝達関数でモデル化できることが
わかっており，むだ時間は一定と考えてよいので２次遅
れ部分のパラメータである減衰係数，共振周波数及び定
常ゲインを推定することになる。この解析にも前記ＡＲ
ＭＡ解析を用いる。このため，まずその伝達関数を離散
化して得られる次式で表す３つのパラメータを推定し，
その後それらの推定値を用いて減衰係数，共振周波数及
び定常ゲインを演算する。

【数８】

【数９】

【００２８】

【数１０】

【数１１】 ここに，ｐ１，ｐ２，ｐ３は推定するパラメータ，ｙ
〔・〕はルーパ角度，ｕ〔・〕はミルモータの速度修正
量，ｋはステップ数，Ｌはむだ時間，Ｔはサンプリング
間隔，｛・｝はガウス記号，ζは減衰係数，ｗ_n は共振
周波数，ｋ₁ は定常ゲインである。 ［適応コントローラ７ｃ_y ］圧延中に上記安定度演算装
置７ａ_y により演算された安定度がしきい値未満なら
ば，予め記憶しておいた静的な比例動作要素及び積分要
素の制御ゲインを制御に用い，ルーパ３の位置が設定位
置となるように必要なミルモータ８の速度修正量を演算
する。また，上記安定度がしきい値以上ならば上記パラ
メータ推定装置７ｂ_y により演算された伝達関数のパラ
メータと周知の部分的モデルマッチング法を用いて決定
したＩ−Ｐコントローラの比例動作要素及び積分動作要
素の制御ゲインを制御に用い，ルーパ３の位置が設定位
置となるように必要なミルモータ８の速度修正量を演算
する。

【００２９】ここに，部分的モデルマッチング法とは以
下の手法をいう（北森 俊行著「制御系の設計」，オー
ム社出版参照）。 （１）制御対象をインパルス応答のモーメント系列で表
現した時，低次のモーメントは応答曲線の形状を決める
のに支配的な役割を果たしている。 （２）制御対象の伝達関数の逆数を演算子Ｓ＝０まわり
で Maclaurin展開して次式で表すと，ｉ次までのモーメ
ントに含まれる情報は全てパラメータＣ₀ ，…Ｃ_i に含
まれる。

【数１２】 （３）部分的モデルマッチング法は上記性質を利用し，
対象とする制御系のパラメータＣ₀ ，…Ｃ_i を望ましい
値（例えば｛１，１，０．５，０．１５，…｝が望まし
いといわれている。）にマッチングさせる。つまり低次
モーメントだけを望ましい値に調整しようというもので
ある。 （４）この部分的モデルマッチング法によれば，制御対
象の完全な知識を使っているわけではないので，モデル
化に失敗することもあるが，制御対象の次数に依存せ
ず，制御ゲインを解析的に求めることができる。

【００３０】上記適応コントローラ７ｃ_y の構造は常に
図１０に示すような形となり，制御ゲインだけが変化す
る。この適応コントローラ７ｃ_y によりミルモータ８の
速度制御器９に修正信号が送られ，各スタンド１，１間
の被圧延材２の長さを介してルーパ３の位置が安定にそ
の設定位置に復帰保持するようにフィードバック制御が
実施される。この動作のフローを図１１に示した。以上
のような本第４の実施例装置０_y を用いてシミュレーシ
ョンを行った結果を図１２に示す。図１２は鉄鋼の熱間
仕上げ連続圧延機を想定したシミュレーション結果であ
る。同図中，（ａ）は従来の制御装置０′によるもので
あるが，（ｂ）は本第４の実施例装置０_y による制御性
能を示している。このように本第４の実施例では，従来
例に比べて制御系の特性が変動しても，安定性，応答性
に優れた制御性能が保たれることがわかる。

【００３１】即ち，本第４の実施例では，安定度を計算
し，安定度に応じて制御法を切り替えるため，入出力信
号の安定な圧延で起こる伝達関数のパラメータの精度不
良（安定な圧延では，信号のパワー不足のため正確なパ
ラメータ推定ができないことがある。）による不安定化
を回避できる。この点は上記第２の実施例と同様であ
る。また，制御系の周波数特性の変動により，制御系の
安定性が崩れた場合に，制御系の伝達関数を動的に考慮
することにより，応答特性がよく，且つ安定性にも優れ
たルーパ高さ制御を実現することができる。その結果，
本第４の実施例によれば，圧延プロセスの動特性の変化
に関係なく，常に制御系を安定に保ち，かつ高速応答可
能なルーパ制御を実現しうる連続圧延機の制御装置を提
供することができ，それにより製品の品質と歩留りを一
層向上させることができる。 〈第５の発明〉上記第１〜第３の実施例では補間制御を
用い，上記第４の実施例では適応制御を用いている。こ
の内，適応制御は，システムの特性をオンラインで正確
に把握することが前提になっているが，オンライン化が
困難な場合は，制御性能がかえって悪化するため，その
ような場合には，補間制御の方が望ましい。

【００３２】即ち，補間制御は理論的な完全さを多少犠
牲にして実施の簡便さをはかったものである。ただし，
「理論的完全さの犠牲」とはいっても、それは実用に耐
えうる程度である。通常，この補間制御は制御の基準的
なゲインは予め与えられているものとの前提にたってい
る。しかし，制御対象の特性変化等を考慮すれば，制御
ゲインは定期的に調整する必要がある。この点に着目し
てなされたのが第５の発明であり，以下第５の発明につ
いて述べる。図１３に示す如く，第５の発明の一実施例
（第５の実施例）に係る制御装置２０は，制御対象２１
に対する入出力データに基づいて該制御対象２１を含む
制御系の伝達関数のパラメータを演算するパラメータ推
定装置２２（第４のパラメータ演算手段に相当）と，上
記パラメータ推定装置２２により演算されたパラメータ
と，予め記憶されたパラメータと制御ゲインとの対応関
係を表すテーブルとに基づいて補間演算することによっ
て上記制御系の制御ゲインを設定する補間型ＰＩコント
ローラ２３（第４の制御ゲイン設定手段に相当）と，上
記補間型ＰＩコントローラ２３により制御ゲインを設定
する際の上記制御系のハンチング発生による補間演算の
頻度を演算する補間頻度演算装置２４（補間頻度演算手
段に相当）と，上記補間頻度演算装置２４により演算さ
れた補間演算の頻度に応じて上記テーブルの記憶内容を
変化させるテーブル記憶内容変更装置２５（対応関係変
化手段に相当）とから構成されている。

【００３３】以下，本第５の実施例装置の動作とその基
本原理について詳述する。尚，ここでは連続圧延機の制
御を例にとって説明するが，前述の如く，本第５の実施
例装置は高さや位置の制御を行うフィードバック制御系
の制御装置であれば連続圧延機の制御以外にも適用可能
である。一般にＰＩコントローラの制御ゲインは，
（１）応答の即応性の観点からは高い方が好ましい。
（２）制御ゲインを高くすると安定性がそこなわれる。
という二つの競合する基準を考慮して決定する必要があ
る。ルーパ位置の制御系の制御ゲイン決定で難しいの
は，被圧延材である一本のコイルの圧延中であっても，
材料性質，環境条件（板温度，板成分，圧延速度など）
によってプロセスの特性が変動することである。そのた
め，圧延最中で，コントローラの制御ゲインが相対的に
高くなりすぎ，突然ルーパ位置の制御系が不安定とな
り，図１４（ａ）に示すようにルーパがハンチングと呼
ばれる振動的を挙動を始めることがある。このハンチン
グ発生により，図１４（ｂ）に示すようにパラメータ推
定値も変動する。同図中のＪは前記（４）式の安定度，
ｐ₁ ，ｐ₂，ｐ₃ は前記（１），（５）式の推定パラメ
ータである。このような不安定現象が生じると，一般的
にはコントローラの制御ゲインを下げることになる。し
かし，かかるゲイン調整は，制御ゲインを下げる方向に
のみ行われるため，全体的に制御ゲインが小さくなる一
方であり，速応性が劣化するという問題が生じる。

【００３４】ここで制御ゲインの適切なニューニングに
は以下の二点が必須である。 （１）対象プロセスの正確なモデル （２）ゲイン規範のための規範 そしてゲインチューニング方法として従来，例えば，次
のような方法が用いられていた。 （１）ゲイン調整規範として，予め好ましい規範モデル
を設定する（例えば，極の位置など）。 （２）制御対象のモデルをオンラインで同定し，制御系
が規範モデルに一致する（例えば，極が予め決められた
位置になる）ように制御系のパラメータを調整する。こ
のような方法は，実用的には，以下のような問題点があ
る。 （１）対象プロセスのモデルを同定するには，十分なパ
ワーを持った周波数を十分な数だけ含む信号を制御系に
入力する必要がある（sufficient rich 条件）。しか
し，実際の操業において，定常状態ではsufficient ric
h な入力信号を得られず，同定用にわざわざ入力するこ
ともできない。操業の外乱になるからである。従って，
精度のよいプロセスモデルを常時確保するのは難しい。

【００３５】（２）制御系に加わる外乱は，システム同
定にとっても外乱となる。システム同定の安定性と速応
性もまたトレードオフの関係にあり，制御ゲインの調整
に加え，新たな調整問題が生じる。 （３）システム同定の過渡状態において，制御ゲインも
過渡的に変化するが，そのような過渡状態における安定
性の確保の保証が難しい。過渡状態は，操業にとっては
外乱となるからである。 （４）規範モデルの選び方によっては，制御器の次数が
高くなり，設計，調整が難しくなり，計算における安定
性の確保が難しくなる。例えば，よりrichな入力信号が
必要になる，外乱に弱くなるなどとなる。このような問
題点を考慮し，実現しやすさと適応機能のバランスをと
った手法が上記第１〜第３の実施例におけるような補間
制御である。ここでは， （１）予め代表的な制御パラメータを複数の状況に対し
てテーブルとして用意しておく。 （２）現在の状況が，上記テーブル中のどの状況に類似
しているかを判断し，適切な制御パラメータを選択す
る。あるいは，複数の制御パラメータを，類似度合いに
応じて補間する。

【００３６】従って，これらの方法には，以下のような
利点がある。 （１）システム同定誤差により，制御パラメータが過剰
に乱れるのを防げる（予め用意された制御パラメータの
範囲内でのみ決定される）。 （２）対象モデルの全てのパラメータを同定するわけで
はないので，同定すべき変数の数がへり，従って推定精
度，推定の安定性も向上する。しかし，問題点として
は， （３）過渡状態（制御パラメータが変化している最中）
における，制御系全体の特性は一定ではない。ただし，
この問題点は，過渡状態は時間的に短いため，それほど
重要なものではない。 また，上記補間制御の効果は，「ハンチングが起こる初
期の段階で，制御ゲインを自動的に弱くし，ハンチング
を押さえる」ことにある。その効果を図１５に示す。補
間ＰＩ制御では，図１５（ａ）に示すように，ほぼハン
チングを初期段階で押さえているため，人間の目にはほ
とんどハンチングとは気付かない程度になっている。こ
れに対し，従来のＰＩ制御では，図１５（ｂ）に示すよ
うに，大きなハンチングが見られる。

【００３７】このようなゲインを下げる一方のゲイン調
整方法を改善すべく，上記補間制御をベースにゲインを
高めていく点が，本第５の発明の特徴をなす。本第５の
発明の概要は，直観的には，以下のように説明できる。 （１）制御ゲインが高すぎてハンチングが起こりかける
と補間制御が作動し，それを押さえてくれるので，安心
して制御ゲインをあげられる。 （２）しかし，頻繁に補間制御が作動するのは，制御ゲ
インが高すぎるということである。 （３）そこで，各鋼種（例えば，仕上げ厚み，幅，強度
でコイルを分類している）毎に，どれくらいの頻度で補
間制御が作動したかを監視する。 （４）もし，現時点で作動頻度が，所定のしきい値より
低ければ，ある比率で制御ゲインをあげる。逆に，作動
頻度が，所定のしきい値より高ければ，ある頻度で制御
ゲインを下げる。ここで，コントローラの伝達関数が， Ｋｐ（１＋（１／Ｔｉ）（１／ｓ）） で与えられるとする（ＰＩ制御）。ここで，Ｋｐ，Ｔｉ
は制御パラメータである。ここでのゲインチューニング
は，Ｋｐにある定数ｇ，ｈを乗じることにより決定す
る。

【００３８】（１）今，鋼種毎の基準ゲイン（通常時に
用いるゲイン）Ｋｐ，Ｔｉが与えられているとする。 （２）また， ｇ＝１．０５ ｈ＝１／ｇ と決められているとする。 （３）過去１か月（パラメータｘ１）における補間動作
の作動頻度をｒとする。この作動頻度ｒの値は，自動的
に計算される。この時，以下のロジックで制御ゲインを
チューニングする。 （１）もし，作動頻度ｒが５％（パラメータＸ２）以下
であれば，基準ゲインＫｐに定数ｇを乗じる。 （２）もし，作動頻度ｒが１０％（パラメータＸ３）以
上であれば，基準ゲインＫｐに定数ｈを乗じる。 このようなチューニングを一週間（パラメータＸ４）に
一度行う。ここで，以下のパラメータは，状況に応じて
ユーザが調整するものとする。 （１）制御ゲインの増加・現象を行う定数ｇ，ｈ （２）補間制御の作動を計算するデータの範囲を決定す
るパラメータＸ１ （３）制御ゲインの増加，現象のトリガーとなる作動頻
度ｒのしきい値パラメータＸ２，Ｘ３ （４）調整の間隔を決定するパラメータＸ４

【００３９】このように，本第５の実施例よれば，安定
性を確保できる範囲内で制御ゲインをその増加をも含め
て自動調整することにより，応答特性がよく，且つ安定
性にも優れた高さや位置の制御を実現することができ
る。 〈変形例〉上記第１，２，３及び５の実施例では，いず
れもベースとなるコントローラはＰＩ型のコントローラ
を用いているが，この代わりにＰＩＤ型のコントローラ
を用いてもよい。以下，そのような変形例について略述
する。今，コントローラの伝達関数が， Ｋｐ（１＋（１／Ｔｉ）（１／ｓ）＋Ｔｄｓ） で与えられるとする（ＰＩＤ制御）。ここで，ＫｐはＰ
ＩＤゲイン，Ｔｉは積分時定数，Ｔｄは微分時定数であ
り，それらを複数組用意する。例えば，ここでは次の２
組を用意する。 セット１：ＰＳ１＝（Ｋｐ¹ ，Ｔｉ¹ ，Ｔｄ¹ ） セット２：ＰＳ２＝（Ｋｐ² ，Ｔｉ² ，Ｔｄ² ） このうち，セット１（ＰＳ１）を通常使用する制御ゲイ
ンとし，セット２（ＰＳ２）はセット１（ＰＳ１）のＰ
ＩＤゲインを５０％減じたもの（Ｋｐ² ＝０．５Ｋ
ｐ¹ ）とする。

【００４０】そして，ハンチング発生時には制御ゲイン
をセット１（ＰＳ１）からセット２（ＰＳ２）に切り替
えればよい。また補間制御は次のように行うこととすれ
ばよい。このときは，ＰＩＤゲインを，次式で与える。 Ｋｐ＾＝（１−γ）Ｋｐ¹ ＋γＫｐ² ，（０＜γ＜１） …（８） ここに，Ｋｐ＾はＰＩＤゲインの補間演算値，γは正常
状態とハンチング状態への移行度合を表すパラメータで
ある。上記１，２，３及び５の実施例では，制御パラメ
ータをシステム同定結果に基づいて決定していたが，こ
のパラメータγの決定においては必ずしもその必要はな
い。例えば，このパラメータγは前記（４）式の安定度
Ｊに基づいて決定することもできる。即ち，図１６に示
すように安定度Ｊの値に対してパラメータγを決定し，
それにより上記（８）式を用いてＰＩＤゲインを補間演
算することができる。以上のように，いずれの実施例に
おいても，制御系の動特性の変化に関係なく，常に該制
御系を安定に保ち，かつ高速応答可能な高さや位置の制
御を実現することができる。

【００４１】

【発明の効果】第１〜第５の発明に係る制御装置は，上
記したように構成されているため，いずれも制御系の動
特性の変化に関係なく，常に該制御系を安定に保ち，か
つ高速応答可能な高さや位置の制御を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の発明の一実施例（第１の実施例）に係
る連続圧延機の制御装置０の概略構成を示す模式図。

【図２】 ルーパ位置制御装置７への入出力関係を示す
説明図。

【図３】 制御装置０′及び０による各ルーパ角度の制
御性能を示す比較図。

【図４】 第２の発明の一実施例（第２の実施例）に係
る連続圧延機の制御装置０_x の概略構成を示す模式図。

【図５】 ルーパ位置制御装置７_x への入出力関係を示
す説明図。

【図６】 制御装置０′及び０_x による各ルーパ角度の
制御性能を示す比較図。

【図７】 第３の発明の一実施例（第３の実施例）に係
る制御装置１０の概略構成を示す模式図。

【図８】 第４の発明の一実施例（第４の実施例）に係
る連続圧延機の制御装置０_y の概略構成を示す模式図。

【図９】 ルーパ位置制御装置７_y への入出力関係を示
す説明図。

【図１０】 Ｉ−Ｐ制御系のブロック線図。

【図１１】 制御装置０_y による動作手順を示すフロー
図。

【図１２】 制御装置０′及び０_y による各ルーパ角度
の制御性能を示す比較図。

【図１３】 第５の発明の一実施例（第５の実施例）に
係る制御装置２０の概略構成を示す模式図。

【図１４】 ハンチング例を示す説明図。

【図１５】 補間制御の効果を示す説明図。

【図１６】 変形例におけるパラメータ補間方法を示す
説明図。

【図１７】 ルーパ設備の概略構成図。

【図１８】 従来の連続圧延機の制御装置０′の一例に
おける概略構成を示す模式図。

【図１９】 ＰＩコントローラのブロック線図。

【符号の説明】

０…第１の発明に係る連続圧延機の制御装置 １…ロールスタンド ２…被圧延材 ３…ルーパ ７ａ…パラメータ推定装置（演算手段に相当） ７ｂ…補間型ＰＩコントローラ（制御ゲイン設定手段に
相当） ０_x …第２の発明に係る連続圧延機の制御装置 ７ａ_x …安定度演算装置（第１の安定度演算手段に相
当） ７ｂ_x …パラメータ推定装置（第１のパラメータ演算手
段に相当） ７ｃ_x …補間型ＰＩコントローラ（第１の制御ゲイン設
定手段に相当） ０_x …第２の発明に係る連続圧延機の制御装置 ７ａ_x …安定度演算装置（第１の安定度演算手段に相
当） ７ｂ_x …パラメータ推定装置（第１のパラメータ演算手
段に相当） ７ｃ_x …補間型ＰＩコントローラ（第１の制御ゲイン設
定手段に相当） １０…第３の発明に係る制御装置 １１…制御対象 １２…パラメータ推定装置（第２のパラメータ演算手段
に相当） １３…補間型ＰＩコントローラ（第２の制御ゲイン設定
手段に相当） ０_y …第４の発明に係る連続圧延機の制御装置 １…ロールスタンド ２…被圧延材 ３…ルーパ ７ａ_y …安定度演算装置（第２の安定度演算手段に相
当） ７ｂ_y …パラメータ推定装置（第３のパラメータ演算手
段に相当） ７ｃ_y …補間型ＰＩコントローラ（第３の制御ゲイン設
定手段に相当） ２０…第５の発明に係る制御装置 ２１…制御対象 ２２…パラメータ推定装置（第４のパラメータ演算手段
に相当） ２３…補間型ＰＩコントローラ（第４の制御ゲイン設定
手段に相当） ２４…補間頻度演算装置（補間頻度演算手段に相当） ２５…テーブル記憶内容変更装置（対応関係変化手段に
相当）

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンデム配置されたローラスタンドによ
   り圧延される被圧延材に張力を与えるルーパの位置を検
   出し，該検出データに基づいて上記スタンドのローラ速
   度を修正する制御系を具備した連続圧延機の制御装置に
   おいて，上記ローラ速度の修正量と上記ルーパ位置の検
   出データとに基づいて上記制御系の伝達関数の減衰係数
   を演算する演算手段と，上記演算手段により演算された
   減衰係数と，予め記憶された減衰係数の最大及び最小値
   とに基づいて上記制御系の制御ゲインを設定する制御ゲ
   イン設定手段とを具備してなることを特徴とする連続圧
   延機の制御装置。
2. 【請求項２】 上記伝達関数が２次遅れ要素とむだ時間
   要素とからなる請求項１記載の連続圧延機の制御装置。
3. 【請求項３】 上記制御系の制御ゲインが比例動作要素
   と積分動作要素とからなる請求項１記載の連続圧延機の
   制御装置。
4. 【請求項４】 上記演算手段による減衰係数の演算に逐
   次型最小二乗法を用いる請求項１〜３のいずれかに記載
   の連続圧延機の制御装置。
5. 【請求項５】 タンデム配置されたローラスタンドによ
   り圧延される被圧延材に張力を与えるルーパの位置を検
   出し，該検出データに基づいて上記スタンドのローラ速
   度を修正する制御系を具備した連続圧延機の制御装置に
   おいて，上記ルーパ位置の検出データに基づいて該ルー
   パ位置の安定度を演算する第１の安定度演算手段と，上
   記ローラ速度の修正量と上記ルーパ位置の検出データと
   に基づいて上記制御系の伝達関数の減衰係数を演算する
   第１のパラメータ演算手段と，上記第１の安定度演算手
   段により演算された安定度がしきい値を超えたときに，
   上記第１のパラメータ演算手段により演算された減衰係
   数と，予め記憶された減衰係数と制御ゲインとの対応関
   係とに基づいて上記制御系の制御ゲインを設定する第１
   の制御ゲイン設定手段とを具備してなることを特徴とす
   る連続圧延機の制御装置。
6. 【請求項６】 上記伝達関数が２次遅れ要素とむだ時間
   要素とからなる請求項５記載の連続圧延機の制御装置。
7. 【請求項７】 上記制御系の制御ゲインが比例動作要素
   と積分動作要素とからなる請求項５記載の連続圧延機の
   制御装置。
8. 【請求項８】 上記第１のパラメータ演算手段による減
   衰係数の演算に逐次型最小二乗法を用いる請求項５〜７
   のいずれかに記載の連続圧延機の制御装置。
9. 【請求項９】 制御対象に対する入出力データに基づい
   て該制御対象を含む制御系の伝達関数のパラメータを演
   算する第２のパラメータ演算手段と，上記第２のパラメ
   ータ演算手段により演算されたパラメータと，予め記憶
   されたパラメータと制御ゲインとの対応関係に基づいて
   上記制御系の制御ゲインを設定する第２の制御ゲイン設
   定手段とを具備してなる制御装置。
10. 【請求項１０】 タンデム配置されたローラスタンドに
    より圧延される被圧延材に張力を与えるルーパの位置を
    検出し，該検出データに基づいて上記スタンドのローラ
    速度を修正する制御系を具備した連続圧延機の制御装置
    において，上記ルーパ位置の検出データに基づいて該ル
    ーパ位置の安定度を演算する第２の安定度演算手段と，
    上記ローラ速度の修正量と上記ルーパ位置の検出データ
    とに基づいて上記制御系の伝達関数のパラメータを演算
    する第３のパラメータ演算手段と，上記第２の安定度演
    算手段により演算された安定度がしきい値を超えたとき
    に，上記第３のパラメータ演算手段により演算されたパ
    ラメータを用いた上記伝達関数の動特性に基づいて上記
    制御系の制御ゲインをオンラインで設定する第３の制御
    ゲイン設定手段とを具備してなることを特徴とする連続
    圧延機の制御装置。
11. 【請求項１１】 上記伝達関数の動特性が２次遅れ要素
    とむだ時間要素とからなる請求項１０記載の連続圧延機
    の制御装置。
12. 【請求項１２】 上記制御系の制御ゲインが比例動作要
    素と積分動作要素とからなる請求項１０記載の連続圧延
    機の制御装置。
13. 【請求項１３】 上記制御系がＩ−Ｐ制御系である請求
    項１０〜１２のいずれかに記載の連続圧延機の制御装
    置。
14. 【請求項１４】 上記第３のパラメータ演算手段による
    伝達関数のパラメータの演算に逐次型最小二乗法を用い
    る請求項１０〜１３のいずれかに記載の連続圧延機の制
    御装置。
15. 【請求項１５】 上記第３の制御ゲイン設定手段による
    制御ゲインの設定に部分的モデルマッチング法を用いる
    請求項１０〜１４のいずれかに記載の連続圧延機の制御
    装置。
16. 【請求項１６】 制御対象に対する入出力データに基づ
    いて該制御対象を含む制御系の伝達関数のパラメータを
    演算する第４のパラメータ演算手段と，上記第４のパラ
    メータ演算手段により演算されたパラメータと，予め記
    憶されたパラメータと制御ゲインとの対応関係とに基づ
    いて補間演算することによって上記制御系の制御ゲイン
    を設定する第４の制御ゲイン設定手段と，上記第４の制
    御ゲイン設定手段により制御ゲインを設定する際の上記
    制御系のハンチング発生による補間演算の頻度を演算す
    る補間頻度演算手段と，上記補間頻度演算手段により演
    算された補間演算の頻度に応じて上記パラメータと制御
    ゲインとの対応関係を変化させる対応関係変化手段とを
    具備してなる制御装置。
17. 【請求項１７】 上記補間頻度演算手段により演算され
    た補間演算の頻度が所定の上限値よりも小さいときは制
    御ゲインを大きくとり，該頻度が所定の下限値よりも大
    きいときは制御ゲインを小さくとるように，上記第４の
    制御ゲイン設定手段による制御ゲインの設定を行う請求
    項１６記載の制御装置。
18. 【請求項１８】 上記パラメータと制御ゲインとの対応
    関係を上記制御対象の種類ごとに予めメモリに記憶して
    おく請求項１６又は１７記載の制御装置。