特許 5949658 通板設備の制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5949658

(24)【登録日】2016年6月17日

(45)【発行日】2016年7月13日

(54)【発明の名称】通板設備の制御システム

(51)【国際特許分類】

   B21B 39/00 20060101AFI20160630BHJP

   B21B 37/52 20060101ALI20160630BHJP

   B21B 38/00 20060101ALI20160630BHJP

   B21B 38/06 20060101ALI20160630BHJP

   B21C 51/00 20060101ALI20160630BHJP

【ＦＩ】

   B21B39/00 J

   B21B37/52

   B21B38/00 E

   B21B38/06

   B21C51/00 R

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-106362(P2013-106362)

(22)【出願日】2013年5月20日

(65)【公開番号】特開2014-226676(P2014-226676A)

(43)【公開日】2014年12月8日

【審査請求日】2015年5月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082175

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 守

(74)【代理人】

【識別番号】100106150

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 英樹

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 敦

【審査官】 酒井 英夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−２８２７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０２３０６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｂ ３７／００−３８／１２，３９／００，３９／０８，

Ｂ２１Ｃ ４９／００，５１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前方ロールと後方ロールとの間を進行する圧延材の中央の速度を計測する速度計測部と、
前記前方ロールと前記後方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、
前記圧延材の中央の速度の目標値と前記速度計測部による計測値との速度偏差をＰＩ制御することにより前記前方ロールを駆動する前方ロールモータのトルク規準値と前記後方ロールを駆動する後方ロールモータのトルク規準値との和を算出する速度用ＰＩ制御器と、
前記圧延材の張力の目標値と前記張力計測部による計測値との張力偏差をＰＩ制御することにより前記前方ロールモータのトルク規準値と前記後方ロールモータのトルク規準値との差を算出する張力用ＰＩ制御器と、
前記速度用ＰＩ制御器により算出された前記前方ロールモータのトルク規準値と前記後方ロールモータのトルク規準値との和に前記張力用ＰＩ制御器により算出された前記前方ロールモータのトルク規準値と前記後方ロールモータのトルク規準値との差を加えた値に基づいて、前記前方ロールモータのトルク基準値を算出する前方コントローラと、
前記速度用ＰＩ制御器により算出された前記前方ロールモータのトルク規準値と前記後方ロールモータのトルク規準値との和から前記張力用ＰＩ制御器により算出された前記前方ロールモータのトルク規準値と前記後方ロールモータのトルク規準値との差を減じた値に基づいて、前記後方ロールモータのトルク基準値を算出する後方コントローラと、
を備えた通板設備の制御システム。

【請求項2】

前記前方ロールモータを制御する前方ドライブ装置と、
前記後方ロールモータを制御する後方ドライブ装置と、
を備え、
前記前方コントローラは、前記前方ドライブ装置に設けられ、
前記後方コントローラは、前記後方ドライブ装置に設けられた請求項１に記載の通板設備の制御システム。

【請求項3】

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推定し、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し、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推定し、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する外乱オブザーバ、
を備えた請求項１又は請求項２に記載の通板設備の制御システム。

【請求項4】

前記前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、前記前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モデル値とを算出する規範モデルと、
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し、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するＰＤ制御器と、
を備えた請求項１又は請求項２に記載の通板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、通板設備の制御システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１及び２において、圧延材の厚さと形状とを干渉せずに制御する通板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

【特許文献2】国際公開第２００６／１２３３９４号

【特許文献3】特開平６−５２６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及び２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。すなわち、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通板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】

この発明に係る通板設備の制御システムは、前方ロールと後方ロールとの間を進行する圧延材の中央の速度を計測する速度計測部と、前記前方ロールと前記後方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、前記圧延材の中央の速度の目標値と前記速度計測部による計測値との速度偏差をＰＩ制御することにより前記前方ロールを駆動する前方ロールモータのトルク規準値と前記後方ロールを駆動する後方ロールモータのトルク規準値との和を算出する速度用ＰＩ制御器と、前記圧延材の張力の目標値と前記張力計測部による計測値との張力偏差をＰＩ制御することにより前記前方ロールモータのトルク規準値と前記後方ロールモータのトルク規準値との差を算出する張力用ＰＩ制御器と、前記速度用ＰＩ制御器により算出された前記前方ロールモータのトルク規準値と前記後方ロールモータのトルク規準値との和に前記張力用ＰＩ制御器により算出された前記前方ロールモータのトルク規準値と前記後方ロールモータのトルク規準値との差を加えた値に基づいて、前記前方ロールモータのトルク基準値を算出する前方コントローラと、前記速度用ＰＩ制御器により算出された前記前方ロールモータのトルク規準値と前記後方ロールモータのトルク規準値との和から前記張力用ＰＩ制御器により算出された前記前方ロールモータのトルク規準値と前記後方ロールモータのトルク規準値との差を減じた値に基づいて、前記後方ロールモータのトルク基準値を算出する後方コントローラと、を備えたものである。

【発明の効果】

【0007】

この発明によれば、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における通板設備の制御システムを利用した通板設備の構成図である。

【図2】この発明の実施の形態１における通板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の関係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における通板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4】この発明の実施の形態１における通板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5】この発明の実施の形態１における通板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における通板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における通板設備の制御システムを利用した通板設備の構成図である。

【図8】この発明の実施の形態３における通板設備の制御システムの前方ロー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３における通板設備の制御システムの後方ロールモータ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３における通板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11】この発明の実施の形態３における通板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12】この発明の実施の形態４における通板設備の制御システムの前方ロ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４における通板設備の制御システムの後方ロー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４における通板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４における通板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における通板設備の制御システムを利用した通板設備の構成図である。

【0011】

図１において、圧延材１の進行方向の前方側には、前方ロール２が設けられる。前方ロール２の近傍には、前方送りロール３が設けられる。前方ロール２の中心には、前方ロールモータ４の出力軸が取り付けられる。前方ロールモータ４の近傍には、前方速度センサ５が設けられる。前方ロールモータ４と前方速度センサ５とには、前方ドライブ装置６が接続される。

【0012】

圧延材１の進行方向の後方側には、後方ロール７が設けられる。後方ロール７の近傍には、後方送りロール８が設けられる。後方ロール７の中心には、後方ロールモータ９の出力軸が取り付けられる。後方ロールモータ９の近傍には、後方速度センサ１０が設けられる。後方ロールモータ９と後方速度センサ１０とには、後方ドライブ装置１１が接続される。

【0013】

前方ロール２と後方ロール７との間において、圧延材１の中央の上方には、レーザー速度センサ１２が速度計測部として設けられる。圧延材１の中央の下面には、張力センサ１３が張力計測部として接触する。レーザー速度センサ１２と張力センサ１３とには、コントローラ１４が接続される。コントローラ１４は、前方ドライブ装置６と後方ドライブ装置１１とに接続する。コントローラは１４、前方ハイブリッドコントローラ、後方ハイブリッドコントローラを備える。

【0014】

次に、図２を用いて、圧延材１の速度制御と張力制御との関係を説明する。
図２はこの発明の実施の形態１における通板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の関係を説明するための図である。

【0015】

図２に示すように、コントローラ１４は、前方ロールモータ４の角速度ω_ｆ（ｒａｄ／ｓ）と後方ロールモータ９の角速度ω_ｂ（ｒａｄ／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。和分量（１、１）と差分量（１、−１）は、次の（１）式で表される。

【0016】

【数1】

【0017】

（１）式に示すように、和分量（１、１）と差分量（１、−１）とは、角速度ω_ｆと角速度ω_ｂとを２次のアダマール変換行列Ｈを用いて変換することにより算出される。アダマール変換行列は、直交変換行列である。アダマール変換行列においては、行成分の内積と列成分の内積とが０となる。

【0018】

和分量（１、１）を示すベクトル空間は、「圧延材の進行方向の座標空間」と定義される。差分量（１、−１）を示す空間は、「圧延材の引っ張り方向の座標空間」と定義される。

【0019】

コントローラ１４は、「圧延材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１４は、「圧延材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、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。

【0020】

次に、図３を用いて、前方ハイブリッドコントローラを説明する。
図３はこの発明の実施の形態１における通板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。

【0021】

図３に示すように、前方ハイブリッドコントローラ１５は、速度用ＰＩ制御器１５ａ、張力用ＰＩ制御器１５ｂを備える。

【0022】

速度用ＰＩ制御器１５ａには、圧延材１の中央の速度の指令値ｖ_ｒｏｌｌ^ｃｍｄ（ｍｍ／ｓ）と応答値ｖ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓ（ｍｍ／ｓ）との偏差が入力される。この際、応答値ｖ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓは、レーザー速度センサ１２から入力される。速度用ＰＩ制御器１５ａ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。

【0023】

張力用ＰＩ制御器１５ｂには、圧延材１の張力の指令値Ｔ_ｒｏｌｌ^ｃｍｄ（ＭＰａ）と応答値Ｔ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓ（ＭＰａ）との偏差が入力される。この際、応答値Ｔ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓは、張力センサ１３から入力される。張力用ＰＩ制御器１５ｂ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。

【0024】

前方ハイブリッドコントローラ１５は、速度用ＰＩ制御器１５ａの出力値に張力用ＰＩ制御器１５ｂの出力値を加えることにより、前方ロールモータ４のトルク基準値τ_ｆ^ｒｅｆを算出する。トルク基準値τ_ｆ^ｒｅｆは、次の（２）式で表される。

【0025】

【数2】

【0026】

ただし、Ｊ（ｋｇ・ｍ^２）は前方ロール２の慣性モーメントである。ω_ｆ^ｒｅｆ（ｒａｄ／ｓ）は前方ロール２の角速度の基準値である。Ｃ_Ｖは速度用ＰＩ制御器１５ａにより設定される。Ｃ_Ｔは張力用ＰＩ制御器１５ｂにより設定される。

【0027】

トルク基準値τ_ｆ^ｒｅｆは、電流制御器１５ｃに入力される。電流制御器１５ｃは、トルク基準値τ_ｆ^ｒｅｆに基づいてトルク電流値Ｉ_ｑ（Ａ）を算出する。トルク電流値Ｉ_ｑに基づいて、前方ロールモータ４のｄ軸磁束φ_ｄ（Ｗｂ）が決まる。当該ｄ軸磁束φ_ｄと慣性モーメントＪとに基づいて、前方ロールモータ４の角速度の応答値ω_ｆ^ｒｅｓ（ｒａｄ／ｓ）が決まる。角速度の応答値ω_ｆ^ｒｅｓと前方ロール２の半径Ｒとに基づいて、前方ロール２の周速ｖ_ｆ^ｒｅｓ（ｍｍ／ｓ）が決まる。この際、前方ロール２の周速ｖ_ｆ^ｒｅｓは、フィードバックされない。

【0028】

次に、図４を用いて、後方ハイブリッドコントローラ１６を説明する。
図４はこの発明の実施の形態１における通板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。

【0029】

図４に示すように、後方ハイブリッドコントローラ１６は、速度用ＰＩ制御器１６ａ、張力用ＰＩ制御器１６ｂを備える。

【0030】

速度用ＰＩ制御器１６ａには、圧延材１の中央の速度の指令値ｖ_ｒｏｌｌ^ｃｍｄ（ｍｍ／ｓ）と応答値ｖ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓ（ｍｍ／ｓ）との偏差が入力される。この際、応答値ｖ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓは、レーザー速度センサ１２から入力される。速度用ＰＩ制御器１６ａ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。

【0031】

張力用ＰＩ制御器１６ｂには、圧延材１の張力の指令値Ｔ_ｒｏｌｌ^ｃｍｄ（ＭＰａ）と応答値Ｔ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓ（ＭＰａ）との偏差が入力される。この際、応答値Ｔ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓは、張力センサ１３から入力される。張力用ＰＩ制御器１６ｂ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。

【0032】

後方ハイブリッドコントローラ１６は、速度用ＰＩ制御器１６ａの出力値から張力用ＰＩ制御器１６ｂの出力値を減じることにより、後方ロールモータ９のトルク基準値τ_ｂ^ｒｅｆを算出する。トルク基準値τ_ｂ^ｒｅｆは、次の（３）式で表される。

【0033】

【数3】

【0034】

ただし、Ｊ（ｋｇ・ｍ^２）は後方ロール７の慣性モーメントである。ω_ｂ^ｒｅｆ（ｒａｄ／ｓ）は後方ロール７の角速度の基準値である。Ｃ_Ｖは速度用ＰＩ制御器１６ａにより設定される。Ｃ_Ｔは張力用ＰＩ制御器１６ｂにより設定される。

【0035】

トルク基準値τ_ｂ^ｒｅｆは、電流制御器１６ｃに入力される。電流制御器１６ｃは、トルク基準値τ_ｂ^ｒｅｆに基づいてトルク電流値Ｉ_ｑ（Ａ）を算出する。トルク電流値Ｉ_ｑに基づいて、後方ロールモータ９のｄ軸磁束φ_ｄ（Ｗｂ）が決まる。当該ｄ軸磁束φ_ｄと慣性モーメントＪとに基づいて、後方ロールモータ９の角速度の応答値ω_ｂ^ｒｅｓ（ｒａｄ／ｓ）が決まる。角速度の応答値ω_ｂ^ｒｅｓと後方ロール７の半径Ｒとに基づいて、後方ロール７の周速ｖ_ｂ^ｒｅｓ（ｍｍ／ｓ）が決まる。この際、後方ロール７の周速ｖ_ｂ^ｒｅｓは、フィードバックされない。

【0036】

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における通板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における通板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。

【0037】

図５に示すように、圧延材１の中央の速度の指令値ｖ_ｒｏｌｌ^ｃｍｄと応答値ｖ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓとの偏差は速度用ＰＩ制御器に入力される。速度用ＰＩ制御器は、当該偏差をＰＩ制御することにより「圧延材の進行方向の座標空間」におけるトルク基準値（τ_ｆ＋τ_ｂ）^ｒｅｆを算出する。トルク基準値（τ_ｆ＋τ_ｂ）^ｒｅｆは、次の（４）式で表される。

【0038】

【数4】

【0039】

トルク基準値（τ_ｆ＋τ_ｂ）^ｒｅｆは、電流制御器に入力される。電流制御器は、トルク基準値（τ_ｆ＋τ_ｂ）^ｒｅｆに基づいてトルク電流値Ｉｑを算出する。トルク電流値Ｉｑに基づいてｄ軸磁束φ_ｄが決まる。当該ｄ軸磁束φ_ｄに基づいて、「圧延材の進行方向の座標空間」における角速度の応答値（ω_ｆ＋ω_ｂ）^ｒｅｓが決まる。角速度の応答値（ω_ｆ＋ω_ｂ）^ｒｅｓに基づいて、「圧延材の進行方向の座標空間」におけるロールの周速（ｖ_ｆ＋ｖ_ｂ）^ｒｅｓが決まる。ロールの周速（ｖ_ｆ＋ｖ_ｂ）^ｒｅｓに基づいて、圧延材１の中央の速度の応答値ｖ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓが決まる。

【0040】

圧延材１の速度分布と中立点の考えに基づいて、応答値ｖ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓは、前方ロール２の周速の応答値ｖ_ｆ^ｒｅｓと後方ロール７の周速の応答値ｖ_ｂ^ｒｅｓの平均値に等しいと仮定される。この場合、応答値ｖ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓは、次の（５）式で表される。

【0041】

【数5】

【0042】

図６に示すように、圧延材１の張力の指令値Ｔ_ｒｏｌｌ^ｃｍｄと応答値Ｔ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓとの偏差は張力用ＰＩ制御器に入力される。張力用ＰＩ制御器は、当該偏差をＰＩ制御することにより「圧延材の引っ張り方向の座標空間」におけるトルク基準値（τ_ｆ−τ_ｂ）^ｒｅｆを算出する。トルク基準値（τ_ｆ−τ_ｂ）^ｒｅｆは、次の（６）式で表される。

【0043】

【数6】

【0044】

トルク基準値（τ_ｆ−τ_ｂ）^ｒｅｆは、電流制御器に入力される。電流制御器は、トルク基準値（τ_ｆ−τ_ｂ）^ｒｅｆに基づいてトルク電流値Ｉｑを算出する。トルク電流値Ｉｑに基づいてｄ軸磁束φ_ｄが決まる。当該ｄ軸磁束φ_ｄに基づいて、「圧延材の引っ張り方向の座標空間」における角速度の応答値（ω_ｆ−ω_ｂ）^ｒｅｓが決まる。角速度の応答値（ω_ｆ−ω_ｂ）^ｒｅｓに基づいて、「圧延材の引っ張り方向の座標空間」におけるロールの周速（ｖ_ｆ−ｖ_ｂ）^ｒｅｓが決まる。ロールの周速（ｖ_ｆ−ｖ_ｂ）^ｒｅｓに基づいて、圧延材１の張力の応答値Ｔ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓが決まる。

【0045】

この際、応答値Ｔ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓは、応力とひずみとの関係に基づいて算出される。この場合、応答値Ｔ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓは、次の（７）式で表される。

【0046】

【数7】

【0047】

ただし、Ｌは前方ロール２と後方ロール７との間の距離である。Ｅは圧延材１のヤング率である。

【0048】

トルク基準値τ_ｆ^ｒｅｆ、τ_ｂ^ｒｅｆとトルク基準値（τ_ｆ＋τ_ｂ）^ｒｅｆ、（τ_ｆ−τ_ｂ）^ｒｅｆとの関係は、次の（８）式で表される。

【0049】

【数8】

【0050】

（８）式に示すように、トルク基準値τ_ｆ^ｒｅｆ、τ_ｂ^ｒｅｆは、トルク基準値（τ_ｆ＋τ_ｂ）^ｒｅｆ、（τ_ｆ−τ_ｂ）^ｒｅｆから一意に決まる。

【0051】

以上で説明した実施の形態１によれば、トルク基準値τ_ｆ^ｒｅｆ、τ_ｂ^ｒｅｆ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の速度ゲインと張力ゲインとを互いに独立に設定することができる。さらに、圧延材１の速度と張力との応答性も互いに独立に設計することができる。その結果、圧延材１の蛇行を防止することができる。

【0052】

なお、圧延材１の中央の速度の応答値ｖ_ｒｏｌｌ^ｒｅｓを前方速度センサ５の出力値と後方速度センサ１０の出力値との平均値としてもよい。

【0053】

また、レーザー速度センサ１２の位置に対し、張力センサ１３の位置をずらしてもよい。この場合、レーザー速度センサ１２は、圧延材１の平面部を検出領域として圧延材１の速度を計測する。その結果、圧延材１の速度を正確に計測することができる。

【0054】

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２における通板設備の制御システムを利用した通板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。

【0055】

実施の形態１においては、レーザー速度センサ１２と張力センサ１３とは、コントローラ１４に接続されている。一方、実施の形態２においては、レーザー速度センサ１２と張力センサ１３とは、前方ドライブ装置６と後方ドライブ装置１１に接続されている。

【0056】

この場合、実施の形態１の前方ハイブリッドコントローラ１５は前方ドライブ装置６に設けられる。実施の形態１の後方ハイブリッドコントローラ１６は後方ドライブ装置１１に設けられる。

【0057】

以上で説明した実施の形態２によれば、前方ロールモータ４の応答性と後方ロールモータ９の応答性とが実施の形態１よりもよくなる。

【0058】

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３における通板設備の制御システムの前方ロールモータを説明するためのブロック線図である。図９はこの発明の実施の形態３における通板設備の制御システムの後方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。

【0059】

図８に示すように、前方ロールモータ４には、外乱オブザーバ１７が実装される。

【0060】

前方ロールモータ４のトルク応答値τ_ｆ^ｒｅｓには、外乱トルクτ_ｄｉｓ（Ｎ・ｍ）も含む。外乱トルクτ_ｄｉｓは、圧延材１の中央の張力による負荷トルク、前方ロール２の偏心等により発生する。

【0061】

外乱オブザーバ１７には、トルク基準値τ_ｆ^ｒｅｆが入力される。外乱オブザーバ１７には、前方ロールモータ４の角速度の応答値ω_ｆ^ｒｅｓが入力される。応答値ω_ｆ^ｒｅｓは、前方速度センサ５から入力される。

【0062】

外乱オブザーバ１７は、トルク基準値τ_ｆ^ｒｅｆと角速度の応答値ω_ｆ^ｒｅｓとに基づいて外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ^ｅｓｔ（Ｎ・ｍ）を算出する。この際、カットオフ周波数ｇ_ｄｉｓ（ｒａｄ／ｓ）と前方ロール２の慣性モーメントのノミナル値Ｊ_ｎ（ｋｇ・ｍ^２）とが利用される。外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ^ｅｓｔは、トルク基準値τ_ｆ^ｒｅｆにフィードフォワード補償される。外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ^ｅｓｔは、外乱トルクτ_ｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。

【0063】

図９に示すように、後方ロールモータ９には、外乱オブザーバ１７が実装される。

【0064】

図９に示すように、後方ロールモータ９のトルク応答値τ_ｂ^ｒｅｓには、外乱トルクτ_ｄｉｓ（Ｎ・ｍ）も含む。外乱トルクτ_ｄｉｓは、圧延材１の中央の張力による負荷トルク、後方ロール７の偏心等により発生する。

【0065】

外乱オブザーバ１７には、トルク基準値τ_ｂ^ｒｅｆが入力される。外乱オブザーバ１７には、後方ロールモータ９の角速度の応答値ω_ｂ^ｒｅｓが入力される。応答値ω_ｂ^ｒｅｓは、後方速度センサ１０から入力される。

【0066】

外乱オブザーバ１７は、トルク基準値τ_ｂ^ｒｅｆと角速度の応答値ω_ｂ^ｒｅｓとに基づいて外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ^ｅｓｔ（Ｎ・ｍ）を算出する。この際、カットオフ周波数ｇ_ｄｉｓ（ｒａｄ／ｓ）と後方ロール７の慣性モーメントのノミナル値Ｊ_ｎ（ｋｇ・ｍ^２）とが利用される。外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ^ｅｓｔは、トルク基準値τ_ｂ^ｒｅｆにフィードフォワード補償される。外乱トルクの推定値τ_ｄｉｓ^ｅｓｔは、外乱トルクτ_ｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。

【0067】

次に、図１０と図１１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１０はこの発明の実施の形態３における通板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１１はこの発明の実施の形態３における通板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。

【0068】

図１０に示すように、「圧延材の進行方向の座標空間」においても、外乱オブザーバ１７が動作する。その結果、「圧延材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。

【0069】

図１１に示すように、「圧延材の引っ張り方向の座標空間」においても、外乱オブザーバ１７が動作する。その結果、「圧延材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。

【0070】

以上で説明した実施の形態３によれば、「圧延材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、完全な非干渉制御を行うことができる。

【0071】

実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４における通板設備の制御システムの前方ロ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４における通板設備の制御システムの後方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。

【0072】

図１２に示すように、前方ロールモータ４には、ＳＦＣ（Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ）１８が実装される。ＳＦＣ１８は、電流制御モデル１８ａ、規範モデル１８ｂ、ＰＤ制御器１８ｃを備える。

【0073】

ＳＦＣ１８において、電流制御モデル１８ａは、トルク基準値τ_ｆ^ｒｅｆを一次遅れ系として近似する。規範モデル１８ｂは、電流制御モデル１８ａの出力値に基づいて前方ロールモータ４の角速度のモデル値ω_ｆｍ^ｒｅｓ（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ω_ｆｍ^ｒｅｓと応答値ω_ｆ^ｒｅｓの偏差をＰＤ制御することにより、補償トルクτ_ｃｍｐ（Ｎ・ｍ）を算出する。補償トルクτ_ｃｍｐは、トルク基準値τ_ｆ^ｒｅｆにフィードフォワード補償される。補償トルクτ_ｃｍｐは、外乱トルクτ_ｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。

【0074】

図１３に示すように、後方ロールモータ９には、ＳＦＣ１８が実装される。ＳＦＣ１８は、電流制御モデル１８ａ、規範モデル１８ｂ、ＰＤ制御器１８ｃを備える。

【0075】

ＳＦＣ１８において、電流制御モデル１８ａは、トルク基準値τ_ｂ^ｒｅｆを一次遅れ系として近似する。規範モデル１８ｂは、電流制御モデル１８ａの出力値に基づいて後方ロールモータ９の角速度のモデル値ω_ｂｍ^ｒｅｓ（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ω_ｂｍ^ｒｅｓと応答値ω_ｂ^ｒｅｓの偏差をＰＤ制御することにより、補償トルクτ_ｃｍｐ（Ｎ・ｍ）を算出する。補償トルクτ_ｃｍｐは、トルク基準値τ_ｂ^ｒｅｆにフィードフォワード補償される。補償トルクτ_ｃｍｐは、外乱トルクτ_ｄｉｓを相殺する。その結果、外乱の影響が取り除かれる。

【0076】

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４における通板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４における通板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。

【0077】

図１４に示すように、「圧延材の進行方向の座標空間」においても、ＳＦＣ１８が動作する。その結果、「圧延材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。

【0078】

図１５に示すように、「圧延材の引っ張り方向の座標空間」においても、ＳＦＣ１８が動作する。その結果、「圧延材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。

【0079】

以上で説明した実施の形態４によれば、「圧延材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】

なお、実施の形態１〜３の設備と同等の設備において、紙、パルプ、フィルを搬送対象としてもよい。

【符号の説明】

【0081】

１ 圧延材、 ２ 前方ロール、 ３ 前方送りロール、 ４ 前方ロールモータ、 ５ 前方速度センサ、 ６ 前方ドライブ装置、 ７ 後方ロール、 ８ 後方送りロール、 ９ 後方ロールモータ、 １０ 後方速度センサ、 １１ 後方ドライブ装置、 １２ レーザー速度センサ、 １３ 張力センサ、 １４ コントローラ、 １５ 前方ハイブリッドコントローラ、 １５ａ 速度用ＰＩ制御器、 １５ｂ 張力用ＰＩ制御器、 １５ｃ 電流制御器、 １６ 後方ハイブリッドコントローラ、 １６ａ 速度用ＰＩ制御器、 １６ｂ 張力用ＰＩ制御器、 １６ｃ 電流制御器、 １７ 外乱オブザーバ、 １８ＳＦＣ １８ａ 電流制御モデル、 １８ｂ 規範モデル、 １８ｃ ＰＤ制御器

【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】