專利名稱：熱軋串聯(lián)式軋機(jī)的凸度形狀控制裝置以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱軋軋機(jī)的凸度(crown)形狀控制方法，涉及適用于通過 采用在軋制中所檢測出的凸度和形狀的值的運(yùn)算來使它們在鋼板的長軸 方向均一化的控制方式。
背景技術(shù)：
以往，公知作為熱軋軋機(jī)的凸度控制裝置采用以下的方式。在專利文 獻(xiàn)1中，公開了下述方法，即采用在軋制中得到的鋼板的凸度比率與目標(biāo) 凸度比率的偏差，運(yùn)算各臺(tái)架(stand)的進(jìn)入側(cè)和出去側(cè)的凸度比率成為 一定的彎曲器(bender)指令，在板凸度變更點(diǎn)達(dá)到各臺(tái)架的時(shí)刻變更各個(gè) 彎曲操作量。在此凸度比率為凸度除以板厚的值。其結(jié)果，不會(huì)對(duì)板的形 狀(平坦度)帶來影響，能夠使凸度接近目標(biāo)值。
在專利文獻(xiàn)2中，在建立(setup)控制中，將中間臺(tái)架之一作為檢 查臺(tái)架，求得該臺(tái)架的目標(biāo)凸度比率，在推定為實(shí)際的值超過的情況下， 將超過量分配到上游側(cè)的臺(tái)架并進(jìn)行控制。進(jìn)而公開了在凸度控制操作量 達(dá)到界限的臺(tái)架中，變更該臺(tái)架以及上游臺(tái)架的凸度比率設(shè)定值的方法。
專利文獻(xiàn)1日本特開昭63-123509號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2日本特開平4-加0912號(hào)公報(bào)
但是，在專利文獻(xiàn)1的方法中，將各臺(tái)架的目標(biāo)凸度比率限制為固定， 但存在處于凸度控制范圍的制約的問題。如上述那樣凸度比率根據(jù)凸度和 板厚而被算出，但各臺(tái)架的進(jìn)入出去側(cè)板厚根據(jù)軋制計(jì)劃而存在，不會(huì)以 凸度控制的程度來變更，因此存在只與進(jìn)入軋機(jī)時(shí)的鋼板的凸度比率相當(dāng) 的凸度比率作為目標(biāo)凸度比率能實(shí)現(xiàn)的問題。此外，對(duì)與凸度同時(shí)矯正軋 制中的形狀的錯(cuò)亂沒有考慮。
此外，在將專利文獻(xiàn)2的方法使用于使用檢測凸度的反饋控制中時(shí)，
在通過修正操作量的所有的臺(tái)架位于上游的鋼板部位完全地反映反饋控 制的效果，但在比其更下游的鋼板部位，存在只部分地反映反饋控制的效 果的問題。例如在反饋控制中變更1 5臺(tái)架的操作量時(shí)，在反饋控制開
始時(shí)刻位于3臺(tái)架之下的鋼板部位沒有施加1臺(tái)架與2臺(tái)架的操作量變更，
因此存在反饋控制的效果不充分的問題。此外，存在只位于l臺(tái)架以前的 鋼板部位反映反饋控制的所有的效果的問題。進(jìn)而，由于固定檢查臺(tái)架， 因此為了凸度控制而確保的臺(tái)架數(shù)為固定。因此按照凸度偏差的大小，存 在所確保的臺(tái)架數(shù)不充分，或者過剩的問題。
此外，考慮了通過在上游臺(tái)架進(jìn)行實(shí)績凸度距目標(biāo)凸度的偏差消除， 減小凸度控制對(duì)鋼板形狀所帶來的影響，但對(duì)與凸度同時(shí)矯正形狀的錯(cuò)亂 沒有考慮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的課題在于，在形狀的矯正(鋼板的平坦化)中也考慮 實(shí)績凸度相對(duì)目標(biāo)凸度的偏差，并且充分地使用操作端的控制能力來消除 實(shí)績凸度相對(duì)目標(biāo)凸度的偏差。還在于按照跟蹤鋼板部位的臺(tái)架通過使操 作量變更階段化，從而使反饋控制的響應(yīng)最大化。此外，在于通過將使用 于凸度偏差消除的臺(tái)架和使用于形狀矯正的臺(tái)架在軋制中最佳分配，從而 消除操作端的過與不足，根據(jù)凸度偏差消除和形狀平坦化這兩方面使凸度 和形狀的反饋控制最佳化。
在為了解決上述課題而提出的本發(fā)明中，具備凸度比率計(jì)算部，其
根據(jù)從鋼板檢測出的實(shí)績凸度求出實(shí)績凸度比率；操作量分配部，其求出
實(shí)績凸度比率與目標(biāo)凸度比率的偏差，決定消除該偏差的臺(tái)架，并且根據(jù)
應(yīng)由各臺(tái)架消除的偏差求出各臺(tái)架的操作量變更量；和操作量校正部，其 對(duì)被分配的操作量，針對(duì)反饋控制的效果沒有完全反映的鋼板部位，算出 后段臺(tái)架的校正操作量，并在該鋼板部位的臺(tái)架通過時(shí)刻切換校正操作量 并輸出；形狀控制部，其輸出用于矯正從鋼板檢測出的形狀的操作量，還 具備反饋操作量輸出部，其合成操作量校正部的輸出與形狀控制部的輸出 來算出各臺(tái)架的操作量的反饋修正量。
還具備控制臺(tái)架決定部，其注目于凸度距目標(biāo)值的偏差或者凸度比率
距目標(biāo)值的偏差與形狀矯正量的相對(duì)的大小，在軋制中將使用于凸度控制 與形狀控制的臺(tái)架最優(yōu)化。
對(duì)本發(fā)明的作用進(jìn)行說明。對(duì)凸度比率計(jì)算部所算出的凸度比率，操 作量分配部求出使用于凸度控制的臺(tái)架中最下游臺(tái)架的出去側(cè)凸度比率 之間的偏差，通過將該偏差分配給使用于凸度控制的各臺(tái)架，來決定其消 除比率，算出各臺(tái)架的操作量。操作量校正部針對(duì)反饋控制的效果只部分 地反映的鋼板部位，校正分配給后段臺(tái)架的操作量，與鋼板部位對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián) 地切換校正后的操作量并輸出。
通過本發(fā)明，能夠?qū)?duì)于鋼板部位的反饋控制的效果最大化。迸而控 制單元決定部著眼于凸度比率的偏差與形狀矯正量的相對(duì)關(guān)系，在凸度比 率的偏差變大且形狀比較的平坦時(shí)，為了凸度控制而從上游確保與需要的 臺(tái)架數(shù)，在此之后使用于形狀平坦化直到最終臺(tái)架。另一方面，凸度偏差 的比率小時(shí)，從上游減少已確保的用于凸度控制的臺(tái)架數(shù)，將下游的較多 的臺(tái)架使用于形狀平坦化?？刂茊卧獩Q定部，如上那樣按照軋制中得到的 凸度與形狀的實(shí)績值將使用于凸度控制與形狀矯正的臺(tái)架最佳化。


圖1為本發(fā)明的一實(shí)施例的凸度/形狀控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。 圖2為表示凸度與形狀(平坦度)的定義的說明圖。 圖3為表示凸度比率計(jì)算單元的處理的流程圖。 圖4為表示操作量分配單元的處理的流程圖。
圖5為表示操作量校正單元的處理的流程圖。
圖6為表示鋼板的區(qū)域的模式圖。
圖7為表示形狀控制單元的處理的流程圖。
圖8為本發(fā)明的其它實(shí)施例的凸度/形狀控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖9為表示其它實(shí)施例的控制單元決定單元的處理的流程圖。
圖10為表示其它實(shí)施例的控制單元決定單元的處理的一部分的流程圖。
100…凸度/形狀控制裝置；i0l…建立單元；i02…控制模型；i03…凸 度/形狀接收單元；i04…凸度/形狀反饋控制單元;iii…操作量分配單
元；113...操作量校正單元；114...形狀控制單元；115...反饋操作量輸出單 元；130"操作量算出單元；150...控制對(duì)象；170...凸度/形狀計(jì)量器；801...
控制臺(tái)架決定單元。
具體實(shí)施例方式
在熱軋串聯(lián)式軋機(jī)中，將各臺(tái)架的控制能力最佳分配到凸度控制與形 狀控制的結(jié)果、生產(chǎn)接近目標(biāo)值的凸度和平坦的形狀在長軸方向分布的鋼 板。其結(jié)果，能夠生產(chǎn)高品質(zhì)的鋼板。
實(shí)施例1
圖l表示本發(fā)明的一實(shí)施例的凸度/形狀控制裝置的結(jié)構(gòu)。凸度/形狀
控制裝置100從控制對(duì)象150接收各種信號(hào)，將控制信號(hào)向控制對(duì)象150 輸出。
首先，說明控制對(duì)象150的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，控制對(duì)象150為由多 個(gè)臺(tái)架構(gòu)成的熱軋串聯(lián)式軋機(jī)，本例中的軋機(jī)151構(gòu)成為將臺(tái)架152連續(xù) 配置7臺(tái)。圖1中鋼板從左向右移動(dòng)，由上一工序的粗軋制機(jī)生產(chǎn)的厚度 30mm左右的原材料161在軋機(jī)151的各臺(tái)架通過軋制依次被加工為變薄 時(shí)，在F7出去側(cè)最終作為lmm 10mm左右的鋼板160被輸出。在本實(shí)施 例中，在軋機(jī)151的最終臺(tái)架(F7)出去側(cè)，設(shè)置測定鋼板160的凸度與形 狀(平坦度)的凸度/形狀計(jì)量器170。
圖2說明凸度與形狀的定義。凸度C為表示板的寬度方向的外形的指 標(biāo)，由中央的厚度與距邊緣一定距離部的厚度之差來表示。使用圖中的標(biāo) 記時(shí)，凸度C由式(l)表示。
C=hc-(hel+he2)/2 (1)
將凸度C除以板厚后的值稱作凸度比率e。將hel、 he2的測定點(diǎn)即距 邊緣的距離以40mm定義的情況較多，但也有25mtn和70mm的情況。凸度/ 形狀計(jì)量器170，如圖所示在板寬度方向具有多個(gè)測定點(diǎn)201，在檢測出 板寬度方向的板厚分布的基礎(chǔ)上，算出凸度量。在本實(shí)施例中板寬度方向 的厚度分布，主要以對(duì)工作輥153施加的鋼板寬度方向的折彎力被控制的 情況為例進(jìn)行說明，但在使上下的輥交叉(cross),以交叉角進(jìn)行控制的 情況下，也能同樣適用本發(fā)明。以下將折彎力稱作彎曲力。
一方形狀由將鋼板中央部與端部的板長差除以板長(單位長)，并乘以
規(guī)定的系數(shù)的值來表示。與鋼板160的中央部相比，端部的距離較長時(shí)，
處于端伸展，成為端部起伏的鋼板。與此相對(duì)，與端部相比，中央部的距 離較長時(shí)，成為稱作中伸展的形狀，成為中央部付近凹下且凸出的形狀。
圖的標(biāo)記中板的形狀(平坦度)limit由式(2)表示。 Iunit二lOOOOO. {lc-ael+le2)/2}/lc (2)
Iunit為零時(shí)表示中央部與端部的板長一致，成為平坦的形狀。 從凸度/形狀控制裝置100向軋機(jī)151輸出的操作量為彎曲力的設(shè)定 值。此外，凸度/形狀計(jì)量器170檢測出控制的結(jié)果所得到的鋼板160的 凸度與形狀的值，作為測量值向凸度/形狀控制裝置100輸出。實(shí)際上很 多信號(hào)被獲取，但這里只集中到必要的部分進(jìn)行說明。
接下來，說明凸度/形狀控制裝置100的結(jié)構(gòu)。凸度/形狀控制裝置100 以得到目標(biāo)的鋼板凸度與平坦的形狀為目的來決定各臺(tái)架的目標(biāo)凸度比 率(通過乘以板厚而與目標(biāo)凸度等價(jià))。在此，作為一般的凸度形狀控制的 方針，以從上流以固定數(shù)目的臺(tái)架得到目標(biāo)凸度比率，在剩余的下游臺(tái)架 按照凸度比率成為固定的方式進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)平坦形狀的情況為例進(jìn)行 說明。作為一例，按照由F1 F5的控制得到目標(biāo)凸度比率的方式控制彎 曲器，在F6、 F7中按照與通過軋制而板厚減少相對(duì)應(yīng)而使凸度減少，將
凸度比率保持為固定的方式控制彎曲器。
凸度/形狀控制裝置100具有建立(setup)單元IOI，其參照控制 模型102來算出用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)凸度與平坦形狀的各臺(tái)架的彎曲器指令系列 BO;和凸度/形狀反饋控制單元104，其在軋制鋼板160中，經(jīng)由凸度/形 狀接收單元103接收凸度/形狀計(jì)量器170的測量結(jié)果，算出凸度的距目 標(biāo)值的偏差和形狀的距平坦形狀的偏差，為了在最終臺(tái)架(F7)出去側(cè)得到 目標(biāo)凸度與平坦形狀而算出各臺(tái)架的彎曲器指令的修正量AB。并且，具 備操作量算出單元130，其將建立單元102的輸出BO與凸度/形狀反饋控 制單元104的輸出AB相加，輸出對(duì)各臺(tái)架的最終的彎曲器設(shè)定值Bref。
進(jìn)而凸度/形狀反饋控制單元104具有凸度比率算出單元110，其從 凸度/形狀接收單元103獲取凸度量，并換算為凸度比率；操作量分配單 元111，算出用來消除目標(biāo)凸度比率與所算出的凸度比率的偏差的彎曲器
修正量，將其分配到凸度控制用所分派的臺(tái)架。此外，在分配臺(tái)架中相對(duì) 地上游側(cè)臺(tái)架的操作量變更越大，對(duì)凸度偏差消除的延遲時(shí)間越長，相對(duì) 與此，具有操作量校正單元113，其為了實(shí)現(xiàn)凸度控制的高響應(yīng)化，按照 由跟蹤單元112所得到的鋼板160的位置信息，進(jìn)行用于由下游側(cè)臺(tái)架的 彎曲器操作量校正暫時(shí)地校正上游側(cè)臺(tái)架的控制響應(yīng)延遲的操作量校正 計(jì)算。還具備從凸度/形狀接收單元103獲取形狀的測量值，算出形狀 控制用所分配的臺(tái)架的彎曲器修正量的形狀控制單元114;組合操作量校
正單元113與形狀控制單元114的輸出，算出各臺(tái)架的最終的彎曲器修正 量并輸出的反饋操作量輸出單元115。
以下，對(duì)各部分的處理詳細(xì)地進(jìn)行說明?？刂颇Ｐ?02為用于推定軋 制后(各臺(tái)架出去側(cè))的鋼板的凸度量的數(shù)式，凸度除了彎曲器的值之外， 主要由軋制前(各臺(tái)架進(jìn)入側(cè))的鋼板的凸度量、軋制載重、工作輥152的 寬度方向的輥徑分布形狀(工作輥凸度)來決定，作為一例有(3)-(5)式那 樣的代數(shù)式。如上所述那樣，將凸度除以板厚后的值稱作凸度比率，代數(shù) 式中sH表示軋制前的凸度比率，sh表示軋制后的凸度比率。
eh二Al .sH+A2'B+A3畫P+A4CRW+A5 (3)
sh二Ch/hc (4)
sH二CH/Hc (5)
其中，CH:鋼板進(jìn)入側(cè)凸度量(軋制前凸度量)、Ch:鋼板出去側(cè)凸度量 (軋制后凸度量)、Hc:進(jìn)入側(cè)板厚、hc:出去側(cè)板厚、B:彎曲量、P:軋制載 重、C麗:工作輥凸度、A1 A5:由板厚、板寬度、鋼種等決定的系數(shù)。
建立(setup)單元101根據(jù)為了得到目標(biāo)板厚而確定的各臺(tái)架(F1 F7)的軋制載重、鋼板160的溫度、寬度、鋼種等，決定以最終路徑(path) 得到目標(biāo)凸度那樣的各臺(tái)架出去側(cè)的目標(biāo)凸度比率后，采用進(jìn)入側(cè)凸度、 進(jìn)入側(cè)板厚、出去側(cè)板厚、軋制載重以及工作輥凸度的推定值，根據(jù)由 (3) (5)式所提供的參數(shù)與鋼板出去側(cè)凸度量的關(guān)系，算出實(shí)現(xiàn)各臺(tái)架出
去側(cè)的目標(biāo)凸度的各臺(tái)架的彎曲器值并輸出。此外工作輥凸度的推定通過 采用考慮了軋制中的熱膨脹量、工作輥153交換后的磨耗所引起的輥徑的 減少效果、工作輥153的鋼板寬度方向的位移量后的運(yùn)算而被確定。
圖3表示凸度比率計(jì)算單元的處理。S3-l中，凸度比率計(jì)算單元IIO
獲取由凸度/形狀接收單元103所獲取的鋼板160的凸度測量值Cact與最 終臺(tái)架(F7)出去側(cè)的板厚h7。 h7也可為對(duì)鋼板160的測量值，也可使用 預(yù)先決定的制造指令(目標(biāo)板厚)。接下來，在S3-2中通過凸度測量值Cact 除以板厚h7而計(jì)算凸度比率sact。
圖4表示操作量分配單元111的處理。在通常的凸度'形狀控制中， 采用能將凸度控制為較大的上游臺(tái)架得到目標(biāo)凸度比率，在下游臺(tái)架中按 照控制目標(biāo)使凸度比率為一定，來按照根據(jù)板厚而凸度減少的方式進(jìn)行彎 曲器設(shè)定。公知在下游臺(tái)架中使凸度比率為一定來進(jìn)行軋制，從而平坦度 得到改善。
在本實(shí)施例中表示，在F1 F5中消除凸度偏差，在F5出去側(cè)達(dá)到目 標(biāo)凸度比率的基礎(chǔ)上，在F6、 F7進(jìn)行凸度比率固定控制的實(shí)施例。S4-l 中表示針對(duì)凸度比率計(jì)算單元110的輸出即凸度比率的實(shí)績與目標(biāo)凸度比 率的偏差A(yù)sh，將該偏差采用F1 F5的哪一個(gè)臺(tái)架消除多少程度，并算出 凸度比率偏差消除比率Yl 丫5。 y1 y5也可根據(jù)預(yù)先決定的規(guī)范來決定， 也可采用Fl、 f2等的上游臺(tái)架最大限度地消除，也能考慮響應(yīng)性來增大 f5、 f4等的下游臺(tái)架的消除比率。
接下來，在S4-2按照對(duì)各臺(tái)架分配的Yl y5，算出各臺(tái)架的彎曲器 修正量。彎曲器修正量Ab，對(duì)于各臺(tái)架，由式(6)來計(jì)算。
Abi二a' (3b/^h) 'Ashi二cr (1/A2) 'Ashi (6)
其中，(x:反饋控制增益、i:臺(tái)架編號(hào)。
在此，(3b/^h)為凸度比率偏差與彎曲器修正量的影響系數(shù)，由(3) 式的彎曲器的系數(shù)a2被提供。采用該系數(shù)能夠?qū)С鰹榱讼鼳sh的凸度 比率偏差所需要的彎曲器修正量。由各臺(tái)架消除的凸度比率按照丫1 Y5(—般yl y5的和為1)由式(7)求出。
Ash3"3'Aeh (7) Ash4二y4■ Ash Ash5二y5,Ash
a也可為按每臺(tái)架而不同的值，也可相同。另一方面，在彎曲器中存
在機(jī)械的上下限制約(最大值以及最小值)。
在S4-3中，判定彎曲器的輸出為上限或者下限中的任一個(gè)時(shí)是否存 在飽和的臺(tái)架。判定也可按照彎曲器的輸出是否與上限值或者下限值一致 來進(jìn)行。在輸出飽和的臺(tái)架不存在的情況下結(jié)束處理。在輸出飽和的臺(tái)架
存在的情況下，在該臺(tái)架的出去側(cè)不能得到期望的凸度，因此在S4-4中
搜索在彎曲器輸出具有余裕的臺(tái)架是否還在別處存在的處理。在彎曲器輸 出具有余裕的臺(tái)架不存在的情況下，用盡控制能力，通過不期望在此以上 的凸度控制改善來結(jié)束處理。
在彎曲器輸出具有余裕的臺(tái)架存在的情況下，通過使用這些臺(tái)架的余
裕量，進(jìn)而期望凸度控制性能的改善，因此在S4-5中，將分配給彎曲器 輸出在上下限飽和的臺(tái)架(制約違反臺(tái)架)的消除比率Y中由該臺(tái)架不能消 除的部分分配給具有余裕的臺(tái)架。以彎曲器輸出在上限飽和的情況為例 時(shí)，由該臺(tái)架不能消除的凸度比率能由(8)式算出。 △ehl 1 i二A2. (bO+Ab-Bmax) i (8)
其中，bO:當(dāng)前的彎曲器設(shè)定值、i:臺(tái)架編號(hào)、Bmax:彎曲器輸出最 大值、Ashlli:由第i臺(tái)架不能消除的凸度比率。
通過按照余裕量變更彎曲器輸出具有余裕的臺(tái)架的彎曲器輸出，進(jìn)行 抵消Ashl的處理。(9)式表示通過校正由該臺(tái)架能消除的凸度比率。
<formula>formula see original document page 12</formula> (9)
其中，Ashl2i:由第i臺(tái)架的校正能消除的凸度比率、i:臺(tái)架編號(hào)。 根據(jù)(9)式， 一邊算出由具有余裕的臺(tái)架能消除的凸度比率，一邊進(jìn) 行凸度比率偏差消除比率的yl y5分配。由此，最大限使用各臺(tái)架的彎 曲器輸出，消除凸度比率的偏差。由S4-6算出最終的F1 F5的彎曲器修 正量Abl Ab5并向操作量校正單元輸出。
在本實(shí)施例中，操作量分配單元111的起動(dòng)周期(反饋控制周期)在增 大反饋控制增益a的基礎(chǔ)上，彎曲器修正后、通過F1上游的鋼板到達(dá)凸 度/形狀計(jì)量器170，也可將凸度/形狀計(jì)量器170的測定結(jié)束作為下一次 的起動(dòng)定時(shí)，按照通常的反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法也能夠減小反饋控制增
益(X并提高控制頻率。
圖5表示操作量校正單元的處理。操作量校正單元113中，按照以反
饋控制被起動(dòng)的時(shí)刻為起點(diǎn)的鋼板部位的移動(dòng)進(jìn)行校正Abl Ab5的處理。
圖6表示由(1) (5)定義反饋控制被起動(dòng)的時(shí)刻的鋼板部位的區(qū)域的 例子。由于對(duì)于凸度比率的偏差修正F1 F5的彎曲器，因此(l)為僅F5 的彎曲器修正效果有效的區(qū)域，(2)為F5與F4， (3)為F5 F3， (4)為僅 f5 f2的彎曲器修正效果有效的區(qū)域。進(jìn)而(5)為分配給凸度控制的所有 臺(tái)架(F5 F1)的彎曲器修正效果有效的區(qū)域。根據(jù)以上在區(qū)域(1) (4)中 彎曲器修正的凸度比率偏差消除效果不充分，因此在操作量校正單元113 中，在下游側(cè)臺(tái)架具有控制余裕的情況下，以提高凸度比率偏差的消除效 果為目的進(jìn)行利用控制余裕的彎曲器輸出的校正。
在S5-l中，算出過渡區(qū)域(l) (4)的彎曲器校正量Ab51、Ab52、Ab53、 △b54、 Ab42、 Ab43、 Ab44、 Ab33、 Ab34、 Ab24。 Abxy表示x臺(tái)架相對(duì) 區(qū)域y的校正量。
校正量的算出通過以下的運(yùn)算來進(jìn)行。即用于凸度比率偏差消除的彎 曲器值的修正，通過在區(qū)域(l)中進(jìn)行將F1 F4所分擔(dān)的凸度比率偏差消 除比率Yl Y4全部分配給F5的運(yùn)算來算出Ab51。即設(shè)丫5為1時(shí)，通過 (7)式Ash5 = l，因此在該條件下通過(6)式算出該情況下的第5臺(tái)架的彎 曲器修正量Ab51。區(qū)域(2)中通過將Yl y3分配給F4、 F5來算出Ab52、 Ab42。即在預(yù)定的i4+Y5為1的分配的基礎(chǔ)下，根據(jù)(7)式算出由F4與F5 修正的凸度比率，根據(jù)(6)式算出此時(shí)的第4臺(tái)架與第5臺(tái)架的彎曲器修 正量Ab52、 Ab42。同樣，在區(qū)域(3)中將Td y2分配到F3 F5，通過在 設(shè)Y3+Y4+Y5為1的分配的基礎(chǔ)下的計(jì)算，算出Ab53、 Ab43、 Ab33。采用 同樣的計(jì)算在區(qū)域(4)，將y1分配給f2 f5，采用設(shè)，+Y3+i4+Y5為1的 分配的基礎(chǔ)下的計(jì)算來算出Ab52、 Ab42、 Ab32、 Ab22。
分配運(yùn)算采用操作量分配單元111的處理從F1 F5將成為分配對(duì)象 的臺(tái)架變更為上述的每一個(gè)，從而能夠通過圖4所示的運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。并且通 過按每個(gè)臺(tái)架進(jìn)行S5-2 S5-7的處理算出各區(qū)域通過該臺(tái)架時(shí)的彎曲器 修正量并輸出。
在S5-2中，根據(jù)跟蹤單元112的輸出判定各臺(tái)架當(dāng)前軋制的控制區(qū) 域。跟蹤單元從控制對(duì)象150獲取輥速度V，反饋控制被起動(dòng)后計(jì)算以后
的鋼板160的移動(dòng)量，并判定各臺(tái)架當(dāng)前軋制的區(qū)域?yàn)?1) (5)的那一個(gè)。
由于軋制區(qū)域(1)的可能性存在的區(qū)域在本實(shí)施例中只為F5，因此在S5-3 中輸出Ab5+Ab51作為F5的彎曲器修正量。在軋制區(qū)域(2)的情況下，針 對(duì)具有該可能性的F5、 F4，在S5-4輸出Ab5+Ab52作為F5的彎曲器修正 量，輸出Ab4+Ab42作為F4的彎曲器修正量。在軋制區(qū)域(3)的情況下， 針對(duì)存在該可能性的F5 F3，在S5-5中輸出Ab5+Ab53作為F5的彎曲器 修正量，輸出Ab4+Ab43作為F4的彎曲器修正量，輸出Ab3+Ab33作為F3 的彎曲器修正量。在軋制區(qū)域(4)的情況下，針對(duì)具有該可能性的F5 F2， 在S5-6輸出Ab5+Ab52作為F5的彎曲器修正量，輸出Ab4+Ab42作為F4 的彎曲器修正量，輸出Ab3+Ab32作為F3的彎曲器修正量，輸出Ab2+Ab22 作為F2的彎曲器修正量。在軋制區(qū)域(5)的情況下，針對(duì)不需要校正的 F5 F1，在S5-7輸出Ab5、 Ab4、 Ab3、 Ab2、 Abl作為F5 F1的彎曲器 修正量。通過用于用盡這樣的各臺(tái)架的凸度控制能力的校正處理，能夠提 高凸度控制的響應(yīng)。
圖7表示形狀控制單元114的處理。在S3-1中取得由凸度/形狀控制 單元103取得的形狀Fact。并且作為一例由(10)式算出F6與F7的彎曲器
修正量。
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其中，(31、 P2:控制增益。
一般針對(duì)邊緣波(突緣伸展)形狀增大彎曲器的輸出，針對(duì)中心凹凸 (中伸展)減小彎曲器的輸出，從而實(shí)現(xiàn)形狀的平坦化。作為彎曲器修正量， 也可考慮由F1 F5附加抵消修正凸度比率的影響的運(yùn)算而算出。即在按 照F5出去側(cè)的凸度比率變大的方式修正F1 F5的彎曲器的情況下，在形 狀上付與突緣伸展傾向的影響，因此針對(duì)由(9)式得到的值增大F6、 F7的 彎曲器來抵消該影響。相反在按照F5出去側(cè)的凸度比率減小的方式修正 F1 F5的彎曲器的情況下，針對(duì)形狀付與中伸展傾向的影響，因此針對(duì)由 (9)式計(jì)算的值減小F6、 F7的彎曲器，來抵消該影響。
在本實(shí)施例中，將F1 F5作為凸度偏差修正用臺(tái)架，將F6、 F7作為 形狀平坦化用臺(tái)架，但也可考慮例如將F1 F4作為凸度偏差修正用臺(tái)架，
將F5 F7作為形狀平坦化用臺(tái)架那樣的其他的分擔(dān)。此外，將簡單的測 量裝置作為凸度/形狀計(jì)量器170，但兩者也有在單一的單元中被一體化的 情況，也有凸度計(jì)量器與形狀計(jì)量器物理地被分離的情況。對(duì)哪一種情況 本發(fā)明都能同樣適用。進(jìn)而在由于故障而不能使用的臺(tái)架(虛擬臺(tái)架)存在 的情況下，通過將該臺(tái)架的凸度比率偏差消除比率Y設(shè)為0，也能夠同樣 適用本發(fā)明。
實(shí)施例2
接下來表示本發(fā)明的第2實(shí)施例。在第l實(shí)施例中，將預(yù)先決定的臺(tái) 架分別分配到凸度控制與形狀控制，但在本實(shí)施例中，表示按照在軋制中 檢測出的凸度偏差與平坦度，將分配給凸度控制的臺(tái)架與分配給形狀控制 的臺(tái)架實(shí)時(shí)地最佳化的實(shí)施例。
圖8表示第2實(shí)施例的凸度/形狀控制裝置的結(jié)構(gòu)。新設(shè)置的控制臺(tái) 架決定單元801基于由凸度/形狀接收單元103獲取的凸度與形狀(平坦度) 的檢測值，進(jìn)行分配給凸度控制與形狀控制的臺(tái)架的最佳化處理，將結(jié)果 輸出到凸度/形狀反饋控制單元104。
圖9表示控制臺(tái)架決定單元801的處理。S9-l中獲取凸度檢測值Cact、 形狀檢測值Fact以及最終臺(tái)架(F7)出去側(cè)板厚h7。S9-2中根據(jù)(Cact/h7) 計(jì)算最終臺(tái)架出去側(cè)的凸度比率sact,進(jìn)而將sact距目標(biāo)凸度比率et的 偏差(eact-st)作為Ash。在S9-3根據(jù)sact與Fact ^相對(duì)關(guān)系來確定分
配給凸度控制的臺(tái)架與分配給形狀控制的臺(tái)架。
定性地來說，Aeh越大，分配給凸度控制的臺(tái)架數(shù)就越多，但在簡單 的例子中，考慮通過下述中表示例子的指示器來確定分配給凸度控制的臺(tái) 架數(shù)目。即針對(duì)平坦度Fact小時(shí)(鋼板平坦時(shí)，例如lFactl〈30IUNIT時(shí)) 和不是這種情況時(shí)，分別按照(ll)、 (12)式變更按照Ash的大小使用于凸 度控制的臺(tái)架。
|Fact|<30IUNIT時(shí) (11)
I Ash I 〈0.001 僅F1
0. OOl蕓|Ash|<0. 002 F1 F2
0. 002蕓|Ash|〈0. 005 F1 F3
0. 005^ |Ash|〈0. 010 F1 F4
0. 010SlAshl F1 F5 30I麗T^ lFacti時(shí) (12)
|Aeh| 〈0.002僅Fl
0. 002^ |Aeh|<0. 005 F1 F2
0. 005^ |Ash|<0. 010 F1 F3
0. 0， |Ash|〈0. 025 F1 F4 0, 025 —Ash| F1 F5
沒有分配給凸度控制的臺(tái)架自動(dòng)地被分配給形狀控制。凸度/形狀反 饋控制單元104按照被確定的凸度控制分擔(dān)臺(tái)架與形狀控制分擔(dān)臺(tái)架的信 息，進(jìn)行實(shí)施例l所示的處理，算出彎曲器修正量。
在本實(shí)施例中，注目于凸度比率偏差并確定分擔(dān)凸度控制的臺(tái)架，但 也可注目于凸度偏差來代替凸度比率偏差。實(shí)施例3
接下來，表示采用控制臺(tái)架決定單元801考慮各臺(tái)架的凸度矯正能力 而將必要最小限的臺(tái)架分配給凸度控制，從而通過形狀控制分配較多的臺(tái) 架的實(shí)施例。
本實(shí)施例中采用圖IO所示的處理來代替圖9的S9-3確定控制臺(tái)架。 圖10中以凸度比率偏差為正值的情況為例，表示確定控制臺(tái)架的處理的 詳細(xì)內(nèi)容。在S10-1將臺(tái)架編號(hào)設(shè)定為1。在S10-2代入最大值作為第l 第n臺(tái)架的彎曲器值，通過(3)式計(jì)算該臺(tái)架出去側(cè)的凸度比率。判定從 由S10-3得到的凸度比率減去目標(biāo)凸度比率后的值是否為負(fù)。在負(fù)的情況 下，意味著通過到此為止的臺(tái)架所進(jìn)行的凸度矯正能夠消除正的凸度比率 偏差，因此在S10-5輸出將第l 第n臺(tái)架使用于凸度控制，將第(n+l) 第7臺(tái)架使用于形狀控制的結(jié)論。在S10-3凸度比率偏差為正的情況下， 由于第1 第n臺(tái)架的凸度矯正能力不足，因此在S10-4分擔(dān)凸度控制的 臺(tái)架數(shù)增加一個(gè)，在S10-2返回處理，并且反復(fù)進(jìn)行S10-2 S10-4直到 S10-3被滿足為止。
本實(shí)施例中以凸度比率的偏差為正的情況為例進(jìn)行了說明，但在負(fù)值 時(shí)在S10-2將各臺(tái)架的彎曲器設(shè)定為最小值，如果在S10-3判定凸度比率 偏差>0，則能夠采用與圖IO相同的處理進(jìn)行對(duì)應(yīng)。
本發(fā)明能夠有效地適用于在至少在最終臺(tái)架出去側(cè)設(shè)置凸度計(jì)量器 的串聯(lián)軋機(jī)的凸度^》狀控制中。
權(quán)利要求
1. 一種熱軋串聯(lián)式軋機(jī)的凸度形狀控制裝置，該熱軋串聯(lián)式軋機(jī)由多個(gè)臺(tái)架構(gòu)成，具備檢測軋制后的鋼板的凸度的凸度計(jì)量器與檢測平坦度的形狀計(jì)量器，至少具備彎曲器作為用于控制凸度與形狀的操作端，上述熱軋串聯(lián)式軋機(jī)的凸度形狀控制裝置具備建立部，其具備預(yù)測軋制后的凸度的控制模型，在鋼板的軋制之前通過使用該控制模型的建立計(jì)算來算出各臺(tái)架的彎曲器設(shè)定值；凸度比率計(jì)算部，其根據(jù)軋制中由凸度計(jì)量器獲取的鋼板的凸度值算出凸度比率；操作量分配部，其求出所得到的凸度比率與目標(biāo)凸度比率之間的偏差，確定由分配給凸度控制的臺(tái)架中的哪一個(gè)臺(tái)架將該偏差消除多少，算出與此對(duì)應(yīng)的彎曲器修正量；形狀控制部，其針對(duì)被分配給形狀控制的臺(tái)架，算出用于使由形狀計(jì)量器所獲取的鋼板形狀變?yōu)槠教沟膹澢餍拚?；反饋操作量算出部，其根?jù)操作量分配部與形狀控制部的輸出算出各臺(tái)架的彎曲器修正值；和操作量算出部，其根據(jù)該彎曲器設(shè)定值與該彎曲器修正值算出最終的彎曲器指令值并對(duì)熱軋串聯(lián)式軋機(jī)輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋串聯(lián)式軋機(jī)的凸度形狀控制裝置，其特 征在于，上述操作量分配部判定建立計(jì)算的結(jié)果、有無彎曲器輸出達(dá)到上下限 的臺(tái)架，在存在達(dá)到上下限的臺(tái)架的情況下，在算出上述凸度偏差中不能 消除的偏差的基礎(chǔ)上，將該不能消除的偏差分配到在凸度控制中被分配的 臺(tái)架中彎曲器輸出沒有達(dá)到上下限的臺(tái)架。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱軋串聯(lián)式軋機(jī)的凸度形狀控制裝置， 其特征在于，具有跟蹤部，其從上述熱軋串聯(lián)式軋機(jī)獲取各臺(tái)架的輥速度，基于根據(jù)輥 速度計(jì)算的鋼板的移動(dòng)量，確定各臺(tái)架在軋制中的鋼板部位;和操作量校正部，其對(duì)在反饋操作量算出時(shí)位于臺(tái)架間的鋼板，針對(duì)上游臺(tái)架的彎曲器修正量的效果不能影響的鋼板部位，與鋼板位置相對(duì)應(yīng)關(guān) 聯(lián)來計(jì)算用于由下游臺(tái)架補(bǔ)償該效果的彎曲器校正量，并且獲取該跟蹤部 已確定的鋼板部位，將上述彎曲器修正量和與軋制中的鋼板部位相對(duì)應(yīng)的 校正量相加并輸出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋串聯(lián)式軋機(jī)的凸度形狀控制裝置，其 特征在于，具有控制臺(tái)架決定部，其對(duì)軋制中的鋼板的凸度距目標(biāo)值的偏差或者 凸度比率距目標(biāo)值的偏差與鋼板的平坦度進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定使 用于凸度控制的臺(tái)架與使用于形狀控制的臺(tái)架，該控制臺(tái)架決定部在軋制中變更使用于凸度控制的臺(tái)架和使用于形 狀控制的臺(tái)架的分配。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱軋串聯(lián)式軋機(jī)的凸度形狀控制裝置，其特征在于，上述控制臺(tái)架決定部，在軋制中的鋼板的凸度距目標(biāo)值的偏差或者凸 度比率距目標(biāo)值的偏差大時(shí)，使使用于凸度控制的臺(tái)架數(shù)增加，在該偏差 小時(shí)，使使用于凸度控制的臺(tái)架數(shù)減少。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱軋串聯(lián)式軋機(jī)的凸度形狀控制裝置，其 特征在于，上述控制臺(tái)架決定部，通過采用上述控制模型的運(yùn)算來算出用于消除 軋制中的鋼板的凸度距目標(biāo)值的偏差或者凸度比率距目標(biāo)值的偏差所必 需的臺(tái)架數(shù)目，根據(jù)算出結(jié)果來確定使用于凸度控制的臺(tái)架，將剩余的臺(tái) 架使用于形狀控制。
7. —種熱軋串聯(lián)式軋機(jī)的凸度形狀控制方法，上述熱軋串聯(lián)式軋機(jī)由 多個(gè)臺(tái)架構(gòu)成，具備檢測軋制后的鋼板的凸度的凸度計(jì)量器和檢測平坦度 的形狀計(jì)量器，具備至少彎曲器作為用于控制凸度與形狀的操作端，上述 熱軋串聯(lián)式軋機(jī)的凸度形狀控制方法的特征在于，根據(jù)軋制中的鋼板的凸度距目標(biāo)值的偏差或者凸度比率距目標(biāo)值的 偏差與鋼板的平坦度，決定使用于凸度控制的臺(tái)架與使用于形狀控制的臺(tái) 架，在使用于凸度控制的臺(tái)架中在降低凸度偏差的方向上修正彎曲器指令 值，在使用于形狀控制的臺(tái)架中在平坦度增加的方向上修正彎曲器指令值。
8. —種熱軋串聯(lián)式軋機(jī)的凸度形狀控制方法，上述熱軋串聯(lián)式軋機(jī)由多個(gè)臺(tái)架構(gòu)成，具備檢測軋制后的鋼板的凸度的凸度計(jì)量器與檢測平坦度 的形狀計(jì)量器，具備至少彎曲器作為用于控制凸度與形狀的操作端，上述 熱軋串聯(lián)式軋機(jī)的凸度形狀控制方法的特征在于，檢測軋制中的鋼板的凸度距目標(biāo)值的偏差或者凸度比率距目標(biāo)值的 偏差和鋼板平坦度的變化，按照在凸度比率距目標(biāo)值的偏差大時(shí)將更多的臺(tái)架使用于凸度控制、在鋼板平坦度雜亂時(shí)將更多的臺(tái)架使用于形狀控制 中的方式，在軋制中變更使用于凸度控制的臺(tái)架與使用于形狀控制的臺(tái)架。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱軋串聯(lián)式軋機(jī)的凸度形狀控制裝置以及方法，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)在鋼板的長軸方向上均勻的凸度與平坦的形狀。在進(jìn)行凸度/形狀反饋控制時(shí)，針對(duì)分擔(dān)凸度控制的臺(tái)架中的上游臺(tái)架的彎曲器修正效果不能影響的鋼板部位，與鋼板部位相對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)地校正下游臺(tái)架的彎曲器量，使凸度控制高響應(yīng)化。進(jìn)而按照凸度偏差(或者凸度比率偏差)與形狀平坦度的值來將分擔(dān)凸度控制的臺(tái)架和進(jìn)行形狀控制的臺(tái)架最優(yōu)化。結(jié)果能夠?qū)㈤L軸方向的凸度精度與形狀平坦度均提高。
文檔編號(hào)B21B37/00GK101386030SQ200810211078
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者栗林健, 鹿山昌宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所