(57)【要約】【課題】  複数の仕上げ圧延機の間にルーパを具備する熱延プロセスにおける圧延機間での通板材料の張力制御に関し、圧延操業中におけるプロセスの状態変化や通板材料の特性変化による制御特性の劣化を防止し、安定的に圧延操業を継続させる圧延機間張力制御方法を提供する。【解決手段】  材料の張力発生系の特性モデルにおけるモデルパラメータをルーパ張力発生系モデル同定部にて圧延操業中に推定し、推定されたパラメータに基づいて圧延機間張力およびルーパ角度制御器の最適制御ゲインを算出して時々刻々と制御ゲインを切り替える。また、特性モデルの推定においては、材料の圧延機間張力発生系に関する代表的な基準モデルを予め規定た上で、実圧延操業中における当該基準モデルと実圧延設備における入出力の位相関係および増幅率関係から時々刻々と算出する。【選択図】  図１
2010120047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材を圧延材料とする第１の圧延機とその下流の第２の圧延機とを含む複数の圧延機、及びそれらのうち隣接する２つの圧延機の間に配設されたルーパ装置を有する圧延設備について、最適レギュレータを用いて圧延機間の張力を制御する圧延機間張力制御方法であって、
連続的に入力される、前記第１の圧延機の圧延機出側板速度と前記第２の圧延機の圧延機入側板速度との差分である板速度差実績値、及び前記第１及び第２の圧延機間の張力実績値に基づき、前記圧延材料の張力発生機構を記述するところの予め設定した張力発生系ノミナルモデルを用いて、圧延中の前記圧延材料に対するモデルパラメータであるヤング率及び張力フィードバック係数を算出して推定する工程と、
前記推定されたヤング率及び張力フィードバック係数を用いてＩＬＱ設計法によって、前記第１及び第２圧延機間の張力、及び前記ルーパ装置の角度を制御する際の最適フィードバックゲインを算出する工程と、を有し、
前記圧延中の圧延材料の特性変化及びプロセスの特性変化に応じて前記最適フィードバックゲインを調整しながら圧延することを特徴とする圧延機間張力制御方法。
【請求項２】
板材を圧延材料とする第１の圧延機とその下流の第２の圧延機とを含む複数の圧延機、及びそれらのうち隣接する２つの圧延機の間に配設されたルーパ装置を有する圧延設備について、最適レギュレータを用いて圧延機間の張力を制御する圧延機間張力制御装置であって、
連続的に入力される、前記第１の圧延機の圧延機出側板速度と前記第２の圧延機の圧延機入側板速度との差分である板速度差実績値、並びに前記第１及び第２の圧延機間の張力実績値に基づき、前記圧延材料の張力発生機構を記述するところの予め設定した張力発生系ノミナルモデルを用いて、圧延中の前記圧延材料に対するモデルパラメータであるヤング率Ｅ´及び張力フィードバック係数Ｋ10´を算出して推定するルーパ張力発生系モデル同定器と、
前記推定されたヤング率及び張力フィードバック係数を用いてＩＬＱ設計法によって、前記第１及び第２圧延機間の張力、及び前記ルーパ装置の角度を制御する際の最適フィードバックゲインを算出する最適制御ゲイン演算部と、を具備し、
圧延中の圧延材料の特性変化及びプロセスの特性変化に応じて前記最適フィードバックゲインを調整することを特徴とする圧延機間張力制御装置。
【請求項３】
前記ルーパ張力発生系モデル同定器は、
連続的に入力される、前記板速度差実績値を入力値として、前記張力発生系ノミナルモデルを用いて張力ノミナル値を算出し、
該張力ノミナル値、及び前記第１及び第２の圧延機間の張力実績値それぞれの前記板速度差実績値との位相差に基づき、前記張力発生系ノミナルモデルのヤング率Ｅn及び張力フィードバック係数Ｋ10nを用いて張力発生系時定数Ｔ´を算出する修正ノミナルモデル演算部と、
該修正ノミナルモデル演算部で算出された張力発生系時定数Ｔ´を用いた張力発生系修正ノミナルモデルを用いて、前記板速度差実績値から張力修正ノミナル値を得て、さらに該張力修正ノミナル値の予め設定した期間における最大値と最小値との差であるＰＰ値を演算し、又、前記第１及び第２の圧延機間の張力実績値の予め設定した期間における最大値と最小値との差であるＰＰ値を算出し、
該算出された張力修正ノミナル値のＰＰ値と張力実績値のＰＰ値とに基づいて、圧延中の前記圧延材料に対するモデルパラメータであるヤング率Ｅ´及び張力フィードバック係数Ｋ10´を算出して推定する張力発生系モデルパラメータ演算部と、を具備することを特徴とする請求項２に記載の圧延機間張力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧延機の間にルーパを具備する圧延プロセスにおける圧延機間で通板する板材の張力制御に関し、特にプロセスの状態変化や通板材料の特性変化による制御特性の劣化を防止し、安定的に圧延操業を継続させる圧延機間張力制御方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄鋼業の熱延プロセスにおいては、仕上げ圧延機間にルーパを配置し、当該ルーパ角度及び圧延機速度の制御により圧延機間の通板材の張力や板厚を制御するシステムにおいては、張力とルーパ角度の制御が互いに干渉することが広く知られており、これらの相互干渉の影響により通板材の寸法精度が悪化するという問題が生じる。
【０００３】
これら相互干渉による問題を解決する方法としては、特許文献１に開示されているように、隣り合う圧延機及びその間に設置されたルーパのシステムを最適レギュレータ問題として構成する制御方法が知られている。この最適レギュレータ問題を解く際の制御モデルは、圧延速度等の稼動状態が一定であるという仮定の下で構成されている。そのために、圧延速度等の稼動条件が変更されると、想定された性能が得られず、場合によっては制御が不安定になるケースもある。
【０００４】
この問題に対し、特許文献２に開示されているように、圧延時に想定される複数の圧延速度におけるフィードバックゲインを、最適レギュレータ問題を解いて予め求めておき、圧延実施時にはこれら予め求めた複数のフィードバックゲインのなかから、実際の圧延速度に応じたものを選択して使用する制御方法もある。しかしながら、この制御方法では、圧延速度以外の操業状態の変化（プロセスの特性の変化）や、通板材料の特性の変化が生じた場合、その制御性能が劣化してしまう問題がある。
【０００５】
また、通板材料の特性の変化に対応する方法として、特許文献３に開示されているように、ニューラルネットワーク法を活用して学習により制御目標値を操作することで前記特性の変化によっても制御性能を低下させないという手法があるが、この学習の精度を上げるにはある程度の時間が必要であるため、突発的な外乱等の変化には対応できないという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平２−２１１９０６号公報
【特許文献２】特開２００１−７１０１０号公報
【特許文献３】特開平５−２０８２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のような従来技術の問題点に鑑みて、本発明は、複数の圧延機の間にルーパを配設した圧延プロセスにおける圧延機間での通板材料の張力制御において、プロセスの特性変化や材料の特性変化による制御特性の劣化を防止し、安定的に圧延操業を継続させる方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧延機間張力制御方法は、板材を圧延材料とする第１の圧延機とその下流の第２の圧延機とを含む複数の圧延機、及びそれらのうち隣接する２つの圧延機の間に配設されたルーパ装置を有する圧延設備について、最適レギュレータを用いて圧延機間の張力を制御する圧延機間張力制御方法であって、連続的に入力される、前記第１の圧延機の圧延機出側板速度と前記第２の圧延機の圧延機入側板速度との差分である板速度差実績値、及び前記第１及び第２の圧延機間の張力実績値に基づき、前記圧延材料の張力発生機構を記述するところの予め設定した張力発生系ノミナルモデルを用いて、圧延中の前記圧延材料に対するモデルパラメータであるヤング率及び張力フィードバック係数を算出して推定する工程と、前記推定されたヤング率及び張力フィードバック係数を用いてＩＬＱ設計法によって、前記第１及び第２圧延機間の張力、及び前記ルーパ装置の角度を制御する際の最適フィードバックゲインを算出する工程と、を有し、前記圧延中の圧延材料の特性変化及びプロセスの特性変化に応じて前記最適フィードバックゲインを調整しながら圧延することを特徴とする。
本発明の圧延機間張力制御装置は、板材を圧延材料とする第１の圧延機とその下流の第２の圧延機とを含む複数の圧延機、及びそれらのうち隣接する２つの圧延機の間に配設されたルーパ装置を有する圧延設備について、最適レギュレータを用いて圧延機間の張力を制御する圧延機間張力制御装置であって、連続的に入力される、前記第１の圧延機の圧延機出側板速度と前記第２の圧延機の圧延機入側板速度との差分である板速度差実績値、並びに前記第１及び第２の圧延機間の張力実績値に基づき、前記圧延材料の張力発生機構を記述するところの予め設定した張力発生系ノミナルモデルを用いて、圧延中の前記圧延材料に対するモデルパラメータであるヤング率Ｅ´及び張力フィードバック係数Ｋ10´を算出して推定するルーパ張力発生系モデル同定器と、前記推定されたヤング率及び張力フィードバック係数を用いてＩＬＱ設計法によって、前記第１及び第２圧延機間の張力、及び前記ルーパ装置の角度を制御する際の最適フィードバックゲインを算出する最適制御ゲイン演算部と、を具備し、圧延中の圧延材料の特性変化及びプロセスの特性変化に応じて前記最適フィードバックゲインを調整することを特徴とする。
又、本発明の圧延機間張力制御装置は、前記において、前記ルーパ張力発生系モデル同定器は、連続的に入力される、前記板速度差実績値を入力値として、前記張力発生系ノミナルモデルを用いて張力ノミナル値を算出し、該張力ノミナル値、及び前記第１及び第２の圧延機間の張力実績値それぞれの前記板速度差実績値との位相差に基づき、前記張力発生系ノミナルモデルのヤング率Ｅn及び張力フィードバック係数Ｋ10nを用いて張力発生系時定数Ｔ´を算出する修正ノミナルモデル演算部と、該修正ノミナルモデル演算部で算出された張力発生系時定数Ｔ´を用いた張力発生系修正ノミナルモデルを用いて、前記板速度差実績値から張力修正ノミナル値を得て、さらに該張力修正ノミナル値の予め設定した期間における最大値と最小値との差であるＰＰ値を演算し、又、前記第１及び第２の圧延機間の張力実績値の予め設定した期間における最大値と最小値との差であるＰＰ値を算出し、該算出された張力修正ノミナル値のＰＰ値と張力実績値のＰＰ値とに基づいて、圧延中の前記圧延材料に対するモデルパラメータであるヤング率Ｅ´及び張力フィードバック係数Ｋ10´を算出して推定する張力発生系モデルパラメータ演算部と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の張力制御方法及び装置によれば、最適レギュレータを用いる圧延機間張力の制御方法及び制御装置において、張力発生系ノミナルモデル及び張力実績値に基づいて、圧延中の圧延材料に対してヤング率及び張力フィードバック係数を推定し、実圧延操業中の制御対象の特性変化に追従して最適フィードバックゲインを切り替えることができるため、プロセスの特性変化や材料の特性変化による制御特性の劣化を防止し、安定的に圧延操業を継続させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、本発明の圧延機間張力制御方法及び装置を実施するための一形態として、圧延機間張力制御装置２５の例を、図面を参照して説明する。
図１には、複数の圧延機で構成された熱延プロセスの一部の一例を示しており、圧延設備としては、互いに隣接するｉ（ｉは自然数）番目の圧延機（Fi圧延機：第１の圧延機とする）１及びｉ＋１番目の圧延機（Fi+1圧延機：第２の圧延機とする）２、当該２基の圧延機（Fi圧延機、Fi+1圧延機）１、２の中間位置に設置されたルーパ３、Fi圧延機（回転）駆動用モータ４、Fi+1圧延機（回転）駆動用モータ５、ルーパ角度θを変更するためにルーパ３を駆動するルーパ駆動用モータ６、及び当該各駆動用モータ４〜６を速度制御するＡＳＲ装置７〜９を備えている。
【００１１】
ルーパ３の角度（ルーパ角度θ）は、ルーパ角度検出器２４にて測定され、各圧延機１、２のロール回転速度は圧延機を駆動するモータ４、５に取り付けられた速度検出器（図示せず）により連続的に測定され、圧延機間張力は、ＡＳＲ装置８の制御によってルーパ３を駆動するルーパモータ６の電流値を用いて圧延機間張力演算器２３により推定される。なお、圧延機間張力については、ルーパ３に張力計測器を取付け、直接的に実績値を検出しても良い。
【００１２】
前記のＡＳＲ装置７、８への速度指令は、圧延機間張力及びルーパ角度制御器１０より出力される。具体的には、Fi圧延機１を駆動するFi圧延機（回転）駆動用モータ４を制御するＡＳＲ装置７には、圧延機間張力及びルーパ角度制御器１０の制御出力と、別途設定されたFi圧延機速度基準値とが加算された操作入力値が入力される。又、Fi+1圧延機２は、別途設定されたFi+1圧延機速度基準値がＡＳＲ装置９に入力され、そのFi+1圧延機速度基準値に基づいて制御される。一方、ルーパ角度θを制御するために、別途設定された目標ルーパ角度値と、ルーパ角度検出器２４で測定されたルーパ角度実績値との偏差が圧延機間張力及びルーパ角度制御器１０に入力され、その制御出力（ルーパ角速度指令）がＡＳＲ装置８に入力される。
【００１３】
なお、前記の圧延機間張力とは、ｉ番目とｉ＋１番目の圧延機間において鋼板に作用している、ひっぱられ方向（圧延方向）の力を意味し、ルーパ角度θとはルーパ３のアームと水平方向とのなす角度である。
また、図１はｉ番目及びｉ＋１番目の圧延機間についてのみ示した図となっているが、以下で説明する圧延機間張力制御装置２５は、図示していないそれ以外の圧延機間にも同様に適用しても良い。
【００１４】
次に、１２は、本発明の圧延機間張力制御装置の中核部分を構成するルーパ張力発生系モデル同定器であり、修正ノミナルモデル演算部１３と張力発生系モデルパラメータ演算部１４とを備えて構成されている。最適制御ゲイン演算部１１は、当該張力発生系モデルパラメータ演算部１４にて推定演算されたモデルパラメータの値を用いて、前記の圧延機間張力及びルーパ角度制御器１０の最適制御ゲイン（最適フィードバックゲイン）を求める。
【００１５】
（ルーパ張力発生系モデル同定器１２の説明）
図２は、ルーパ張力発生系モデル同定器１２内の修正ノミナルモデル演算部１３の内部のブロック構成の一例を示している。ここで、ノミナルモデルとは、一般的な制御系設計手法において用いられる、制御対象（本発明では圧延設備）の平均的な挙動をモデル化した基準モデルである。基準モデル（ノミナルモデル）にて使用されるパラメータの値を各パラメータのノミナル値と呼ぶ。なお、従来のルーパ制御系においては、圧延機間張力の挙動を張力発生系ノミナルモデルとしてまず定義し、それを用いて制御用パラメータを設計する手法が一般的である。
【００１６】
図２において張力発生系ノミナルモデル演算部１５は、Fi圧延機１（回転）駆動用モータ４に取り付けられた速度検出器によって連続的に測定された、Fi圧延機１のロール回転速度実績値（Fi圧延機圧延機速度実績値）に、圧延機出側板速度を算出するための先進率補正係数(1+fi)を掛けた値と、同様に測定されたFi+1圧延機２におけるロール回転速度実績値（Fi+1圧延機圧延機速度実績値）に、圧延機入側板速度を算出するための後進率補正係数(1-bi)を掛けた値との差を板速度差実績値として入力し、その作用により発生する張力値（ノミナル張力と定義する）を出力値として出力する。なお、先進率fi及び後進率biは、操業条件に基づいて予め定数として設定される。
【００１７】
ここで、張力発生系ノミナルモデル演算部１５で用いられる張力発生系ノミナルモデルPn(s)は、前記板速度差実績値を入力値とし、その作用により発生する圧延機間張力を出力とした入出力関係式として、ラプラス演算子sを用いた一次遅れ系の伝達関数の形で以下の式（１）にて定義される。式（１）において、圧延材料のヤング率及び張力FBK（フィードバック）係数のノミナル値をそれぞれEnおよびK10nとし、Fi圧延機１及びFi+1圧延機２間の距離をLとする。
【００１８】
【数１】
2010120047.tif 000003
【００１９】
ここで、Tnは圧延機設備における張力発生系ノミナルモデルPn(s)の時定数である。
図２における第１入出力位相差演算部１６は、前述の張力発生系ノミナルモデルPn(s)への入力値である板速度差実績値と、張力発生系ノミナルモデル演算部１５から出力されたノミナル張力の信号との位相差（ここでは時間差）を、ノミナルモデルにおける入出力位相差tdn（ノミナル入出力位相差と定義する）として計算する。
【００２０】
また、図２における第２入出力位相差演算部１７は、連続して測定される前述の板速度差実績値の信号と、実際のFi圧延機１とFi+1圧延機２との間における鋼板の張力実績値の信号とを入力信号として、それらの位相差tdr（実入出力位相差と定義する）を演算する。
【００２１】
なお、実際の圧延機設備における張力発生系システムの張力実システム（以下では張力発生系実システムとも記す）Pr(s)は、圧延材料のヤング率および張力FBK係数の真値をそれぞれEおよびK10として、ラプラス演算子sを用いた一次遅れ系の伝達関数の形で以下の式（２）にて定義される。
【００２２】
【数２】
2010120047.tif 000004
【００２３】
ここで、Tは、前記実際の圧延機設備における張力発生系実システムPr(s)の時定数である。
【００２４】
前記ノミナル入出力位相差tdnと実入出力位相差tdrとの差は、式（１）及び式（２）で記述される一次遅れシステムにおける時定数の差によって生じると言えるため、実際の圧延操業時における張力発生系システムの時定数Tは次式（３）を用いて推定値T´として求めることができる。
【００２５】
【数３】
2010120047.tif 000005
【００２６】
張力発生系修正ノミナルモデル演算部１８では、式（３）を使用して、実圧延操業における張力発生系システムの時定数Tの推定値T´を例えば10msec程度の短周期で演算して出力する。
図３は、ルーパ張力発生系モデル同定器１２内の張力発生系モデルパラメータ演算部１４のブロック構成の一例を示している。
図３における張力発生系修正ノミナルモデル演算部１９で用いられる張力発生系修正ノミナルモデルの張力修正ノミナル値Pn2(s)は、前述の実システムの時定数の推定値T´を用い、少なくとも実際の張力発生系の時定数と一致した時定数を持った一次遅れ系の伝達関数として以下の式（４）にて定義される。
【００２７】
【数４】
2010120047.tif 000006
【００２８】
この張力発生系修正ノミナルモデルPn2(s)は、Fi圧延機１のロール回転速度実績値（Fi圧延機圧延機速度実績値）に、圧延機出側板速度を算出するための先進率補正係数(1+fi)を掛けた値と、Fi+1圧延機２のロール回転速度実績値（Fi+1圧延機圧延機速度実績値）に、圧延機入側板速度を算出するための後進率補正係数(1-bi)を掛けた値との差を板速度差実績値として入力し、その作用により発生する圧延機間張力値（修正ノミナル張力値と定義）を演算して出力する。
【００２９】
図３に示した、ルーパ張力発生系モデル同定器１２内の修正ノミナル張力PP（Peak to Peak）値演算部２０は、前記のようにして連続的に演算された修正ノミナル張力値の信号について、予め設定した任意の期間Tpp間における最大値と最小値の差を修正ノミナル張力ＰＰ値ppnとして演算する。もう一方の張力実績PP値演算部２１は、実際の張力実績値（圧延機間張力実績値）の同じく任意の期間Tpp間における信号の最大値と最小値の差を張力実績PP値pprとして演算する。それらを除算器で除して以下の式（５）のようにこれらの比である張力PP値比αを演算する。
【００３０】
【数５】
2010120047.tif 000007
【００３１】
なお、任意の期間Tppは、入力信号である板速度差実績値の変動周期に応じて決定する値であり、例えば、当該入力信号の主要な周期変動成分の周期の１〜２倍程度の値とすると良い。
【００３２】
次に、張力発生系モデルパラメータ推定部２２は、前記の張力PP値比αを用いて下記のようにして、モデルパラメータである圧延材料の張力FBK係数の推定値K10´、及び圧延材料のヤング率の推定値E´を演算して出力する。すなわち、式（２）、式（４）及び式（５）を用いて得られる張力PP値比αについては、以下の式（６）の関係が成立することになる。
【００３３】
【数６】
2010120047.tif 000008
【００３４】
したがって、張力発生系モデルパラメータ推定部２２は、以下の式（７）にて圧延材料の張力FBK係数の推定値K10´を演算することが出来る。
【００３５】
【数７】
2010120047.tif 000009
【００３６】
また、張力発生系モデルパラメータ推定部２２は、当該圧延材料の張力FBK係数の推定値K10´及び式（３）より圧延材料のヤング率の推定値E´を以下の式（８）で演算することが可能である。
【００３７】
【数８】
2010120047.tif 000010
【００３８】
（最適コントロールゲイン演算部１１の説明）
図１における最適制御ゲイン演算部１１は、ルーパ張力発生系モデル同定部にて前記方法にて算出された圧延材料の張力FBK係数の推定値K10´及びヤング率の推定値E´を用いて、これらモデルパラメータに対して最適な制御ゲインを、広く公知の最適制御ゲイン設計手法であるＩＬＱ(Inverse Linear Quadratic)設計法を用いることにより、例えば10msec程度の周期で時々刻々と算出し、モデルパラメータの変化に応じて圧延機間張力及びルーパ角度制御器１０の制御ゲインを圧延操業中にチューニングする。
【００３９】
以上のようにして、ルーパ張力発生系モデル同定部１２及び最適コントロールゲイン演算部１１を具備する圧延機間張力制御装置２５により、従来、制御系を設計する際に、圧延操業中は固定値として簡略化して扱ってきた、張力発生系システムにおける張力FBK係数K10およびヤング率E（圧延操業中における張力発生系モデルパラメータ）を、ルーパ張力系モデル同定部１２において時々刻々と推定演算し、最適制御ゲイン演算部１１にて当該圧延操業の状態における最適制御ゲインを時々刻々と演算してチューニングすることにより、被圧延材の硬度変動や温度変化等、従来の手法では対応できなかった、実圧延操業中に制御対象の特性変化が発生しても、制御性能を低下させることなく安定的な圧延機の制御方法を実施し、又、装置を実現することが可能となる。
【００４０】
前記した各部及び各機器を備える圧延機間張力制御装置２５は、例えばＦＡ用コンピュータやＰＬＣを用いて構成することができる。その際、Fi圧延機（回転）駆動用モータ４、Fi+1圧延機（回転）駆動用モータ５に取り付けられた速度検出器で測定された速度の実績値や、ルーパ角度検出器２４で測定されたルーパ角度θの実績値等を入力し、又、各ＡＳＲ装置７〜９に制御信号を出力するためのＩ／Ｏボード、並びに、制御のための前記の各設定値等を入力するためのキーボード等の入力手段、及び制御状態をオペレータに提示するためのディスプレー等の表示手段を圧延機間張力制御装置２５に具備させる。そして、前記の各部及び各機器での信号処理及びデータ処理を実行させるコンピュータプログラムを作成し、当該ＦＡ用コンピュータにロードして実行する。
【００４１】
なお、前記の本実施形態の説明では、圧延機間張力制御において、圧延機間の張力及びルーパ角度の２つの制御対象について最適レギュレータ制御を適用して制御する際に本発明の制御技術を適用した例について詳細に説明した。しかしながら、当該分野以外においても、例えば連続的に被加工材を加工するものであって、製造条件の変動が起こる製造プロセスにおいて、プロセスの特性が１次遅れとゲイン（入力が一定量である時の入力に対する出力の比率）にて表現される場合に２つの制御変数について最適レギュレータ制御を適用する制御装置に対して、当該製造プロセスのノミナルモデルを構築することにより、本発明の制御技術を実行することが可能である。
【実施例】
【００４２】
以上説明した圧延機間張力制御方法により実際に圧延操業中の被圧延材料の特性変化を推定する実験を行った。
図４に、実際の熱延ラインにおける圧延操業中において、５番目圧延機と６番目圧延機との間の張力について、本発明の手法を実際に適用して張力発生系システムにおける張力FBK係数K10及びヤング率Eを時々刻々と推定した実験結果を示す。主な操業条件としては、被圧延材の４番目圧延機の出側板厚は2.2mm、通板速度は約400mpmであり、推定演算の周期は25msとした。なお、本推定例においては、本発明の手法の一例であるルーパ張力系モデル同定部１２のみを適用しており、制御ゲインの圧延操業中のチューニングは実施していない。なお、図中の点線は、当該圧延条件におけるヤング率および張力FBK係数のノミナル値であり、それぞれ、1500及び２５としている。
【００４３】
図４より、従来、圧延操業中は一定値として仮定していたヤング率及び張力ＦＢＫ係数が、時間の経過と共に変化しており、本発明の手法の一例を用いることにより圧延操業中に発生した材料の特性変化を推定できていることが分かる。なお、時刻３３秒時点より張力FBK係数が急激に変化して、最終的にはノミナル値である２５の２倍以上の値にまで変化しているが、実際の操業時においては、前記のヤング率及び張力FBK係数を固定値と仮定して設計された従来の制御方式にて制御を実施したため、圧延機張力が大きく変動してしまい、通板トラブルに至ってしまった。
【００４４】
また、図５には、図４における圧延操業の状態と同様の条件を計算機シミュレータにて再現させ、５番目圧延機と６番目圧延機との間の鋼板についてその材料特性が大きく変化した場合において、従来手法つまり圧延操業中の制御ゲインを固定して制御した場合と、本発明の方法を用いてパラメータ変動を推定し、それに応じて制御ゲインを時々刻々と調整した場合における張力制御性をシミュレーションにて比較した結果を示す。シミュレーションにおいては、模擬的に張力発生系システムにおけるけるモデルパラメータである圧延材料の張力FBK係数K10及びヤング率Eを、図４に示した実験によって推定した値を用いて時系列的に変化させた。本発明の手法の効果の確認においては、当該パラメータの変動は未知として、本発明の手法によりパラメータ変化を推定した上で、最適制御ゲインを25msec周期で演算し、実際に制御ゲインのチューニングを行わせた。図５より、張力FBK係数が急激に変化し始める30秒付近より、従来の制御手法では圧延機間張力の変動が非常に大きくなり、最大変動時には張力が０以下になるルーパ３と鋼板との非接触状態が発生しており、不安定な操業状態となっている。これに対し、本発明の手法を使用することにより、このような状況下における張力変動幅が抑えられており、材料特性の変化を考慮せずに制御した従来手法を適用した場合よりも安定的な制御が実現できることが分かる。
【００４５】
尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体などのプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。前記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る圧延機間張力制御装置及び圧延設備を示す図である。
【図２】図１に示した圧延機間張力制御装置における修正ノミナルモデル演算部の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示した圧延機間張力制御装置における張力発生系モデルパラメータ演算部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係るルーパ張力発生系モデル同定部にて実圧延操業中にパラメータ同定を実施した結果を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態と従来手法例との制御性をシミュレーションした結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  Fi圧延機（ｉ番目）
２  Fi+1圧延機（ｉ＋１番目）
３  ルーパ
４  Fi圧延機駆動モータ
５  Fi+1圧延機駆動モータ
６  ルーパ駆動用モータ
７  Fi圧延機駆動モータのＡＳＲ装置
８  ルーパ駆動用モータのＡＳＲ装置
９  Fi+1圧延機駆動モータのＡＳＲ装置
１０  圧延機間張力およびルーパ角度制御器
１１  最適制御ゲイン演算部
１２  ルーパ張力発生系モデル同定部
１３  修正ノミナルモデル演算部
１４  張力発生系モデルパラメータ演算部
１５  張力発生系ノミナルモデル演算部
１６  第１入出力位相差演算部
１７  第２入出力位相差演算部
１８  張力発生系修正ノミナルモデル演算部
１９  張力発生系修正ノミナルモデル
２０  修正ノミナル張力ＰＰ値演算部
２１  張力実績ＰＰ値演算部
２２  張力発生系モデルパラメータ推定部
２３  圧延機間張力演算器
２４  ルーパ角度検出器
２５  圧延機間張力制御装置
【図１】
2010120047.tif 000011
【図２】
2010120047.tif 000012
【図３】
2010120047.tif 000013
【図４】
2010120047.tif 000014
【図５】
2010120047.tif 000015