成套设备的控制装置的制作方法

该发明涉及一种设备(plant)的控制装置。

背景技术：

专利文献1公开一种热轧生产线中的轧辊控制方法。在热轧生产线中，上下夹送辊设置在卷取机之前。上下夹送辊将轧制件夹入保持。在上下夹送辊存在偏心的情况下，上下夹送辊的间隙变动。因该变动，在轧钢机与夹送辊之间，轧制件的张力变动。在夹送辊与卷取机之间，轧制件的张力变动。根据该轧辊控制方法，抑制因夹送辊的偏心所带来的周期性的影响。具体来说，上下夹送辊的间隙被保持为目标值。其结果是，抑制轧制件的张力的变动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－152808号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

然而，在专利文献1中所述，即使在到操作端的操作量的变更结果被传感器测量出之前产生空耗时间的情况中也没有假想出该空耗时间。因此，不能够抑制周期性干扰的影响。

该发明是为了解决上述课题而进行的。该发明的目的在于提供一种成套设备的控制装置，在对包括空耗时间的设备的控制对象施加周期性干扰的情况下，能够抑制该干扰的影响，并获得高控制性能。

用于解决问题的手段

该发明所涉及的成套设备的控制装置具有空耗时间对应反复控制器，该空耗时间对应反复控制器被赋予与施加有周期性干扰的设备的控制量相对的目标值，在用于将传感器所测量出的控制量作为上述目标值的操作端的操作量的变更结果被所述传感器测量出之前产生空耗时间的情况下，使对上述操作端进行的上述操作量的输入延迟从上述干扰的1周期量的时间减去该空耗时间后得到的时间。

发明效果

根据该发明，操作量向操作端的输入延迟从干扰的1周期量的时间减去空耗时间后的时间。因此，在对包括空耗时间的设备的控制对象施加周期性干扰的情况下，能够抑制该干扰的影响，能够获得高控制性能。

附图说明

图1是利用了该发明的实施方式1的成套设备的控制装置的轧钢机的构成图。

图2是用于说明该发明的实施方式1的成套设备的控制装置的控制块图。

图3是将用于说明该发明的实施方式1的成套设备的控制装置的概要的控制块图进行了简化的图。

图4是用于说明该发明的实施方式1的成套设备的控制装置的整体构成的图。

图5是利用了该发明的实施方式1的成套设备的控制装置的控制块图。

图6是该发明的实施方式1的成套设备的控制装置的主要部分的控制块图。

图7是用于说明该发明的实施方式1的成套设备的控制装置的功能的图。

图8是用于说明该发明的实施方式2的成套设备的控制装置的控制块图。

具体实施方式

按照附图对用于实施该发明的方式进行说明。并且，在各图中，对相同或者相当的部分标注相同符号。适当地简化或省略该部分的重复说明。

实施方式1

图1是利用了该发明的实施方式1的成套设备的控制装置的轧钢机的构成图。以下的说明以控制由轧制造成的板厚的控制装置为对象来进行。通过以下的说明而考虑，在各种设备中也能够应用于板厚以外的控制。例如，该考虑还能够应用于板宽、板凸面、平面度等控制。

在图1中，热薄板轧制的轧制轧机基座为4Hi轧机，轧制轧机基座具备壳体1。上侧工作轧辊2a与下侧工作轧辊2b作为轧辊设置在壳体1的内部。上侧工作轧辊2a的轴的一侧与未图示的电动机连结。上侧工作轧辊2a的另一侧周边成为操作区域。下侧工作轧辊2b的轴的一侧与未图示的电动机连结。下侧工作轧辊2b的另一侧周边成为操作区域。

上侧支承轧辊3a作为轧辊设置在上侧工作轧辊2a的上方。上侧支承轧辊3a支承上侧工作轧辊2a。上侧支承轧辊3a被壳体1的上部支承。上侧支承轧辊3a一侧的下部周边成为上侧工作轧辊2a的轴的一侧以及下侧工作轧辊2b的轴的一侧的存在区域。上侧支承轧辊3a的另一侧周边成为操作区域。

下侧支承轧辊3b作为轧辊设置在下侧工作轧辊2b的下方。下侧支承轧辊3b支承下侧工作轧辊2b。下侧支承轧辊3b被壳体1的下部支承。例如，下侧支承轧辊3b设置在比地面更下方。下侧支承轧辊3b的上方成为操作区域。下侧支承轧辊3b一侧的上部周边成为上侧工作轧辊2a的轴的一侧以及下侧工作轧辊2b的轴的一侧的存在区域。下侧支承轧辊3b的另一侧周边成为操作区域。

压下装置4设置在上侧支承轧辊3a的上方。例如，压下装置4由电动压下装置构成。例如，压下装置4由通过油压驱动的油压压下装置构成。油压压下装置能够高速控制。压下装置4具备一侧压下装置4a与另一侧压下装置4b。一侧压下装置4a设置在上侧支承轧辊3a的一侧。另一侧压下装置4b设置在上侧支承轧辊3a的另一侧。

载荷检测器5设置在下侧支承轧辊3b的下方。载荷检测器5具备一侧载荷检测器5a与另一侧载荷检测器5b。一侧载荷检测器5a设置在下侧支承轧辊3b的一侧。另一侧载荷检测器5b设置在上侧支承轧辊3a的另一侧。

辊缝(roll gap)检测器6设置在压下装置4的下方。辊缝检测器6具备一侧辊缝检测器6a与另一侧辊缝检测器6b。一侧辊缝检测器6a设置在上侧支承轧辊3a的一侧。另一侧辊缝检测器6b设置在上侧支承轧辊3a的另一侧。

轧制载荷测量器7的输入侧与载荷检测器5的输出侧连接。辊缝测量器8的输入侧与辊缝检测器6的输出侧连接。

板厚控制器9的输入侧与轧制载荷测量器7的输出侧连接。板厚控制器9的输入侧与辊缝测量器8的输出侧连接。辊缝操作单元10的输入侧与板厚控制器9的输出侧连接。辊缝操作单元10的输出侧与压下装置4的输入侧连接。

板厚仪12作为传感器设置在轧制轧机基座的输出侧。板厚仪12的输出侧与板厚控制器9的输入侧连接。

轧制件13由金属形成。例如，轧制件13由铁形成。例如，轧制件13由铝形成。例如，轧制件13由铜形成。轧制件13被旋转的上侧工作轧辊2a与下侧工作轧辊2b夹着。其结果是，轧制件13较薄地延伸。

这时，上侧支承轧辊3a抑制上侧工作轧辊2a的宽度方向的挠曲。下侧支承轧辊3b抑制下侧工作轧辊2b的宽度方向的挠曲。来自轧制件13的轧制载荷经由上侧工作轧辊2a、下侧工作轧辊2b、上侧支承轧辊3a、下侧支承轧辊3b被壳体1阻止。

一侧载荷检测器5a检测施加于下侧支承轧辊3b一侧的载荷。另一侧载荷检测器5b检测施加于下侧支承轧辊3b另一侧的载荷。轧制载荷测量器7计算一侧载荷检测器5a的检测值与另一侧载荷检测器5b的检测值之和作为总和载荷。轧制载荷测量器7计算一侧载荷检测器5a的检测值与另一侧载荷检测器5b的检测值之差作为差异载荷。在未图示的弯辊装置设置在轧制轧机基座的情况下，轧制载荷测量器7进行将载荷检测器5的检测值通过弯辊力修正时的计算。

辊缝检测器6不直接检测上侧工作轧辊2a与下侧工作轧辊2b的间隙(辊缝)。辊缝检测器6检测压下装置4压下上侧支承轧辊3a的量。辊缝测量器8基于辊缝检测器6的检测值计算辊缝。这时，辊缝测量器8考虑上侧支承轧辊3a、上侧工作轧辊2a、下侧工作轧辊2b、以及下侧支承轧辊3b等的位置关系。

板厚控制器9基于轧制载荷测量器7的计算值与辊缝测量器8的计算值来调整辊缝的设定值。这时，板厚控制器9使用轧机常数M_C与塑性系数Q_C来调整辊缝的设定值。

辊缝操作单元10基于由板厚控制器9调整的设定值调整辊缝。其结果是，轧制件13成为希望的板厚。轧制件13的板厚由板厚仪12计测。

接着，使用图2说明板厚控制器9的一例。

图2是用于说明该发明的实施方式1的成套设备的控制装置的控制块图。

在图2中，控制对象的轧制过程14受到轧机常数M与塑性系数Q的影响。具体来说，轧制过程14具备第1影响系数14a与第2影响系数14b。第1影响系数14a与辊缝赋予轧制载荷的影响对应。第1影响系数14a为－MQ/(M+Q)。第2影响系数14b与轧制载荷赋予板厚的影响对应。第2影响系数14a为1/M。

考虑对轧制过程14施加轧辊偏心干扰ΔS_D与轧制载荷干扰ΔP_D。不能够直接检测轧辊偏心干扰ΔS_D。轧制载荷干扰ΔP_D包括在所测量的轧制载荷之中。不能够仅将轧制载荷干扰ΔP_D分离测量。

板厚控制器9对轧制过程14实施监控器AGC15、测厚仪AGC16、MMC(轧机常数可变控制)17等。

空耗时间块18表示由上侧工作轧辊2a与下侧工作轧辊2b进行轧制后的轧制件13的板厚实绩变化量Δh^ACT经过从上侧工作轧辊2a与下侧工作轧辊2b的中心被搬送至板厚仪12的时间T_L后通过板厚仪12作为板厚测量值变化量Δh^MES被检测。时间T_L成为空耗时间。

监控器AGC15基于产品板厚目标值变更量Δh_X^REF与板厚测量值变化量Δh^MES的偏差，计算GM板厚目标值变更量Δh^REF。

在测厚仪AGC16中，第1控制块16a一般使用由实机测量出的轧机常数M_C来表示。对第1控制块16a附加用于调整响应的系数α₁。基于第1控制块16a的输出与辊缝实绩变化量ΔS^ACT，求出GM板厚变化量Δh_GM。

在测厚仪AGC16中，测厚仪板厚目标值变更量Δh_GM^AIM与GM板厚目标值变更量Δh^REF相加。其结果是，求出板厚目标值变更量Δh_GM^REF。板厚目标值变更量Δh_GM^REF与GM板厚变化量Δh_GM的偏差被输入到PI控制器16b。PI控制器16b由比例增益K_PG、积分增益K_IG、拉普拉斯算子s来表示。并且，辊缝的符号S伴随下标、Δ等被使用。拉普拉斯算子s以小写字母单独使用。[s]是表示时间的单位。

PI控制器16b的输出被输入到补偿增益16c。补偿增益16c由被同定(对应日语：同定される)的轧机常数M_C、塑性系数Q_C、用于调整响应的系数α₁、α₂来表示。例如，塑性系数Q_C在离线时被单独计算。例如，塑性系数Q_C由基于实绩数据而同定出的值构成。补偿增益16c计算辊缝指令值ΔS^SET。这时，补偿增益16c将操作输出标准化。在这种情况下，即使控制对象的轧机常数M、塑性系数Q、系数α₁、α₂变化，也不需要PI控制器16b的调整。

MMC17对压下装置4要求高速响应。因此，在压下装置4不是能够实现高速响应的油压压下装置的情况下，MMC17不被应用。

在MMC17中，第2控制块17a使用被同定出的轧机常数M_C来表示。MMC17通过调整第2控制块17a的系数α₂，能够调整响应。例如，增大系数α₂时，响应变快。

在MMC17中，油压压下响应17b与油压压下装置的响应对应。油压压下响应17b基于将补偿增益16c的输出与第2控制块17a的输出重叠后的值来决定。其结果是辊缝被调整。

接着，使用图3说明图2的控制系统的概要。

图3是将用于说明该发明的实施方式1的成套设备的控制装置的概要的控制块图进行了简化的图。

如图3所示那样，监控器AGC15由1个块表示。测厚仪AGC16由1个块表示。MMC17由1个块表示。空耗时间块18由1个块表示。

接着，使用图4说明控制装置的整体构成。

图4是用于说明该发明的实施方式1的成套设备的控制装置的整体构成的图。

控制装置由空耗时间对应反复控制器20、开环传递函数21、以及控制块图22来表示。

在控制装置中，控制偏差e由目标值或者指令值r与控制量y2的反馈值的差分来表示。控制偏差e被输入到空耗时间对应反复控制器20。空耗时间对应反复控制器20计算操作量u。操作量u被输入到开环传递函数21。开环传递函数21相当于结合图3的监控器AGC15、测厚仪AGC16、MMC17以及轧制过程14后的块。开环传递函数21是不包括空耗时间的系统。开环传递函数21输出控制对象的信号y₁。信号y₁被输入到控制块图22。控制块图22相当于图3的空耗时间块18。控制块图22表示空耗时间。控制块图22输出信号y₂。信号y₂相对信号y₁延迟空耗时间。

接着，使用图5说明空耗时间对应反复控制器20的插入位置。

图5是利用了该发明的实施方式1的成套设备的控制装置的控制块图。

图5是将图3的轧制过程14、监控器AGC15、测厚仪AGC16、以及MMC17与图4的开环传递函数21配合的图。在图5中，图4的控制块图22能够被通过图3的空耗时间块18替换。在使用图2的块时，能够扩展成比图5更详细的图。这时的图是显而易见的。省略该图的记述。

如图5所示那样，空耗时间对应反复控制器20相对现有的控制系统，插入到控制偏差e与监控器AGC15之间。

接着，使用图6说明空耗时间对应反复控制器20。

图6是该发明的实施方式1的成套设备的控制装置的主要部分的控制块图。

在图6中，空耗时间对应反复控制器20具备块20a、块20b、块20c、以及块20d。

从块20b、块20c、以及块20c的出侧的信号e₂返回到信号e₁的信号线是指在控制对象没有空耗时间的情况下，在应用反复控制时应追加的块以及信号线。

块20b是低通滤波器F(s)。例如，低通滤波器F(s)由一阶滞后系统描述。块20c是反复对应部。块20c将干扰的周期L[s]作为空耗时间。即，块20c在输入信号时延迟L[s]并输出信号。L[s]是已知的。空耗时间L[s]能够特定。例如，与轧辊的旋转同步的轧辊偏心干扰的周期能够基于轧辊直径和轧辊旋转速度来计算。

块20a是空耗时间对应部。块20a使控制偏差e延迟时间L－T_L[s]，输出信号e₁。信号e₁与块20c的出侧的信号e₂相加。其结果是生成信号e₃。块20a在从控制的开始至时间L－T_L[s]期间不输出信号。在块20a不输出信号e₁期间，信号没有通过在块20b和块20c通过的路径。因此，控制装置具备控制偏差e通过块20d并与信号e₃相加的迂回路径。

在块20d中设定增益K。例如，增益K在从控制的开始至时间L－T_L[s]期间成为近似于1的值。之后，增益K成为0。

接着，使用图7说明图6的功能。

图7是用于说明该发明的实施方式1的成套设备的控制装置的功能的图。

在施加周期性干扰的情况下，控制装置在该干扰的最初的1周期量的时间中接受该干扰的输入。这时，控制装置不输出操作量。控制装置基于最初的1周期的干扰来决定用于抑制第二次以后的相同周期的干扰的操作量。

在图7的上层中，板厚实绩变化量Δh^ACT(实线)从轧制轧机基座搬送至板厚仪12。这时，在空耗时间T_L经过时，板厚仪12测量板厚测量值变化量Δh^MES(虚线)。在基于板厚测量值变化量Δh^MES进行反复控制时，与该时间点的轧制轧机基座正下方发生的现象对应的板厚实绩变化量Δh^ACT的信号被变更。在这种情况下，由控制装置输出的操作量的定时与在轧制轧机基座正下方发生的板厚的变化的定时错开空耗时间T_L的量。因此，不能够进行良好的控制。

此处，如图7的下层所示那样，控制装置使板厚测量值变化量Δh^MES的信号延迟L－T_L[s]。其结果是，板厚测量值变化量Δh^MES的信号的定时与图7的上层中的板厚实绩变化量Δh^ACT的信号的定时一致。这时的处理在图6的块20a中进行。

根据以上说明的实施方式1，操作量向操作端的输入延迟从干扰的1周期量的时间减去空耗时间后的时间。因此，在对包括空耗时间的设备的控制对象施加周期性干扰的情况下，能够抑制该干扰的影响，能够获得高控制性能。在实施方式1中，能够精度良好地控制轧制件13的板厚。

另外，增益K在从控制的开始至时间L－T_L[s]的期间成为近似于1的值。之后，增益K成为0。因此，在从控制的开始至时间L－T_L[s]的期间也能够进行控制。

实施方式2

图8是用于说明该发明的实施方式2的成套设备的控制装置的控制块图。另外，对与实施方式1相同或者相当部分标注相同符号并省略说明。

图8的控制块图是在图5的控制块图中附加切换开关23的图。切换开关23的输入侧的一方与空耗时间对应反复控制器20的输入侧连接。切换开关23的输入侧的另一方与空耗时间对应反复控制器20的输出侧连接。切换开关23的输出侧与监控器AGC15的输入侧连接。

在图8中，在切换开关23倒向输入侧的一方那侧时，空耗时间对应反复控制器20成为未使用状态。在切换开关23倒向输入侧的另一方那侧时，空耗时间对应反复控制器20成为使用的状态。

根据以上说明的实施方式2，即使在对已经工作的控制装置追加空耗时间对应反复控制器20的情况下，也能够立即选择是否通过空耗时间对应反复控制器20进行操作量向操作端的输入。其结果是，能够获得灵活的控制系统。例如，能够简单地进行由空耗时间对应反复控制器20的有无造成的控制性能的比较。在因空耗时间对应反复控制器20的追加而造成不良状态时，能够立即切断空耗时间对应反复控制器20。

另外，还可以将实施方式1以及实施方式2的控制装置应用于4Hi轧机以外的轧机。例如，还可以将该控制装置应用于由上侧工作轧辊2a以及下侧工作轧辊2b构成的2Hi轧机。另外，还可以将该控制装置应用于对4Hi轧机附加中间轧辊的6Hi轧机。

另外，还可以将空耗时间对应反复控制器20应用于轧钢机以外的成套设备的控制装置。即使在这种情况下，在对包括空耗时间的成套设备的控制装置施加周期性干扰的情况下，也能够抑制由干扰造成的影响，能够获得高控制性能。

工业实用性

如上所示，该发明所涉及的成套设备的控制装置能够利用于在对包括空耗时间的成套设备的控制装置施加周期性干扰的情况下，能够抑制该干扰的影响，能够获得高控制性能的系统。

符号说明

1、壳体

2a、上侧工作轧辊

2b、下侧工作轧辊

3a、上侧支承轧辊

3b、下侧支承轧辊

4、压下装置

4a、一侧压下装置

4b、另一侧压下装置

5、载荷检测器

5a、一侧载荷检测器

5b、另一侧载荷检测器

6、辊缝检测器

6a、一侧辊缝检测器

6b、另一侧辊缝检测器

7、轧制载荷测量器

8、辊缝测量器

9、板厚控制器

10、辊缝操作单元

12、板厚仪

13、轧制件

14、轧制过程

14a、第1影响系数

14b、第2影响系数

15、监控器AGC

16、测厚仪AGC

16a、第1控制块

16b、PI控制器

16c、补偿增益

17、MMC(轧机常数可变控制)

17a、第2控制块

17b、油压压下响应

18、空耗时间块

20、空耗时间对应反复控制器

20a、20b、20c、块

21、开环传递函数

22、控制块图

23、切换开关