JP2904438B2 - Tension estimation and dimensional control method for bar and wire rod rolling - Google Patents
Tension estimation and dimensional control method for bar and wire rod rollingInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、棒鋼・線材の連続圧延における張力偏差推
定・制御による寸法制御方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a dimensional control method by estimating and controlling a tension deviation in continuous rolling of a bar or a wire.
従来、棒鋼・線材の張力推定・制御方法としては以下
の例がある。2. Description of the Related Art Conventionally, there is the following example as a method of estimating and controlling the tension of a bar or a wire.
第1例として、「神戸製鋼技報」Vol 35,No.2(1985
−4)に示されているように、トルクレバー(圧延トル
ク/圧延荷重)メモリー方式により、トルクレバーを一
定と近似して、圧延材の先端が次スタンドにかむまで
に、そのスタンドの初期設定回転数を修正して無張力に
制御する先端張力制御がある。As the first example, "Kobe Steel Engineering Report" Vol 35, No.2 (1985
As shown in -4), by using a torque lever (rolling torque / rolling load) memory method, the torque lever is approximated to be constant, and the initial setting of the stand is performed until the tip of the rolled material bites into the next stand. There is a tip tension control in which the number of rotations is corrected and the tension is controlled to be zero.
第2例として、同上の文献に示されているように、ト
ルクレバー(圧延トルク/圧延荷重)メモリー方式によ
り、トルクレバーを一定と近似して、圧延材の先端が圧
延機列の全スタンドに噛込んだ後、トルク式により上流
側から順次張力を推定し、非干渉制御により各スタンド
ロール回転数を操作量として無張力に制御する全長張力
制御がある。As a second example, as shown in the above-mentioned document, the torque lever (rolling torque / rolling load) memory method is used to approximate the torque lever to a constant value so that the leading end of the rolled material is applied to all the stands in the rolling mill row. After biting, there is a full-length tension control in which the tension is sequentially estimated from the upstream side by a torque formula, and non-interference control is performed so that each stand roll rotational speed is operated without any tension as an operation amount.
第3例として、同上の文献および特開昭60−121015号
公報に示されているように、圧延列後面の幅寸法測定値
と幅寸法に対する張力の影響係数を用いて、目標張力か
らの偏差を推定し、ロール回転数又はロール隙を操作量
として目標張力に制御する残差張力修正法がある。As a third example, as shown in the above-mentioned reference and Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-121015, a deviation from a target tension is calculated using a measured value of the width of the rear surface of a rolling row and an influence coefficient of the tension on the width. There is a residual tension correction method of estimating the roll tension or the roll gap as an operation amount and controlling the target tension.
第4例として、本発明者が先に特開平1−71512号公
報で提案した、各スタンド出側ロックオン時の各スタン
ド張力偏差をロックオン毎に加算して、張力絶対値を推
定して、制御する方法がある。As a fourth example, the present inventors previously proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-71512, added the stand tension deviation at the time of lock-out on each stand side for each lock-on, and estimated the absolute tension value. , There is a way to control.
第1例の方法では、損失トルクの計算誤差、および外
乱(入側材料温度・寸法変動)又は操作量(ロール隙)
が大きい場合、トルクアーム長を一定値に近似したこと
により張力推定精度は低下する。In the method of the first example, the calculation error of the loss torque, the disturbance (input material temperature and dimensional fluctuation) or the operation amount (roll gap)
Is large, the tension estimation accuracy is reduced by approximating the torque arm length to a constant value.
第2例の方法では、上記理由および張力トルクと前方
張力、後方張力の関係を表わす係数の誤差により張力推
定精度は低下する。また、上流スタンドから下流スタン
ドへ順次推定するため、下流スタンドで推定誤差が大き
くなる。In the method of the second example, the accuracy of estimating the tension is reduced due to the above-mentioned reason and the error of the coefficient indicating the relationship between the tension torque and the front and rear tensions. In addition, since the estimation is performed sequentially from the upstream stand to the downstream stand, the estimation error increases in the downstream stand.
第3例の方法では、製品寸法に影響の大きい下流スタ
ンド間の張力ほど推定精度が高く、第2例の方法の援助
として有効と思われる。In the method of the third example, the estimation accuracy is higher as the tension between the downstream stands has a greater influence on the product size, and it is considered to be effective as an aid to the method of the second example.
第4例の方法では、圧延荷重,圧延トルクに対する張
力の影響係数の誤差等により、張力推定誤差を上流スタ
ンドロックオン時から下流スタンドロックオン時へ順次
加算することによる下流スタンドロックオン時以降の張
力推定誤差の累積により推定精度が不十分の場合があ
る。In the method of the fourth example, a tension estimation error is sequentially added from an upstream stand lock-on to a downstream stand lock-on due to an error of an influence coefficient of the tension on a rolling load and a rolling torque, and the like. The estimation accuracy may be insufficient due to the accumulation of the tension estimation error.
本発明は棒鋼・線材の連続圧延において、 (1)各スタンド出側ロックオン時からの各スタンド間
張力偏差を精度良く推定し、 (2)その値を用いた、最終スタンド出側高さ、出側幅
について、整定時間が短く、オフセットがゼロの制御性
能良好な多変数制御を行うことを目的としている。The present invention relates to continuous rolling of steel bars and wire rods. (1) Accurately estimating the tension deviation between each stand from the time of lock-on at the exit of each stand, and (2) the final stand exit height, It is an object of the present invention to perform multivariable control with good controllability with a short settling time and zero offset for the outlet side width.
本発明は、 (1)圧延トルク式を微分し、圧延荷重,圧延トルクに
対する張力の影響係数,トルクアーム長の変化を考慮し
て、その値に対する外乱(ミル入側材料平均温度,材料
高さ,材料幅)、ロール隙の影響係数に実測値を用い
て、各スタンドロックオン時からの各スタンド張力偏差
を計算することを特徴とする張力偏差推定方法 および (2)張力に(1)の推定値を用いた変形,負荷,温度
からなる圧延の状態方程式を用いて、ロール回転数とロ
ール間隔を操作量とし、対象とする圧延機群の各スタン
ド間張力およびモニタ補償を考慮した各スタンド出側ゲ
ージメータ計算高さを最適レギュレータ理論に基づき、
制御偏差および状態ベクトルのフィードバックにより制
御することを特徴とする棒鋼および線材圧延における寸
法制御方法である。The present invention provides: (1) differentiating the rolling torque formula, taking into account the rolling load, the influence coefficient of the tension on the rolling torque, and the change in the torque arm length; , Material width), and a tension deviation estimating method characterized in that each stand tension deviation from each stand lock-on is calculated using actually measured values for the influence coefficient of the roll gap, and (2) the tension of (1) Using the rolling state equation consisting of deformation, load, and temperature using the estimated values, the number of roll rotations and the distance between rolls are used as operation amounts, and each stand taking into account the tension between monitors and monitor compensation of the target rolling mill group. Based on the optimal regulator theory, calculate the outlet gauge height
A dimensional control method in bar and wire rod rolling, wherein the control is performed by feedback of a control deviation and a state vector.
即ち、特許請求の範囲第(1)項の内容は、「神戸製
鋼技報」Vol 35,No.2(1985−4)に示されている第1
例,第2例の張力推定方法における問題点である、損失
トルクの計算誤差、トルクアーム長を一定値に近似した
誤差、および張力トルクと前方張力,後方張力の関係を
表わす係数の誤差による張力推定誤差、さらに張力推定
値を上流スタンドから下流スタンドへ順次計算すること
による下流スタンドでの推定誤差の累積および第4例の
張力推定方法における圧延荷重,圧延トルクに対する張
力の影響係数の誤差による張力推定誤差を上流スタンド
ロックオン時から下流スタンドロックオン時へ順次加算
することによる下流スタンドロックオン時以降の推定誤
差の累積を、圧延負荷が作用したロックオン時からの微
小な物理量の偏差から求まるロックオン時からの微小な
張力偏差のみを推定すること、トルクアーム長の変化を
考慮したこと、さらに最小2乗法により張力推定誤差を
全スタンドに分配したことにより、張力推定精度を高め
るようにしたものである。That is, the contents of claim (1) are described in "Kobe Steel Engineering Reports" Vol 35, No. 2 (1985-4).
Example, a problem in the tension estimation method of the second example, a calculation error of the loss torque, an error of approximating the torque arm length to a constant value, and a tension due to an error of a coefficient representing a relationship between the tension torque and the front tension and the rear tension. Accumulation of the estimation error and the estimation error at the downstream stand by sequentially calculating the tension estimation value from the upstream stand to the downstream stand, and the tension due to the error of the coefficient of influence of the tension on the rolling load and the rolling torque in the tension estimation method of the fourth example. Accumulation of the estimation error after the downstream stand lock-on by sequentially adding the estimation error from the upstream stand lock-on to the downstream stand lock-on is obtained from a minute physical quantity deviation from the lock-on when the rolling load is applied. Estimating only a small tension deviation from lock-on, taking into account changes in torque arm length, Minimized by the tension estimation error was partitioned entire stand by square method, in which so as to increase the tension estimation accuracy.
特許請求の範囲第(2)項の内容は、第(1)項に記
載された方法で求めた張力推定値を用いて、発明者等が
特願昭61−15207号にて提案した制御方法により、最終
スタンド出側高さ、出側幅について、整定時間が短く、
オフセットがゼロの制御性能良好な多変数制御を行うよ
うにしたものである。The content of claim (2) is based on the control method proposed by the inventors in Japanese Patent Application No. 61-15207 using the estimated tension value obtained by the method described in (1). As a result, the settling time for the final stand exit side height and exit side width is short,
Multi-variable control with good control performance with zero offset is performed.
この場合、ビレット間ロール回転数修正による無張力
セットアップにより、ビレット内張力絶対値の平均値を
無張力に設定する。In this case, the average value of the absolute value of the tension in the billet is set to no tension by the tensionless setup by correcting the number of roll rotations between billets.
したがって、ロックオンからの張力偏差推定値を0に
制御する本特許の張力制御方法は、AGC(圧延中にロー
ル間隙を操作する動的制御)および入側寸法外乱に対す
る仕上幅制御効果がある。Therefore, the tension control method of the present invention in which the estimated value of the tension deviation from lock-on is controlled to 0 has an effect of AGC (dynamic control for operating the roll gap during rolling) and a finish width control effect on the input side dimension disturbance.
本発明の第(1)項では、圧延トルク式の微分形 その行列表現AX=B,重み行列をWとしたとき、最小2乗
法の解 X=(ATWA)-1ATWB により、No.nスタンド出側ロックオン値からの張力偏差
の推定値Δ fi*あるいは、材料先端がNo.jスタンド
噛込時の、No.jスタンド出側ロックオン値からの張力偏
差推定値Δ fL*j,iが求まる。材料後端の尻抜時の張
力偏差推定値Δ f*iも同様に求まる。In the item (1) of the present invention, the differential type of the rolling torque formula is used. Assuming that the matrix expression AX = B and the weight matrix is W, the estimated value of the tension deviation from the lock-on value on the exit side of the No.n stand by the solution of the least squares method X = (A T WA) -1 A T WB Δ fi * Alternatively, the tension deviation estimated value ΔfL * j, i from the lock-on value on the exit side of the No.j stand when the tip of the material is engaged with the No.j stand is obtained. The tension deviation estimated value Δf * i at the time of trailing edge removal of the material is similarly obtained.
(ここで、 Δ f*i=Δ fL*j,i i=1〜n−1) により、材料先端噛込時から材料後端尻抜時迄高精度の
張力偏差推定が実現できる。(Here, Δf * i = ΔfL * j, ii = 1 to n−1), it is possible to realize a highly accurate tension deviation estimation from the time of biting the front end of the material to the time of pulling out the rear end of the material.
本発明の第(2)項では、評価関数 を最小とするような最適制御入力u(k)が制御偏差e
(k)および部分状態ベクトルxs(k)のフィードバック u(k)=−F1e(k−1)−F2〔e(k)−e(k−
1)〕−F3〔xs(k)−xs(k−1)〕+u(k−1) として同時に複数の入力が求まるため、制御性能が良好
な制御系が比較的容易に設計できる。In the second aspect of the present invention, the evaluation function Control input u (k) that minimizes
(K) and feedback of partial state vector xs (k) u (k) = − F 1 e (k−1) −F 2 [e (k) −e (k−
1)] − F 3 [xs (k) −xs (k−1)] + u (k−1) Since a plurality of inputs are obtained at the same time, a control system having good control performance can be designed relatively easily.
以下、本発明の詳細を実施例に基づき詳細に説明す
る。張力偏差推定・制御+AGCの基礎式に用いる記号を
以下に示す。4スタンド連続圧延概略図を第1図に示
す。Hereinafter, details of the present invention will be described in detail based on examples. The symbols used in the basic formula of tension deviation estimation / control + AGC are shown below. FIG. 1 shows a schematic diagram of four-stand continuous rolling.
記号 Hi,hi:スタンド入側,出側材料高さ mm Bi,bi:スタンド出側,出側材料幅 mm Ai,ai:スタンド入側,出側材料断面積mm2 Tmi:スタンド入側,入側料平均温度℃ Si,Sref,i:設定ロール隙,設定ロール隙目標値 mm Ni,Nref,i:ロール回転数,ロール回転数目標値 rpm t fi:前方張力 kg/mm2 k fmi:平均変形抵抗 kg/mm2 Pi:圧延荷重 ton Gi:圧延トルク ton・m Ki:ミル剛性 ton/mm αi:スケールファクタ 添字i:スタンドNo. 0:基準状態 L:ロックオン値 まず張力偏差推定方法について、4スタンドミル(n−
4)を例に、 (1)材料先端部噛込時 (2)材料中間部全スタンド噛込時 (3)材料後端部尻抜時 の三段階に分けて説明する。Symbol Hi, hi: Stand entry side, exit side material height mm Bi, bi: Stand exit side, exit side material width mm Ai, ai: Stand entrance side, exit side material cross section mm 2 Tmi: Stand entrance side, entrance Average side material temperature ℃ Si, Sref, i: Set roll gap, set roll gap target value mm Ni, Nref, i: Roll rotation speed, roll rotation target value rpm t fi: Forward tension kg / mm 2 k fmi: Average Deformation resistance kg / mm 2 Pi: Rolling load ton Gi: Rolling torque ton ・ m Ki: Mill stiffness ton / mm αi: Scale factor Subscript i: Stand No. 0 : Standard condition L: Lock-on value
Using 4) as an example, the following three stages will be described: (1) when the front end of the material is caught, (2) when the entire intermediate portion of the stand is caught, and (3) when the rear end of the material is pulled out.
材料先端部の噛込時の張力偏差推定は以下の通りであ
る。第2図で時刻はNo.1スタンド出側ロックオン時刻
を示す。No.1スタンドの圧延荷重,圧延トルクのロック
オン値をPL1,1,GL1,1とする。時刻でのNo.1スタンド
前方張力 は(1)式で求まる。The estimation of the tension deviation at the time of biting of the material tip is as follows. In FIG. 2, the time indicates the lock-on time on the exit side of the No. 1 stand. The lock-on values of the rolling load and rolling torque of the No. 1 stand are PL 1 , 1 , GL 1 , 1 . No.1 stand forward tension at time Is obtained by equation (1).
時刻でのNo.1スタンド張力偏差の推定値Δ f
1 *は、(2)式を1スタンドの式のみを用いた解又は
重み付き最小2乗法を用いた(3)式から求まる解 である。 Estimated value Δf of No.1 stand tension deviation at time
1 * is a solution obtained from equation (2) using only one stand equation or a solution obtained from equation (3) using weighted least squares method. It is.
すなわち において、行列A,B,Xを 重み行列(対角行列)を と定義するとき、(1)式より AX=B(2個の方程式) …(3) 未知数1個の に対し、2個の方程式が与えられるから、これを解くに
は、No.1スタンドのみの物理量から解くか、又は最小2
乗法による誤差の2乗の期待値が最小となるように解
く。最対2乗法では、 X=(ATWA)-1ATWB …(4) したがってNo.1スタンド張力偏差の推定値Δ f
1 *は、 Δ f1 *=Δ fL2,* 1 …(5) 同様に、時刻のNo.iスタンド張力偏差の推定値Δ f
i*は(6)式のようになる。Ie In the matrix A, B, X Weight matrix (diagonal matrix) From the equation (1), AX = B (two equations) ... (3) In contrast, two equations are given. To solve this, either solve from the physical quantity of the No. 1 stand alone, or
Solve so that the expected value of the square of the error by the multiplicative method is minimized. In the least-squares method, X = (A T WA) −1 A T WB (4) Therefore, the estimated value Δf of the No. 1 stand tension deviation
1 * is, Δ f 1 * = Δ fL 2, * 1 ... (5) Similarly, the estimated value of No.i stand tension deviation time delta f
i * is as shown in equation (6).
つぎに、材料中間部全スタンド噛込時の張力推定は以
下の通りである。時刻でのNo.iスタンド張力偏差の推
定値Δ fi*は時刻から張力偏差Δ fL4 *,i(≡
Δ fi*)である。張力偏差の推定値Δ fi*は
(7)式、その行列表現(7′)式を最小2乗法で解い
た(8)式から求まる。 Next, the estimation of the tension when the entire intermediate portion of the stand is caught is as follows. The estimated value of No.i stand tension deviation at the time Δ fi * is tension deviation from the time Δ fL 4 *, i (≡
Δfi * ). The estimated value Δ fi * of the tension deviation is obtained from Expression (7), and Expression (8) obtained by solving the matrix expression (7 ′) by the least square method.
行列表現するとAX=B(n個の方程式)(7′) X=(ATWA)-1ATWB …(8) ここで、 W:重み行列 添字T:行列の転置 −1:逆行列 Δ f1 *=Δ fLn*,i …(9) (i=1〜n−1) つぎに、時刻〜の材料後端部尻抜時の張力推定は
以下の通りである。材料後端部がNo.jスタンドを尻抜け
後の場合、No.1〜jスタンド前方張力はΔt fi*=0
(i=1〜j)であるから、No.j+1〜n−1スタンド
前方張力を推定すればよい。No.i(i=j+1〜n−
1)スタンド張力偏差の推定値Δ fi*は、材料中間
部の張力推定と同様に、時刻からの張力偏差Δ fL*
4,i(≡Δ fi*)である。張力値偏差Δ fi*は以
下のように求まる。この場合、圧延荷重,圧延トルク等
の物力量もj+1〜n−1スタンドの存在するから、
(7)式の行列は一部の要素からなる行列 A(l,m),X(m,1),B(l,1),W(l,l) l=j+1〜n,m=j+1〜n−1,j=1〜n−2 になり、(7′)式はn−m個の方程式である。それを
最小2乗法で解いた(8)式により張力偏差の推定値Δ
fi*は求まる。したがって、張力偏差の推定値は Δ fi*=Δ fL*n,i …(10) (i=j+1〜n−1,j=1〜n−2) 以上の張力推定において、入側材料平均温度ΔTmi*, はスタンド間材料移送遅れを考慮した実測値又は計算値
である。時刻kのiスタンド入側平均温度は ΔTmi*(k)=βi ΔTmi*−1(k−li−1) …(11) ここで βi:補正係数 li−1:i−1〜i スタンド間移送遅れ 入側高さは ただし、スタンド間に寸法測定器がない場合、 は不明のため0とおく。 When expressed in a matrix, AX = B (n equations) (7 ′) X = (A T WA) −1 A T WB (8) where W: weight matrix Subscript T: transpose of matrix −1: inverse matrix Δf 1 * = ΔfLn * , i (9) (i = 1 to n−1) Next, the estimation of the tension at the time of the rear end removal of the material from time to time is as follows. When the rear end of the material has passed through the butt of No. j stand, the tension in front of No. 1 to j stand is Δt fi * = 0.
Since (i = 1 to j), No.j + 1 to n-1 stand front tension may be estimated. No.i (i = j + 1 to n-
1) The estimated value Δfi * of the stand tension deviation is a tension deviation ΔfL * from the time similarly to the estimation of the tension of the intermediate material .
4 , i (≡Δfi * ). The tension value deviation Δfi * is obtained as follows. In this case, the physical strengths such as the rolling load and the rolling torque also have j + 1 to n-1 stands.
The matrix of equation (7) is a matrix composed of some elements A (l, m), X (m, 1), B (l, 1), W (l, l) l = j + 1 to n, m = j + 1 .About.n-1, j = 1.about.n-2, and the equation (7 ') is nm equations. The estimated value Δ of the tension deviation is obtained by the equation (8) solved by the least square method.
fi * is found. Therefore, the estimated value of the tension deviation is Δfi * = ΔfL * n, i (10) (i = j + 1 to n−1, j = 1 to n−2) ΔTmi * , Is an actually measured value or a calculated value in consideration of a material transfer delay between stands. The average temperature on the i-stand entry side at the time k is ΔTmi * (k) = βi ΔTmi * −1 (k−li−1) (11) where βi: correction coefficient li−1: i−1 to i-i transfer between stands Delay The entry side height is However, if there is no dimension measuring device between the stands, Is unknown and set to 0.
入側幅は はゲージメータ計算高さより求める。また、圧延荷重,
圧延トルクに対する張力の影響係数の実測値を第1表に
示す。The entry width is Is determined from the gauge meter calculated height. Also, rolling load,
Table 1 shows the measured values of the influence coefficient of the tension on the rolling torque.
トルクアーム長に対する外乱,ロール隙の影響係数の
実測値を第2表に示す。Table 2 shows the measured values of the influence coefficient of the disturbance and the roll gap on the torque arm length.
つぎに、前記張力偏差推定値を用いた最適レギュレー
タ理論に基づく張力偏差推定制御+ゲージメータAGC制
御系について説明する。ミル駆動系動特性として、ロー
ル間隙制御系を一次おくれ系で近似し、ロール回転数制
御系を二次系で近似する(記号は前記の通り)。 Next, a description will be given of a tension deviation estimation control + gauge meter AGC control system based on the optimal regulator theory using the tension deviation estimation value. As a mill driving system dynamic characteristic, a roll gap control system is approximated by a first-order system, and a roll rotation speed control system is approximated by a secondary system (symbols are as described above).
非線形圧延モデルを基準状態(第3表)のまわりで線
形化,無次元化して状態空間モデル表示し、さらに制御
周期Δtで離散化するとつぎの状態方程式を得る。ここ
で、Δxはパススケジュール値x0よりの変動, と定義するただし、 また、 はゲージメータ計算におけるロックオン値ΔxL*からの
偏差とする。When the non-linear rolling model is linearized and dimensionless around the reference state (Table 3) and displayed as a state space model, and further discretized at the control period Δt, the following state equation is obtained. Here, Δx is a variation from the path schedule value x 0 , Where Also, Is the deviation from the lock-on value ΔxL * in the gauge meter calculation.
x(k+1)=Ax(k)+Bu(k)+Ew(k) …(14) y(k)=Cx(k)+Pw(k) …(15) ただし、状態ベクトルx,出力y,外乱wはつぎのようで
ある。ここで、Δ fj*は張力偏差推定値である。x (k + 1) = Ax (k) + Bu (k) + Ew (k) (14) y (k) = Cx (k) + Pw (k) (15) where the state vector x, output y, and disturbance w are It is like. Here, Δfj * is a tension deviation estimated value.
i=1〜n,j=1〜n,n:スタンド数 本システムに最適制御理論を適用して離散時間最適制御
系を設計した。すなわち、外乱wがステップ状と仮定す
ると、評価関数 を最小にする制御入力u(k)は u(k)=−F1e(k−1)−F2〔e(k)−e(k−
1)〕 −F3〔xs(k)−xs(k−1)+u(k−1) …(21) で与えられる。ここで、制御偏差e,部分状態xsおよび
入力uの一階差分vは で定義され、最適ゲイン行列F=〔F1:F2:F3〕は、つ
ぎのリカッチ方程式より求まる。 i = 1 to n, j = 1 to n, n: number of stands A discrete-time optimal control system was designed by applying optimal control theory to this system. That is, assuming that the disturbance w is step-shaped, the evaluation function Is the control input u (k) is u (k) = − F 1 e (k−1) −F 2 [e (k) −e (k−
1)] − F 3 [xs (k) −xs (k−1) + u (k−1) (21) Here, the control deviation e, the partial state xs, and the first order difference v of the input u are And the optimal gain matrix F = [F 1 : F 2 : F 3 ] is obtained from the following Riccati equation:
F=(R+GTPG)-1GTPΦ …(25) P=ΦTPΦ−ΦTPG(R+GTPG)GTPΦ+HTQH …(26) ただし、行列Φ,GおよびHはシステム(14),(15)
式のエラーシステム X(k+1)=ΦX(k)+Gv(k) …(27) e(k)=Hx(k) ……(28) X(k)=〔eT(k−1),eT(k)−eT(k−1),xs
T(k)−xsT(k−1)〕T …(29) の係数行列であり、行列A〜Cより求められる。なおこ
こでは離散時間系の最適制御系を導出したが、圧延の状
態方程式(14),(15)式を連続時間系で与えれば、同
様の方法で連続時間系の最適制御系を構成できる。F = (R + G T PG) -1 G T PΦ (25) P = Φ T PΦ−Φ T PG (R + G T PG) G T PΦ + H T QH (26) where the matrices Φ, G and H are System (14), (15)
X (k + 1) = ΦX (k) + Gv (k) (27) e (k) = Hx (k) (28) X (k) = [e T (k−1), e T (k) -e T (k -1), xs
T (k) −xs T (k−1)] T (29) The coefficient matrix is obtained from the matrices A to C. Here, the optimal control system of the discrete time system is derived, but if the rolling state equations (14) and (15) are given in the continuous time system, the optimal control system of the continuous time system can be configured in the same manner.
この最適制御則を適用することにより、線材および棒
鋼圧延に対する第3図に示すような最適制御系を構成す
る。第3図は全nスタンドの中,最終4スタンドミルの
実施例である。制御用計算機6は、 圧延トルク 寸法計5による仕上スタンド出側高さΔh4 *,出側幅Δ
b* 4,ミル入側温度計8によるNo.1スタンド入側高さ をサンプルし、各スタンド出側ゲージメータ計算高さ 張力偏差推定値Δ fj*を求め、(21)式で与えられ
る最適制御入力u(k)を計算し、ロール間隙設定値Δ
ref*,i,ロール回転数設定値Δ隙ref*,j,をそれぞれ
ロール間隙制御系,ロール回転数制御系に出力する。By applying this optimum control law, an optimum control system as shown in FIG. 3 for wire rod and bar rolling is constructed. FIG. 3 shows an embodiment of a final four-stand mill among all n stands. The control computer 6 Rolling torque Finishing stand exit height Δh 4 * , exit side width Δ by dimension gauge 5
b * 4 , No.1 stand entrance height by mill entrance thermometer 8 The sample is calculated for each stand exit gauge meter height The tension deviation estimated value Δfj * is obtained, the optimum control input u (k) given by the equation (21) is calculated, and the roll clearance set value Δ
ref * , i and the roll rotation speed setting value Δ gap ref * , j are output to the roll clearance control system and the roll rotation speed control system, respectively.
ここで、各スタンド出側ゲージメータ計算高さ は、 より計算される。ただし、 は無次元ミル定数 αiスケールファクタである。(30)式の右辺第1項〜
第2項は公知のゲージメータ式であり、右辺第3項ΔhM
*,iは絶対的寸法精度を与えるためのモニタ補償であ
る。Here, the calculated height of the gauge at the outlet of each stand Is Is calculated by However, Is the dimensionless mill constant αi scale factor. The first term on the right side of equation (30)
The second term is a known gauge meter type, and the third term on the right side is ΔhM
* , I is monitor compensation to give absolute dimensional accuracy.
モニタ補償ΔhM*,iはつぎの手順で得られる。寸法計
5の仕上スタンド出側高さΔh* 4,出側幅Δb4 *のサ
ンプル値から、リーダスタンドおよび仕上スタンド(本
実施例ではNo.3,No.4スタンド)の出側高さモニタ修正
量Δhx,3 *,Δhx,* 4を により計算する。ただし、係数K1,K2は影響係数を用い
て で与えられる。つぎに、モニタ補償ΔhM,*i(k)はリ
ーダ、仕上スタンド出側高さモニタ修正量Δhx,
* 3(k),Δhx,* 4(k)を積分して より求められる。ただし、TiはNo.1スタンドから出側寸
法計までの材料移送時間(秒),KM,iはモニタ補償積分
ゲインである。The monitor compensation ΔhM * , i is obtained by the following procedure. Size five finishing stand delivery side height Delta] h * 4, from the sample values of the outgoing side width [Delta] b 4 *, the reader stands and finishing stands (in the present embodiment No.3, No.4 stand) exit side height monitor Correction amounts Δhx, 3 * , Δhx, * 4 Is calculated by However, the coefficients K 1 and K 2 are calculated using the influence coefficient. Given by Next, the monitor compensation ΔhM, * i (k) is the correction amount Δhx,
* 3 (k), Δhx, * 4 (k) More required. Here, Ti is the material transfer time (second) from the No. 1 stand to the exit dimension meter, and KM, i is the monitor compensation integral gain.
(25),(26)式の重みQ,Rおよび(35)式のモニタ
補償積分ゲインKM,iはシミュレーションをくり返すこ
とにより決定した。The weights Q and R in equations (25) and (26) and the monitor compensation integral gain KM, i in equation (35) were determined by repeating the simulation.
つぎに、張力推定・制御+AGCの実施例として、棒鋼
ミル仕上げサイズ80φの最終4スタンドのループレス圧
延について説明する。Next, as an example of the tension estimation / control + AGC, a description will be given of loopless rolling of a final four stands of a steel bar mill finishing size of 80φ.
この場合、#4,#5スタンドは空パスで、仕上げスタン
ドは#10スタンドである。In this case, the # 4 and # 5 stands are empty passes, and the finishing stand is # 10 stand.
第4表に制御条件を示す。制御係設計時のシミュレー
ションの精度低下を防ぐため、およびオンライン計算時
間を短くするため、制御システムは4スタンド毎のサブ
システムに分割した。Table 4 shows the control conditions. The control system was divided into subsystems for every four stands in order to prevent a decrease in the accuracy of the simulation when designing the controller and to shorten the online calculation time.
80φの場合、張力制御の範囲は、#6〜#9スタンド前
方張力である。また、AGCの範囲は、最終2スタンドで
ある。In the case of 80φ, the range of the tension control is the # 6 to # 9 stand front tension. The range of AGC is the last two stands.
制御入力計算の手順は以下の通りである。 The procedure of the control input calculation is as follows.
1)最適ゲイン行列をプロコンに記憶しておく。1) The optimal gain matrix is stored in the computer.
2)出力ベクトルの計算値、推定値および部分状態ベク
トルの実測値とゲインから計算した最適入力をプロコン
からプログラマブルコントローラへ出力する。2) The optimum input calculated from the calculated value, the estimated value of the output vector, the measured value of the partial state vector and the gain is output from the program controller to the programmable controller.
制御則は制御偏差に関する比例・積分動作および部分
状態に関する比例動作を含む。The control law includes a proportional / integral operation regarding a control deviation and a proportional operation regarding a partial state.
棒鋼ミルの80φループレス圧延について制御なしと制御
ありの場合の材料温度の周期外乱に対する応答を測定し
た。また、仕上げ材料温度変動と仕上げ幅変動の関係を
把握した。 The response of the material temperature to the periodic disturbance was measured for the 80φ loopless rolling of a steel bar mill without and with control. In addition, the relationship between finish material temperature fluctuation and finish width fluctuation was grasped.
仕上げ(#10)材料温度変動ΔT10=48℃に対する制御
なしの応答を第4図から第6図に示す。第4図は仕上げ
材料温度T10, 第5図はNo.7〜No.9スタンド前方張力偏差推定値Δf7
*〜 Δf9 *,第6図は仕上げ高さΔh10,仕上げ幅
Δb10の例示図である。仕上げスタンド出側高さの変動
はΔh10=0.13mm,出側幅の変動はΔb10=0.30mmであっ
た。仕上げ材料温度T10=49℃に対する無張力セットア
ップ+#6〜#9前方張力推定・制御+最終2スタンド
ゲージメータAGCの応答を第7図から第12図に示す。The response without control to the finished (# 10) material temperature fluctuation ΔT 10 = 48 ° C. is shown in FIGS. 4 to 6. FIG. 4 shows the finishing material temperature T 10 , and FIG. 5 shows No. 7 to No. 9 stand front tension deviation estimated value Δf 7.
* To Δf 9 * , and FIG. 6 is an illustration of the finish height Δh 10 and finish width Δb 10 . The variation of the height on the exit side of the finishing stand was Δh 10 = 0.13 mm, and the variation of the exit side width was Δb 10 = 0.30 mm. The response of the tension-free setup + # 6 # 9 forward tension Estimation and Control + Last 2 stand gauge meter AGC for finishing material temperature T 10 = 49 ° C. from Figure 7 are shown in 12 FIG.
第7図は仕上げ材料温度T10, 第8図はNo.7〜No.9スタンド前方張力偏差推定値Δf7
*〜 Δf9 *,第9図は仕上げ高さΔh10,仕上げ幅
Δb10,第10図はNo.7〜No.9スタンドのロール回転N7〜N
9,第11図はNo.9〜No.10スタンドのロール間隙ΔS9,Δ
S10, 第12図はNo.6〜No.10スタンドの圧延荷重P6,P7,P8,P
9,P10の例示図である。FIG. 7 shows the finish material temperature T 10 , and FIG. 8 shows No. 7 to No. 9 stand front tension deviation estimated value Δf 7.
* To Δf 9 * , Fig. 9 shows the finish height Δh 10 , finish width Δb 10 , Fig. 10 shows the roll rotation N 7 to N of the No. 7 to No. 9 stands
9 and FIG. 11 show the roll gaps ΔS 9 and ΔS of the No. 9 to No. 10 stands.
S 10, the rolling load P 6 in FIG. 12 No.6~No.10 stand, P 7, P 8, P
9 is an illustration of a P 10.
制御系設計時にはステップ外乱と仮定したが、サイン外
乱にも十分追従可能である。仕上げスタンド出側高さの
変動はΔh10=0.07mm,出側幅の変動はΔb10=0.20mmで
あった。また、材料Front,Tail部では無張力セットアッ
プにより仕上げ幅変動が減少している。張力偏差推定・
制御+最終2スタンドゲージメータAGCにより、材料温
度変動が大きい場合でも仕上げスタンド出側高さ、出側
幅の変動は、各々Δh10≦0.10mm,Δb10≦0.25mmに制御
可能である。Although a step disturbance was assumed when designing the control system, it can sufficiently follow a sine disturbance. The variation of the height on the exit side of the finishing stand was Δh 10 = 0.07 mm, and the variation of the exit side width was Δb 10 = 0.20 mm. Further, in the front and tail portions of the material, the variation in the finishing width is reduced by the tensionless setup. Estimation of tension deviation
By the control + final two stand gauge meter AGC, the fluctuations of the height and width of the exit of the finishing stand can be controlled to Δh 10 ≦ 0.10 mm and Δb 10 ≦ 0.25 mm even when the material temperature varies greatly.
仕上げ材料温度変動と仕上げ幅変動の関係を第13図に
示す。ビレット間無張力セットアップのみの場合、仕上
げ幅変動は温度変動50〜55℃のとき0.3〜0.4mmであるが
無張力セットアップ+ビレット内張力推定・制御+AGC
により、仕上げ幅変動は温度変動50〜55℃のとき0.2〜
0.25mmに減少し、温度変動が大きくても、精密圧延が実
現されることがわかる。FIG. 13 shows the relationship between the variation in the finishing material temperature and the variation in the finishing width. In the case of only tensionless setup between billets, the finish width variation is 0.3 to 0.4 mm when the temperature variation is 50 to 55 ° C, but tensionless setup + tension estimation and control in billet + AGC
The variation of the finishing width is 0.2 to 0.2 when the temperature variation is 50 to 55 ° C.
It can be seen that precision rolling can be realized even if the temperature fluctuation is large, reduced to 0.25 mm.
以上の応答の測定結果により棒鋼圧延における本制御
方法の有効性が確認された。The measurement results of the above responses confirmed the effectiveness of this control method in bar and bar rolling.
以上、説明したように、本発明によるこの実施例の場
合、張力偏差推定値を用いた最適レギュレータによる制
御は、以下のように推定・制御性能が優れていることが
明らかになった。As described above, in the case of this embodiment according to the present invention, it has been clarified that the control by the optimal regulator using the estimated value of the tension deviation has excellent estimation / control performance as follows.
(1)張力偏差推定精度は良好である。(1) Tension deviation estimation accuracy is good.
(2)張力偏差推定値を用いた張力制御および各スタン
ド出側ゲージメータ計算高さ制御は高応答で制御可能で
ある。(2) The tension control using the estimated value of the tension deviation and the height control of each stand exit side gauge meter can be controlled with high response.
(3)仕上げスタンド出側高さ、出側幅変動は通常操作
範囲(仕上温度変動40℃以下)で0.2mm以下に制御可能
である。(3) Fluctuation of the height and width of the outlet on the finishing stand can be controlled to 0.2 mm or less in the normal operation range (finishing temperature fluctuation 40 ° C or less).
尚、この実施例では、材料中間部および材料後端部尻
抜時の張力偏差推定・制御+ゲージメータAGCについて
示したが、材料先端部噛込時についても、前述した張力
偏差推定方法による張力推定値を用いて、前述した材料
中間部に適用した最適制御入力{(21)式}で、材料が
圧延されてないスタンドの操作量を0にすれば、同様に
張力推定・制御+ゲージメータAGCによる寸法制御が可
能である。In this embodiment, the estimation and control of the tension deviation at the time of removing the buttocks of the material intermediate portion and the rear end of the material + the gauge meter AGC are described. By using the estimated value and setting the operation amount of the stand where the material is not rolled to 0 in the above-mentioned optimum control input {Equation (21)} applied to the material intermediate portion, similarly, tension estimation / control + gauge meter Size control by AGC is possible.
尚、この実施例では、ループレス連続圧延について示
したが、スタンド間にループがある場合についてもルー
プ高さと圧延材張力の関係式を用いて状態方程式を構成
すれば、本発明の方法によりループ形成張力偏差推定・
制御+AGCは可能である。また、別の方法として、本発
明者らが出願した特願昭61−87706号の実施例にある張
力に対応するループ高さを測定・制御する方法で寸法制
御が可能である。In this embodiment, the loopless continuous rolling is described. However, even when there is a loop between stands, if a state equation is formed using a relational expression between the loop height and the rolled material tension, the loop of the present invention can be formed. Estimation of tension deviation
Control + AGC is possible. As another method, dimensional control can be performed by a method of measuring and controlling a loop height corresponding to a tension in the embodiment of Japanese Patent Application No. 61-87706 filed by the present inventors.
また本発明の張力推定・制御方法は熱間板圧延,冷間
板圧延,形鋼にも同様の方法で適用可能である。The tension estimation / control method of the present invention can be applied to a hot plate rolling, a cold plate rolling, and a shaped steel in the same manner.
第1図は4スタンド連続圧延の概略図、 第2図は各時刻における張力推定方法を示す概略図、 第3図は本発明の実施例を示す構成図、 第4図,第5図および第6図は制御なしの場合の仕上げ
材料温度T10,No.7〜No.9スタンド前方張力偏差推定値Δ
f7 *〜Δf9 *,仕上げ高さΔh10,仕上幅Δb10の応
答の例示図、 第7図,第8図,第9図,第10図,第11図および第12図
は、No.6〜No.9スタンド前方張力偏差推定・制御+ゲー
ジメータAGCの場合の仕上げ材料温度T10,No.7〜No.9ス
タンド前方張力偏差推定値Δf7 *〜Δf9 *,仕上げ
高さΔh10,仕上幅Δb10,No.7〜No.9スタンドロール回
転数N7〜N9,No.9〜No.10スタンドロール間隙ΔS9,ΔS
10,No.6〜No.10スタンド圧延荷重P6,P7,P8,P9,P10
の応答の例示図である。 第13図は、仕上材料温度変動と仕上げ幅変動の関係を示
すグラフである。 1,3:水平ロール、2,4:垂直ロール 5:入側寸法計、6:制御用計算機 7:材料、8:入側温度計 9:入側寸法計FIG. 1 is a schematic diagram of four-stand continuous rolling, FIG. 2 is a schematic diagram showing a tension estimating method at each time, FIG. 3 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 4, FIG. 6 Figure finishing material temperature T 10 in the case without control, Nanba7~nanba9 stand forward tension deviation estimate Δ
f 7 * ~Δf 9 *, illustration of the response of a finished height Delta] h 10, the finishing width [Delta] b 10, FIGS. 7, FIG. 8, FIG. 9, FIG. 10, FIG. 11 and FIG. 12, No .6~No.9 finishing material temperature T 10 in the case of the stand front tension deviation estimation and control + gauge meter AGC, No.7~No.9 stand forward tension deviation estimate Δf 7 * ~Δf 9 *, finish height Δh 10 , finishing width Δb 10 , No. 7 to No. 9 stand roll rotation speeds N 7 to N 9 , No. 9 to No. 10 stand roll gaps ΔS 9 , ΔS
10, No.6~No.10 stand rolling load P 6, P 7, P 8 , P 9, P 10
FIG. 9 is a view for showing an example of the response. FIG. 13 is a graph showing a relationship between a change in finish material temperature and a change in finish width. 1,3: Horizontal roll, 2, 4: Vertical roll 5: Inlet dimension gauge, 6: Control computer 7: Material, 8: Inlet thermometer 9: Inlet dimension gauge
Claims (2)
において、 圧延機列を構成する各スタンドにおけるロール間隔の偏
差 〔(実測値Si)−(基準値S0,i)〕/(スタンド出側に
おける圧延材断面の高さ寸法の基準値h0,i) を、 i=1,2,…,n、nは圧延機列におけるスタンド数、と
し、 圧延材の前方張力(スタンド出側張力)の偏差 〔(前方張力t fi)−(基準値t f0,i)〕/(平均変形
抵抗の基準値k fmi) を、Δt fi*とし、 圧延材の後方張力(スタンド入側張力)の偏差 〔(後方張力t bi)−(基準値t b0,i)〕/(平均変形
抵抗の基準値k fmi) を、Δt bi*とし、 圧延荷重の偏差〔(実測荷重Pi)/(基準値P0,i)−
1〕を、ΔPi*とし、 圧延トルクの偏差(実測値Gi)/(基準値G0,i)−1
を、ΔGi*とし、 出側での圧延材断面高さの偏差〔(実測値hi)/(基準
値h0,i)−1〕を、Δhi*とし、実測値hiはゲージメー
タ式 hi=Hcal,i+Si+αiPi/Mi Hcal,i:カリバー深さ Si:ロール間隔 αi:スケールファクタ Pi:圧延荷重 Mi:ミル剛性 で与え、 また、変数xiのロックオン値をxL,i、その偏差を、 ΔxL,i*=〔(ロックオン値xL,i)/(基準値x0,i)−
1〕、とし、 変数xiのロックオン値xL,iからの偏差を、Δi*=Δ
xi*−ΔxL,i*とし、 ここで、変数xiの物理量は次の通りとし、 xi=(t fi,Gi,Pi,Tmi,Hi,Bi,Si) t fi:前方張力 Tmi:入側材料平均温度 Hi:入側材料高さ Bi:入側材料幅 各スタンド入側における材料の平均温度Tmi,圧延材断面
高さ寸法Hi,幅寸法Biの偏差 ΔTmi*,ΔHi*,ΔBi*
は、NO.1スタンド入側に設置した温度計の表面温度実測
値Ts1+平均温度と表面温度の差の計算値ΔT1(=Tm1−
Ts1),寸法計の実測値H1,B1および材料高さと材料幅が
1スタンド毎に交互に入れ替わるスタンド間材料移送遅
れを表す関係式 ΔTmi+1*(k)=αi・ΔTmi*(k−li) ΔHi+1*(k)=Δbi*(k−li) ΔBi+1*(k)=Δhi*(k−li) k:離散時間系の時刻 li:離散時間系のNo.i〜i+1スタンド間材料移送時間 αi:ロールバイト内とスタンド間材料温度変化の計算値
から求められる計算値 Δbi*:出側材料幅の偏差=〔(計算値bi)/(基準値
bo,i)−1〕 Δhi*:出側材料高さの偏差=〔(計算値hi)/(基準
値ho,i)−1〕 から計算される値とし、 圧延荷重Pi,圧延トルクGiに対する前方張力t fi,後方張
力t biの影響係数を各々、 と定義し、 トルクアーム長liに対する入側材料平均温度Tmi,入側材
料高さHi,入側材料幅Bi,ロール間隙Siの影響係数を各
々、 と定義し、 圧延トルク式の微分形 において、行列A,B,Xを、 と定義し、 重み行列(対角行列)を、 と定義するとき、 連立1次方程式の解 x=A-1Bまたは、最小2乗法の解 x=(ATWA)-1ATWB により(−1は逆行列,Tは転置行列を意味する)、張力
偏差の推定値Δ fi* を求める方法において、 材料先端部噛込時では、No.jスタンドロックオン後から
No.j+1スタンドロックオン前の場合、行列A,x,B,Wの
部分行列A(l,m),x(m,1),B(l,1),W(l,l),l=1
〜i,m=1〜j−1,j=2〜n−1、から、次のように張
力偏差の推定値Δ fi*を求める; すなわち、Δ fLj,i*を、No.jスタンド出側ロックオ
ン時からのNo.iスタンド張力偏差の推定値とするとき、 Δ fi*=Δ fLj,i*(i=1〜j,j=1〜n−1) とし、 同様に行列A(n,n−1),x(n−1,1),B(n,1),W
(n,n)からΔ fLn,i*を、材料中間部全スタンド連
続圧延時のNo.nスタンド出側ロックオン時からのNo.iス
タンド張力偏差の推定値とするとき、 Δ fi*=Δ fLn,i*(i=1〜n−1) とし、 材料後端部尻抜時では、No.jスタンド尻抜後の場合、行
列A,x,B,Wの部分行列A(l,m),x(m,1),B(l,1),W
(l,l)l=j+1〜n,m=j+1〜n−1,j=1〜n−
2から、Δ fLn,i*を、No.nスタンド出側ロックオン
時からのNo.iスタンド張力偏差の推定値すると、 Δ fi*=Δ fLn,i*(i=j+1〜n−1,j=1〜
n−2) により、張力偏差推定値Δ fi*を求める、棒鋼およ
び線材の圧延における張力推定方法。In a continuous rolling of a bar and a wire rod by a rolling mill row, a deviation of a roll interval at each of the stands constituting the rolling mill row [(actual measured value Si) − (reference value S 0 , i)] / (stand out). The reference value h 0 , i) of the height dimension of the cross section of the rolled material on the side i = 1,2, ..., n, where n is the number of stands in the rolling mill row, and the deviation of the forward tension of the rolled material (stand exit side tension) [(forward tension t fi)-(reference value tf 0 , i) ] / (Reference value k fmi of average deformation resistance) is defined as Δt fi *, and deviation of back tension (stand side entrance tension) of the rolled material [(back tension t bi) − (reference value tb 0 , i)] / (Reference value k fmi of average deformation resistance) is defined as Δt bi *, and the deviation of rolling load [(actual load Pi) / (reference value P 0 , i) −
1] is defined as ΔPi *, and deviation of rolling torque (actual value Gi) / (reference value G 0 , i) −1
Is defined as ΔGi *, and the deviation [(actual measured value hi) / (reference value h 0 , i) −1] of the cross-sectional height of the rolled material on the exit side is defined as Δhi *. Hcal, i + Si + αiPi / Mi Hcal, i: Caliber depth Si: Roll interval αi: Scale factor Pi: Rolling load Mi: Mill stiffness The lock-on value of variable xi is xL, i, and its deviation is ΔxL, i * = [(lock-on value xL, i) / (reference value x 0, i) -
1], and the deviation of the variable xi from the lock-on value xL, i is Δi * = Δ
xi * −ΔxL, i * , where the physical quantities of the variable xi are as follows: xi = (t fi, Gi, Pi, Tmi, Hi, Bi, Si) t fi: forward tension Tmi: input material Average temperature Hi: Inlet material height Bi: Inlet material width Average temperature Tmi of material at each stand entry side, deviation of rolled material cross-sectional height dimension Hi, width dimension Bi ΔTmi * , ΔHi * , ΔBi *
Is the actual measured surface temperature Ts1 of the thermometer installed on the entrance side of the NO.1 stand + the calculated value of the difference between the average temperature and the surface temperature ΔT1 (= Tm1-
Ts1), a relational expression representing the material transfer delay between stands in which the measured values H1, B1 of the dimension meter and the material height and the material width are alternately changed for each stand ΔTmi + 1 * (k) = αiΔTmi * (k-li) ΔHi + 1 * (K) = Δbi * (k-li) ΔBi + 1 * (k) = Δhi * (k-li) k: time of discrete time system li: No.i to i + 1 of discrete time system Material transfer time between stands αi: Calculated value obtained from the calculated value of the material temperature change between the roll bite and the stand Δbi * : deviation of the material width on the outlet side = [(calculated value bi) / (reference value)
bo, i) -1] Δhi * : Deviation of the material height on the delivery side = [(calculated value hi) / (reference value ho, i) -1], which is the value calculated from rolling load Pi and rolling torque Gi. The influence coefficients of the forward tension t fi and the rear tension t bi And the influence coefficient of the input material average temperature Tmi, the input material height Hi, the input material width Bi, and the roll gap Si with respect to the torque arm length li, And the differential form of the rolling torque formula In the matrix A, B, X, And the weight matrix (diagonal matrix) is Where x = A -1 B or the solution of the least squares method x = (A T WA) -1 A T WB, where (-1 is the inverse matrix and T is the transposed matrix) ), And in the method of obtaining the estimated value of the tension deviation Δ fi * , when the tip of the material bites,
Before No.j + 1 stand lock-on, the sub-matrices A (l, m), x (m, 1), B (l, 1), W (l, l), l of the matrices A, x, B, W = 1
From i, m = 1 to j−1, j = 2 to n−1, an estimated value Δfi * of the tension deviation is obtained as follows: ΔfLj, i * is output from the No.j stand. Assuming that the estimated value of the No. i stand tension deviation from the side lock-on time is Δfi * = ΔfLj, i * (i = 1 to j, j = 1 to n−1), the matrix A ( n, n-1), x (n-1,1), B (n, 1), W
When ΔfLn, i * from (n, n) is the estimated value of the No.i stand tension deviation from the lock-on on the exit side of the No.n stand during continuous rolling of all stands in the middle of the material, Δ fi * = .DELTA.fLn, i * (i = 1 to n-1). When the rear end of the material is removed, the sub-matrix A (l, m), x (m, 1), B (l, 1), W
(L, l) l = j + 1-n, m = j + 1-n-1, j = 1-n-
From equation (2), when ΔfLn, i * is the estimated value of the No.i stand tension deviation from the time when the No.n stand exit side lock-on is performed, Δfi * = ΔfLn, i * (i = j + 1 to n−1, j = 1
n-2) A method for estimating a tension deviation in a rolling of a steel bar and a wire rod, wherein the estimated value of the tension deviation Δfi * is obtained by:
差推定値Δ fi*を用いて、 状態ベクトルxを、x=(Δi*,Δ fj*,ΔNi
*,Δi*)T、 出力y=(Δi*,Δ fi*)T 入力u=(Δref,i*,ΔNref,j*)T 外乱w=(ΔTmi*,ΔHi*,ΔBi*)T ロール間隔,圧延荷重,圧延材断面高さのロックオン値
を、それぞれ、SL,i;PL,i;hL,i、 それらの偏差をそれぞれ、ΔSL,i*;ΔPL,i*;Δh
L,i*、 ΔSL,i*=(SL,i−S0,i)/h0,i ΔPL,i*=(PL,i−P0,i)/P0,i ΔhL,i*=(hL,i−h0,i)/h0,i hL,i=Hcal,i+SL,i+αiPL,i/Mi とし、 スタンド出側における圧延材断面高さの偏差Δhi*と、
出側における圧延材断面高さのロックオン値の偏差Δh
L,i*の隔たりにモニタ補償量ΔhM,i*を加えた量Δ
i*を、 Δi*=Δi*+αiΔi*/Mi*+ΔhM,i* Δi*=ΔSi*−ΔSL,i* Δi*=ΔPi*−ΔPL,i* Mi*=h0,i・Mi/P0,i とし、ここで、モニタ補償量 は、スタンド出側に設けられた圧延材断面寸法計による
圧延材断面高さ,幅寸法の偏差の実測値から、各スタン
ドでの圧下量が仕上スタンド出側における圧延材断寸法
の高さ,幅寸法におよぼす影響係数に基づき、各スタン
ドに配分し積分して得る値、 ΔNi*,Δi*:ロール回転数の偏差〔(実測値Ni)
/(基準値N0,i)−1〕とその微分量 i=1,2,…,n j=1,2,…,n−1 n:圧延機列におけるスタンド数 とするとき、 圧延の状態方程式 x(k+1)=Ax(k)+Bu(k),y(k)=Cx(k),k:
サンプル番号(整数) を用いて、次の評価係数J、 を最小にする制御偏差および状態ベクトルフィードバッ
クの最適入力により、圧延機列における最終スタンド
(第n番目スタンド)から放出される圧延材の高さ寸法
および幅寸法を制御するようにしたことを特徴とする、
棒鋼および線材の圧延における寸法制御方法; ここで、材料先端部噛込時または材料後端部尻抜時につ
いては、材料が圧延されていないスタンドの操作量を0
にする, 制御入力u=(Δref,i*,ΔNref,j*) におけるスタンド番号i,jは、i≧0〜n,j≧0〜nの範
囲内で任意の組合せをとれるものとし、i≧0のとき、
ロール間隙を操作量とせず、j≧0のとき、ロール回転
数を操作量としない。2. Using the tension deviation was determined by the method of claim 1 estimate delta fi *, the state vector x, x = (Δi *, Δ fj *, ΔNi
* , Δi * ) T , output y = (Δi * , Δfi * ) T input u = (Δref, i * , ΔNref, j * ) T disturbance w = (ΔTmi * , ΔHi * , ΔBi * ) T roll interval , Rolling load, and lock-on value of the rolled material cross-section height, respectively, are SL, i; PL, i; hL, i, and their deviations are, respectively, ΔSL, i * ; ΔPL, i * ; Δh
L, i *, ΔSL, i * = (SL, i-S 0, i) / h 0, i ΔPL, i * = (PL, i-P 0, i) / P 0, i ΔhL, i * = (hL, i-h 0, i) / h 0, i hL, i = Hcal, i + SL, i + αiPL, and i / Mi, the deviation of the strip section height in stand delivery side .DELTA.hi *,
Deviation Δh of lock-on value of cross section height of rolled material on exit side
The amount Δ obtained by adding the monitor compensation amount ΔhM, i * to the distance of L, i *
the i *, Δi * = Δi * + αiΔi * / Mi * + ΔhM, i * Δi * = ΔSi * -ΔSL, i * Δi * = ΔPi * -ΔPL, i * Mi * = h 0, i · Mi / P 0 , i, where the monitor compensation amount From the measured values of the deviation of the cross-section height and width of the rolled material by the rolled material cross-sectional dimension meter provided on the exit side of the stand, the amount of reduction at each stand is calculated as Based on the coefficient of influence on the width dimension, values obtained by distributing and integrating to each stand, ΔNi * , Δi * : deviation of roll rotation speed [(actual value Ni)
/ (Reference value N 0 , i) -1] and its derivative i = 1,2, ..., n j = 1,2, ..., n-1 where n is the number of stands in the rolling mill row. Equation of state x (k + 1) = Ax (k) + Bu (k), y (k) = Cx (k), k:
Using the sample number (integer), the following evaluation coefficient J, The height and width of the rolled material discharged from the last stand (the nth stand) in the rolling mill train are controlled by the control deviation and the optimal input of the state vector feedback that minimize the following. Do
Dimension control method in rolling of steel bars and wire rods: Here, when the front end of the material is bitten or the rear end of the material is pulled out, the operation amount of the stand where the material is not rolled is set to 0.
The stand number i, j in the control input u = (Δref, i * , ΔNref, j * ) can be any combination within the range of i ≧ 0 to n, j ≧ 0 to n. When ≧ 0,
The roll gap is not used as an operation amount, and when j ≧ 0, the roll rotation speed is not used as an operation amount.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2249553A JP2904438B2 (en) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | Tension estimation and dimensional control method for bar and wire rod rolling |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04127910A JPH04127910A (en) | 1992-04-28 |
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| JP2510090B2 (en) * | 1987-09-11 | 1996-06-26 | 新日本製鐵株式会社 | Tension estimation and dimension control method in steel bar and wire rod rolling |
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- 1990-09-19 JP JP2249553A patent/JP2904438B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH04127910A (en) | 1992-04-28 |
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