圧延制御装置及び圧延制御方法
【課題】操業状態により圧延機の影響係数が大きく変化した場合でも、安定した板厚制御，張力制御を実施する。
【解決手段】影響係数の変化に応じて、板厚制御および張力制御の制御出力先を前段スタンド速度および後段スタンド圧下を切替えて、または制御出力配分を変更することで、極低速から高速部まで安定した制御を実現する。板厚制御と張力制御の制御出力先を、前段スタンド速度および後段スタンド圧下とを圧延状態に応じて切替えて使用することで板厚精度および生産効率を向上させる。
【解決手段】影響係数の変化に応じて、板厚制御および張力制御の制御出力先を前段スタンド速度および後段スタンド圧下を切替えて、または制御出力配分を変更することで、極低速から高速部まで安定した制御を実現する。板厚制御と張力制御の制御出力先を、前段スタンド速度および後段スタンド圧下とを圧延状態に応じて切替えて使用することで板厚精度および生産効率を向上させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延制御装置及び圧延制御方法に関し、特に、圧延状態が大きく変化するときにも圧延精度の維持に好適な圧延制御装置及び圧延制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延装置は作業ロールにより被圧延材に荷重を加えることにより、被圧延材の加工に係る観測値が目標値となるように加工するものである。例えば、被圧延材を所望の板厚にするため、圧延操業中は、製品品質に影響する圧延機の出側板厚を一定に保ついわゆる板厚制御（ＡＧＣ）が行われている。一方、製品品質の維持と共に操業の安定性を確保するために、圧延機前後で被圧延材にかかる張力を一定に保ついわゆる張力制御（ＡＴＲ）が行われている。このような技術は例えば特開２０１１−１６１６４号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧延制御では、複数の制御項目が存在し、また、この複数の制御項目の観測値を目標値となるように制御するために、複数の制御端から選択可能である。すなわち、選択可能な制御端のうちから、制御項目の各々に対する制御端を選択して、選択した制御端を制御することで、各々の制御項目の観測値が目標値となるように制御するのである。
【０００５】
ここで、タンデム圧延機を例にとると、上記で例に挙げた被圧延材を所望の板厚にするためには、制御端として、上流側圧延機スタンドのロール速度を制御することが知られている。また、張力を一定に保つためには、制御端として、下流側スタンドのロールギャップを操作することで実施することが知られている。この場合には、圧延現象として、ロール速度の操作により出側板厚および張力が変化し、ロールギャップの操作によっても出側板厚および張力が変化する。
【０００６】
このように、圧延制御では、複数の制御項目が存在し、また、複数の制御端が存在するのであるが、互いに影響されるのである。
【０００７】
さらにロールギャップ操作による張力への影響を例にとって説明すると、張力は、圧延速度にほぼ比例するため、非常に圧延速度が小さい場合においては、大きく低下する。特に圧延操業を、圧延機において圧延操業を、従来と比べて１０分の１程度である１〜５mpm程度の極低速領域で実施しようとすると、ロールギャップから張力への影響係数が低下する結果、ＡＴＲでロールギャップを操作し、ＡＧＣでロール速度を操作する制御構成では、制御的に不安定となり、板厚制御が発振したり、過制御となる場合が発生する。つまり、１本の同じ被圧延材の圧延操業中においても、極低速から通常圧延速度（例えば６００mpm）まで圧延操業を実施する場合、ロール速度から出側板厚または張力、ロールギャップから出側板厚または張力への影響の度合い（影響係数）が変化する。
【０００８】
このように、圧延制御では、複数の制御項目が存在し、また、複数の制御端が存在するのであるが、圧延状態によって、制御対象への影響の度合い（影響係数）が変化する。そのため、制御が不安になるという問題が生じていた。
【０００９】
本発明の目的は、制御の不安定性を克服し、さらには、製品品質の向上が可能な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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、作業ロールで被圧延材を圧延する圧延機を制御する圧延制御装置において、前記圧延に係る所定の変化量が目標値となるよう所定の操作端に指令値を供給する制御部を有し、前記制御部は、圧延状態に応じて、前記所定の指令値の少なくとも一部部分に相当する指令値分を他の操作端への指令として振り分けるように構成した。
【００１１】
あるいは、作業ロールで被圧延材を圧延する圧延機を制御する圧延制御装置において、前記圧延に係る第１の観測値が目標値となるよう第１の操作端に指令値を供給する第１の制御部と、前記圧延に係る第２の観測値が目標値となるよう第２の操作端に指令値を供給する第２の制御部を有し、前記第１の制御部は、圧延状態が所定になった場合に、指令値を前記第１の操作端から前記第２の操作端に変更して供給し、前記第２の制御部は、圧延状態が所定になった場合に、指令値を前記第２の操作端から前記第１の操作端に変更して供給するように構成する。
【００１２】
あるいは、作業ロールで被圧延材を圧延する圧延機を制御する圧延制御装置において、前記圧延に係る第１の観測値が目標値となるよう第１のゲインで第１の操作端に指令を供給し、第２のゲインで第２の操作端に指令を供給し、前記圧延に係る第２の観測値が目標値となるように第３のゲインで第１の操作端に指令を供給し、第４のゲインで第２の操作端に指令を供給する制御部を有し、前記制御部は、圧延状態が所定になった場合に、前記第１から第４のゲインを補正するように構成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、制御の不安定性を克服し、さらには、製品品質の向上が可能となる。
【００１４】
具体的に板厚制御及び張力制御に適用した場合には、本発明を適用することで、高速から極低速まで圧延速度を変化させる圧延操業を実施する場合においても、常に板厚制御および張力制御の応答を最適な状態に保つことができ、製品品質および操業効率を向上することが可能となる。また制御操作端の余分な動作を不要とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の圧延制御方法。
【図２】圧延制御方法（参考例）。
【図３】圧延制御方法（参考例）。
【図４】２スタンド圧延機の圧延現象。
【図５】影響係数の速度依存性。
【図６】影響係数の速度依存性。
【図７】影響係数の速度依存性。
【図８】圧下板厚制御の場合の制御構成。
【図９】速度板厚制御の場合の制御構成。
【図１０】速度板厚制御＋非干渉制御の場合の制御構成。
【図１１】シミュレーション結果。
【図１２】シミュレーション結果。
【図１３】制御操作端選択装置。
【図１４】影響係数の求め方。
【図１５】板厚制御，張力制御の動作概要。
【図１６】実施例−２。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
発明を実施するための形態の基本的な考え方を説明し、その後に具体的な例を説明する。
【００１７】
なお、制御操作端操作時の制御状態量の変化量を影響係数と呼ぶ。例えば、実施例の図１において示すような２スタンド圧延機を考えた場合、＃２スタンドロールギャップを単位量（例えば１mm）変化させた場合の＃２スタンド出側板厚の変化量（mm単位）を、＃２スタンドロールギャップから＃２スタンド出側板厚への影響係数とし、図８及び図９を参照し、
（板厚／圧下）影響係数５０１
＝＃２スタンド出側板厚の変化量／＃２スタンドロールギャップ変化量
で定義する。
【００１８】
＃２スタンドロールギャップからスタンド間張力への影響係数
（張力／圧下）影響係数５０３
＝スタンド間張力の変化量／＃２スタンドロールギャップ変化量
は、圧延速度にほぼ比例するため、非常に圧延速度が小さい場合においては、大きく低下する。そのため、ＡＧＣは上流側圧延機スタンドの＃１スタンドロール速度を、ＡＴＲは下流側スタンドの＃２スタンドロールギャップを操作することによっては、安定にＡＧＣ，ＡＴＲを実施することが困難となり、ＡＧＣにて＃２スタンドロールギャップを、ＡＴＲで＃１スタンドロール速度を操作することが必要となる。
【００１９】
なお、影響係数としては、
（張力／速度）影響係数５０２
＝スタンド間張力の変化量／＃２スタンドロール速度変化量
（板厚／速度）影響係数５０４
＝＃２スタンド出側板厚の変化量／＃２スタンドロール速度変化量
も考慮する必要がある。
【００２０】
圧延機において圧延操業を、従来と比べて１０分の１程度である１〜５mpm程度の極低速領域で実施しようとすると、ロールギャップから張力への影響係数が小さくなる結果、ＡＴＲでロールギャップを操作し、ＡＧＣでロール速度を操作する制御構成では、制御的に不安定となり、板厚制御が発振したり、過制御となる場合が発生する。
【００２１】
つまり、１本の同じ被圧延材の圧延操業中においても、極低速から通常圧延速度（例えば６００mpm）まで圧延操業を実施する場合、ロールギャップから張力への影響係数のみが大きく変化し、安定にＡＧＣおよびＡＴＲを実施することが困難となる。
【００２２】
そこで圧延中、圧延速度の変化によるロールギャップから出側板厚、ロールギャップから張力、ロール速度から出側板厚またはロール速度から張力への影響係数（操作端を単位量操作時の状態量変化量）を監視し、影響係数の状態により最適な制御（ＡＧＣ，ＡＴＲ）と制御操作端（ロールギャップ，ロール速度）の組合せで、ＡＧＣおよびＡＴＲを実施する。
【００２３】
例えば、通常圧延速度においては、ＡＧＣはロール速度、ＡＴＲはロールギャップを操作する場合においても、ごく低速圧延時は、ロールギャップから張力への影響係数が小さくなるため、ＡＧＣはロールギャップ、ＡＴＲはロール速度を操作するように変更する。
【００２４】
このように、高速から極低速まで圧延速度を変化させる圧延操業を実施する場合においても、常に板厚制御および張力制御の応答を最適な状態に保つことができ、製品品質および操業効率を向上することが可能となる。
【００２５】
また、制御状態量に対する影響係数の小さい制御操作端を用いて制御することによる制御出力増大を抑制できるため、制御操作端の余分な動作を不要とすることが可能となる。
【００２６】
以下に、具体的な例を説明する。
【実施例１】
【００２７】
２スタンド連続圧延機のＡＧＣ，ＡＴＲに本制御を適用する場合について以下説明する。
【００２８】
図２及び図３に示すように、２スタンド連続圧延機においては、＃１スタンド圧延機２，＃２スタンド圧延機３の圧延機２台の他、＃１スタンド圧延機入側に入側ブライドルロール１、＃２スタンド出側に出側ブライドルロール４が設置されている。コイル状に巻かれた被圧延材は、入側設備で巻き出されて、入側ブライドルロール１を経て圧延機に送り込まれ、＃１スタンド圧延機２，＃２スタンド圧延機３で所定の板厚まで圧延された後、出側ブライドルロール４を経由して出側設備でコイル状に巻き取られる。入側ブライドルロール１，＃１スタンド圧延機２，＃２スタンド圧延機３および出側ブライドルロール４は、それぞれ入側ブライドルロール駆動装置１１，＃１スタンド圧延機駆動装置２１，＃２スタンド圧延機駆動装置３１および出側ブライドルロール駆動装置４１により駆動される。また、＃１スタンド圧延機２および＃２スタンド圧延機３には、各圧延機スタンドの作業ロール間隔を操作するための＃１スタンド圧下制御装置２２および＃２スタンド圧下制御装置３２が設置されている。
【００２９】
圧延機においては、製品精度および操業効率の観点から＃２スタンド出側板厚を一定値に維持するため、出側板厚計５で検出した板厚実績を用いて＃１スタンド圧延機２の速度を操作する板厚制御５２と、スタンド間張力計６で検出した張力実績を用いて＃２スタンド圧延機３の作業ロール間隔を操作する張力制御５１が設置されている。
【００３０】
図４に、２スタンド連続圧延機の圧延現象概略を示す。各スタンド圧延現象は、ロールギャップ，ロール速度，入側板厚，入側張力，出側張力を入力とし、出側板厚，出側板速，入側板速を出力とする圧延現象モデルで表現できる。＃１スタンド圧延機２と＃２スタンド圧延機３間の張力は、＃２スタンド入側板速と＃１スタンド出側板速の差の時間積分により決定される。従って、＃２スタンドのロールギャップを変更した場合、＃２スタンド出側板厚，＃２スタンド出側板速，＃２スタンド入側板速が変動する。＃２スタンド出側板速の変化は、＃２スタンド出側張力変動を発生させるが、これについては、出側ブライドルロール速度を変化させることで抑制可能である。＃２スタンド入側板速変動は、スタンド間張力変動を発生させる。つまり、＃２スタンド圧延機３のロールギャップ変動は、＃２スタンド圧延機の出側板厚を変動させるのみでなく、スタンド間張力変動も発生させることになる。同様にして、＃１スタンド圧延機のロール速度を変化させると、＃１スタンド出側板厚，＃１スタンド出側板速，＃１スタンド入側板速を変動させ、スタンド間張力変化を経て＃２スタンド出側板厚変動を発生させる。＃１スタンド入側板速変動は、＃１スタンド入側張力変動となるが、これについては、入側ブライドルロール速度を変更することで抑制可能である。つまり、＃１スタンドのロール速度は、スタンド間張力と＃２スタンド出側板厚に影響し、＃２スタンドのロールギャップは、スタンド間張力と＃２スタンド出側板厚に影響する。
【００３１】
入側板速および出側板速は、
入側板速＝ロール速度×（１＋後進率）
出側板速＝ロール速度×（１＋先進率）
であらわされる。＃２スタンドのロールギャップを操作することで＃２スタンド出側板厚および＃２スタンド先進率、＃２スタンドの後進率が変化し、スタンド間張力が変化する。また、スタンド間張力が変化することで、＃２スタンドの先進率，出側板厚，後進率も変動する。また、スタンド間張力が変動することで、＃１スタンド出側板厚および先進率，後進率も変動する。＃１スタンド先進率変動は、＃１スタンド出側板速変動となり、スタンド間張力が変動する。このように、圧延現象は、＃１スタンドと＃２スタンド間をスタンド間張力を介して影響しあう複雑な現象となる。
【００３２】
そのため、影響係数の変化を数式で表現するのは困難である。ここでは、図４に示すような２スタンド圧延機の圧延現象をシミュレーションした結果で、影響係数の変化の傾向を示す。
【００３３】
図５及び図６に、高速圧延時と極低速圧延時において、＃２スタンドロールギャップと、＃１スタンド速度を正弦波状に操作した場合の＃２スタンド出側板厚およびスタンド間張力の変動をシミュレーションした結果を示す。
【００３４】
高速圧延時においては、＃２スタンドロールギャップ、＃１スタンド速度いずれを操作した場合においても、＃２スタンド出側板厚およびスタンド間張力が同じ位変動する。それに対して、極低速圧延時においては、＃１スタンド速度操作時は、板厚と張力が同じ程度で変動するのに対して、＃２スタンドロールギャップ操作時は、＃２スタンド出側板厚変動に対して、スタンド間張力変動が小さい。
【００３５】
この結果から、図７に示すように、高速圧延時においては、（張力／圧下）影響係数５０１，（張力／速度）影響係数５０２，（板厚／圧下）影響係数５０３，（板厚／速度）影響係数５０４のいずれも同等であるが、極低速部においては、（張力／圧下）影響係数５０１が、（板厚／圧下）影響係数５０３に比較して小さくなる。
【００３６】
＃２スタンド圧下を用いて＃２スタンド出側板厚を制御する場合の制御構成を図３、制御ブロック図を図８に、＃１スタンド速度を用いて＃２スタンド出側板厚を制御する場合の制御構成を図２、制御ブロック図を図９に示す。ＡＧＣを＃２スタンド圧下で実施する場合、ＡＴＲを＃１スタンド速度を用いて実施する。またＡＧＣを＃１スタンド速度で実施する場合、ＡＴＲを＃２スタンド圧下を用いて実施する構成となっている。
【００３７】
図８に示すように、ＡＧＣを＃２スタンドロールギャップを用いて行う場合、速度依存性を持つ（張力／圧下）影響係数５０１が、ロールギャップ操作による張力への影響項となる。圧下操作により張力が変化するがその影響度が速度に応じて変化し、低速部では小さくなる。そのため、板厚制御が＃２スタンド圧下を操作した影響がスタンド間張力に出にくくなる。
【００３８】
一方、図９に示すように、速度板厚制御を行う場合、速度依存性を持つ（張力／圧下）影響係数５０１が、＃２スタンドロールギャップを操作するＡＴＲの閉ループ内にあるため、極低速時はＡＴＲが＃２スタンドロールギャップを大きく操作する。＃２スタンドロールギャップ変更により、＃２スタンド出側板厚が変化する板厚／圧下）影響係数５０３は同じであるため、スタンド間張力変動を同じだけ修正する場合、高速時よりも極低速時のほうが大きな＃２スタンドロールギャップ変更量を必要とし、＃２スタンド出側板厚に大きな変動を与えることになる。
【００３９】
＃２スタンドロールギャップを操作すると、＃２スタンド圧延荷重が変動するため、被圧延材の板幅方向の圧下率の違いによって発生する板幅方向の波打ちの度合いである形状が変化する。そのため、タンデム圧延機においては、＃１スタンド速度を用いて、＃２スタンド出側板厚を制御する板厚制御を用いている。＃２スタンド速度を操作するＡＧＣの制御構成で、極低速領域まで圧延操業を実施すると、（張力／圧下）影響係数５０１が小さくなるため、＃２スタンドのロールギャップ変更量が大きくなり、圧延荷重変動も大きくなるため形状への影響も大きくなる。したがって、板厚制御の応答性のみでなく、＃２スタンドのロールギャップ変更量の抑制という観点からも、極低速時に＃１スタンド速度を操作端とするＡＧＣを実施するのは適当でない。
【００４０】
簡略化したモデルを用いてシミュレーションを実施した結果を以下にて示す。シミュレーション条件を以下に示す。
（１）通常圧延速度
図９にて、 ５０１＝１.０
５０２＝０.５
５０３＝０.５
５０４＝１.０
とした場合。
（２）極低速圧延（＃１スタンド速度操作ＡＧＣの場合）
図９にて、 ５０１＝０.１
５０２＝０.５
５０３＝０.５
５０４＝１.０
とした場合。
（３）極低速圧延（＃２スタンドロールギャップ操作ＡＧＣの場合）
図８にて、 ５０１＝０.０５
５０２＝１.０
５０３＝１.０
５０４＝０.５
とした場合。
（４）極低速圧延（＃１スタンド速度操作ＡＧＣの場合）
図１０にて、５０１＝０.１
５０２＝０.５
５０３＝０.５
５０４＝１.０
５１０＝０.５
５１１＝０.５
とした場合。
【００４１】
図８および図９および図１０の各影響係数部に適当な値を設定することで、極低速部における（張力／圧下）影響係数５０１が小さくなることをシミュレーションした。
【００４２】
図１１及び図１２に、シミュレーション結果を示す。（１）の通常圧延速度においては、図９のＡＧＣが＃１スタンド速度を操作する場合についてシミュレーション実施したが、影響係数の設定が同じであるため、ＡＧＣが＃１スタンド速度を操作する図８の場合も同様の結果となる。この場合、図８の制御構成でも図９の制御構成でも同じ結果となる。
【００４３】
極低速圧延時においては、（２）の＃１スタンド速度をＡＧＣが操作する場合においては、＃２スタンド出側板厚およびスタンド間張力が振動している。従って、図９の制御構成では安定に制御できないことがわかる。一方（３）の＃２スタンド圧下をＡＧＣが操作する場合においては、（１）と同様のＡＧＣ応答を得ることができる。
【００４４】
本例のように、クロス項（図９における（張力／速度）影響係数５０２，（板厚／圧下）影響係数５０３）が存在する場合には、影響を予測して予め補正を加える非干渉制御が一般に用いられる。図９において、非干渉制御を適用した場合を図１０に示す。図１０においては、（張力／速度）影響係数５０２による＃１スタンド速度変更によるスタンド間張力への影響を、非干渉制御ゲイン５１１の非干渉制御を入れることで防止する。同様に、（板厚／圧下）影響係数５０３による＃２スタンドロールギャップ操作による＃２スタンド出側板厚への影響を、非干渉制御ゲイン５１０の非干渉制御を入れることで防止する。非干渉制御適用時のシミュレーション結果を図１２（４）に示す。ＡＧＣの制御応答は、図１１（１）の高速圧延部と同等であるが、張力制御出力が大きくなっており、＃２スタンドロールギャップを大きく操作するため、＃２スタンド出側板形状に影響を与える可能性大である。
【００４５】
以上より、圧延速度により（張力／圧下）影響係数５０１が大きく変化する場合においては、極低速時は＃２スタンドロールギャップを操作するＡＧＣを使用することで制御応答を確保し、かつ制御出力量を最小限に抑制することが可能であることが確認できる。＃１スタンド速度を操作する板厚制御の場合、張力制御操作端が＃２スタンドロールギャップであることから被圧延材の形状への影響が大きくなる。
【００４６】
図１に、本実施例の圧延制御方法を示す。板厚制御（ＡＧＣ）７と張力制御（ＡＴＲ）８は、それぞれ＃１スタンド速度、＃２スタンド圧下に対する制御出力が可能な状態とし、制御操作端選択装置９にて、圧延実績から板厚制御７と張力制御８の制御操作端を決定して、決定された制御操作端を用いて板厚制御および張力制御を実施する。
【００４７】
図１３に制御操作端選択装置９の動作を示す。制御操作端選択装置９においては、板厚制御（ＡＧＣ）および張力制御（ＡＴＲ）の制御操作端を決定する。ここでは、基本的には＃１スタンド速度を操作するＡＧＣを利用し（張力／圧下）影響係数５０１が、基準となる高速圧延部（例えば６００mpm）での影響係数の１／５となったら＃２スタンドロールギャップを操作するＡＧＣに切替えることを考える。圧延シミュレータ９０１を用いて、図５に示したように、圧延速度を変化させて＃１スタンド速度および＃２スタンド圧下を正弦波状に操作するシミュレーションを実施し、シミュレーション結果の＃２スタンド出側板厚変動およびスタンド間張力変動を記録する。圧延モデル９０１にて必要となる摩擦係数、変形抵抗は圧延実績から推定する必要が有る。それを実施するのが変形抵抗、摩擦係数学習装置９０２である。推定した摩擦係数，変形抵抗は、製品仕様毎にデータベース１０に格納される。製品仕様より変形抵抗，摩擦係数設定装置９０３は、データベース１０を検索して、該当する変形抵抗，摩擦係数を圧延シミュレータ９０１に入力する。圧延シミュレー９０１においては、被圧延材の板厚，張力等の圧延実績を用いて圧延シミュレータ内のパラメータを補正することで実圧延と圧延シミュレータを可能な限り一致させる。例えば、圧延荷重の計算値を実績に合わせるように補正係数＝（圧延荷重実績／圧延荷重計算値）を設定する等のことを行う。このパラメータの補正は必ずしも行う必要はなく、圧延シミュレータ９０１内で圧延現象の演算に用いているモデル（圧延現象のモデルとしては、ＨＩＬＬの式等が一般に知られている）をそのまま用いて演算してもよい。圧延実績から、圧延速度を設定して圧延シミュレータ９０１にて、＃２スタンドロールギャップおよび＃１スタンド速度を予め定めた一定量（ロールギャップであれば１０μｍ、速度であれば０.１mpm等）を一定周波数（例えば１Ｈｚ）で正弦波状に操作して、＃２スタンド出側板厚およびスタンド間張力変動の振幅を求める。振幅は、＃２スタンドロールギャップまたは＃１スタンド速度の操作の１周期内での最大最小値の差をとることで求めることができる。図１４にその一例を示すが、＃２スタンドロールギャップを操作した場合は、ロールギャップ振幅９２１，＃２スタンド出側板厚振幅９２２，スタンド間張力振幅９２３が求まる。圧延シミュレータ９０１は、この各振幅を影響係数演算装置９０４に出力する。影響係数演算装置９０４においては、入力された振幅から影響係数を求める。例えば、
（張力／圧下）影響係数５０１＝
スタンド間張力振幅９２３／ロールギャップ振幅９２１
（板厚／圧下）影響係数５０３＝
＃２スタンド出側板厚振幅９２２／ロールギャップ振幅９２１
のように演算する。この結果得られた各影響係数を、影響係数判定装置９０５に出力する。影響係数判定装置９０５においては、高速部における影響係数と、演算された影響係数を比較して１／５以下となっている場合は、＃２スタンドロールギャップを操作する圧下板厚制御を選択して、制御操作端ゲイン設定装置９０６に設定する。制御操作端ゲイン設定装置９０６におては、圧下板厚制御を選択された場合は、板厚制御圧下ゲイン６０２＝１.０とし、板厚制御速度ゲイン６０１＝０.０、張力制御速度ゲイン７０１＝１.０、張力制御圧下ゲイン７０２＝０.０として、板厚制御７および張力制御８に設定する。なお、圧下板厚制御が選択されない場合は、板厚制御圧下ゲイン６０２＝０.０とし、板厚制御速度ゲイン６０１＝１.０，張力制御速度ゲイン７０１＝０.０，張力制御圧下ゲイン７０２＝１.０として、板厚制御７および張力制御８に設定する。
【００４８】
板厚制御７においては、出側板厚計６より板厚実績を受け取り、板厚設定値との差をとることで板厚偏差とし、（板厚／速度）影響係数５０４の逆数６０３および（板厚／圧下）影響係数５０３の逆数６０４をかけ、さらに板厚制御速度ゲイン６０１，板厚制御圧下ゲイン６０２を掛けて積分することで速度または圧下への制御出力を作成する。張力制御８においても同様に、スタンド間張力計５より張力実績を受け取り、張力設定値との差をとることで張力偏差とし、（張力／速度）影響係数５０２の逆数７０３および（張力／圧下）影響係数５０１の逆数７０４をかけ、さらに張力制御速度ゲイン７０１，張力制御圧下ゲイン７０２を掛けて積分することで速度または圧下への制御出力を作成する。ここで、板厚設定値，張力設定値は、予め製品仕様に応じて決定される値である。
【００４９】
以上により、圧延状態に応じた制御操作端から制御状態量への影響係数の変化に応じて各制御における制御操作端を切替えることが可能となる。
【実施例２】
【００５０】
実施例１においては、板厚制御の制御操作端として＃２スタンドロールギャップまたは＃１スタンド速度と完全に切替えたが、影響係数に応じて圧下と速度を併用して制御出力端とすることも可能である。例えば、（張力／圧下）影響係数５０１に応じて、図１６に示すように制御操作端ゲインを変更する。
【実施例３】
【００５１】
実施例１および２においては、２スタンド圧延機について説明したが、３以上の圧延機スタンドを持つタンデム圧延機についても同様に影響係数に応じて、制御操作端を変更することで、高速圧延時から極低速圧延時まで板厚制御、張力制御の応答を最適な状態とすることが可能である。
【００５２】
本発明は、スタンドの基数はいくつでも良く、２基以上の圧延機スタンドを持つタンデム圧延機に適用でき、また、タンデム圧延機以外の例えばステッケル圧延機にも適用可能である。なお、本実施例では、板厚及び張力の制御に適用した例を説明したが、圧延における他の制御に適用できるのはもちろんである。また、操作端として、速度及びロールギャップを用いた例を説明したが、他の操作端に適用できるのはもちろんである。
【符号の説明】
【００５３】
１ 入側ブライドルロール
２ ♯１スタンド圧延機
３ ♯２スタンド圧延機
４ 出側ブライドルロール
７ 板厚制御
８ 張力制御
９ 制御操作端選択装置
１０ データベース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延制御装置及び圧延制御方法に関し、特に、圧延状態が大きく変化するときにも圧延精度の維持に好適な圧延制御装置及び圧延制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延装置は作業ロールにより被圧延材に荷重を加えることにより、被圧延材の加工に係る観測値が目標値となるように加工するものである。例えば、被圧延材を所望の板厚にするため、圧延操業中は、製品品質に影響する圧延機の出側板厚を一定に保ついわゆる板厚制御（ＡＧＣ）が行われている。一方、製品品質の維持と共に操業の安定性を確保するために、圧延機前後で被圧延材にかかる張力を一定に保ついわゆる張力制御（ＡＴＲ）が行われている。このような技術は例えば特開２０１１−１６１６４号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧延制御では、複数の制御項目が存在し、また、この複数の制御項目の観測値を目標値となるように制御するために、複数の制御端から選択可能である。すなわち、選択可能な制御端のうちから、制御項目の各々に対する制御端を選択して、選択した制御端を制御することで、各々の制御項目の観測値が目標値となるように制御するのである。
【０００５】
ここで、タンデム圧延機を例にとると、上記で例に挙げた被圧延材を所望の板厚にするためには、制御端として、上流側圧延機スタンドのロール速度を制御することが知られている。また、張力を一定に保つためには、制御端として、下流側スタンドのロールギャップを操作することで実施することが知られている。この場合には、圧延現象として、ロール速度の操作により出側板厚および張力が変化し、ロールギャップの操作によっても出側板厚および張力が変化する。
【０００６】
このように、圧延制御では、複数の制御項目が存在し、また、複数の制御端が存在するのであるが、互いに影響されるのである。
【０００７】
さらにロールギャップ操作による張力への影響を例にとって説明すると、張力は、圧延速度にほぼ比例するため、非常に圧延速度が小さい場合においては、大きく低下する。特に圧延操業を、圧延機において圧延操業を、従来と比べて１０分の１程度である１〜５mpm程度の極低速領域で実施しようとすると、ロールギャップから張力への影響係数が低下する結果、ＡＴＲでロールギャップを操作し、ＡＧＣでロール速度を操作する制御構成では、制御的に不安定となり、板厚制御が発振したり、過制御となる場合が発生する。つまり、１本の同じ被圧延材の圧延操業中においても、極低速から通常圧延速度（例えば６００mpm）まで圧延操業を実施する場合、ロール速度から出側板厚または張力、ロールギャップから出側板厚または張力への影響の度合い（影響係数）が変化する。
【０００８】
このように、圧延制御では、複数の制御項目が存在し、また、複数の制御端が存在するのであるが、圧延状態によって、制御対象への影響の度合い（影響係数）が変化する。そのため、制御が不安になるという問題が生じていた。
【０００９】
本発明の目的は、制御の不安定性を克服し、さらには、製品品質の向上が可能な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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、作業ロールで被圧延材を圧延する圧延機を制御する圧延制御装置において、前記圧延に係る所定の変化量が目標値となるよう所定の操作端に指令値を供給する制御部を有し、前記制御部は、圧延状態に応じて、前記所定の指令値の少なくとも一部部分に相当する指令値分を他の操作端への指令として振り分けるように構成した。
【００１１】
あるいは、作業ロールで被圧延材を圧延する圧延機を制御する圧延制御装置において、前記圧延に係る第１の観測値が目標値となるよう第１の操作端に指令値を供給する第１の制御部と、前記圧延に係る第２の観測値が目標値となるよう第２の操作端に指令値を供給する第２の制御部を有し、前記第１の制御部は、圧延状態が所定になった場合に、指令値を前記第１の操作端から前記第２の操作端に変更して供給し、前記第２の制御部は、圧延状態が所定になった場合に、指令値を前記第２の操作端から前記第１の操作端に変更して供給するように構成する。
【００１２】
あるいは、作業ロールで被圧延材を圧延する圧延機を制御する圧延制御装置において、前記圧延に係る第１の観測値が目標値となるよう第１のゲインで第１の操作端に指令を供給し、第２のゲインで第２の操作端に指令を供給し、前記圧延に係る第２の観測値が目標値となるように第３のゲインで第１の操作端に指令を供給し、第４のゲインで第２の操作端に指令を供給する制御部を有し、前記制御部は、圧延状態が所定になった場合に、前記第１から第４のゲインを補正するように構成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、制御の不安定性を克服し、さらには、製品品質の向上が可能となる。
【００１４】
具体的に板厚制御及び張力制御に適用した場合には、本発明を適用することで、高速から極低速まで圧延速度を変化させる圧延操業を実施する場合においても、常に板厚制御および張力制御の応答を最適な状態に保つことができ、製品品質および操業効率を向上することが可能となる。また制御操作端の余分な動作を不要とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の圧延制御方法。
【図２】圧延制御方法（参考例）。
【図３】圧延制御方法（参考例）。
【図４】２スタンド圧延機の圧延現象。
【図５】影響係数の速度依存性。
【図６】影響係数の速度依存性。
【図７】影響係数の速度依存性。
【図８】圧下板厚制御の場合の制御構成。
【図９】速度板厚制御の場合の制御構成。
【図１０】速度板厚制御＋非干渉制御の場合の制御構成。
【図１１】シミュレーション結果。
【図１２】シミュレーション結果。
【図１３】制御操作端選択装置。
【図１４】影響係数の求め方。
【図１５】板厚制御，張力制御の動作概要。
【図１６】実施例−２。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
発明を実施するための形態の基本的な考え方を説明し、その後に具体的な例を説明する。
【００１７】
なお、制御操作端操作時の制御状態量の変化量を影響係数と呼ぶ。例えば、実施例の図１において示すような２スタンド圧延機を考えた場合、＃２スタンドロールギャップを単位量（例えば１mm）変化させた場合の＃２スタンド出側板厚の変化量（mm単位）を、＃２スタンドロールギャップから＃２スタンド出側板厚への影響係数とし、図８及び図９を参照し、
（板厚／圧下）影響係数５０１
＝＃２スタンド出側板厚の変化量／＃２スタンドロールギャップ変化量
で定義する。
【００１８】
＃２スタンドロールギャップからスタンド間張力への影響係数
（張力／圧下）影響係数５０３
＝スタンド間張力の変化量／＃２スタンドロールギャップ変化量
は、圧延速度にほぼ比例するため、非常に圧延速度が小さい場合においては、大きく低下する。そのため、ＡＧＣは上流側圧延機スタンドの＃１スタンドロール速度を、ＡＴＲは下流側スタンドの＃２スタンドロールギャップを操作することによっては、安定にＡＧＣ，ＡＴＲを実施することが困難となり、ＡＧＣにて＃２スタンドロールギャップを、ＡＴＲで＃１スタンドロール速度を操作することが必要となる。
【００１９】
なお、影響係数としては、
（張力／速度）影響係数５０２
＝スタンド間張力の変化量／＃２スタンドロール速度変化量
（板厚／速度）影響係数５０４
＝＃２スタンド出側板厚の変化量／＃２スタンドロール速度変化量
も考慮する必要がある。
【００２０】
圧延機において圧延操業を、従来と比べて１０分の１程度である１〜５mpm程度の極低速領域で実施しようとすると、ロールギャップから張力への影響係数が小さくなる結果、ＡＴＲでロールギャップを操作し、ＡＧＣでロール速度を操作する制御構成では、制御的に不安定となり、板厚制御が発振したり、過制御となる場合が発生する。
【００２１】
つまり、１本の同じ被圧延材の圧延操業中においても、極低速から通常圧延速度（例えば６００mpm）まで圧延操業を実施する場合、ロールギャップから張力への影響係数のみが大きく変化し、安定にＡＧＣおよびＡＴＲを実施することが困難となる。
【００２２】
そこで圧延中、圧延速度の変化によるロールギャップから出側板厚、ロールギャップから張力、ロール速度から出側板厚またはロール速度から張力への影響係数（操作端を単位量操作時の状態量変化量）を監視し、影響係数の状態により最適な制御（ＡＧＣ，ＡＴＲ）と制御操作端（ロールギャップ，ロール速度）の組合せで、ＡＧＣおよびＡＴＲを実施する。
【００２３】
例えば、通常圧延速度においては、ＡＧＣはロール速度、ＡＴＲはロールギャップを操作する場合においても、ごく低速圧延時は、ロールギャップから張力への影響係数が小さくなるため、ＡＧＣはロールギャップ、ＡＴＲはロール速度を操作するように変更する。
【００２４】
このように、高速から極低速まで圧延速度を変化させる圧延操業を実施する場合においても、常に板厚制御および張力制御の応答を最適な状態に保つことができ、製品品質および操業効率を向上することが可能となる。
【００２５】
また、制御状態量に対する影響係数の小さい制御操作端を用いて制御することによる制御出力増大を抑制できるため、制御操作端の余分な動作を不要とすることが可能となる。
【００２６】
以下に、具体的な例を説明する。
【実施例１】
【００２７】
２スタンド連続圧延機のＡＧＣ，ＡＴＲに本制御を適用する場合について以下説明する。
【００２８】
図２及び図３に示すように、２スタンド連続圧延機においては、＃１スタンド圧延機２，＃２スタンド圧延機３の圧延機２台の他、＃１スタンド圧延機入側に入側ブライドルロール１、＃２スタンド出側に出側ブライドルロール４が設置されている。コイル状に巻かれた被圧延材は、入側設備で巻き出されて、入側ブライドルロール１を経て圧延機に送り込まれ、＃１スタンド圧延機２，＃２スタンド圧延機３で所定の板厚まで圧延された後、出側ブライドルロール４を経由して出側設備でコイル状に巻き取られる。入側ブライドルロール１，＃１スタンド圧延機２，＃２スタンド圧延機３および出側ブライドルロール４は、それぞれ入側ブライドルロール駆動装置１１，＃１スタンド圧延機駆動装置２１，＃２スタンド圧延機駆動装置３１および出側ブライドルロール駆動装置４１により駆動される。また、＃１スタンド圧延機２および＃２スタンド圧延機３には、各圧延機スタンドの作業ロール間隔を操作するための＃１スタンド圧下制御装置２２および＃２スタンド圧下制御装置３２が設置されている。
【００２９】
圧延機においては、製品精度および操業効率の観点から＃２スタンド出側板厚を一定値に維持するため、出側板厚計５で検出した板厚実績を用いて＃１スタンド圧延機２の速度を操作する板厚制御５２と、スタンド間張力計６で検出した張力実績を用いて＃２スタンド圧延機３の作業ロール間隔を操作する張力制御５１が設置されている。
【００３０】
図４に、２スタンド連続圧延機の圧延現象概略を示す。各スタンド圧延現象は、ロールギャップ，ロール速度，入側板厚，入側張力，出側張力を入力とし、出側板厚，出側板速，入側板速を出力とする圧延現象モデルで表現できる。＃１スタンド圧延機２と＃２スタンド圧延機３間の張力は、＃２スタンド入側板速と＃１スタンド出側板速の差の時間積分により決定される。従って、＃２スタンドのロールギャップを変更した場合、＃２スタンド出側板厚，＃２スタンド出側板速，＃２スタンド入側板速が変動する。＃２スタンド出側板速の変化は、＃２スタンド出側張力変動を発生させるが、これについては、出側ブライドルロール速度を変化させることで抑制可能である。＃２スタンド入側板速変動は、スタンド間張力変動を発生させる。つまり、＃２スタンド圧延機３のロールギャップ変動は、＃２スタンド圧延機の出側板厚を変動させるのみでなく、スタンド間張力変動も発生させることになる。同様にして、＃１スタンド圧延機のロール速度を変化させると、＃１スタンド出側板厚，＃１スタンド出側板速，＃１スタンド入側板速を変動させ、スタンド間張力変化を経て＃２スタンド出側板厚変動を発生させる。＃１スタンド入側板速変動は、＃１スタンド入側張力変動となるが、これについては、入側ブライドルロール速度を変更することで抑制可能である。つまり、＃１スタンドのロール速度は、スタンド間張力と＃２スタンド出側板厚に影響し、＃２スタンドのロールギャップは、スタンド間張力と＃２スタンド出側板厚に影響する。
【００３１】
入側板速および出側板速は、
入側板速＝ロール速度×（１＋後進率）
出側板速＝ロール速度×（１＋先進率）
であらわされる。＃２スタンドのロールギャップを操作することで＃２スタンド出側板厚および＃２スタンド先進率、＃２スタンドの後進率が変化し、スタンド間張力が変化する。また、スタンド間張力が変化することで、＃２スタンドの先進率，出側板厚，後進率も変動する。また、スタンド間張力が変動することで、＃１スタンド出側板厚および先進率，後進率も変動する。＃１スタンド先進率変動は、＃１スタンド出側板速変動となり、スタンド間張力が変動する。このように、圧延現象は、＃１スタンドと＃２スタンド間をスタンド間張力を介して影響しあう複雑な現象となる。
【００３２】
そのため、影響係数の変化を数式で表現するのは困難である。ここでは、図４に示すような２スタンド圧延機の圧延現象をシミュレーションした結果で、影響係数の変化の傾向を示す。
【００３３】
図５及び図６に、高速圧延時と極低速圧延時において、＃２スタンドロールギャップと、＃１スタンド速度を正弦波状に操作した場合の＃２スタンド出側板厚およびスタンド間張力の変動をシミュレーションした結果を示す。
【００３４】
高速圧延時においては、＃２スタンドロールギャップ、＃１スタンド速度いずれを操作した場合においても、＃２スタンド出側板厚およびスタンド間張力が同じ位変動する。それに対して、極低速圧延時においては、＃１スタンド速度操作時は、板厚と張力が同じ程度で変動するのに対して、＃２スタンドロールギャップ操作時は、＃２スタンド出側板厚変動に対して、スタンド間張力変動が小さい。
【００３５】
この結果から、図７に示すように、高速圧延時においては、（張力／圧下）影響係数５０１，（張力／速度）影響係数５０２，（板厚／圧下）影響係数５０３，（板厚／速度）影響係数５０４のいずれも同等であるが、極低速部においては、（張力／圧下）影響係数５０１が、（板厚／圧下）影響係数５０３に比較して小さくなる。
【００３６】
＃２スタンド圧下を用いて＃２スタンド出側板厚を制御する場合の制御構成を図３、制御ブロック図を図８に、＃１スタンド速度を用いて＃２スタンド出側板厚を制御する場合の制御構成を図２、制御ブロック図を図９に示す。ＡＧＣを＃２スタンド圧下で実施する場合、ＡＴＲを＃１スタンド速度を用いて実施する。またＡＧＣを＃１スタンド速度で実施する場合、ＡＴＲを＃２スタンド圧下を用いて実施する構成となっている。
【００３７】
図８に示すように、ＡＧＣを＃２スタンドロールギャップを用いて行う場合、速度依存性を持つ（張力／圧下）影響係数５０１が、ロールギャップ操作による張力への影響項となる。圧下操作により張力が変化するがその影響度が速度に応じて変化し、低速部では小さくなる。そのため、板厚制御が＃２スタンド圧下を操作した影響がスタンド間張力に出にくくなる。
【００３８】
一方、図９に示すように、速度板厚制御を行う場合、速度依存性を持つ（張力／圧下）影響係数５０１が、＃２スタンドロールギャップを操作するＡＴＲの閉ループ内にあるため、極低速時はＡＴＲが＃２スタンドロールギャップを大きく操作する。＃２スタンドロールギャップ変更により、＃２スタンド出側板厚が変化する板厚／圧下）影響係数５０３は同じであるため、スタンド間張力変動を同じだけ修正する場合、高速時よりも極低速時のほうが大きな＃２スタンドロールギャップ変更量を必要とし、＃２スタンド出側板厚に大きな変動を与えることになる。
【００３９】
＃２スタンドロールギャップを操作すると、＃２スタンド圧延荷重が変動するため、被圧延材の板幅方向の圧下率の違いによって発生する板幅方向の波打ちの度合いである形状が変化する。そのため、タンデム圧延機においては、＃１スタンド速度を用いて、＃２スタンド出側板厚を制御する板厚制御を用いている。＃２スタンド速度を操作するＡＧＣの制御構成で、極低速領域まで圧延操業を実施すると、（張力／圧下）影響係数５０１が小さくなるため、＃２スタンドのロールギャップ変更量が大きくなり、圧延荷重変動も大きくなるため形状への影響も大きくなる。したがって、板厚制御の応答性のみでなく、＃２スタンドのロールギャップ変更量の抑制という観点からも、極低速時に＃１スタンド速度を操作端とするＡＧＣを実施するのは適当でない。
【００４０】
簡略化したモデルを用いてシミュレーションを実施した結果を以下にて示す。シミュレーション条件を以下に示す。
（１）通常圧延速度
図９にて、 ５０１＝１.０
５０２＝０.５
５０３＝０.５
５０４＝１.０
とした場合。
（２）極低速圧延（＃１スタンド速度操作ＡＧＣの場合）
図９にて、 ５０１＝０.１
５０２＝０.５
５０３＝０.５
５０４＝１.０
とした場合。
（３）極低速圧延（＃２スタンドロールギャップ操作ＡＧＣの場合）
図８にて、 ５０１＝０.０５
５０２＝１.０
５０３＝１.０
５０４＝０.５
とした場合。
（４）極低速圧延（＃１スタンド速度操作ＡＧＣの場合）
図１０にて、５０１＝０.１
５０２＝０.５
５０３＝０.５
５０４＝１.０
５１０＝０.５
５１１＝０.５
とした場合。
【００４１】
図８および図９および図１０の各影響係数部に適当な値を設定することで、極低速部における（張力／圧下）影響係数５０１が小さくなることをシミュレーションした。
【００４２】
図１１及び図１２に、シミュレーション結果を示す。（１）の通常圧延速度においては、図９のＡＧＣが＃１スタンド速度を操作する場合についてシミュレーション実施したが、影響係数の設定が同じであるため、ＡＧＣが＃１スタンド速度を操作する図８の場合も同様の結果となる。この場合、図８の制御構成でも図９の制御構成でも同じ結果となる。
【００４３】
極低速圧延時においては、（２）の＃１スタンド速度をＡＧＣが操作する場合においては、＃２スタンド出側板厚およびスタンド間張力が振動している。従って、図９の制御構成では安定に制御できないことがわかる。一方（３）の＃２スタンド圧下をＡＧＣが操作する場合においては、（１）と同様のＡＧＣ応答を得ることができる。
【００４４】
本例のように、クロス項（図９における（張力／速度）影響係数５０２，（板厚／圧下）影響係数５０３）が存在する場合には、影響を予測して予め補正を加える非干渉制御が一般に用いられる。図９において、非干渉制御を適用した場合を図１０に示す。図１０においては、（張力／速度）影響係数５０２による＃１スタンド速度変更によるスタンド間張力への影響を、非干渉制御ゲイン５１１の非干渉制御を入れることで防止する。同様に、（板厚／圧下）影響係数５０３による＃２スタンドロールギャップ操作による＃２スタンド出側板厚への影響を、非干渉制御ゲイン５１０の非干渉制御を入れることで防止する。非干渉制御適用時のシミュレーション結果を図１２（４）に示す。ＡＧＣの制御応答は、図１１（１）の高速圧延部と同等であるが、張力制御出力が大きくなっており、＃２スタンドロールギャップを大きく操作するため、＃２スタンド出側板形状に影響を与える可能性大である。
【００４５】
以上より、圧延速度により（張力／圧下）影響係数５０１が大きく変化する場合においては、極低速時は＃２スタンドロールギャップを操作するＡＧＣを使用することで制御応答を確保し、かつ制御出力量を最小限に抑制することが可能であることが確認できる。＃１スタンド速度を操作する板厚制御の場合、張力制御操作端が＃２スタンドロールギャップであることから被圧延材の形状への影響が大きくなる。
【００４６】
図１に、本実施例の圧延制御方法を示す。板厚制御（ＡＧＣ）７と張力制御（ＡＴＲ）８は、それぞれ＃１スタンド速度、＃２スタンド圧下に対する制御出力が可能な状態とし、制御操作端選択装置９にて、圧延実績から板厚制御７と張力制御８の制御操作端を決定して、決定された制御操作端を用いて板厚制御および張力制御を実施する。
【００４７】
図１３に制御操作端選択装置９の動作を示す。制御操作端選択装置９においては、板厚制御（ＡＧＣ）および張力制御（ＡＴＲ）の制御操作端を決定する。ここでは、基本的には＃１スタンド速度を操作するＡＧＣを利用し（張力／圧下）影響係数５０１が、基準となる高速圧延部（例えば６００mpm）での影響係数の１／５となったら＃２スタンドロールギャップを操作するＡＧＣに切替えることを考える。圧延シミュレータ９０１を用いて、図５に示したように、圧延速度を変化させて＃１スタンド速度および＃２スタンド圧下を正弦波状に操作するシミュレーションを実施し、シミュレーション結果の＃２スタンド出側板厚変動およびスタンド間張力変動を記録する。圧延モデル９０１にて必要となる摩擦係数、変形抵抗は圧延実績から推定する必要が有る。それを実施するのが変形抵抗、摩擦係数学習装置９０２である。推定した摩擦係数，変形抵抗は、製品仕様毎にデータベース１０に格納される。製品仕様より変形抵抗，摩擦係数設定装置９０３は、データベース１０を検索して、該当する変形抵抗，摩擦係数を圧延シミュレータ９０１に入力する。圧延シミュレー９０１においては、被圧延材の板厚，張力等の圧延実績を用いて圧延シミュレータ内のパラメータを補正することで実圧延と圧延シミュレータを可能な限り一致させる。例えば、圧延荷重の計算値を実績に合わせるように補正係数＝（圧延荷重実績／圧延荷重計算値）を設定する等のことを行う。このパラメータの補正は必ずしも行う必要はなく、圧延シミュレータ９０１内で圧延現象の演算に用いているモデル（圧延現象のモデルとしては、ＨＩＬＬの式等が一般に知られている）をそのまま用いて演算してもよい。圧延実績から、圧延速度を設定して圧延シミュレータ９０１にて、＃２スタンドロールギャップおよび＃１スタンド速度を予め定めた一定量（ロールギャップであれば１０μｍ、速度であれば０.１mpm等）を一定周波数（例えば１Ｈｚ）で正弦波状に操作して、＃２スタンド出側板厚およびスタンド間張力変動の振幅を求める。振幅は、＃２スタンドロールギャップまたは＃１スタンド速度の操作の１周期内での最大最小値の差をとることで求めることができる。図１４にその一例を示すが、＃２スタンドロールギャップを操作した場合は、ロールギャップ振幅９２１，＃２スタンド出側板厚振幅９２２，スタンド間張力振幅９２３が求まる。圧延シミュレータ９０１は、この各振幅を影響係数演算装置９０４に出力する。影響係数演算装置９０４においては、入力された振幅から影響係数を求める。例えば、
（張力／圧下）影響係数５０１＝
スタンド間張力振幅９２３／ロールギャップ振幅９２１
（板厚／圧下）影響係数５０３＝
＃２スタンド出側板厚振幅９２２／ロールギャップ振幅９２１
のように演算する。この結果得られた各影響係数を、影響係数判定装置９０５に出力する。影響係数判定装置９０５においては、高速部における影響係数と、演算された影響係数を比較して１／５以下となっている場合は、＃２スタンドロールギャップを操作する圧下板厚制御を選択して、制御操作端ゲイン設定装置９０６に設定する。制御操作端ゲイン設定装置９０６におては、圧下板厚制御を選択された場合は、板厚制御圧下ゲイン６０２＝１.０とし、板厚制御速度ゲイン６０１＝０.０、張力制御速度ゲイン７０１＝１.０、張力制御圧下ゲイン７０２＝０.０として、板厚制御７および張力制御８に設定する。なお、圧下板厚制御が選択されない場合は、板厚制御圧下ゲイン６０２＝０.０とし、板厚制御速度ゲイン６０１＝１.０，張力制御速度ゲイン７０１＝０.０，張力制御圧下ゲイン７０２＝１.０として、板厚制御７および張力制御８に設定する。
【００４８】
板厚制御７においては、出側板厚計６より板厚実績を受け取り、板厚設定値との差をとることで板厚偏差とし、（板厚／速度）影響係数５０４の逆数６０３および（板厚／圧下）影響係数５０３の逆数６０４をかけ、さらに板厚制御速度ゲイン６０１，板厚制御圧下ゲイン６０２を掛けて積分することで速度または圧下への制御出力を作成する。張力制御８においても同様に、スタンド間張力計５より張力実績を受け取り、張力設定値との差をとることで張力偏差とし、（張力／速度）影響係数５０２の逆数７０３および（張力／圧下）影響係数５０１の逆数７０４をかけ、さらに張力制御速度ゲイン７０１，張力制御圧下ゲイン７０２を掛けて積分することで速度または圧下への制御出力を作成する。ここで、板厚設定値，張力設定値は、予め製品仕様に応じて決定される値である。
【００４９】
以上により、圧延状態に応じた制御操作端から制御状態量への影響係数の変化に応じて各制御における制御操作端を切替えることが可能となる。
【実施例２】
【００５０】
実施例１においては、板厚制御の制御操作端として＃２スタンドロールギャップまたは＃１スタンド速度と完全に切替えたが、影響係数に応じて圧下と速度を併用して制御出力端とすることも可能である。例えば、（張力／圧下）影響係数５０１に応じて、図１６に示すように制御操作端ゲインを変更する。
【実施例３】
【００５１】
実施例１および２においては、２スタンド圧延機について説明したが、３以上の圧延機スタンドを持つタンデム圧延機についても同様に影響係数に応じて、制御操作端を変更することで、高速圧延時から極低速圧延時まで板厚制御、張力制御の応答を最適な状態とすることが可能である。
【００５２】
本発明は、スタンドの基数はいくつでも良く、２基以上の圧延機スタンドを持つタンデム圧延機に適用でき、また、タンデム圧延機以外の例えばステッケル圧延機にも適用可能である。なお、本実施例では、板厚及び張力の制御に適用した例を説明したが、圧延における他の制御に適用できるのはもちろんである。また、操作端として、速度及びロールギャップを用いた例を説明したが、他の操作端に適用できるのはもちろんである。
【符号の説明】
【００５３】
１ 入側ブライドルロール
２ ♯１スタンド圧延機
３ ♯２スタンド圧延機
４ 出側ブライドルロール
７ 板厚制御
８ 張力制御
９ 制御操作端選択装置
１０ データベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業ロールで被圧延材を圧延する圧延機を制御する圧延制御装置において、前記圧延に係る所定の観測値が目標値となるよう所定の操作端に指令値を供給する制御部を有し、前記制御部は、圧延状態に応じて、前記所定の操作端に対する指令値の少なくとも一部分に相当する指令値分を他の操作端への指令として振り分けることを特徴とする圧延制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記操作端は、前記作業ロール間の間隔であるロールギャップを制御するものと、前記作業ロール速度を制御するもののいずれかであることを特徴とする圧延制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記圧延状態は圧延速度であり、前記圧延速度が所定の値になった場合に、前記ロールギャップを制御する操作端と、前記作業ロール速度を制御する操作端の一方に対する指令値の少なくとも一部分に相当する指令値分を他方の指令として供給することを特徴とする圧延制御装置。
【請求項４】
作業ロールで被圧延材を圧延する圧延機を制御する圧延制御装置において、前記圧延に係る第１の観測値が目標値となるよう第１の操作端に指令値を供給する第１の制御部と、前記圧延に係る第２の観測値が目標値となるよう第２の操作端に指令値を供給する第２の制御部を有し、前記第１の制御部は、圧延状態が所定になった場合に、指令値を前記第１の操作端から前記第２の操作端に変更して供給し、前記第２の制御部は、圧延状態が所定になった場合に、指令値を前記第２の操作端から前記第１の操作端に変更して供給することを特徴とする圧延制御装置。
【請求項５】
作業ロールで被圧延材を圧延する圧延機を制御する圧延制御装置において、前記圧延に係る第１の観測値が目標値となるよう第１のゲインで第１の操作端に指令を供給し、第２のゲインで第２の操作端に指令を供給し、前記圧延に係る第２の観測値が目標値となるように第３のゲインで第１の操作端に指令を供給し、第４のゲインで第２の操作端に指令を供給する制御部を有し、前記制御部は、圧延状態が所定になった場合に、前記第１から第４のゲインを補正することを特徴とする圧延制御装置。
【請求項６】
作業ロールで被圧延材を圧延する圧延機を制御する圧延制御方法において、前記圧延に係る所定の観測値が目標値となるよう所定の制御操作端に指令値を供給し、圧延状態に応じて、前記所定の制御操作端に対する指令値の少なくとも一部分に相当する指令値分を他の操作端への指令として振り分ける圧延制御方法。
【請求項１】
作業ロールで被圧延材を圧延する圧延機を制御する圧延制御装置において、前記圧延に係る所定の観測値が目標値となるよう所定の操作端に指令値を供給する制御部を有し、前記制御部は、圧延状態に応じて、前記所定の操作端に対する指令値の少なくとも一部分に相当する指令値分を他の操作端への指令として振り分けることを特徴とする圧延制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記操作端は、前記作業ロール間の間隔であるロールギャップを制御するものと、前記作業ロール速度を制御するもののいずれかであることを特徴とする圧延制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記圧延状態は圧延速度であり、前記圧延速度が所定の値になった場合に、前記ロールギャップを制御する操作端と、前記作業ロール速度を制御する操作端の一方に対する指令値の少なくとも一部分に相当する指令値分を他方の指令として供給することを特徴とする圧延制御装置。
【請求項４】
作業ロールで被圧延材を圧延する圧延機を制御する圧延制御装置において、前記圧延に係る第１の観測値が目標値となるよう第１の操作端に指令値を供給する第１の制御部と、前記圧延に係る第２の観測値が目標値となるよう第２の操作端に指令値を供給する第２の制御部を有し、前記第１の制御部は、圧延状態が所定になった場合に、指令値を前記第１の操作端から前記第２の操作端に変更して供給し、前記第２の制御部は、圧延状態が所定になった場合に、指令値を前記第２の操作端から前記第１の操作端に変更して供給することを特徴とする圧延制御装置。
【請求項５】
作業ロールで被圧延材を圧延する圧延機を制御する圧延制御装置において、前記圧延に係る第１の観測値が目標値となるよう第１のゲインで第１の操作端に指令を供給し、第２のゲインで第２の操作端に指令を供給し、前記圧延に係る第２の観測値が目標値となるように第３のゲインで第１の操作端に指令を供給し、第４のゲインで第２の操作端に指令を供給する制御部を有し、前記制御部は、圧延状態が所定になった場合に、前記第１から第４のゲインを補正することを特徴とする圧延制御装置。
【請求項６】
作業ロールで被圧延材を圧延する圧延機を制御する圧延制御方法において、前記圧延に係る所定の観測値が目標値となるよう所定の制御操作端に指令値を供給し、圧延状態に応じて、前記所定の制御操作端に対する指令値の少なくとも一部分に相当する指令値分を他の操作端への指令として振り分ける圧延制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１７６４２８（Ｐ２０１２−１７６４２８Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４１１１３（Ｐ２０１１−４１１１３）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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