軋制控制裝置、大型設(shè)備控制裝置及軋制控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種軋制控制裝置、大型設(shè)備控制裝置及軋制控制方法。在控制由多對輥軋制被軋件的串列式軋機的軋制控制裝置中，特征在于，基于在相鄰的輥間測量到的狀態(tài)量的偏差，控制在相鄰的輥中配置在上游側(cè)的輥及配置在更上游側(cè)的輥的旋轉(zhuǎn)速度，探測在相鄰的輥間測量到的狀態(tài)量的振蕩，對在探測到振蕩的輥間相鄰的輥中的配置于上游側(cè)的輥及配置在更上游側(cè)的輥的旋轉(zhuǎn)速度的控制中的控制響應(yīng)進行變更。由此，即使在控制增益大的情況下，也能夠抑制張力控制等將軋制機速度作為操作端的控制的振蕩。
【專利說明】軋制控制裝置、大型設(shè)備控制裝置及軋制控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軋制(圧延)控制裝置、大型設(shè)備控制裝置及軋制控制方法，特別是涉及控制增益大時的控制振蕩的抑制。
【背景技術(shù)】
[0002]在熱聯(lián)軋制機(熱間夕圧延機)中，利用上下作業(yè)輥間的間隔即輥縫隙(roll gap)和該軋制機前后設(shè)備的輥速度來控制施加給被軋件的張力及軋制載荷、軋制機輸出側(cè)板厚，從而進行軋制操作。在軋制機底座(stand)間，設(shè)有在底座間支撐被軋件的撐套器(10per)。通過改變由撐套器支撐的被軋件的支撐狀態(tài)，從而改變施加給被軋件的張力，因此通過測量撐套器的壓力，從而可檢測被軋件的張力。撐套器通過液壓缸(HydraulicCylinder)產(chǎn)生的壓力，利用比例積分控制來實施高度恒定控制。
[0003]板厚控制對各底座輸出側(cè)板厚進行控制，以利用由板厚計檢測到的檢測結(jié)果或根據(jù)軋制載荷(roll force)和輥縫隙預(yù)測的板厚預(yù)測值等使軋制機輸出側(cè)的板厚成為預(yù)先確定的設(shè)定值。張力控制(Automatic Tension Control)需要防止被軋件在軋制機底座間松弛或者因過大張力引起的板寬度的減少，為此，利用來自底座間的張力檢測單元的張力實際結(jié)果來實施張力控制。
[0004]在一般的熱聯(lián)軋制機中，通過各底座的輥縫隙調(diào)整來進行板厚控制，并通過相鄰的底座輥的前段側(cè)的輥速度的調(diào)整來進行張力控制。此外，作為張力檢測單元，根據(jù)對測壓元件(load cell)或撐套器的液壓缸所施加的壓力來檢測撐套器從被軋件受到的張力。
[0005]在連接多個軋制底座而配置的串列式軋機中，在調(diào)整第i個的輥速度的情況下，會影響與第i_l個之間的張力、和與第i+Ι個之間的張力這兩個張力。這種影響有可能會產(chǎn)生由底座間的張力控制的干擾引起的振蕩，連帶地使板厚精度惡化。為了解決這種問題，公知有如下方法:根據(jù)上游側(cè)的張力實際結(jié)果來修正輥間間隙，并且將設(shè)置在相互相鄰的軋制底座間的張力控制單元的響應(yīng)速度設(shè)定為互不相同的特性(例如，參照專利文獻I)。
[0006]專利文獻1:日本特開平5-15913號公報
[0007]在熱聯(lián)軋制機中，由于對各種產(chǎn)品規(guī)格的被軋件進行軋制，因此需要根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格來設(shè)定控制增益。相對于此，由于軋制現(xiàn)象的模型及模型計算時使用的變形阻力(Deformation Resistance)、摩擦系數(shù)(Friction Coefficient)、板溫度這樣的軋制現(xiàn)象的模型參數(shù)不正確，因此存在控制增益設(shè)定的誤差大的問題。
[0008]在串列式軋機中，通過速度控制裝置來控制各軋制機的輥速度。在作為張力控制的操作端而利用輥速度的情況下，考慮包括速度控制裝置及軋制機在內(nèi)的速度控制系統(tǒng)的響應(yīng)來設(shè)計張力控制系統(tǒng)，但是如上所述那樣，在因控制增益設(shè)定的誤差而控制增益被設(shè)定得較大、或者為了得到良好的控制響應(yīng)而敢于設(shè)定高的控制增益的情況下，由于速度控制系統(tǒng)的響應(yīng)，會產(chǎn)生控制振動的情況。這是因為，可將速度控制系統(tǒng)簡單地近似為2階延遲系統(tǒng)，所以具有共振頻率。
[0009]該情況下，成為問題的是，因大的張力干擾，在張力控制系統(tǒng)以步進響應(yīng)方式實施了控制的情況下，有時共振頻率下的振動會繼續(xù)有剩余(振蕩)、或者振動振幅逐漸變大(發(fā)散，以下將其包含在振蕩內(nèi))。此外，在存在共振頻率周圍的頻率分量的張力干擾(例如被軋件的硬度變動、軋制機的機械振動)的情況下，有時還會導(dǎo)致張力變動增大。
[0010]因此，在重新啟動熱聯(lián)軋制機或開始新產(chǎn)品的生產(chǎn)等情況下，張力控制的調(diào)整需要很長時間，存在產(chǎn)生因控制增益的過大或過小引起的控制不良所帶來的的軋制操作的停止、產(chǎn)品不良這樣的問題。
[0011]專利文獻I公開的技術(shù)是用于預(yù)先抑制振蕩的方法，并不適用產(chǎn)生了振蕩的情況下抑制該振蕩的方法。另外，如上所述的問題并不限于串列式軋機(tandem mill)，如串列式軋機那樣反復(fù)進行同一種類的控制的大型設(shè)備的控制、以及某一控制點的控制量的變更會影響其前級的控制點的控制等情況下，都同樣會成為問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明為了應(yīng)對上述問題而完成，其目的在于，即使控制增益大，也能夠抑制張力控制等將軋制機速度作為操作端的控制的振蕩。
[0013]本發(fā)明的一個方式是控制由多對輥軋制被軋件的串列式軋機的軋制控制裝置，該軋制控制裝置的特征在于，包括:輥速度控制部，其基于測量到的狀態(tài)量的偏差，控制與測量位置相對應(yīng)的輥及在該輥的上游側(cè)或下游側(cè)配置的輥的旋轉(zhuǎn)速度；振蕩探測部，其探測測量到的狀態(tài)量的振蕩；和振蕩控制部，其在與探測到振蕩的測量位置相對應(yīng)的輥及在其上游側(cè)或下游側(cè)配置的輥中，對基于所述狀態(tài)量的偏差的旋轉(zhuǎn)速度的控制相同的輥的旋轉(zhuǎn)速度的控制中的控制響應(yīng)進行變更。
[0014]此外，本發(fā)明的另一個方式是控制在多個控制對象中反復(fù)進行同一種處理的大型設(shè)備的大型設(shè)備控制裝置，該大型設(shè)備控制裝置的特征在于，包括:狀態(tài)控制部，其基于測量到的狀態(tài)量的偏差，變更與測量位置相應(yīng)的控制對象及配置在該控制對象的上游側(cè)或下游側(cè)的控制對象的控制狀態(tài)；振蕩探測部，其探測測量到的狀態(tài)量的振蕩；和振蕩控制部，其在探測到振蕩的控制對象及在其上游側(cè)或下游側(cè)配置的控制對象中，對與基于所述狀態(tài)量的偏差的控制狀態(tài)的變更相同的控制對象的控制狀態(tài)的變更中的控制響應(yīng)進行變更。
[0015]此外，本發(fā)明的又一個方式是控制由多對輥軋制被軋件的串列式軋機的軋制控制方法，該軋制控制方法的特征在于，基于測量到的狀態(tài)量的偏差，控制與測量位置相應(yīng)的輥及配置在該輥上游側(cè)或下游側(cè)的輥的旋轉(zhuǎn)速度，探測測量到的狀態(tài)量的振蕩，在與探測到振蕩的測量位置相應(yīng)的輥及在其上游側(cè)或下游側(cè)配置的輥中，對基于所述狀態(tài)量的偏差的旋轉(zhuǎn)速度的控制相同的輥的旋轉(zhuǎn)速度的控制中的控制響應(yīng)進行變更。
[0016]通過使用本發(fā)明，在控制增益大的情況下，也能夠抑制張力控制等將軋制機速度作為操作端的控制的振蕩。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的軋制裝置整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0018]圖2是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的軋制裝置中的撐套器的動作的圖。
[0019]圖3是表示普通軋制裝置中的反饋控制的結(jié)構(gòu)的圖。
[0020]圖4是表示普通軋制裝置中的控制增益的頻率響應(yīng)的圖。[0021]圖5是表示控制增益不同時的狀態(tài)量的收斂、振蕩、發(fā)散的圖。
[0022]圖6是表示現(xiàn)有技術(shù)及本發(fā)明的實施方式所涉及的速度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0023]圖7是表示速度控制系統(tǒng)的步進響應(yīng)的例的圖。
[0024]圖8是表示速度控制系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)的例的圖。
[0025]圖9是表示相位偏差與振幅變化的例的圖。 [0026]圖10是表示底座(stand)間張力控制的控制例的波特圖的圖。
[0027]圖11是表示底座間張力控制的振蕩狀態(tài)的抑制方式的例的圖。
[0028]圖12是表示存在共振頻率的干擾時的例的圖。
[0029]圖13是表示現(xiàn)有技術(shù)所涉及的串列式軋機的控制結(jié)構(gòu)的圖。
[0030]圖14是表不現(xiàn)有技術(shù)所涉及的底座速度決定裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0031]圖15是表示現(xiàn)有技術(shù)所涉及的底座間張力控制的結(jié)構(gòu)的圖。
[0032]圖16是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的速度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0033]圖17是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的串列式軋機的控制結(jié)構(gòu)的圖。
[0034]圖18是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的底座間張力控制的結(jié)構(gòu)的圖。
[0035]圖19是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的速度響應(yīng)調(diào)整的動作的流程圖。
[0036]圖20是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的速度響應(yīng)的調(diào)整方式的圖。
[0037]圖21是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的速度響應(yīng)的調(diào)整方式的圖。
[0038]圖22是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的底座間張力控制的硬件結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實施方式】
[0039]實施方式1.[0040]以下，以熱軋機中的軋制機底座間張力控制為例說明本發(fā)明的實施例。圖1是表示本實施方式所涉及的張力控制系統(tǒng)的圖。如圖1所示，底座間張力控制部10通過設(shè)置于撐套器7中的張力計9，來探測施加給位于熱聯(lián)軋制機的1-Ι底座軋制機I與i底座軋制機2之間的被軋件8的張力，并通過變更對1-Ι底座速度控制裝置11的速度指令，控制i_l底座軋制機I的輥速度。
[0041]撐套器7由可圍繞位于以機械方式固定的位置上的撐套器支點14而轉(zhuǎn)動的撐套器臂15、用于使撐套器臂15圍繞撐套器支點14轉(zhuǎn)動而變更撐套器輥16的位置的液壓缸
13、以及用于探測缸位置的缸位置探測器17構(gòu)成。撐套器輥16通過向上推動被軋件8來接受施加給被軋件8的張力。通過張力計9來測量施加給該撐套器輥16的力，從而底座間張力控制部10取得施加給被軋件8的張力。
[0042]圖2 (a)、(b)表示撐套器7的動作。在被軋件前端部30位于i_l底座軋制機I與i底座軋制機2之間時，若撐套器輥16與被軋件前端部30碰撞，則設(shè)備會受損，因此如圖2(a)所示，撐套器輥16在從被軋件8的經(jīng)過位置下來的位置上待機。被軋件前端部30到達i底座軋制機2之后，如圖2(b)所示，撐套器輥16移動至托起被軋件8的位置，從而可通過張力計9測量施加給被軋件8的張力。
[0043]被軋件8的張力從撐套器輥16經(jīng)由撐套器臂15而被傳遞到液壓缸13，因此若被軋件8的張力變動，則在與液壓缸13的壓力之間產(chǎn)生差異，會改變缸位置。其結(jié)果，撐套器輥16的位置會發(fā)生變化。撐套器輥15的位置變動處理引起張力變動外，還會影響軋制操作的穩(wěn)定性，因此實施使位置固定的撐套器位置控制。撐套器位置控制裝置20利用由缸位置探測器17測量出的缸位置來操作液壓缸13的壓力，從而控制成撐套器輥16的位置固定。
[0044]圖3是表示現(xiàn)有技術(shù)中的熱聯(lián)軋制機的底座間張力控制結(jié)構(gòu)的框圖。底座間張力控制部10采用比例積分控制，向1-Ι底座速度控制裝置11輸出控制指令以使除去張力指令與張力實際結(jié)果之間的偏差，由此變更i_l底座輥速度。若i_l底座輥速度發(fā)生變化，則通過速度-張力響應(yīng)31，張力實際結(jié)果發(fā)生變化。由張力計9來探測該變動，從而作為張力實際結(jié)果。
[0045]張力實際結(jié)果的變動因作為機械系統(tǒng)的板張力-缸壓力32而變成液壓缸13的壓力變動，若液壓缸13的壓力變動，則缸位置會發(fā)生變化，因撐套器機械系統(tǒng)35而引起撐套器位置變動，而進一步因撐套器位置-底座間板道長度34而引起底座間板道長度的變動。
[0046]底座間板道長度變動因板道長度變化-張力響應(yīng)33而變成張力變動，從而張力實際結(jié)果會變動。在此，用以下的式(I)表示速度-張力響應(yīng)31，用以下的式(2)表示板道長度變化-張力響應(yīng)33。
【權(quán)利要求】
1.一種軋制控制裝置，控制由多對輥軋制被軋件的串列式軋機，該軋制控制裝置的特征在于，包括: 輥速度控制部，其基于測量到的狀態(tài)量的偏差，控制與測量位置相對應(yīng)的輥及在該輥的上游側(cè)或下游側(cè)配置的輥的旋轉(zhuǎn)速度； 振蕩探測部，其探測測量到的狀態(tài)量的振蕩；和 振蕩控制部，其在與探測到振蕩的測量位置相對應(yīng)的輥及在該輥的上游側(cè)或下游側(cè)配置的輥中，對基于所述狀態(tài)量的偏差的旋轉(zhuǎn)速度的控制相同的輥的旋轉(zhuǎn)速度的控制中的控制響應(yīng)進行變更。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋制控制裝置，其特征在于， 所述振蕩探測部基于測量到的狀態(tài)量的實際結(jié)果的頻率分析結(jié)果來探測所述狀態(tài)量的振蕩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋制控制裝置，其特征在于， 所述振蕩探測部每隔規(guī)定間隔反復(fù)探測所述狀態(tài)量的振蕩， 所述振蕩控制部在探測到所述振蕩的期間，持續(xù)地慢慢改變所述控制響應(yīng)，當(dāng)探測不到所述振蕩時，停止所述控制響應(yīng)的變化。
4.一種大型設(shè)備控制裝置，控制在多個控制對象中反復(fù)進行同一種處理的大型設(shè)備，該大型設(shè)備控制裝置的特征在于，包括: 狀態(tài)控制部，其基于測量到的狀態(tài)量的偏差，變更與測量位置相對應(yīng)的控制對象及配置在該控制對象的上游側(cè)或下游側(cè)的控制對象的控制狀態(tài)； 振蕩探測部，其探測測量到的狀態(tài)量的振蕩；和 振蕩控制部，其在探測到振蕩的控制對象及在該控制對象的上游側(cè)或下游側(cè)配置的控制對象中，對與基于所述狀態(tài)量的偏差的控制狀態(tài)的變更相同的控制對象的控制狀態(tài)的變更中的控制響應(yīng)進行變更。
5.一種軋制控制方法，控制由多對輥軋制被軋件的串列式軋機，該軋制控制方法的特征在于， 基于測量到的狀態(tài)量的偏差，控制與測量位置相對應(yīng)的輥及配置在該輥上游側(cè)或下游側(cè)的輥的旋轉(zhuǎn)速度， 探測測量到的狀態(tài)量的振蕩， 在與探測到振蕩的測量位置相對應(yīng)的輥及在該輥的上游側(cè)或下游側(cè)配置的輥中，對基于所述狀態(tài)量的偏差的旋轉(zhuǎn)速度的控制相同的輥的旋轉(zhuǎn)速度的控制中的控制響應(yīng)進行變更。
【文檔編號】B21B37/00GK103567227SQ201310328426
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】服部哲, 福地裕 申請人:株式會社日立制作所