(57)【要約】【課題】定常部と非定常部との間におけるミル定数の相違を考慮することで従来に比して高精度に板厚の制御を行うことができる圧延制御装置及び圧延制御方法を提供する。【解決手段】  圧延制御装置は、非定常部板厚モデルと、定常部板厚モデルと、制御量算出部とを備える。非定常部板厚モデルは、圧延荷重及びロール開度、並びに非定常部を圧延するときにおけるロールの第１ミル定数に基づいて、非定常部における板厚を算出する。定常部板厚モデルは、圧延荷重及びロール開度、並びに定常部を圧延するときにおけるロールの第２ミル定数に基づいて、定常部における板厚を算出する。制御量算出部は、被圧延材の圧延箇所が非定常部及び定常部の一方から他方へ移るときに、非定常部板厚モデル及び定常部板厚モデルの一方から他方へ切り替えて板厚を算出し、算出された板厚に基づいて圧延機の制御量を算出する。【選択図】図１
2019005761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被圧延材の圧延状態が互いに異なる部位である定常部及び非定常部を圧延する場合に圧延機を制御する圧延制御装置であって、
前記圧延機の圧延荷重を検出する荷重検出部と、
前記圧延機のロール開度を検出する開度検出器と、
前記荷重検出器及び前記開度検出器によって検出された圧延荷重及びロール開度、並びに前記非定常部を圧延するときにおける前記圧延機のロールについての第１ミル定数に基づいて、前記非定常部における板厚を算出する非定常部板厚モデルと、
前記荷重検出器及び前記開度検出器によって検出された圧延荷重及びロール開度、並びに前記定常部を圧延するときにおける前記ロールについての第２ミル定数に基づいて、前記定常部における板厚を算出する定常部板厚モデルと、
前記圧延機による前記被圧延材の圧延箇所が前記非定常部及び前記定常部の一方から他方へ移るときに、前記非定常部板厚モデル及び前記定常部板厚モデルの一方から他方へ切り替えて前記板厚を算出し、算出された前記板厚に基づいて前記圧延機の制御量を算出する制御量算出部と
を備える、
圧延制御装置。
【請求項２】
前記非定常部板厚モデルは、前記非定常部における前記圧延機のロール速度にさらに基づいて、前記非定常部における板厚を算出するように構成されており、
前記定常部板厚モデルは、前記定常部における前記圧延機のロール速度にさらに基づいて、前記定常部における板厚を算出するように構成されている、
請求項１に記載の圧延制御装置。
【請求項３】
前記非定常部板厚モデル及び前記定常部板厚モデルの少なくとも一方は、基準とするロール速度に対する前記圧延機のロール速度の変化量に基づいて、前記板厚を算出するように構成されている、
請求項２に記載の圧延制御装置。
【請求項４】
前記非定常部板厚モデルは、前記非定常部を圧延するときにおける前記圧延機のロール径にさらに基づいて、前記非定常部における板厚を算出するように構成されており、
前記定常部板厚モデルは、前記定常部を圧延するときにおける前記圧延機のロール径にさらに基づいて、前記定常部における板厚を算出するように構成されている、
請求項１乃至３の何れかに記載の圧延制御装置。
【請求項５】
前記非定常部板厚モデル及び前記定常部板厚モデルの少なくとも一方は、基準とするロール径に対する前記圧延機のロール径の温度変化量に基づいて、前記板厚を算出するように構成されている、
請求項４に記載の圧延制御装置。
【請求項６】
前記制御量算出部は、前記非定常部板厚モデル及び前記定常部板厚モデルの一方から他方へ切り替えるときに前記制御量が連続して変化するように、前記制御量を調整するように構成されている、
請求項１乃至５の何れかに記載の圧延制御装置。
【請求項７】
前記制御量算出部は、前記一方から他方へ切り替えるときに算出される前記板厚が連続して変化するように、前記板厚を調整するように構成されている、
請求項６に記載の圧延制御装置。
【請求項８】
前記制御量算出部は、前記一方から他方へ切り替える時点で、前記他方により算出される板厚を、前記一方により算出される板厚と同一の値に調整するように構成されている、
請求項７に記載の圧延制御装置。
【請求項９】
前記制御量算出部は、前記一方から他方へ切り替える切替期間において、前記非定常部板厚モデル及び前記定常部板厚モデルのそれぞれにより算出される板厚のそれぞれに重み付けをして加算し、前記切替期間内における時間遷移に応じてそれぞれの重みを変化させることで、前記板厚を調整するように構成されている、
請求項７に記載の圧延制御装置。
【請求項１０】
前記制御量算出部は、前記一方から他方へ切り替える時点で、前記他方により算出される板厚を、前記一方により算出される板厚と同一の値に調整し、前記切り替える時点から始まる調整期間における時間遷移に応じて、前記板厚の調整量を減少させるように構成されている、
請求項７に記載の圧延制御装置。
【請求項１１】
前記制御量算出部は、前記一方から他方へ切り替える時点で、前記他方により算出される板厚に基づく制御量を、前記一方により算出される板厚に基づく制御量と同一の値に調整するように構成されている、
請求項６に記載の圧延制御装置。
【請求項１２】
前記制御量算出部は、前記一方から他方へ切り替える切替期間において、前記非定常部板厚モデルにより算出される板厚に基づく制御量と、前記定常部板厚モデルにより算出される板厚に基づく制御量とのそれぞれに重み付けをして加算し、前記切替期間内における時間遷移に応じてそれぞれの重みを変化させることで、前記制御量を調整するように構成されている、
請求項６に記載の圧延制御装置。
【請求項１３】
前記制御量算出部は、前記一方から他方へ切り替える時点で、前記他方により算出される板厚に基づく制御量を、前記一方により算出される板厚に基づく制御量と同一の値に調整し、前記切り替える時点から始まる調整期間における時間遷移に応じて、前記制御量の調整量を減少させるように構成されている、
請求項６に記載の圧延制御装置。
【請求項１４】
被圧延材の圧延状態が互いに異なる部位である定常部及び非定常部を圧延する場合に圧延機を制御する圧延制御方法であって、
前記圧延機の圧延荷重を検出するステップと、
前記圧延機のロール開度を検出するステップと、
前記圧延機における前記被圧延材の圧延箇所が前記定常部及び前記非定常部の一方から他方へ移るときに、検出された前記圧延荷重及び前記ロール開度、並びに前記非定常部を圧延するときにおける前記圧延機のロールについての第１ミル定数に基づいて、前記非定常部における板厚を算出する非定常部板厚モデル、及び、前記圧延荷重及び前記ロール開度、並びに前記定常部を圧延するときにおける前記ロールについての第２ミル定数に基づいて、前記定常部における板厚を算出する定常部板厚モデルの一方から他方へ切り替えて前記板厚を算出するステップと、
算出された前記板厚に基づいて前記圧延機の制御量を算出するステップと
を有する、
圧延制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延機による被圧延材の定常部及び非定常部のそれぞれにおける圧延を制御するための圧延制御装置及び圧延制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延機によって金属板である被圧延材を圧延する場合において、被圧延材の噛み込み直後の先端部、圧延終了端である後端部、これらの先端部及び後端部を除いた中間部のそれぞれでは、圧延状態が互いに異なるため、被圧延材の全体に亘って良好な板厚を得るには、上記の各部分に応じた圧延制御を行うことが重要となる。特許文献１には、圧延荷重の検出値に基づいて先端部の板厚制御を行う場合に、噛み込み直後の衝撃荷重により圧延ロールに作用する慣性力を計算し、この慣性力を圧延荷重から減算することで、慣性力の影響を排除した板厚制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２１６５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
定常部と、非定常部との板厚制御に影響する因子は慣性力だけではない。しかしながら、特許文献１に記載された方法にあっては、慣性力以外の因子を考慮したものではなく、十分に高精度な板厚制御が行えているとはいえない。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、上記課題を解決することができる圧延制御装置及び圧延制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の圧延制御装置は、被圧延材の圧延状態が互いに異なる部位である定常部及び非定常部を圧延する場合に圧延機を制御する圧延制御装置であって、前記圧延機の圧延荷重を検出する荷重検出部と、前記圧延機のロール開度を検出する開度検出器と、前記荷重検出器及び前記開度検出器によって検出された圧延荷重及びロール開度、並びに前記非定常部を圧延するときにおける前記圧延機のロールについての第１ミル定数に基づいて、前記非定常部における板厚を算出する非定常部板厚モデルと、前記荷重検出器及び前記開度検出器によって検出された圧延荷重及びロール開度、並びに前記定常部を圧延するときにおける前記ロールについての第２ミル定数に基づいて、前記定常部における板厚を算出する定常部板厚モデルと、前記圧延機による前記被圧延材の圧延箇所が前記非定常部及び前記定常部の一方から他方へ移るときに、前記非定常部板厚モデル及び前記定常部板厚モデルの一方から他方へ切り替えて前記板厚を算出し、算出された前記板厚に基づいて前記圧延機の制御量を算出する制御量算出部とを備える。
【０００７】
この態様において、前記非定常部板厚モデルは、前記非定常部における前記圧延機のロール速度にさらに基づいて、前記非定常部における板厚を算出するように構成されており、前記定常部板厚モデルは、前記定常部における前記圧延機のロール速度にさらに基づいて、前記定常部における板厚を算出するように構成されていてもよい。
【０００８】
また、上記態様において、前記非定常部板厚モデル及び前記定常部板厚モデルの少なくとも一方は、基準とするロール速度に対する前記圧延機のロール速度の変化量に基づいて、前記板厚を算出するように構成されていてもよい。
【０００９】
また、上記態様において、前記非定常部板厚モデルは、前記非定常部を圧延するときにおける前記圧延機のロール径にさらに基づいて、前記非定常部における板厚を算出するように構成されており、前記定常部板厚モデルは、前記定常部を圧延するときにおける前記圧延機のロール径にさらに基づいて、前記定常部における板厚を算出するように構成されていてもよい。
【００１０】
また、上記態様において、前記非定常部板厚モデル及び前記定常部板厚モデルの少なくとも一方は、基準とするロール径に対する前記圧延機のロール径の温度変化量に基づいて、前記板厚を算出するように構成されていてもよい。
【００１１】
また、上記態様において、前記制御量算出部は、前記非定常部板厚モデル及び前記定常部板厚モデルの一方から他方へ切り替えるときに前記制御量が連続して変化するように、前記制御量を調整するように構成されていてもよい。
【００１２】
また、上記態様において、前記制御量算出部は、前記一方から他方へ切り替えるときに算出される前記板厚が連続して変化するように、前記板厚を調整するように構成されていてもよい。
【００１３】
また、上記態様において、前記制御量算出部は、前記一方から他方へ切り替える時点で、前記他方により算出される板厚を、前記一方により算出される板厚と同一の値に調整するように構成されていてもよい。
【００１４】
また、上記態様において、前記制御量算出部は、前記一方から他方へ切り替える切替期間において、前記非定常部板厚モデル及び前記定常部板厚モデルのそれぞれにより算出される板厚のそれぞれに重み付けをして加算し、前記切替期間内における時間遷移に応じてそれぞれの重みを変化させることで、前記板厚を調整するように構成されていてもよい。
【００１５】
また、上記態様において、前記制御量算出部は、前記一方から他方へ切り替える時点で、前記他方により算出される板厚を、前記一方により算出される板厚と同一の値に調整し、前記切り替える時点から始まる調整期間における時間遷移に応じて、前記板厚の調整量を減少させるように構成されていてもよい。
【００１６】
また、上記態様において、前記制御量算出部は、前記一方から他方へ切り替える時点で、前記他方により算出される板厚に基づく制御量を、前記一方により算出される板厚に基づく制御量と同一の値に調整するように構成されていてもよい。
【００１７】
また、上記態様において、前記制御量算出部は、前記一方から他方へ切り替える切替期間において、前記非定常部板厚モデルにより算出される板厚に基づく制御量と、前記定常部板厚モデルにより算出される板厚に基づく制御量とのそれぞれに重み付けをして加算し、前記切替期間内における時間遷移に応じてそれぞれの重みを変化させることで、前記制御量を調整するように構成されていてもよい。
【００１８】
また、上記態様において、前記制御量算出部は、前記一方から他方へ切り替える時点で、前記他方により算出される板厚に基づく制御量を、前記一方により算出される板厚に基づく制御量と同一の値に調整し、前記切り替える時点から始まる調整期間における時間遷移に応じて、前記制御量の調整量を減少させるように構成されていてもよい。
【００１９】
また、本発明の一の態様の圧延制御方法は、被圧延材の圧延状態が互いに異なる部位である定常部及び非定常部を圧延する場合に圧延機を制御する圧延制御方法であって、前記圧延機の圧延荷重を検出するステップと、前記圧延機のロール開度を検出するステップと、前記圧延機における前記被圧延材の圧延箇所が前記定常部及び前記非定常部の一方から他方へ移るときに、検出された前記圧延荷重及び前記ロール開度、並びに前記非定常部を圧延するときにおける前記圧延機のロールについての第１ミル定数に基づいて、前記非定常部における板厚を算出する非定常部板厚モデル、及び、前記圧延荷重及び前記ロール開度、並びに前記定常部を圧延するときにおける前記ロールについての第２ミル定数に基づいて、前記定常部における板厚を算出する定常部板厚モデルの一方から他方へ切り替えて前記板厚を算出するステップと、算出された前記板厚に基づいて前記圧延機の制御量を算出するステップとを有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、定常部と非定常部との間におけるミル定数の相違を考慮することで従来に比して高精度に板厚の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１に係る圧延システムの構成を示す模式図。
【図２】実施の形態１に係る圧延制御装置の構成を示すブロック図。
【図３】実施の形態１に係る圧延制御装置による圧延制御機能の概要を示す機能ブロック図。
【図４】板厚モデルの詳細を説明するための機能ブロック図。
【図５】被圧延材の構成を説明するための側面図。
【図６】非定常部板厚モデル及び定常部板厚モデルのそれぞれの計算板厚と圧延された被圧延材の実板厚とを比較するグラフ。
【図７】先端部及び定常部のそれぞれにおける非定常部板厚モデル及び定常部板厚モデルのそれぞれによる計算板厚と実板厚との誤差を示すグラフ。
【図８】第１ＡＧＣの詳細を説明するための機能ブロック図。
【図９】実施の形態１に係る圧延制御装置による圧延制御処理の手順を示すフローチャート。
【図１０】性能評価試験で用いたシミュレータの構成を示すブロック図。
【図１１】評価試験の結果を示すグラフ。
【図１２】切替期間を説明するための模式図。
【図１３】実施の形態２に係る圧延制御装置による圧延制御処理の手順を示すフローチャート。
【図１４】調整期間を説明するための模式図。
【図１５】実施の形態３に係る圧延制御装置による圧延制御処理の手順を示すフローチャート。
【図１６】実施の形態４に係る圧延制御装置による圧延制御処理の手順を示すフローチャート。
【図１７】実施の形態５に係る圧延制御装置による圧延制御処理の手順を示すフローチャート。
【図１８】実施の形態６に係る圧延制御装置による圧延制御処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す各実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための方法及び装置を例示するものであって、本発明の技術的思想は下記のものに限定されるわけではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。また、以下に示す各実施の形態では鋼板を圧延する圧延機を例に挙げて説明するが、本発明の適用対象はこれらに限定されるわけではなく、鋼板以外の金属板を圧延する圧延機を適用対象とすることも可能である。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、圧延システムの構成を示す模式図である。圧延システム１００は、圧延機２００と、圧延制御装置３００とを備える。
【００２４】
［圧延機の構成］
圧延機の構成について説明する。図１に示すように、圧延機２００は、一対のワークロール２１１が上下に対向配置されている。ワークロール２１１により、被圧延材４００が挟まれて圧延される。ワークロール２１１は、ロール駆動装置２１２によって駆動される。ロール駆動装置２１２は、ロール駆動用のモータと当該モータを制御する制御部とが含まれる。
【００２５】
圧延機２００には、ワークロール２１１を圧下するための圧下装置２１４が設けられている。圧下装置２１４により、ワークロール２１１の圧下レベリング量が調整される。圧下装置２１４には、圧下用のモータと当該モータを制御する制御部とが含まれる。また、圧下装置２１４は、ワークロール２１１の圧下レベリング量に基づくロール開度、即ち、互いに対向する２つのワークロール２１１間のギャップを検出することができる。
【００２６】
また、圧延機２００には、圧延荷重計２１６が設けられている。圧延荷重計２１６はロードセルであり、ワークロール２１１が被圧延材４００に与える荷重（以下、「圧延荷重」という）を検出する。
【００２７】
圧下装置２１４及び圧延荷重計２１６のそれぞれは圧延制御装置３００と通信可能に接続されている。圧延制御装置３００は、圧延荷重計２１６から圧延荷重の検出値を受信し、圧下装置２１４からロール開度の検出値を受信し、また、圧下装置２１４に制御信号を送信することで、圧下装置２１４を制御する。
【００２８】
［圧延制御装置の構成］
図２は、本実施の形態に係る圧延制御装置の構成を示すブロック図である。圧延制御装置３００は、コンピュータ３０１によって実現される。図２に示すように、コンピュータ３０１は、本体３１０と、入力部３２０と、表示部３３０とを備えている。本体３１０は、ＣＰＵ３１１、ＲＯＭ３１２、ＲＡＭ３１３、ハードディスク３１４、入出力インタフェース３１５、及び映像出力インタフェース３１６を備えており、ＣＰＵ３１１、ＲＯＭ３１２、ＲＡＭ３１３、ハードディスク３１４、入出力インタフェース３１５、及び映像出力インタフェース３１６は、バスによって接続されている。
【００２９】
ＣＰＵ３１１は、ＲＡＭ３１３にロードされたコンピュータプログラムを実行することが可能である。圧延制御用のコンピュータプログラムである圧延制御プログラム３４０をＣＰＵ３１１が実行することにより、コンピュータ３０１が圧延制御装置３００として機能する。
【００３０】
ハードディスク３１４は、オペレーティングシステム及びアプリケーションプログラム等、ＣＰＵ３１１に実行させるための種々のコンピュータプログラム及び当該コンピュータプログラムの実行に用いられるデータがインストールされている。圧延制御プログラム３４０も、このハードディスク３１４にインストールされている。
【００３１】
圧延制御プログラム３４０には、非定常部板厚モデル３５１及び定常部板厚モデル３５２が含まれる。非定常部板厚モデル３５１は、圧延荷重及びロール開度の各検出値と、被圧延材の非定常部である先端部におけるミル定数とに基づいて、先端部における板厚を算出する数理モデルである。また、定常部板厚モデル３５２は、圧延荷重及びロール開度の各検出値と、被圧延材の定常部である先端部を除く部分におけるミル定数とに基づいて、定常部における板厚を算出する数理モデルである。
【００３２】
また、圧延制御プログラム３４０には、非定常部板厚モデル３５１及び定常部板厚モデル３５２のそれぞれによって算出された板厚に基づいてロール開度修正量の第１中間計算値を算出する第１ＡＧＣ（Automatic Gauge Control）３６１、圧延機２００の出側に設けられたＸ線板厚測定装置（図示せず）による板厚の測定値に基づいてロール開度修正量の第２中間計算値を算出する第２ＡＧＣ３６２、その他の方法によってロール開度修正量の中間計算値を算出する第３ＡＧＣ３６３，第４ＡＧＣ３６４…が設けられている。これらの複数のＡＧＣによって得られたロール開度修正量の中間計算値のそれぞれを重み付け加算することで、制御量であるロール開度修正量が得られる。各中間計算値の重みは、第１ＡＧＣ３６１，第２ＡＧＣ３６２，第３ＡＧＣ３６３，第４ＡＧＣ３６４，…のそれぞれの信頼度から設定される。
【００３３】
入出力インタフェース３１５には、キーボード及びマウスからなる入力部３２０が接続されている。また、入出力インタフェース３１５には、圧下装置２１４及び各圧延荷重計２１６に接続されており、圧下装置２１４及び圧延荷重計２１６のそれぞれからロール開度及び圧延荷重の各検出値を受信し、圧下装置２１４に制御信号を送信する。映像出力インタフェース３１６は、ＬＣＤまたはＣＲＴ等で構成された表示部３３０に接続されており、ＣＰＵ３１１から与えられた画像データに応じた映像信号を表示部３３０に出力するようになっている。表示部３３０は、入力された映像信号にしたがって、画像（画面）を表示する。
【００３４】
［圧延制御装置の機能］
次に、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能について説明する。図３は、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能の概要を示す機能ブロック図である。圧延制御装置３００による圧延制御機能には、板厚モデル３５０，第１ＡＧＣ３６１，第２ＡＧＣ３６２，第３ＡＧＣ３６３，第４ＡＧＣ３６４，…が含まれる。板厚モデル３５０にはロール開度及び圧延荷重の各検出値が入力され、板厚モデル３５０からは計算された板厚（以下、「計算板厚」という）が出力される。第１ＡＧＣ３６１には計算板厚が入力され、第１ＡＧＣ３６１からはロール開度修正量の第１中間計算値が出力される。第２ＡＧＣ３６２，第３ＡＧＣ３６３，第４ＡＧＣ３６４，…からはロール開度修正量の第２中間計算値，第３中間計算値，第４中間計算値，…が出力される。このようにして得られた第１中間計算値，第２中間計算値，第３中間計算値，第４中間計算値，…を重み付け加算することで、制御量であるロール開度修正量が得られる。
【００３５】
図４は、板厚モデル３５０の詳細を説明するための機能ブロック図である。板厚モデル３５０には非定常部板厚モデル３５１及び定常部板厚モデル３５２が含まれる。非定常部板厚モデル３５１及び定常部板厚モデル３５２のそれぞれにはロール開度及び圧延荷重の各検出値が入力され、非定常部板厚モデル３５１及び定常部板厚モデル３５２のそれぞれからは計算板厚が出力される。非定常部板厚モデル３５１及び定常部板厚モデル３５２の出力値は、切替スイッチ３５３によって切り替えられ、何れか一方の出力値が板厚モデル３５０の出力値として出力される。
【００３６】
図５は、被圧延材４００の構成を説明するための側面図である。図５に示すように、被圧延材４００は先端部４１０と、定常部４２０とを含んでいる。先端部４１０は、被圧延材４００の先端から所定長さの範囲である。また、定常部４２０は、被圧延材４００の先端部４１０を除く部分である。先端部４１０と定常部４２０とでは、圧延機２００によって圧延するときの圧延状態が異なる。つまり、圧延初期における先端部４１０の圧延状態には、噛み込みによる衝撃荷重、圧延初期の低いロール速度における油膜厚、比較的低温であるワークロール２１１のミル定数等が影響し、定常部４２０の圧延状態には、安定した高いロール速度における油膜厚、比較的高温であるワークロール２１１のミル定数等が影響する。そこで、本実施の形態では、式（１）によって非定常部板厚モデル３５１を、式（２）によって定常部板厚モデル３５２を定義する。
【数１】
2019005761.tif 000003
但し、ｈＳは先端部の計算板厚を、ｈＴは定常部の計算板厚を、Ｓはロール開度の検出値を、Ｐは圧延荷重の検出値を、Ｍは常温におけるワークロール２１１のミル定数を、Ｖｒｏｌは先端部４１０に対する定常部４２０におけるロール速度の変化量をそれぞれ示し、ｋ１は定常部ミル定数補正係数（０＜ｋ１＜１）であり、ｋ２は加速補償係数であり、Ｃ１，Ｃ２は定数のオフセット項である。ここで、ｋ１は圧延初期（先端部４１０を圧延する期間。）とそれ以降（定常部４２０を圧延する期間。以下、「定常期」という。）とでのワークロール２１１の温度変化によるミル定数の相違を表している。また、ｋ２Ｖｒｏｌは、ロール速度変化に応じた油膜厚変化の影響分を定める項である。なお、上記の式（２）では、加速補償としてロール速度の定数倍であるｋ２Ｖｒｏｌを圧延荷重Ｐから差し引いているが、加速時に直接変化するのはロール開度Ｓであるため、ロール開度Ｓを加速補償する式としてもよい。例えば、物理現象から速度のロール開度Ｓへの影響関数を導き、又は実機における速度及びロール開度Ｓそれぞれの実測値の関係を特定することで影響関数を求め、この影響関数を用いてロール開度Ｓを補償してもよい。また、Ｃ１は、ロール開度Ｓが０のときと実際の無負荷時のロール開度との誤差であるロール開度のオフセット誤差、噛み込み直後の衝撃荷重によりワークロール２１１に作用する慣性力、圧延機２００が先端部４１０を圧延するときにおけるロール速度、ロール径等の板厚への影響を考慮して定められる。Ｃ２は上記のロール開度のオフセット誤差、圧延機２００が定常部４２０を圧延するときにおけるロール径等の板厚への影響を考慮して定められる。
【００３７】
なお、上記の式（１）（２）においては、先端部４１０に対する定常部４２０における相対的なロール速度の変化量Ｖｒｏｌを用いて式（２）を定義したが、これに限定されない。定常部４２０に対する先端部４１０における相対的なロール速度の変化量を用いて非定常部板厚モデル３５１の数式を定義し、定常部板厚モデル３５２の数式を式（２）からＶｒｏｌの項を削除したものにすることもできるし、圧延初期の先端部４１０におけるロール速度を用いて非定常部板厚モデル３５１の数式を定義し、定常期の定常部４２０におけるロール速度を用いて定常部板厚モデル３５２の数式を定義することもできる。
【００３８】
また、圧延初期ではワークロール２１１が概ね常温であるのに対し、定常期では摩擦熱等によってワークロール２１１の温度が上昇し、圧延初期よりもワークロール２１１のロール径が大きくなる。ロール径が大きくなると、ロール開度が小さくなり、板厚に影響を及ぼす。つまり、圧延初期における先端部４１０の圧延状態には、圧延初期におけるワークロール２１１のロール径が影響し、定常期における定常部４２０の圧延状態には、定常期におけるワークロール２１１のロール径が影響する。そこで、非定常部板厚モデル３５１及び定常部板厚モデル３５２のそれぞれは、圧延初期及び定常期のそれぞれにおけるロール径によって定義されてもよい。例えば、定常部板厚モデル３５２を、式（２）に代えて次式（３）で定義することもできる。
【数２】
2019005761.tif 000004
但し、ｋ３は熱膨張の影響係数であり、Ｔｒｏｌは先端部４１０に対する定常部４２０におけるロール径の温度変化量を示す。
【００３９】
また、先端部４１０に対する定常部４２０における相対的なロール径の温度変化量Ｔｒｏｌを用いて式（３）を定義したが、これに限定されない。定常部４２０に対する先端部４１０における相対的なロール径の温度変化量を用いて非定常部板厚モデル３５１の数式を定義し、定常部板厚モデル３５２の数式を式（３）からＴｒｏｌの項を削除したものにすることもできるし、圧延初期の先端部４１０におけるロール径を用いて非定常部板厚モデル３５１の数式を定義し、定常期の定常部４２０におけるロール径を用いて定常部板厚モデル３５２の数式を定義することもできる。
【００４０】
図６は、上記の非定常部板厚モデル３５１及び定常部板厚モデル３５２のそれぞれの計算板厚と圧延された被圧延材４００の板厚測定値（実板厚）とを比較するグラフであり、図７は、先端部４１０及び定常部４２０のそれぞれにおける非定常部板厚モデル３５１及び定常部板厚モデル３５２のそれぞれによる計算板厚と実板厚との誤差を示すグラフである。図６において、縦軸は板厚を示し、横軸は時間を示している。このグラフでは、図中の凡例における「非定常部板厚モデル」に対応する線は、非定常部板厚モデル３５１によって先端部４１０及び定常部４２０に亘り板厚を計算した結果を示し、「定常部板厚モデル」に対応する線は、定常部板厚モデル３５２によって先端部４１０及び定常部４２０に亘り板厚を計算した結果を示している。また、図７において、左側の２つのグラフは先端部４１０における非定常部板厚モデル３５１及び定常部板厚モデル３５２のそれぞれの計算板厚の実板厚に対する誤差を示し、右側の２つのグラフは定常部４２０における同誤差を示す。図６及び図７に示すように、非定常部板厚モデル３５１による計算板厚は、圧延初期における実板厚とはよく一致しているが、定常期における実板厚では一致度が悪化し、誤差が大きくなっている。他方、定常部板厚モデル３５２による計算板厚は、定常期における実板厚とはよく一致しているが、圧延初期における実板厚では一致度が悪化し、誤差が大きくなっている。このため、本実施の形態に係る圧延制御装置３００では、圧延初期においてはし、圧延初期から定常期に移行する時点で、非定常部板厚モデル３５１から定常部板厚モデル３５２に切り替え、定常期においては定常部板厚モデル３５２によって計算板厚を取得することで、先端部４１０及び定常部４２０の全体に亘って精度のよい計算板厚を得る。
【００４１】
本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能では、圧延初期と定常期との切替点において、非定常部板厚モデル３５１による板厚計算から定常部板厚モデル３５２による板厚計算へと切り替わる。しかし、非定常部板厚モデル３５１から定常部板厚モデル３５２への切替時点において、非定常部板厚モデル３５１による計算板厚と、定常部板厚モデル３５２による計算板厚とが一致していなければ、切替前後における計算板厚の変化が不連続となり、この結果、ロール開度修正量の変化が不連続となってしまう。このため、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能では、切替前後での計算板厚が不連続に変化しないように、定常部板厚モデル３５２による計算板厚が調整される。この計算板厚の調整には、上記の式（２）（３）に示す定常部板厚モデル３５２におけるオフセット項Ｃ２が用いられる。
【００４２】
圧延制御装置３００は、圧延初期Ｐ１の終了と同時に板厚計算に用いるモデルを非定常部板厚モデル３５１から定常部板厚モデル３５２へと切り替える。切り替え時点においては、ＣＰＵ３１１は、定常部板厚モデル３５２による計算板厚が非定常部板厚モデル３５１による計算板厚と同一の値になるように、Ｃ２を決定する。その後の定常部板厚モデル３５２での板厚計算では、決定されたＣ２が継続して用いられる。
【００４３】
次に、第１ＡＧＣ３６１の機能について説明する。図８は、第１ＡＧＣ３６１の詳細を説明するための機能ブロック図である。第１ＡＧＣ３６１は、板厚の目標値３７１と、ゲイン３７２とを含む。第１ＡＧＣ３６１では、板厚モデル３５０から出力される計算板厚と目標値３７１との差分が計算され、この差分がゲイン３７２に与えられる。ゲイン３７２では、与えられた差分を定数倍してロール開度修正量の第１中間計算値が算出される。ゲイン３７２の設定値は、板厚を単位長さ変更するときに修正すべきロール開度の量を板厚モデル３５０から求めることで設定できる。
【００４４】
［圧延制御装置の動作］
以下、本実施の形態に係る圧延制御装置３００の動作について説明する。図９は、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御処理の手順を示すフローチャートである。圧延機２００の操業を開始すると、圧延機２００に被圧延材４００の先端が装入される。被圧延材４００の先端が圧延機２００に噛み込まれた後、圧延荷重計２１６及び圧下装置２１４が圧延荷重及びロール開度を検出する。
【００４５】
圧延荷重計２１６及び圧下装置２１４から出力された圧延荷重及びロール開度の検出値データは、圧延制御装置３００に送信される。圧延制御装置３００は、圧延荷重及びロール開度の検出値データを受信する（ステップＳ１０１）。
【００４６】
ＣＰＵ３１１は、圧延初期Ｐ１が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。圧延初期Ｐ１が経過していない場合（ステップＳ１０２においてＮＯ）、ＣＰＵ３１１は、非定常部板厚モデル３５１に圧延荷重及びロール開度の検出値を与え、先端部４１０における板厚を算出する（ステップＳ１０３）。次にＣＰＵ３１１は、計算板厚を第１ＡＧＣ３６１に与え、ロール開度修正量の第１中間計算値を算出する（ステップＳ１０４）。
【００４７】
ＣＰＵ３１１は、第２ＡＧＣ３６２，第３ＡＧＣ３６３，第４ＡＧＣ３６４，…のそれぞれによる第２中間計算値、第３中間計算値、第４中間計算値、…をそれぞれ算出し（ステップＳ１０５）、各中間計算値を重み付け加算することで制御量であるロール開度修正量を算出する（ステップＳ１０６）。さらにＣＰＵ３１１は、得られたロール開度修正量に応じた制御信号を圧下装置２１４に送信する（ステップＳ１０７）。
【００４８】
ＣＰＵ３１１は、圧延制御処理を終了するか否かを判定し（ステップＳ１０８）、終了しない場合は（ステップＳ１０８においてＮＯ）、ステップＳ１０１へ処理を戻す。
【００４９】
圧延初期Ｐ１が経過した場合（ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、ＣＰＵ３１１は、オフセット項Ｃ２が決定されているか否かを判定する（ステップＳ１０９）。Ｃ２が決定されていない場合（ステップＳ１０９においてＮＯ）、ＣＰＵ３１１は、算出板厚が不連続とならないようにオフセット項Ｃ２を決定する（ステップＳ１１０）。その後、ＣＰＵ３１１は、定常部板厚モデル３５２に圧延荷重及びロール開度の検出値を与え、定常部４２０における板厚を算出する（ステップＳ１１１）。次にＣＰＵ３１１は、ステップＳ１０４へ処理を移し、計算板厚を第１ＡＧＣ３６１に与え、ロール開度修正量の第１中間計算値を算出する（ステップＳ１０４）。以降、ＣＰＵ３１１は、上述したステップＳ１０５〜Ｓ１０８の処理を順次実行する。
【００５０】
また、オフセット項Ｃ２が決定されている場合（ステップＳ１０９においてＹＥＳ）、ＣＰＵ３１１は、決定されたオフセット項Ｃ２を用いて、ステップＳ１１１の処理を実行する。その後、ＣＰＵ３１１は、ステップＳ１０４〜Ｓ１０８の処理を順次実行する。
【００５１】
被圧延材４００の圧延が終了するなど、圧延制御処理が終了する場合（ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、ＣＰＵ３１１は、圧延制御処理を終了する。
【００５２】
［性能評価］
発明者らは計算機に圧延システム１００のシミュレータを構築し、このシミュレータで圧延制御のシミュレーションを実行することで、本実施の形態に係る圧延制御装置３００の性能を評価した。図１０は、シミュレータの構成を示すブロック図である。シミュレータ５００は、主として制御モデル５１０と圧延機モデル５２０とによって構成される。圧延機２００の入側における被圧延材４００の板厚及び温度の時系列データ（板厚、温度）と、ロール開度初期値を圧延機モデル５２０に入力すると、圧延機２００にて被圧延材４００を圧延したときの出側板厚、ロール開度変化、圧延荷重等が計算される。これらの算出データのうち、実機の測定対象である出側板厚、ロール開度、及び圧延荷重が制御モデル５１０に与えられ、制御モデル５１０がロール開度修正量を算出する。算出されたロール開度修正量を制御量（指令値）として圧延機モデル５２０に入力し、再度圧延機モデル５２０の計算が行われる。このサイクルを繰り返すことで、実機の圧延動作をシミュレートでき、被圧延材４００の全長に亘って出側板厚が算出される。
【００５３】
制御モデル５１０は、上述した圧延制御装置３００の圧延制御処理のシミュレーションを実行することができるモデルである。圧延機モデル５２０は、アクチュエータモデル５２１，板厚モデル５２２，及び荷重モデル５２３を含む。アクチュエータモデル５２１は、圧下装置２１４の応答モデルであり、指令値からの一次遅れ系での応答遅れを表現している。板厚モデル５２２は上記の非定常部板厚モデル３５１及び定常部板厚モデル３５２を含んでおり、実測された板厚を正確に計算することができる。荷重モデル５２３は、板厚モデル５２２により算出された圧下率及び温度から圧延荷重を算出するモデルである。板厚モデル５２２と荷重モデル５２３とがある時刻における板厚及び圧延荷重を交互に繰り返し計算することで、その時刻における最終的な板厚及び圧延荷重に収束する。
【００５４】
上記のシミュレータ５００によって、噛み込み後３秒間が圧延初期Ｐ１として非定常部板厚モデル３５１から定常部板厚モデル３５２への板厚計算に切り替えた場合の圧延制御装置３００の動作シミュレーションを実行した。また、比較対象として、非定常部板厚モデル３５１のみ（つまり、定常部板厚モデル３５２に切り替えることなく）により板厚計算した場合の圧延制御処理のシミュレーションを実行した。図１１はこの評価試験の結果を示すグラフである。図１１において、縦軸は板厚を、横軸は時間を示している。このグラフから、非定常部板厚モデル３５１から定常部板厚モデル３５２へ切り替えて板厚計算をすることにより、非定常部板厚モデル３５１のみを用いて板厚計算をする場合に比べて早く板厚が目標値に収束しているのが解る。
【００５５】
（実施の形態２）
［圧延機及び圧延制御装置の構成］
本実施の形態に係る圧延機及び圧延制御装置の構成については、実施の形態１に係る圧延機及び圧延制御装置の構成と同様であるので、同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
［圧延制御装置の機能］
次に、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能について説明する。本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能では、圧延初期と定常期との切替点を含む切替期間が設定され、この切替期間中に、非定常部板厚モデル３５１による板厚計算から定常部板厚モデル３５２による板厚計算へと段階的に切り替わる。なお、本実施の形態において、オフセット項Ｃ２には、ロール開度のオフセット誤差、圧延機２００が定常部４２０を圧延するときにおけるロール径等の板厚への影響を考慮して、定常部４２０における板厚ｈＴを正確に算出するための定数値が設定される。図１２は、切替期間ＰＳＷを説明するための模式図である。切替期間ＰＳＷは、圧延初期Ｐ１と定常期Ｐ２との切替点を中心とする所定期間として設定される。
【００５７】
圧延制御装置３００は、かかる切替期間ＰＳＷにおいて、次式（４）により非定常部板厚モデル３５１による計算板厚ｈＳと定常部板厚モデル３５２による計算板厚ｈＴを重み付け加算して板厚計算を行う。
【数３】
2019005761.tif 000005
但し、ｔは時間であり、ｔ１は切替期間ＰＳＷの最初の時刻、ｔ２は切替期間ＰＳＷの最後の時刻である。式（４）により、切替期間ＰＳＷにおける時間ｔの遷移にしたがって各重みが変化し、切替期間ＰＳＷの最初にはｈＳの重みが「１」、ｈＴの重みが「０」となり、切替期間ＰＳ内での時間遷移にしたがってｈＳの重みが減少し、ｈＴの重みが増加し、切替期間ＰＳＷの最後にはｈＳの重みが「０」、ｈＴの重みが「１」となる。したがって、切替期間ＰＳＷの間に計算板厚が不連続とならないよう調整される。
【００５８】
［圧延制御装置の動作］
以下、本実施の形態に係る圧延制御装置３００の動作について説明する。図１３は、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御処理の手順を示すフローチャートである。圧延機２００の操業を開始すると、圧延機２００に被圧延材４００の先端が装入される。被圧延材４００の先端が圧延機２００に噛み込まれた後、圧延荷重計２１６及び圧下装置２１４が圧延荷重及びロール開度を検出する。
【００５９】
圧延荷重計２１６及び圧下装置２１４から出力された圧延荷重及びロール開度の検出値データは、圧延制御装置３００に送信される。圧延制御装置３００は、圧延荷重及びロール開度の検出値データを受信する（ステップＳ２０１）。
【００６０】
ＣＰＵ３１１は、切替期間ＰＳＷに入ったか否かを判定する（ステップＳ２０２）。切替期間ＰＳＷに入っていない場合（ステップＳ２０２においてＮＯ）、ＣＰＵ３１１は、非定常部板厚モデル３５１に圧延荷重及びロール開度の検出値を与え、先端部４１０における板厚を算出する（ステップＳ２０３）。次にＣＰＵ３１１は、計算板厚を第１ＡＧＣ３６１に与え、ロール開度修正量の第１中間計算値を算出する（ステップＳ２０４）。
【００６１】
ＣＰＵ３１１は、第２ＡＧＣ３６２，第３ＡＧＣ３６３，第４ＡＧＣ３６４，…のそれぞれによる第２中間計算値、第３中間計算値、第４中間計算値、…をそれぞれ算出し（ステップＳ２０５）、各中間計算値を重み付け加算することで制御量であるロール開度修正量を算出する（ステップＳ２０６）。さらにＣＰＵ３１１は、得られたロール開度修正量に応じた制御信号を圧下装置２１４に送信する（ステップＳ２０７）。
【００６２】
ＣＰＵ３１１は、圧延制御処理を終了するか否かを判定し（ステップＳ２０８）、終了しない場合は（ステップＳ２０８においてＮＯ）、ステップＳ２０１へ処理を戻す。
【００６３】
切替期間ＰＳＷに入った場合（ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、ＣＰＵ３１１は、切替期間ＰＳＷが経過したか否かを判定する（ステップＳ２０９）。切替期間ＰＳＷが経過していない場合（ステップＳ２０９においてＮＯ）、ＣＰＵ３１１は、非定常部板厚モデル３５１及び定常部板厚モデル３５２の両方に圧延荷重及びロール開度の検出値を与え、それぞれの計算板厚ｈＳ及びｈＴを算出する（ステップＳ２１０）。さらにＣＰＵ３１１は、式（４）にしたがって切替期間ＰＳＷにおける板厚ｈＳＷを算出する（ステップＳ２１１）。次にＣＰＵ３１１は、ステップＳ２０４へ処理を移し、計算板厚を第１ＡＧＣ３６１に与え、ロール開度修正量の第１中間計算値を算出する（ステップＳ２０４）。以降、ＣＰＵ３１１は、上述したステップＳ２０５〜Ｓ２０８の処理を順次実行する。
【００６４】
切替期間ＰＳＷが経過した場合（ステップＳ２０９においてＹＥＳ）、ＣＰＵ３１１は、定常部板厚モデル３５２に圧延荷重及びロール開度の検出値を与え、定常部４２０における板厚を算出する（ステップＳ２１２）。その後、ＣＰＵ３１１は、ステップＳ２０４〜Ｓ２０８の処理を順次実行する。
【００６５】
被圧延材４００の圧延が終了するなど、圧延制御処理が終了する場合（ステップＳ２０８においてＹＥＳ）、ＣＰＵ３１１は、圧延制御処理を終了する。
【００６６】
（実施の形態３）
［圧延機及び圧延制御装置の構成］
本実施の形態に係る圧延機及び圧延制御装置の構成については、実施の形態１に係る圧延機及び圧延制御装置の構成と同様であるので、同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６７】
［圧延制御装置の機能］
次に、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能について説明する。本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能では、切替前後での計算板厚が不連続に変化しないように、定常部板厚モデル３５２による計算板厚を調整する調整期間が設けられる。また、定常部板厚モデル３５２による計算板厚を調整するための調整変数ＶＴが導入される。なお、本実施の形態において、オフセット項Ｃ２には、ロール開度のオフセット誤差、圧延機２００が定常部４２０を圧延するときにおけるロール径等の板厚への影響を考慮して、定常部４２０における板厚ｈＴを正確に算出するための定数値が設定される。
【００６８】
図１４は、調整期間を説明するための模式図である。調整期間ＰＡＤＪは、非定常部板厚モデル３５１から定常部板厚モデル３５２へ切り替えたときの計算板厚が不連続とならないように、定常部板厚モデル３５２の計算板厚を調整するための期間である。かかる調整期間ＰＡＤＪは、圧延初期Ｐ１の直後、即ち、定常期Ｐ２の最初に設定される。
【００６９】
圧延制御装置３００は、圧延初期Ｐ１の終了と同時に板厚計算に用いるモデルを非定常部板厚モデル３５１から定常部板厚モデル３５２へと切り替える。切り替え時点、即ち、調整期間ＰＡＤＪの最初においては、ＣＰＵ３１１は、定常部板厚モデル３５２による計算板厚が非定常部板厚モデル３５１による計算板厚と同一の値になるように、ＶＴを決定する。また、ＣＰＵ３１１は、調整期間ＰＡＤＪが開始されてからの経過時間ｔを監視しており、その経過時間に応じてＶＴが０に漸次近づくよう調整する。このとき、ＶＴを線形的に変化させてもよいし、２次関数又は指数関数的に変化させてもよい。調整期間ＰＡＤＪの終了時点では、ＶＴは０となる。
【００７０】
［圧延制御装置の動作］
以下、本実施の形態に係る圧延制御装置３００の動作について説明する。図１５は、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ３０１〜Ｓ３０８の処理については、実施の形態１において説明したステップＳ１０１〜１０８の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００７１】
ＣＰＵ３１１は、圧延初期Ｐ１が経過した場合（ステップＳ３０２においてＹＥＳ）、定常部板厚モデル３５２に圧延荷重及びロール開度の検出値を与え、定常部４２０における板厚を算出する（ステップＳ３０９）。次にＣＰＵ３１１は、圧延初期Ｐ１の直後から所定期間の調整期間ＰＡＤＪが経過したか否かを判定する（ステップＳ３１０）。調整期間ＰＡＤＪが経過していない場合（ステップＳ３１０においてＮＯ）、ＣＰＵ３１１は、算出板厚が不連続とならないように調整変数ＶＴの値を決定する（ステップＳ３１１）。調整変数ＶＴの初期値は、圧延初期Ｐ１の経過時点（つまり、調整期間ＰＡＤＪの最初の時点）における非定常部板厚モデル３５１による算出板厚と定常部板厚モデル３５２による算出板厚との差分とされる。次にＣＰＵ３１１は、定常部板厚モデル３５２による算出板厚に調整変数ＶＴを加算して算出板厚を調整する（ステップＳ３１２）。その後、ＣＰＵ３１１はステップＳ３０４へ処理を移し、ステップＳ３０４〜Ｓ３０８の処理を順次実行する。
【００７２】
調整期間ＰＡＤＪの間では、上記のようにＶＴが時間推移にしたがって０に近づくように調整される。つまり、調整期間ＰＡＤＪにおける時間遷移に応じて、計算板厚の調整量が減少する。調整期間ＰＡＤＪが経過した場合（ステップＳ３１０においてＹＥＳ）、ＣＰＵ３１１は、定常部板厚モデル３５２による算出板厚にＶＴを加算することなく、ステップＳ３０４へ処理を移す。これにより、連続的に計算板厚が変化し、調整期間ＰＡＤＪの最後においては、調整変数ＶＴによって調整されていない定常部板厚モデル３５２の計算板厚が得られる。こうして定常部板厚モデル３５２の計算板厚の調整が終了する。その後、ＣＰＵ３１１は、ステップＳ３０４〜Ｓ３０８の処理を順次実行する。
【００７３】
（実施の形態４）
［圧延機及び圧延制御装置の構成］
本実施の形態に係る圧延機及び圧延制御装置の構成については、実施の形態１に係る圧延機及び圧延制御装置の構成と同様であるので、同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７４】
［圧延制御装置の機能］
次に、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能について説明する。本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能では、圧延初期と定常期との切替前後において、板厚モデル３５０による計算板厚が連続的に変化するよう調整するのではなく、ロール開度修正量の第１中間計算値が連続的に変化するように調整する。なお、本実施の形態において、オフセット項Ｃ２には、ロール開度のオフセット誤差、圧延機２００が定常部４２０を圧延するときにおけるロール径等の板厚への影響を考慮して、定常部４２０における板厚ｈＴを正確に算出するための定数値が設定される。
【００７５】
具体的には、圧延初期Ｐ１の直後に第１中間計算値を調整する。まず、定常期Ｐ２が開始した時点で、圧延制御装置３００が非定常部板厚モデル３５１から定常部板厚モデル３５２に切り替えて板厚計算を行い、この計算板厚に基づいて第１中間計算値を算出する。この第１中間計算値は、前回の第１中間計算値、即ち、圧延初期Ｐ１が終了する時点で非定常部板厚モデル３５１による計算板厚に基づいて算出された第１中間計算値と乖離している可能性がある。そこで、圧延制御装置３００は、この差を補償するためのオフセット値ＣＲを決定し、決定されたオフセット値ＣＲを第１中間計算値に加えることで第１中間計算値を調整する。その後、定常部板厚モデル３５２での計算板厚から算出された第１中間計算値に上記のオフセット値ＣＲが加算され、継続的に第１中間計算値が調整される。
【００７６】
［圧延制御装置の動作］
以下、本実施の形態に係る圧延制御装置３００の動作について説明する。図１６は、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ４０１〜Ｓ４０８の処理については、実施の形態１において説明したステップＳ１０１〜１０８の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００７７】
ＣＰＵ３１１は、圧延初期Ｐ１が経過した場合（ステップＳ４０２においてＹＥＳ）、定常部板厚モデル３５２に圧延荷重及びロール開度の検出値を与え、定常部４２０における板厚を算出する（ステップＳ４０９）。またＣＰＵ３１１は、計算板厚を第１ＡＧＣ３６１に与え、ロール開度修正量の第１中間計算値を算出する（ステップＳ４１０）。
【００７８】
次にＣＰＵ３１１は、オフセット値ＣＲが決定されているか否かを判定する（ステップＳ４１１）。オフセット値ＣＲが決定されていない場合（ステップＳ４１１においてＮＯ）、ＣＰＵ３１１は、第１中間計算値が不連続とならないようにオフセット値ＣＲを決定する（ステップＳ４１２）。次に、ＣＰＵ３１１は、オフセット値ＣＲを加算することで第１中間計算値を調整する（ステップＳ４１３）。その後、ＣＰＵ３１１は、ステップＳ４０５へ処理を移し、ステップＳ４０５〜Ｓ４０８の処理を順次実行する。
【００７９】
また、オフセット値ＣＲが決定されている場合（ステップＳ４１１においてＹＥＳ）、ＣＰＵ３１１は、決定されたオフセット値ＣＲを用いて第１中間計算値を調整し（ステップＳ４１３）、ステップＳ４０５〜Ｓ４０８の処理を順次実行する。
【００８０】
（実施の形態５）
［圧延機及び圧延制御装置の構成］
本実施の形態に係る圧延機及び圧延制御装置の構成については、実施の形態１に係る圧延機及び圧延制御装置の構成と同様であるので、同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００８１】
［圧延制御装置の機能］
次に、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能について説明する。本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能では、圧延初期と定常期との切替前後において、ロール開度修正量の第１中間計算値が連続的に変化するように調整する。
【００８２】
具体的には、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能では、圧延初期と定常期との切替点を含む切替期間ＰＳＷが設定され、この切替期間中に、非定常部板厚モデル３５１による板厚計算から定常部板厚モデル３５２による板厚計算へと段階的に切り替わる。なお、本実施の形態において、オフセット項Ｃ２には、ロール開度のオフセット誤差、圧延機２００が定常部４２０を圧延するときにおけるロール径等の板厚への影響を考慮して、定常部４２０における板厚ｈＴを正確に算出するための定数値が設定される。また、切替期間ＰＳＷは、実施の形態２で説明したものと同様である。
【００８３】
圧延制御装置３００は、かかる切替期間ＰＳＷにおいて、次式（５）により非定常部板厚モデル３５１による計算板厚ｈＳに基づく第１中間計算値ＭＳと定常部板厚モデル３５２による計算板厚ｈＴに基づく第１中間計算値ＭＴとを重み付け加算して第１中間計算値ＭＳＷを算出する。
【数４】
2019005761.tif 000006
但し、ｔは時間であり、ｔ１は切替期間ＰＳＷの最初の時刻、ｔ２は切替期間ＰＳＷの最後の時刻である。式（５）により、切替期間ＰＳＷにおける時間ｔの遷移にしたがって各重みが変化し、切替期間ＰＳＷの最初にはＭＳの重みが「１」、ＭＴの重みが「０」となり、切替期間ＰＳ内での時間遷移にしたがってＭＳの重みが減少し、ＭＴの重みが増加し、切替期間ＰＳＷの最後にはＭＳの重みが「０」、ＭＴの重みが「１」となる。したがって、切替期間ＰＳＷの間に第１中間計算値ＭＳＷが不連続とならないよう調整される。
【００８４】
［圧延制御装置の動作］
以下、本実施の形態に係る圧延制御装置３００の動作について説明する。図１７は、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ５０１〜Ｓ５０８の処理については、実施の形態２において説明したステップＳ２０１〜２０８の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００８５】
ＣＰＵ３１１は、切替期間ＰＳＷに入った場合（ステップＳ５０２においてＹＥＳ）、切替期間ＰＳＷが経過したか否かを判定する（ステップＳ５０９）。切替期間ＰＳＷが経過していない場合（ステップＳ５０９においてＮＯ）、ＣＰＵ３１１は、非定常部板厚モデル３５１及び定常部板厚モデル３５２の両方に圧延荷重及びロール開度の検出値を与え、それぞれの計算板厚ｈＳ及びｈＴを算出する（ステップＳ５１０）。さらにＣＰＵ４１１は、得られた計算板厚ｈＳ及びｈＴのそれぞれを第１ＡＧＣ３６１に与え、計算板厚ｈＳに基づく第１中間計算値ＭＳと、計算板厚ｈＴに基づく第１中間計算値ＭＴとを算出する（ステップＳ５１１）。次にＣＰＵ３１１は、式（５）にしたがって切替期間ＰＳＷにおける第１中間計算値ＭＳＷを算出する（ステップＳ５１２）。ＣＰＵ３１１は、ステップＳ５０５へ処理を移し、以降、ステップＳ５０５〜Ｓ５０８の処理を順次実行する。
【００８６】
切替期間ＰＳＷが経過した場合（ステップＳ５０９においてＹＥＳ）、ＣＰＵ３１１は、定常部板厚モデル３５２に圧延荷重及びロール開度の検出値を与え、定常部４２０における板厚を算出する（ステップＳ５１３）。次に、ＣＰＵ３１１は、ステップＳ５０４へ処理を移し、定常部板厚モデル３５２による計算板厚を第１ＡＧＣ３６１に与え、ロール開度修正量の第１中間計算値を算出する（ステップＳ５０４）。その後、ＣＰＵ３１１は、ステップＳ５０５〜Ｓ５０８の処理を順次実行する。
【００８７】
（実施の形態６）
［圧延機及び圧延制御装置の構成］
本実施の形態に係る圧延機及び圧延制御装置の構成については、実施の形態１に係る圧延機及び圧延制御装置の構成と同様であるので、同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
［圧延制御装置の機能］
次に、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能について説明する。本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御機能では、圧延初期と定常期との切替前後において、ロール開度修正量の第１中間計算値が連続的に変化するように調整する。なお、本実施の形態において、オフセット項Ｃ２には、ロール開度のオフセット誤差、圧延機２００が定常部４２０を圧延するときにおけるロール径等の板厚への影響を考慮して、定常部４２０における板厚ｈＴを正確に算出するための定数値が設定される。
【００８８】
具体的には、圧延初期Ｐ１の直後、即ち、定常期Ｐ２の最初に調整期間ＰＡＤＪを設定し、この調整期間ＰＡＤＪに第１中間計算値を調整する。なお、調整期間ＰＡＤＪは、実施の形態３で説明したものと同様である。まず、定常期Ｐ２が開始した時点で、圧延制御装置３００が非定常部板厚モデル３５１から定常部板厚モデル３５２に切り替えて板厚計算を行い、この計算板厚に基づいて第１中間計算値を算出する。この第１中間計算値は、前回の第１中間計算値、即ち、圧延初期Ｐ１が終了する時点で非定常部板厚モデル３５１による計算板厚に基づいて算出された第１中間計算値と乖離している可能性がある。そこで、圧延制御装置３００は、この差を補償するための調整変数ＶＲを設けておき、調整期間ＰＡＤＪの最初にＶＲの初期値を決定する。このＶＲの初期値は、定常部板厚モデル３５２による計算板厚から算出された第１中間計算値が、非定常部板厚モデル３５１による計算板厚から算出された第１中間計算値と同一の値になるように決定される。圧延制御装置３００は、こうして決定されたＶＲの値を第１中間計算値に加えることで第１中間計算値を調整する。また、ＣＰＵ３１１は、調整期間ＰＡＤＪが開始されてからの経過時間ｔを監視しており、その経過時間に応じてＶＲが０に漸次近づくよう調整する。このとき、ＶＲを線形的に変化させてもよいし、２次関数又は指数関数的に変化させてもよい。調整期間ＰＡＤＪの終了時点では、ＶＲは０となる。
【００８９】
［圧延制御装置の動作］
以下、本実施の形態に係る圧延制御装置３００の動作について説明する。図１８は、本実施の形態に係る圧延制御装置３００による圧延制御処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ６０１〜Ｓ６０８の処理については、実施の形態１において説明したステップＳ１０１〜１０８の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００９０】
ＣＰＵ３１１は、圧延初期Ｐ１が経過した場合（ステップＳ６０２においてＹＥＳ）、定常部板厚モデル３５２に圧延荷重及びロール開度の検出値を与え、定常部４２０における板厚を算出する（ステップＳ６０９）。またＣＰＵ３１１は、計算板厚を第１ＡＧＣ３６１に与え、ロール開度修正量の第１中間計算値を算出する（ステップＳ６１０）。次にＣＰＵ３１１は、調整期間ＰＡＤＪが経過したか否かを判定する（ステップＳ６１１）。調整期間ＰＡＤＪが経過していない場合（ステップＳ６１１においてＮＯ）、ＣＰＵ３１１は、第１中間計算値が不連続とならないように調整変数ＶＲの値を決定する（ステップＳ６１２）。調整変数ＶＴの初期値は、圧延初期Ｐ１の経過時点（つまり、調整期間ＰＡＤＪの最初の時点）における非定常部板厚モデル３５１による算出板厚から算出された第１中間計算値と定常部板厚モデル３５２による算出板厚から算出された第１中間計算値との差分とされる。次にＣＰＵ３１１は、定常部板厚モデル３５２による算出板厚から算出された第１中間計算値に調整変数ＶＲを加算して第１中間計算値を調整する（ステップＳ６１３）。その後、ＣＰＵ３１１はステップＳ６０５へ処理を移し、ステップＳ６０５〜Ｓ６０８の処理を順次実行する。
【００９１】
調整期間ＰＡＤＪの間では、上記のようにＶＲが時間推移にしたがって０に近づくように調整される。つまり、調整期間ＰＡＤＪにおける時間遷移に応じて、第１中間計算値の調整量が減少する。調整期間ＰＡＤＪが経過した場合（ステップＳ６１１においてＹＥＳ）、ＣＰＵ３１１は、定常部板厚モデル３５２による算出板厚から算出された第１中間計算値にＶＲを加算することなく、ステップＳ６０５へ処理を移す。これにより、連続的に第１中間計算値が変化し、調整期間ＰＡＤＪの最後においては、調整変数ＶＴによって調整されていない第１中間計算値が得られる。こうして定常部板厚モデル３５２の計算板厚から算出された第１中間計算値の調整が終了する。その後、ＣＰＵ３１１は、ステップＳ６０５〜Ｓ６０８の処理を順次実行する。
【００９２】
（その他の実施の形態）
上記の実施の形態１乃至６においては、ＣＰＵ３１１が時間を監視し、時間経過によって非定常部板厚モデル３５１による板厚計算から定常部板厚モデル３５２による板厚計算へと切り替える構成について述べたが、これに限定されるものではない。圧延機２００に被圧延材４００の搬送速度を検出する速度計を設け、この速度計によって検出される搬送速度を用いて被圧延材４００の搬送距離を求め、この搬送距離によって非定常部板厚モデル３５１による板厚計算から定常部板厚モデル３５２による板厚計算へと切り替える構成としてもよい。また、搬送速度を検出する速度計がない場合でも、先端部４１０におけるロール速度を検出できていれば、板厚及び先進率を用いて搬送速度を推定し、上記と同様に搬送距離を算出することができる。
【００９３】
また、上記の実施の形態１乃至６においては、第１ＡＧＣ３６１に目標値３７１を設定し、板厚モデル３５０から出力される計算板厚と目標値３７１との差分に基づいてロール修正量を算出する構成について述べたが、これに限定されるものではない。ＡＧＣの目的が板厚を目標値に収束させることではなく、板厚の変動を抑制することであれば、目標値３７１の代わりに、圧延制御中のある時点において計算された板厚を用いることができる。この場合、非定常部板厚モデル３５１及び定常部板厚モデル３５２は絶対値ではなく変動を考慮することになるため、オフセット項Ｃ１，Ｃ２を設ける必要がなくなる。
【００９４】
また、上記の実施の形態１乃至６においては、シングルスタンドの圧延機２００における圧延制御について述べたが、これに限定されるものではない。複数の圧延スタンドを有するタンデム圧延機における圧延制御に本発明を適用することもできる。タンデム圧延機の場合、被圧延材に張力を与えながら圧延を行う構成であるため、シミュレータにおいて、制御モデルとしてルーパ・ミル速度制御モデル、プラントモデルとして張力モデルを追加することで実機の動作を精度よくシミュレートできる。
【００９５】
また、上記の実施の形態１乃至６においては、非定常部を被圧延材４００の先端部４１０とし、定常部を先端部４１０以外の部分としたが、これに限定されるものではない。非定常部を圧延材の後端部とし、定常部を後端部以外の部分としてもよいし、非定常部を圧延材の先端部及び後端部とし、定常部を先端部及び後端部を除く中間部としてもよい。圧延材の後端部は定常部に比べてロール開度修正量が大きく慣性力が働くなど定常部とは異なる挙動を示すため、上記のように後端部を非定常部として定常部とは異なる板厚モデルを定義することで、より精度の高い板厚制御を行うことができる。
【００９６】
また、上記の実施の形態１乃至６においては、計算板厚と目標値との差分に基づいて比例制御を行う構成について述べたが、これに限定されるものではない。ＰＩＤ制御、その他の制御方法によって板厚制御を行う構成としてもよい。
【００９７】
また、上記の実施の形態１乃至６においては、コンピュータによって構成した圧延制御装置３００により、被圧延材４００の板厚制御を行う構成について述べたが、これに限定されるものではない。圧延機２００に専用の制御基板を設け、この制御基板により、上記の実施の形態のような圧延制御処理を実行する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の圧延制御装置及び圧延制御方法は、圧延機による被圧延材の定常部及び非定常部のそれぞれにおける圧延を制御するための圧延制御装置及び圧延制御方法として有用である。
【符号の説明】
【００９９】
１００  圧延システム
２００  圧延機
２１１  ワークロール
２１４  圧下装置
２１６  圧延荷重計
３００  圧延制御装置
３１１  ＣＰＵ
３４０  圧延制御プログラム
３５０  板厚モデル
３５１  非定常部板厚モデル
３５２  定常部板厚モデル
４００  被圧延材
４１０  先端部
４２０  定常部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2019005761.tif 000021
【図１６】
2019005761.tif 000022
【図１７】
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【図１８】
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