(57)【要約】      （修正有）【課題】圧延材の速度と張力とを干渉せずに制御することができる圧延設備の制御システムを提供する。【解決手段】圧延設備の制御システムは、圧延材１の進行成分に対応した値に引っ張り成分に対応した値を加えた値に基づいて、圧延機８のロール９と他のロールとのうちの後方側の後方ロール２を駆動する後方ロールモータ３のトルク基準値を算出する後方ハイブリッドコントローラ２４と、圧延材１の進行成分に対応した値から引っ張り成分に対応した値を減じた値に基づいて、圧延機８のロール９と他のロールとのうちの前方側の前方ロール９を駆動する前方ロールモータ１１のトルク基準値を算出する前方ハイブリッドコントローラ２５と、を備えた圧延設備の制御システム。【選択図】図１
2016000408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延機のロールと他のロールとの間を進行する圧延材の速度を計測する速度計測部と、
前記圧延機のロールと前記他のロールとの間を進行する圧延材の張力を計測する張力計測部と、
前記圧延材の速度の指令値と前記速度計測部により計測された前記圧延材の速度との偏差に基づいて、前記圧延材の進行成分に対応した値を算出する進行成分算出部と、
前記圧延材の張力の指令値と前記張力計測部により計測された前記圧延材の張力との偏差に基づいて、前記圧延材の進行成分と直交した引っ張り成分に対応した値を算出する引っ張り成分算出部と、
前記圧延材の進行成分に対応した値に引っ張り成分に対応した値を加えた値に基づいて、前記圧延機のロールと前記他のロールとのうちの後方側の後方ロールを駆動する後方ロールモータのトルク基準値を算出する後方ハイブリッドコントローラと、
前記圧延材の進行成分に対応した値から引っ張り成分に対応した値を減じた値に基づいて、前記圧延機のロールと前記他のロールとのうちの前方側の前方ロールを駆動する前方ロールモータのトルク基準値を算出する前方ハイブリッドコントローラと、
を備えた圧延設備の制御システム。
【請求項２】
前記後方ロールは、前記圧延機の出側に設けられた巻取リールからなり、
前記前方ロールは、前記圧延機のロールからなり、
前記後方ロールモータは、前記巻取リールを駆動する巻取リールモータからなり、
前記前方ロールモータは、前記圧延機のロールを駆動するミルモータからなり、
前記後方ハイブリッドコントローラは、前記圧延材の進行成分に対応した値に引っ張り成分に対応した値を加えた値に対して前記巻取リールの側の慣性モーメントを乗じた値に基づいて、前記巻取リールモータのトルク基準値を算出し、
前記前方ハイブリッドコントローラは、前記圧延材の進行成分に対応した値から引っ張り成分に対応した値を減じた値に対して前記圧延機のロールの側の慣性モーメントを乗じた値に基づいて、前記ミルモータのトルク基準値を算出する請求項１に記載の圧延設備の制御システム。
【請求項３】
前記後方ハイブリッドコントローラは、前記圧延材の進行成分に対応した値に引っ張り成分に対応した値を加えた値に対して前記巻取リールが巻き取った前記圧延材の量を考慮して算出された前記巻取リールの側の慣性モーメントを乗じた値に基づいて、前記巻取リールモータのトルク基準値を算出する請求項２に記載の圧延設備の制御システム。
【請求項４】
前記後方ロールは、前記圧延機のロールからなり、
前記前方ロールは、前記圧延機の入側に設けられたブライドルロールからなり、
前記後方ロールモータは、前記圧延機のロールを駆動するミルモータからなり、
前記前方ロールモータは、前記ブライドルロールを駆動するブライドルロールモータからなり、
前記後方ハイブリッドコントローラは、前記圧延材の進行成分に対応した値に引っ張り成分に対応した値を加えた値に基づいて、前記ミルモータのトルク基準値を算出し、
前記前方ハイブリッドコントローラは、前記圧延材の進行成分に対応した値から引っ張り成分に対応した値を減じた値に基づいて、前記ブライドルロールモータのトルク基準値を算出する請求項１に記載の圧延設備の制御システム。
【請求項５】
前記後方ロールは、前記圧延機の最も入側に設けられたスタンドのロールからなる請求項４に記載の圧延設備の制御システム。
【請求項６】
前記後方ロールモータのトルク基準値と前記後方ロールモータの角速度の応答値とに基づいて、前記後方ロールモータの外乱トルクを算出し、前記後方ロールモータの外乱トルクの推定値を前記後方ロールモータのトルク基準値にフィードフォワード補償し、前記前方ロールモータのトルク基準値と前記前方ロールモータの角速度の応答値とに基づいて、前記前方ロールモータの外乱トルクを算出し、前記前方ロールモータの外乱トルクの推定値を前記前方ロールモータのトルク基準値にフィードフォワード補償する外乱オブザーバ、
を備えた請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧延設備の制御システム。
【請求項７】
前記後方ロールモータのトルク基準値と前記前方ロールモータのトルク基準値とを一次遅れ系として近似する電流制御モデルと、
前記電流制御モデルの出力値に基づいて、前記後方ロールモータの角速度のモデル値と前記前方ロールモータの角速度のモデル値とを算出する規範モデルと、
前記後方ロールモータの角速度のモデル値と前記後方ロールモータの角速度の応答値との偏差に基づいて前記後方ロールモータの補償トルクを算出し、前記後方ロールモータの補償トルクを前記後方ロールモータのトルク基準値にフィードフォワード補償し、前記前方ロールモータの角速度のモデル値と前記前方ロールモータの角速度の応答値との偏差に基づいて前記前方ロールモータの補償トルクを算出し、前記前方ロールモータの補償トルクを前記前方ロールモータのトルク基準値にフィードフォワード補償するＰＤ制御器と、
を備えた請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧延設備の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧延設備の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１において、圧延材の厚さと形状とを干渉せずに制御する圧延設備の制御システムが提案されている。当該制御システムによれば、圧延材の厚さと形状とを適切に制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１４７９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のものにおいては、圧延材の速度と張力とを干渉せずに制御することはできない。このため、圧延材を安定して搬送することができない。
【０００５】
この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、圧延材の速度と張力とを干渉せずに制御することができる圧延設備の制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る圧延設備の制御システムは、圧延機のロールと他のロールとの間を進行する圧延材の速度を計測する速度計測部と、前記圧延機のロールと前記他のロールとの間を進行する圧延材の張力を計測する張力計測部と、前記圧延材の速度の指令値と前記速度計測部により計測された前記圧延材の速度との偏差に基づいて、前記圧延材の進行成分に対応した値を算出する進行成分算出部と、前記圧延材の張力の指令値と前記張力計測部により計測された前記圧延材の張力との偏差に基づいて、前記圧延材の進行成分と直交した引っ張り成分に対応した値を算出する引っ張り成分算出部と、前記圧延材の進行成分に対応した値に引っ張り成分に対応した値を加えた値に基づいて、前記圧延機のロールと前記他のロールとのうちの後方側の後方ロールを駆動する後方ロールモータのトルク基準値を算出する後方ハイブリッドコントローラと、前記圧延材の進行成分に対応した値から引っ張り成分に対応した値を減じた値に基づいて、前記圧延機のロールと前記他のロールとのうちの前方側の前方ロールを駆動する前方ロールモータのトルク基準値を算出する前方ハイブリッドコントローラと、を備えた。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、トルク基準値は、圧延材の進行成分に対応した値と引っ張り成分に対応した値とに基づいて算出される。このため、圧延材の速度と張力との応答性を互いに独立に設計することができる。その結果、圧延材の速度と張力とを干渉せずに制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムを利用した圧延設備の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムによる巻取リールモータのトルク制御とミルモータのトルク制御とを説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムの後方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。
【図４】この発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムの前方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。
【図５】この発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。
【図６】この発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。
【図７】この発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムの巻取リールモータを説明するためのブロック線図である。
【図８】この発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。
【図９】この発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。
【図１０】この発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御と張力制御とを説明するための図である。
【図１２】この発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムの巻取リールモータを説明するためのブロック線図である。
【図１３】この発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。
【図１４】この発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。
【図１５】この発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。
【図１６】この発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムを利用した圧延設備の構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムによるミルモータのトルク制御とブライドルロールモータのトルク制御とを説明するための図である。
【図１８】この発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムの後方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。
【図１９】この発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムの前方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。
【図２０】この発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。
【図２１】この発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。
【図２２】この発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。
【図２３】この発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムのブライドルロールモータを説明するためのブロック線図である。
【図２４】この発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。
【図２５】この発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。
【図２６】この発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。
【図２７】この発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムのブライドルロールモータを説明するためのブロック線図である。
【図２８】この発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。
【図２９】この発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムを利用した圧延設備の構成図である。
【００１１】
図１の冷間可逆圧延システムにおいて、「上流」、「下流」、「前方」、「後方」、「入側」、「出側」は、図示された位置関係で定義される。圧延材１の進行方向の後方側には、巻取リール２が設けられる。巻取リール２の中心には、巻取リールモータ３の出力軸が取り付けられる。巻取リールモータ３には、巻取リール駆動装置４が接続される。
【００１２】
圧延材１の進行方向の前方側には、巻戻リール５が設けられる。巻戻リール５の中心には、巻戻リールモータ６の出力軸が取り付けられる。巻戻リールモータ６には、巻戻リールモータ駆動装置７が接続される。
【００１３】
巻取リール２と巻戻リール５との間には、圧延機８が設けられる。圧延機８は、ミルロール９を備える。圧延機８の上方には、圧下装置１０が設けられる。ミルロール９の中心には、ミルモータ１１の出力軸が取り付けられる。圧下装置１０とミルモータ１１とには、圧延機駆動装置１２が取り付けられる。
【００１４】
巻戻リール５と圧延機８との間には、入側張力計１３が設けられる。入側張力計１３は、張力計測部として機能する。入側張力計１３には、入側送りロール１４が設けられる。入側送りロール１４には、入側回転速度センサ１５が接続される。入側張力計１３と圧延機８との間には、入側板速度計１６が設けられる。入側板速度計１６は、速度計測部として機能する。入側板速度計１６と圧延機８との間には、入側板厚計１７が設けられる。
【００１５】
圧延機８と巻取リール２との間には、出側張力計１８が設けられる。出側張力計１８は、張力計測部として機能する。出側張力計１８には、出側送りロール１９が設けられる。出側送りロール１９には、出側回転速度センサ２０が接続される。圧延機８と出側張力計１８との間には、出側板速度計２１が設けられる。出側板速度計２１は、速度計測部として機能する。圧延機８と出側板速度計２１との間には、出側板厚計２２が設けられる。
【００１６】
入側張力計１３と入側回転速度センサ１５と入側板速度計１６と入側板厚計１７と出側張力計１８と出側回転速度センサ２０と出側板速度計２１と出側板厚計２２とには、コントローラ２３が接続される。コントローラ２３は、後方ハイブリッドコントローラ２４と前方ハイブリッドコントローラ２５とを備える。コントローラ２３は、巻取リール駆動装置４と巻戻リールモータ駆動装置７と圧延機駆動装置１２とに接続する。
【００１７】
圧延機８の入側において、入側張力計１３は、圧延材１の張力を計測する。入側張力計１３は、圧延材１の張力の応答値Ｔｉｎｒｅｓ（ＭＰａ）を出力する。入側回転速度センサ１５は、入側送りロール１４の回転速度を計測する。入側回転速度センサ１５は、入側送りロール１４の回転速度の応答値ｎｉｎｒｅｓ（ｒｐｓ）を出力する。入側板速度計１６は、圧延材１の速度を計測する。入側板速度計１６は、圧延材１の速度の応答値ｖｉｎｒｅｓ（ｍｍ／ｓ）を出力する。入側板厚計１７は、圧延材１の板厚を計測する。入側板厚計１７は、圧延材１の板厚の応答値ｔｉｎｒｅｓ（ｍｍ）を出力する。
【００１８】
圧延機８の出側において、出側張力計１８は、圧延材１の張力を計測する。出側張力計１８は、圧延材１の張力の応答値Ｔｏｕｔｒｅｓ（ＭＰａ）を出力する。入側回転速度センサ１５は、出側送りロール１９の回転速度を計測する。入側回転速度センサ１５は、出側送りロール１９の回転速度の応答値ｎｏｕｔｒｅｓ（ｒｐｓ）を出力する。出側板速度計２１は、圧延材１の速度を計測する。出側板速度計２１は、圧延材１の速度の応答値ｖｏｕｔｒｅｓ（ｍｍ／ｓ）を出力する。出側板厚計２２は、圧延材１の板厚を計測する。出側板厚計２２は、圧延材１の板厚の応答値ｔｏｕｔｒｅｓ（ｍｍ）を出力する。
【００１９】
コントローラ２３において、巻取リール２は、後方ロールとして設定される。巻取リールモータ３は、後方ロールモータとして設定される。ミルロール９は、前方ロールとして設定される。ミルモータ１１は、前方ロールモータとして設定される。
【００２０】
コントローラ２３は、応答値Ｔｉｎｒｅｓと応答値ｎｉｎｒｅｓと応答値ｖｉｎｒｅｓと応答値ｔｉｎｒｅｓと応答値Ｔｏｕｔｒｅｓと応答値ｎｏｕｔｒｅｓと応答値ｖｏｕｔｒｅｓと応答値ｔｏｕｔｒｅｓとに基づいて圧延材１の厚さを制御する。この際、後方ハイブリッドコントローラ２４は、巻取リールモータ３のトルク基準値τＴＲｒｅｆ（Ｎ／ｍ）を算出する。前方ハイブリッドコントローラ２５は、ミルモータ１１のトルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆ（Ｎ／ｍ）を算出する。
【００２１】
巻取リール駆動装置４は、トルク基準値τＴＲｒｅｆに基づいて巻取リールモータ３を制御する。巻取リールモータ３は、巻取リール駆動装置４の制御により巻取リール２を駆動する。圧延機駆動装置１２は、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆに基づいてミルモータ１１を制御する。ミルモータ１１は、圧延機駆動装置１２の制御によりミルロール９を駆動する。
【００２２】
次に、図２を用いて、巻取リールモータ３のトルク制御とミルモータ１１のトルク制御とを説明する。
図２はこの発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムによる巻取リールモータのトルク制御とミルモータのトルク制御とを説明するための図である。
【００２３】
図２に示すように、コントローラ２３は、巻取リール２の周速度ｖＴＲ（ｍｍ／ｓ）とミルロール９の周速度ｖＭｉｌｌ（ｍｍ／ｓ）との和分量（１、１）と差分量（１、−１）の二変量にフィードバック制御を行う。
【００２４】
周速度の和分量（１、１）と差分量（１、−１）とは、巻取リール２の半径ＲＴＲ（ｍｍ）と巻取リールモータ３の角速度ωＴＲ（ｒａｄ／ｓ）とミルロール９の半径ＲＭｉｌｌ（ｍｍ）とミルモータ１１の角速度ωＴＲ（ｒａｄ／ｓ）とを用いて次の（１）式で表される。
【００２５】
【数１】
2016000408.tif 000003
【００２６】
この際、巻取リール２の半径ＲＴＲは、巻取リール２に巻き取られた圧延材１の量も考慮される。
【００２７】
周速度の和分量（１、１）を示すベクトル空間は、「圧延材１の進行方向の座標空間」と定義される。周速度の差分量（１、−１）を示すベクトル空間は、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」と定義される。
【００２８】
コントローラ２３は、「圧延材１の進行方向の座標空間」において圧延材１の速度を決定する。コントローラ２３は、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」に基づいて圧延材１の張力を決定する。この際、周速度の和分量（１、１）と差分量（１、−１）とは直交したベクトル量である。このため、圧延材１の速度と張力とは独立して決定される。
【００２９】
巻取リールモータ３の角速度ωＴＲ（ｒａｄ／ｓ）とミルモータ１１の角速度ωＭｉｌｌ（ｒａｄ／ｓ）とは、（１）式を変形することにより次の（２）式で表される。
【数２】
2016000408.tif 000004
【００３０】
「圧延材１の進行方向の座標空間」における周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖＴＲ＋ｖＭｉｌｌ）ｒｅｆ（ｍｍ／ｓ２）と「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」における周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖＴＲ−ｖＭｉｌｌ）ｒｅｆ（ｍｍ／ｓ２）とは、次の（３）式で表される。
【００３１】
【数３】
2016000408.tif 000005
【００３２】
ただし、ＣＶは速度用ＰＩ制御器により設定される。ＣＴは張力用ＰＩ制御器により設定される。ｖｏｕｔｃｍｄ（ｍｍ／ｓ）は、圧延材１の速度の指令値である。Ｔｏｕｔｃｍｄ（ＭＰａ）は、圧延材１の張力の指令値である。
【００３３】
巻取リールモータ３の角加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）ωＴＲ（ｒａｄ／ｓ２）とミルモータ１１の角速度ωＭｉｌｌ（ｒａｄ／ｓ２）とは、（２）式と（３）式とを用いて次の（４）式で表される。
【００３４】
【数４】
2016000408.tif 000006
【００３５】
後方ハイブリッドコントローラ２４は、（４）式の両辺の第１行に巻取リール２の側の慣性モーメントＪＴＲ（ｋｇ・ｍ２）を乗じることにより巻取リールモータ３のトルク基準値τＴＲｒｅｆを算出する。前方ハイブリッドコントローラ２５は、（４）式の両辺の第２行にミルロール９の側の慣性モーメントＪＭｉｌｌ（ｋｇ・ｍ２）を乗じることによりミルモータ１１のトルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆを算出する。トルク基準値τＴＲｒｅｆとトルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆは、次の（５）式で表される。
【００３６】
【数５】
2016000408.tif 000007
【００３７】
次に、図３を用いて、後方ハイブリッドコントローラ２４を説明する。
図３はこの発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムの後方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。
【００３８】
図３に示すように、速度用ＰＩ制御器２４ａには、圧延材１の速度の指令値ｖｏｕｔｃｍｄと応答値ｖｏｕｔｒｅｓとの偏差が入力される。速度用ＰＩ制御器２４ａは、進行成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の進行成分に対応した値を算出する。
【００３９】
張力用ＰＩ制御器２４ｂには、圧延材１の張力の指令値Ｔｏｕｔｃｍｄと応答値Ｔｏｕｔｒｅｓとの偏差が入力される。張力用ＰＩ制御器２４ｂは、引っ張り成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の引っ張り成分に対応した値を算出する。
【００４０】
後方ハイブリッドコントローラ２４は、速度用ＰＩ制御器２４ａの出力値に張力用ＰＩ制御器２４ｂの出力値を加えた値に基づいて、巻取リールモータ３のトルク基準値τＴＲｒｅｆを算出する。トルク基準値τＴＲｒｅｆは、次の（６）式で表される。
【００４１】
【数６】
2016000408.tif 000008
【００４２】
ただし、慣性モーメントＪＴＲは、巻取リール２に巻き取られた圧延材１の量も考慮される。
【００４３】
トルク基準値τＴＲｒｅｆは、電流制御器２４ｃに入力される。電流制御器２４ｃは、トルク基準値τＴＲｒｅｆに基づいてトルク電流値Ｉｑ（Ａ）を算出する。トルク電流値Ｉｑに基づいて、巻取リールモータ３のｄ軸磁束φｄ（Ｗｂ）が決まる。当該ｄ軸磁束φｄと慣性モーメントＪＴＲとに基づいて、巻取リールモータ３の角速度の応答値ωｆｒｅｓ（ｒａｄ／ｓ）が決まる。角速度の応答値ωＴＲｒｅｓと巻取リール２の半径ＲＴＲとに基づいて、巻取リール２の周速度ｖＴＲｒｅｓが決まる。この際、巻取リール２の周速度ｖＴＲｒｅｓは、フィードバックされない。
【００４４】
次に、図４を用いて、前方ハイブリッドコントローラ２５を説明する。
図４はこの発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムの前方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。
【００４５】
図４に示すように、速度用ＰＩ制御器２５ａには、圧延材１の速度の指令値ｖｏｕｔｃｍｄと応答値ｖｏｕｔｒｅｓとの偏差が入力される。速度用ＰＩ制御器２５ａは、進行成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の進行成分に対応した値を算出する。
【００４６】
張力用ＰＩ制御器２５ｂには、圧延材１の張力の指令値Ｔｏｕｔｃｍｄと応答値Ｔｏｕｔｒｅｓとの偏差が入力される。張力用ＰＩ制御器２５ｂは、引っ張り成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の引っ張り成分に対応した値を算出する。
【００４７】
前方ハイブリッドコントローラ２５は、速度用ＰＩ制御器２５ａの出力値から張力用ＰＩ制御器２５ｂの出力値を減じた値に基づいて、ミルモータ１１のトルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆを算出する。トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆは、次の（７）式で表される。
【００４８】
【数７】
2016000408.tif 000009
【００４９】
トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆは、電流制御器２５ｃに入力される。電流制御器２５ｃは、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆに基づいてトルク電流値Ｉｑ（Ａ）を算出する。トルク電流値Ｉｑに基づいて、ミルモータ１１のｄ軸磁束φｄ（Ｗｂ）が決まる。当該ｄ軸磁束φｄと慣性モーメントＪＭｉｌｌとに基づいて、ミルモータ１１の角速度の応答値ωＭｉｌｌｒｅｓが決まる。角速度の応答値ωＭｉｌｌｒｅｓとミルロール９の半径ＲＭｉｌｌとに基づいて、ミルロール９の周速度ｖＭｉｌｌｒｅｓが決まる。この際、ミルロール９の周速度ｖＭｉｌｌｒｅｓは、フィードバックされない。
【００５０】
次に、図５と図６とを用いて、圧延材１の速度制御と張力制御とを説明する。
図５はこの発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。図６はこの発明の実施の形態１における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。
【００５１】
図５に示すように、圧延材１の速度の指令値ｖｏｕｔｃｍｄと応答値ｖｏｕｔｒｅｓとの偏差は速度用ＰＩ制御器２６に入力される。速度用ＰＩ制御器２６は、当該偏差をＰＩ制御することにより「圧延材１の進行方向の座標空間」における周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖＴＲ＋ｖＭｉｌｌ）ｒｅｆを算出する。周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖＴＲ＋ｖＭｉｌｌ）ｒｅｆは、次の（８）式で表される。
【００５２】
【数８】
2016000408.tif 000010
【００５３】
周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖＴＲ＋ｖＭｉｌｌ）ｒｅｆに基づいて、「圧延材１の進行方向の座標空間」における周速度の基準値（ｖＴＲ＋ｖＭｉｌｌ）ｒｅｆが決まる。この際、圧延材１の応答値ｖｏｕｔｒｅｓは、圧延材１の速度分布と中立点の考えに基づいて仮定される。具体的には、圧延材１の応答値ｖｏｕｔｒｅｓは、巻取リール２の周速度の応答値ｖＴＲｒｅｓとミルロール９の周速速度の応答値ｖＭｉｌｌｒｅｓの平均値に等しいと仮定される。応答値ｖｏｕｔｒｅｓは、次の（９）式で表される。
【００５４】
【数９】
2016000408.tif 000011
【００５５】
図６に示すように、圧延材１の張力の指令値Ｔｏｕｔｃｍｄと応答値Ｔｏｕｔｒｅｓとの偏差は張力用ＰＩ制御器２７に入力される。張力用ＰＩ制御器２７は、当該偏差をＰＩ制御することにより「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」における周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖＴＲ−ｖＭｉｌｌ）ｒｅｆを算出する。周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖＴＲ−ｖＭｉｌｌ）ｒｅｆは、次の（１０）式で表される。
【００５６】
【数１０】
2016000408.tif 000012
【００５７】
周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖＴＲ−ｖＭｉｌｌ）ｒｅｆに基づいて、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」における周速度の基準値（ｖＴＲ−ｖＭｉｌｌ）ｒｅｆが決まる。圧延材１の張力の応答値Ｔｏｕｔｒｅｓは、応力とひずみとの関係に基づいて決まる。応答値Ｔｏｕｔｒｅｓは、次の（１１）式で表される。
【００５８】
【数１１】
2016000408.tif 000013
【００５９】
ただし、Ｌは巻取リール２とミルロール９との間の距離である。Ｅは圧延材１のヤング率である。
【００６０】
応答値Ｔｏｕｔｒｅｓは、（１０）式と（１１）式とを用いて次の（１２）式で表される。
【００６１】
【数１２】
2016000408.tif 000014
【００６２】
以上で説明した実施の形態１によれば、トルク基準値τＴＲｒｅｆとトルク基準τＭｉｌｌｒｅｆとは、圧延材１の進行成分に対応した値と引っ張り成分に対応した値とに基づいて算出される。このため、圧延材１の速度と張力との応答性を互いに独立に設計することができる。その結果、圧延材１の速度と張力とを干渉せずに制御することができる。
【００６３】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムの巻取リールモータを説明するためのブロック線図である。図８はこの発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００６４】
図７に示すように、巻取リールモータ３には、外乱オブザーバ２８が実装される。
【００６５】
巻取リールモータ３のトルク応答値τＴＲｒｅｓは、外乱トルクτｄｉｓ（Ｎ・ｍ）も含む。外乱トルクτｄｉｓは、圧延による負荷トルク、張力による負荷トルク等により発生する。
【００６６】
外乱オブザーバ２８には、トルク基準値τＴＲｒｅｆが入力される。外乱オブザーバ２８には、巻取リールモータ３の角速度の応答値ωＴＲｒｅｓが入力される。
【００６７】
外乱オブザーバ２８は、トルク基準値τＴＲｒｅｆと角速度の応答値ωＴＲｒｅｓとに基づいて外乱トルクの推定値τｄｉｓｅｓｔ（Ｎ・ｍ）を算出する。この際、カットオフ周波数ｇｄｉｓ（ｒａｄ／ｓ）と巻取リール２の慣性モーメントのノミナル値ＪＴＲｎｏｍ（ｋｇ・ｍ２）とが利用される。外乱トルクの推定値τｄｉｓｅｓｔは、トルク基準値τＴＲｒｅｆにフィードフォワード補償される。外乱トルクの推定値τｄｉｓｅｓｔは、外乱トルクτｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。
【００６８】
図８に示すように、ミルモータ１１には、外乱オブザーバ２９が実装される。
【００６９】
ミルモータ１１のトルク応答値τＭｉｌｌｒｅｓは、外乱トルクτｄｉｓ（Ｎ・ｍ）も含む。外乱トルクτｄｉｓは、圧延による負荷トルク、張力による負荷トルク等により発生する。
【００７０】
外乱オブザーバ２９には、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆが入力される。外乱オブザーバ２９には、ミルモータ１１の角速度の応答値ωＭｉｌｌｒｅｓが入力される。
【００７１】
外乱オブザーバ２９は、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆと角速度の応答値ωｂｒｅｓとに基づいて外乱トルクの推定値τｄｉｓｅｓｔ（Ｎ・ｍ）を算出する。この際、カットオフ周波数ｇｄｉｓ（ｒａｄ／ｓ）とミルロール９の慣性モーメントのノミナル値ＪＭｉｌｌｎｏｍ（ｋｇ・ｍ２）とが利用される。外乱トルクの推定値τｄｉｓｅｓｔは、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆにフィードフォワード補償される。外乱トルクの推定値τｄｉｓｅｓｔは、外乱トルクτｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。
【００７２】
次に、図９と図１０とを用いて、圧延材１の速度制御と張力制御とを説明する。
図９はこの発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。図１０はこの発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。
【００７３】
図９に示すように、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱オブザーバ３０が動作する。その結果、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。
【００７４】
図１０に示すように、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱オブザーバ３１が動作する。その結果、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。
【００７５】
次に、図１１を用いて、外乱の影響が取り除かれた際の速度制御と張力制御とを説明する。
図１１はこの発明の実施の形態２における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御と張力制御とを説明するための図である。図１１の上段は、圧延材１の速度の応答値ｖｏｕｔｒｅｓを示す図である。図１１の下段は、圧延材１の張力の応答値Ｔｏｕｔｒｅｓである。
【００７６】
時刻Ｔが０（ｓ）から３（ｓ）までの間においては、圧延が開始されていない。この際、ストール運転が行われる。具体的には、圧延材１の速度の指令値ｖｏｕｔｃｍｄが０（ｍｍ／ｓ）の状態で、圧延材１の張力の指令値Ｔｏｕｔｃｍｄが１００（ＭＰａ）に設定される。
【００７７】
時刻Ｔが３（ｓ）になると、圧延材１の速度の指令値ｖｏｕｔｃｍｄが与えられる。例えば、時刻Ｔが３（ｓ）から５（Ｓ）までの間と６（ｓ）から７（Ｓ）までの間においては、圧延材１の速度の指令値ｖｏｕｔｃｍｄが変化する。
【００７８】
従来制御では、ミルモータ１１の側において、速度制御が行われる。巻取リールモータ３の側において、張力制御が行われる。この場合、圧延材１の張力の応答値Ｔｏｕｔｒｅｓは、指令値Ｔｏｕｔｃｍｄに対して小さくなる。これに対し、ハイブリッド制御では、圧延材１の張力の応答値Ｔｏｕｔｒｅｓは、指令値Ｔｏｕｔｃｍｄと同等に維持される。
【００７９】
以上で説明した実施の形態２によれば、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。このため、圧延材１の速度制御と張力制御とに対し、外乱を抑制することができる。
【００８０】
実施の形態３．
図１２はこの発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムの巻取リールモータを説明するためのブロック線図である。図１３はこの発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。なお、実施の形態２と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００８１】
図１２に示すように、巻取リールモータ３には、ＳＦＣ（Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ  Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）３２が実装される。ＳＦＣ３２は、電流制御モデル、規範モデル、ＰＤ制御器を備える。
【００８２】
ＳＦＣ３２において、電流制御モデルは、トルク基準値τＴＲｒｅｆを一次遅れ系として近似する。規範モデルは、電流制御モデルの出力値に基づいて巻取リールモータ３の角速度のモデル値ωＴＲｍ（ｒａｄ／ｓ）を算出する。この際、外乱の影響のないモデルが利用される。ＰＤ制御器は、モデル値ωＴＲｍと応答値ωＴＲｒｅｓの偏差をＰＤ制御することにより、補償トルクτｃｍｐ（Ｎ・ｍ）を算出する。補償トルクτｃｍｐは、トルク基準値τＴＲｒｅｆにフィードフォワード補償される。補償トルクτｃｍｐは、外乱トルクτｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。
【００８３】
図１３に示すように、ミルモータ１１には、ＳＦＣ３３が実装される。ＳＦＣ３３は、電流制御モデル、規範モデル、ＰＤ制御器を備える。
【００８４】
ＳＦＣ３３において、電流制御モデルは、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆを一次遅れ系として近似する。規範モデルは、電流制御モデルの出力値に基づいてミルモータ１１の角速度のモデル値ωＭｉｌｌｍ（ｒａｄ／ｓ）を算出する。この際、外乱の影響のないモデルが利用される。ＰＤ制御器は、モデル値ωＭｉｌｌｍと応答値ωＭｉｌｌｒｅｓの偏差をＰＤ制御することにより、補償トルクτｃｍｐ（Ｎ・ｍ）を算出する。補償トルクτｃｍｐは、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆにフィードフォワード補償される。補償トルクτｃｍｐは、外乱トルクτｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。
【００８５】
次に、図１４と図１５とを用いて、圧延材１の速度制御と張力制御とを説明する。
図１４はこの発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。図１５はこの発明の実施の形態３における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。
【００８６】
図１４に示すように、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、ＳＦＣ３４が動作する。その結果、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。
【００８７】
図１５に示すように、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、ＳＦＣ３５が動作する。その結果、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。
【００８８】
以上で説明した実施の形態３によれば、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。このため、圧延材１の速度制御と張力制御とに対し、外乱を抑制することができる。
【００８９】
実施の形態４．
図１６はこの発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムを利用した圧延設備の構成図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００９０】
図１６の冷間タンデム圧延機システムにおいて、圧延材１の進行方向の後方側には、冷間タンデム圧延機３６が設けられる。冷間タンデム圧延機３６においては、複数の圧延スタンドが直列に接続される。複数の圧延スタンドの最も入側には、第１スタンド３７が設けられる。
【００９１】
第１スタンド３７は、ミルロール３８を備える。第１スタンド３７の上方には、圧下装置３９が設けられる。ミルロール３８の中心には、ミルモータ４０の出力軸が取り付けられる。圧下装置３９とミルモータ４０とには、圧延機駆動装置４１が接続される。
【００９２】
圧延材１の進行方向の前方側には、送りロール４２とブライドルロール４３とが設けられる。ブライドルロール４３の中心には、ブライドルロールモータ４４の出力軸が取り付けられる。ブライドルロールモータ４４には、ブライドルロール駆動装置４５が接続される。
【００９３】
ブライドルロール４３と第１スタンド３７との間には、入側板速度計４６が設けられる。入側板速度計４６は、速度計測部として機能する。入側板速度計４６と第１スタンド３７との間には、入側張力計４７が設けられる。入側張力計４７は、張力計測部として機能する。入側張力計４７と第１スタンド３７との間には、入側板厚計４８が設けられる。第１スタンド３７の出側には、出側板厚計４９が設けられる。
【００９４】
入側板速度計４６と入側張力計４７と入側板厚計４８と出側板厚計４９とには、コントローラ５０が接続される。コントローラ５０は、後方ハイブリッドコントローラ５１と前方ハイブリッドコントローラ５２とを備える。コントローラ５０は、圧延機駆動装置４１とブライドルロール駆動装置４５とに接続する。
【００９５】
第１スタンド３７の入側において、入側板速度計４６は、圧延材１の速度を計測する。入側板速度計４６は、圧延材１の速度の応答値ｖｉｎｒｅｓを出力する。入側張力計４７は、圧延材１の張力を計測する。入側張力計４７は、圧延材１の張力の応答値Ｔｉｎｒｅｓを出力する。入側板厚計４８は、圧延材１の板厚を計測する。入側板厚計４８は、圧延材１の板厚の応答値ｔｉｎｒｅｓを出力する。
【００９６】
第１スタンド３７の出側において、出側板厚計４９は、圧延材１の板厚の応答値ｔｏｕｔｒｅｓを出力する。
【００９７】
コントローラ５０において、ミルロール３８は、後方ロールとして設定される。ミルモータ４０は、後方ロールモータとして設定される。ブライドルロール４３は、前方ロールとして設定される。ブライドルロールモータ４４は、前方ロールモータとして設定される。
【００９８】
コントローラ５０は、応答値ｖｉｎｒｅｓと応答値Ｔｉｎｒｅｓと応答値ｔｉｎｒｅｓと応答値ｔｏｕｔｒｅｓとに基づいて圧延材１の厚さを制御する。この際、後方ハイブリッドコントローラ５１は、ミルモータ４０のトルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆを算出する。前方ハイブリッドコントローラ５２は、ブライドルロールモータ４４のトルク基準値τＢＲｒｅｆを算出する。
【００９９】
圧延機駆動装置４１は、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆに基づいてミルモータ４０を制御する。ミルモータ４０は、圧延機駆動装置４１の制御によりミルロール３８を駆動する。ブライドルロール駆動装置４５は、トルク基準値τＢＲｒｅｆに基づいてブライドルロールモータ４４を制御する。ブライドルロールモータ４４は、ブライドルロール駆動装置４５の制御によりブライドルロール４３を駆動する。
【０１００】
次に、図１７を用いて、ミルモータ４０のトルク制御とブライドルロールモータ４４のトルク制御とを説明する。
図１７はこの発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムによるミルモータのトルク制御とブライドルロールモータのトルク制御とを説明するための図である。
【０１０１】
図１７に示すように、コントローラ５０は、ミルロール３８の周速度ｖＭｉｌｌ（ｍｍ／ｓ）とブライドルロール４３の周速度ｖＢＲ（ｍｍ／ｓ）との和分量（１、１）と差分量（１、−１）の二変量にフィードバック制御を行う。
【０１０２】
後方ハイブリッドコントローラ５１は、実施の形態１と同様の考え方に基づいてミルモータ４０のトルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆを算出する。前方ハイブリッドコントローラ５２は、実施の形態１と同様の考え方に基づいてブライドルロールモータ４４のトルク基準値τＢＲｒｅｆを算出する。トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆとトルク基準値τＢＲｒｅｆとは、次の（１３）式で表される。
【０１０３】
【数１３】
2016000408.tif 000015
【０１０４】
ただし、ＣＶは速度用ＰＩ制御器により設定される。ＣＴは張力用ＰＩ制御器により設定される。ｖｉｎｃｍｄ（ｍｍ／ｓ）は、圧延材１の速度の指令値である。Ｔｉｎｃｍｄ（ＭＰａ）は、圧延材１の張力の指令値である。
【０１０５】
次に、図１８を用いて、後方ハイブリッドコントローラ５１を説明する。
図１８はこの発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムの後方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。
【０１０６】
図１８に示すように、速度用ＰＩ制御器５１ａには、圧延材１の速度の指令値ｖｉｎｃｍｄと応答値ｖｉｎｒｅｓとの偏差が入力される。速度用ＰＩ制御器５１ａは、進行成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の進行成分に対応した値を算出する。
【０１０７】
張力用ＰＩ制御器５１ｂには、圧延材１の張力の指令値Ｔｉｎｃｍｄと応答値Ｔｉｎｒｅｓとの偏差が入力される。張力用ＰＩ制御器５１ｂは、引っ張り成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の引っ張り成分に対応した値を算出する。
【０１０８】
後方ハイブリッドコントローラ５１は、速度用ＰＩ制御器５１ａの出力値に張力用ＰＩ制御器５１ｂの出力値を加えた値に基づいて、ミルモータ４０のトルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆを算出する。
【０１０９】
トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆは、電流制御器５１ｃに入力される。電流制御器５１ｃは、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆに基づいてトルク電流値Ｉｑ（Ａ）を算出する。トルク電流値Ｉｑに基づいて、ミルモータ４０のｄ軸磁束φｄ（Ｗｂ）が決まる。当該ｄ軸磁束φｄと慣性モーメントＪＭｉｌｌとに基づいて、ミルモータ４０の角速度の応答値ωＭｉｌｌｒｅｓ（ｒａｄ／ｓ）が決まる。角速度の応答値ωＭｉｌｌｒｅｓとミルロール３８の半径ＲＭｉｌｌとに基づいて、ミルロール３８の周速度ｖＭｉｌｌｒｅｓが決まる。この際、ミルロール３８の周速度ｖＭｉｌｌｒｅｓは、フィードバックされない。
【０１１０】
次に、図１９を用いて、前方ハイブリッドコントローラ５２を説明する。
図１９はこの発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムの前方ハイブリッドコントローラを説明するためのブロック線図である。
【０１１１】
図１９に示すように、速度用ＰＩ制御器５２ａには、圧延材１の速度の指令値ｖｉｎｃｍｄと応答値ｖｉｎｒｅｓとの偏差が入力される。速度用ＰＩ制御器５２ａは、進行成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の進行成分に対応した値を算出する。
【０１１２】
張力用ＰＩ制御器５２ｂには、圧延材１の張力の指令値Ｔｉｎｃｍｄと応答値Ｔｉｎｒｅｓとの偏差が入力される。張力用ＰＩ制御器５２ｂは、引っ張り成分算出部として、当該偏差に基づいて圧延材１の引っ張り成分に対応した値を算出する。
【０１１３】
前方ハイブリッドコントローラ５２は、速度用ＰＩ制御器５２ａの出力値から張力用ＰＩ制御器５２ｂの出力値を減じた値に基づいて、ブライドルロールモータ４４のトルク基準値τＢＲｒｅｆを算出する。
【０１１４】
トルク基準値τＢＲｒｅｆは、電流制御器５２ｃに入力される。電流制御器５２ｃは、トルク基準値τＢＲｒｅｆに基づいてトルク電流値Ｉｑ（Ａ）を算出する。トルク電流値Ｉｑに基づいて、ブライドルロールモータ４４のｄ軸磁束φｄ（Ｗｂ）が決まる。当該ｄ軸磁束φｄと慣性モーメントＪＢＲとに基づいて、ブライドルロールモータ４４の角速度の応答値ωＢＲｒｅｓ（ｒａｄ／ｓ）が決まる。角速度の応答値ωＢＲｒｅｓとブライドルロール４３の半径ＲＢＲとに基づいて、ブライドルロール４３の周速度ｖＢＲｒｅｓが決まる。この際、ブライドルロール４３の周速度ｖＢＲｒｅｓは、フィードバックされない。
【０１１５】
次に、図２０と図２１とを用いて、圧延材１の速度制御と張力制御とを説明する。
図２０はこの発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。図２１はこの発明の実施の形態４における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。
【０１１６】
図２０に示すように、圧延材１の速度の指令値ｖｉｎｃｍｄと応答値ｖｉｎｒｅｓとの偏差は速度用ＰＩ制御器５３に入力される。速度用ＰＩ制御器５３は、当該偏差をＰＩ制御することにより「圧延材１の進行方向の座標空間」における周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖＭｉｌｌ＋ｖＢＲ）ｒｅｆを算出する。周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖＭｉｌｌ＋ｖＢＲ）ｒｅｆは、次の（１４）式で表される。
【０１１７】
【数１４】
2016000408.tif 000016
【０１１８】
周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖＭｉｌｌ＋ｖＢＲ）ｒｅｆに基づいて、「圧延材１の進行方向の座標空間」における周速度の基準値（ｖＭｉｌｌ＋ｖＢＲ）ｒｅｆが決まる。圧延材１の応答値ｖｉｎｒｅｓは、圧延材１の速度分布と中立点の考えに基づいて仮定される。具体的には、圧延材１の応答値ｖｉｎｒｅｓは、ミルロール３８の周速度の応答値ｖＭｉｌｌｒｅｓとブライドルロール４３の周速速度の応答値ｖＢＲｒｅｓの平均値に等しいと仮定される。応答値ｖｉｎｒｅｓは、次の（１５）式で表される。
【０１１９】
【数１５】
2016000408.tif 000017
【０１２０】
図２１に示すように、圧延材１の張力の指令値Ｔｉｎｃｍｄと応答値Ｔｉｎｒｅｓとの偏差は張力用ＰＩ制御器５４に入力される。張力用ＰＩ制御器５４は、当該偏差をＰＩ制御することにより「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」における周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖＭｉｌｌ−ｖＢＲ）ｒｅｆを算出する。周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖＭｉｌｌ−ｖＢＲ）ｒｅｆは、次の（１６）式で表される。
【０１２１】
【数１６】
2016000408.tif 000018
【０１２２】
周加速度の基準値（ｄ／ｄｔ）（ｖＭｉｌｌ−ｖＢＲ）ｒｅｆに基づいて、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」における周速度の基準値（ｖＭｉｌｌ−ｖＢＲ）ｒｅｆが決まる。圧延材１の張力の応答値Ｔｉｎｒｅｓは、応力とひずみとの関係に基づいて決まる。応答値Ｔｉｎｒｅｓは、次の（１７）式で表される。
【０１２３】
【数１７】
2016000408.tif 000019
【０１２４】
ただし、Ｌはミルロール３８とブライドルロール４３との間の距離である。Ｅは圧延材１のヤング率である。
【０１２５】
応答値Ｔｉｎｒｅｓは、（１６）式と（１７）式とを用いて次の（１８）式で表される。
【０１２６】
【数１８】
2016000408.tif 000020
【０１２７】
以上で説明した実施の形態４によれば、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆとトルク基準τＢＲｒｅｆとは、圧延材１の進行成分に対応した値と引っ張り成分に対応した値とに基づいて算出される。このため、圧延材１の速度と張力との応答性を互いに独立に設計することができる。その結果、圧延材１の速度と張力とを干渉せずに制御することができる。
【０１２８】
実施の形態５．
図２２はこの発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。図２３はこの発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムのブライドルロールモータを説明するためのブロック線図である。なお、実施の形態４と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１２９】
図２２に示すように、ミルモータ４０には、外乱オブザーバ５５が実装される。
【０１３０】
ミルモータ４０のトルク応答値τＭｉｌｌｒｅｓは、外乱トルクτｄｉｓ（Ｎ・ｍ）も含む。外乱トルクτｄｉｓは、ミルロール３８の開度操作、ブライドルロール４３の入側に設けられたルーパ等の振動により発生する。
【０１３１】
外乱オブザーバ５５には、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆが入力される。外乱オブザーバ５５には、ミルモータ４０の角速度の応答値ωＭｉｌｌｒｅｓが入力される。
【０１３２】
外乱オブザーバ５５は、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆと角速度の応答値ωＭｉｌｌｒｅｓとに基づいて外乱トルクの推定値τｄｉｓｅｓｔ（Ｎ・ｍ）を算出する。この際、カットオフ周波数ｇｄｉｓ（ｒａｄ／ｓ）とミルロール３８の慣性モーメントのノミナル値ＪＭｉｌｌｎｏｍ（ｋｇ・ｍ２）とが利用される。外乱トルクの推定値τｄｉｓｅｓｔは、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆにフィードフォワード補償される。外乱トルクの推定値τｄｉｓｅｓｔは、外乱トルクτｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。
【０１３３】
図２３に示すように、ブライドルロールモータ４４には、外乱オブザーバ５６が実装される。
【０１３４】
ブライドルロールモータ４４のトルク応答値τＢＲｒｅｓは、外乱トルクτｄｉｓ（Ｎ・ｍ）も含む。外乱トルクτｄｉｓは、ミルロール３８の開度操作、ブライドルロール４３の入側に設けられたルーパ等の振動により発生する。
【０１３５】
外乱オブザーバ５６には、トルク基準値τＢＲｒｅｆが入力される。外乱オブザーバ５６には、ブライドルロールモータ４４の角速度の応答値ωＢＲｒｅｓが入力される。応答値ωＢＲｒｅｓは、前方速度センサから入力される。
【０１３６】
外乱オブザーバ５６は、トルク基準値τＢＲｒｅｆと角速度の応答値ωｂｒｅｓとに基づいて外乱トルクの推定値τｄｉｓｅｓｔ（Ｎ・ｍ）を算出する。この際、カットオフ周波数ｇｄｉｓ（ｒａｄ／ｓ）とブライドルロール４３の慣性モーメントのノミナル値ＪＢＲｎｏｍ（ｋｇ・ｍ２）とが利用される。外乱トルクの推定値τｄｉｓｅｓｔは、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆにフィードフォワード補償される。外乱トルクの推定値τｄｉｓｅｓｔは、外乱トルクτｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。
【０１３７】
次に、図２４と図２５とを用いて、圧延材１の速度制御と張力制御とを説明する。
図２４はこの発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。図２５はこの発明の実施の形態５における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。
【０１３８】
図２４に示すように、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱オブザーバ５７が動作する。その結果、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。
【０１３９】
図２５に示すように、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱オブザーバ５８が動作する。その結果、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。
【０１４０】
以上で説明した実施の形態５によれば、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。このため、圧延材１の速度制御と張力制御とに対し、外乱を抑制することができる。
【０１４１】
実施の形態６．
図２６はこの発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムのミルモータを説明するためのブロック線図である。図２７はこの発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムのブライドルロールモータを説明するためのブロック線図である。なお、実施の形態３と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１４２】
図２６に示すように、ミルモータ４０には、ＳＦＣ（Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ  Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）５９が実装される。ＳＦＣ５９は、電流制御モデル、規範モデル、ＰＤ制御器を備える。
【０１４３】
ＳＦＣ５９において、電流制御モデルは、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆを一次遅れ系として近似する。規範モデルは、電流制御モデルの出力値に基づいてミルモータ４０の角速度のモデル値ωＭｉｌｌｍ（ｒａｄ／ｓ）を算出する。この際、外乱の影響のないモデルが利用される。ＰＤ制御器は、モデル値ωＭｉｌｌｍと応答値ωＭｉｌｌｒｅｓの偏差をＰＤ制御することにより、補償トルクτｃｍｐ（Ｎ・ｍ）を算出する。補償トルクτｃｍｐは、トルク基準値τＭｉｌｌｒｅｆにフィードフォワード補償される。補償トルクτｃｍｐは、外乱トルクτｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。
【０１４４】
図２７に示すように、ブライドルロールモータ４４には、ＳＦＣ６０が実装される。ＳＦＣ６０は、電流制御モデル、規範モデル、ＰＤ制御器を備える。
【０１４５】
ＳＦＣ６０において、電流制御モデルは、トルク基準値τＢＲｒｅｆを一次遅れ系として近似する。規範モデルは、電流制御モデルの出力値に基づいてブライドルロールモータ４４の角速度のモデル値ωＢＲｍ（ｒａｄ／ｓ）を算出する。この際、外乱の影響のないモデルが利用される。ＰＤ制御器１８ｃは、モデル値ωＢＲｍと応答値ωＢＲｒｅｓの偏差をＰＤ制御することにより、補償トルクτｃｍｐ（Ｎ・ｍ）を算出する。補償トルクτｃｍｐは、トルク基準値τＢＲｒｅｆにフィードフォワード補償される。補償トルクτｃｍｐは、外乱トルクτｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。
【０１４６】
次に、図２８と図２９とを用いて、圧延材１の速度制御と張力制御とを説明する。
図２８はこの発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムによる圧延材の速度制御を説明するためのブロック線図である。図２９はこの発明の実施の形態６における圧延設備の制御システムによる圧延材の張力制御を説明するためのブロック線図である。
【０１４７】
図２８に示すように、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、ＳＦＣ６１が動作する。その結果、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。
【０１４８】
図２９に示すように、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、ＳＦＣ６２が動作する。その結果、「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。
【０１４９】
以上で説明した実施の形態６によれば、「圧延材１の進行方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。「圧延材１の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱の影響が取り除かれる。このため、圧延材１の速度制御と張力制御とに対し、外乱を抑制することができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１  圧延材、  ２  巻取リール、  ３  巻取リールモータ、  ４  巻取リール駆動装置、  ５  巻戻リール、  ６  巻戻リールモータ、  ７  巻戻リールモータ駆動装置、  ８  圧延機、  ９  ミルロール、  １０  圧下装置、  １１  ミルモータ、  １２  圧延機駆動装置、  １３  入側張力計、  １４  入側送りロール、  １５  入側回転速度センサ、  １６  入側板速度計、  １７  入側板厚計、  １８  出側張力計、  １９  出側送りロール、  ２０  出側回転速度センサ、  ２１  出側板速度計、  ２２  出側板厚計、  ２３  コントローラ、  ２４  後方ハイブリッドコントローラ、  ２４ａ  速度用ＰＩ制御器、  ２４ｂ  張力用ＰＩ制御器、  ２４ｃ  電流制御器、  ２５  前方ハイブリッドコントローラ、  ２５ａ  速度用ＰＩ制御器、  ２５ｂ  張力用ＰＩ制御器、  ２５ｃ  電流制御器、  ２６  速度用ＰＩ制御器、  ２７  張力用ＰＩ制御器、  ２８  外乱オブザーバ、  ２９  外乱オブザーバ、  ３０  外乱オブザーバ、  ３１  外乱オブザーバ、  ３２  ＳＦＣ、  ３３  ＳＦＣ、  ３４  ＳＦＣ、  ３５  ＳＦＣ、  ３６  冷間タンデム圧延機、  ３７  第１スタンド、  ３８  ミルロール、  ３９  圧下装置、  ４０  ミルモータ、  ４１  圧延機駆動装置、  ４２  送りロール、  ４３  ブライドルロール、  ４４  ブライドルロールモータ、  ４５  ブライドルロール駆動装置、  ４６  入側板速度計、  ４７  入側張力計、  ４８  入側板厚計、  ４９  出側板厚計、  ５０  コントローラ、  ５１  後方ハイブリッドコントローラ、  ５１ａ  速度用ＰＩ制御器、  ５１ｂ  張力用ＰＩ制御器、  ５１ｃ  電流制御器、  ５２  前方ハイブリッドコントローラ、  ５２ａ  速度用ＰＩ制御器、  ５２ｂ  張力用ＰＩ制御器、  ５２ｃ  電流制御器、  ５３  速度用ＰＩ制御器、  ５４  張力用ＰＩ制御器、  ５５  外乱オブザーバ、  ５６  外乱オブザーバ、  ５７  外乱オブザーバ、  ５８  外乱オブザーバ、  ５９  ＳＦＣ、  ６０  ＳＦＣ、  ６１  ＳＦＣ、  ６２  ＳＦＣ
【図１】
2016000408.tif 000021
【図２】
2016000408.tif 000022
【図３】
2016000408.tif 000023
【図４】
2016000408.tif 000024
【図５】
2016000408.tif 000025
【図６】
2016000408.tif 000026
【図７】
2016000408.tif 000027
【図８】
2016000408.tif 000028
【図９】
2016000408.tif 000029
【図１０】
2016000408.tif 000030
【図１１】
2016000408.tif 000031
【図１２】
2016000408.tif 000032
【図１３】
2016000408.tif 000033
【図１４】
2016000408.tif 000034
【図１５】
2016000408.tif 000035
【図１６】
2016000408.tif 000036
【図１７】
2016000408.tif 000037
【図１８】
2016000408.tif 000038
【図１９】
2016000408.tif 000039
【図２０】
2016000408.tif 000040
【図２１】
2016000408.tif 000041
【図２２】
2016000408.tif 000042
【図２３】
2016000408.tif 000043
【図２４】
2016000408.tif 000044
【図２５】
2016000408.tif 000045
【図２６】
2016000408.tif 000046
【図２７】
2016000408.tif 000047
【図２８】
2016000408.tif 000048
【図２９】
2016000408.tif 000049