轧制控制装置、轧制控制方法和轧制控制程序的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及乳制控制装置、乳制控制方法和乳制控制程序。
【背景技术】
[0002] 在被乳制件的放卷和收卷中使用张力卷筒（tension reel)的乳制机中，通过转矩 恒定控制（电流恒定控制）使张力卷筒动作。作为对张力卷筒进行转矩恒定控制时的问题 点，能够列举出在乳制机输入侧、输出侧的张力发生变动时，为了抑制该变动而发生张力卷 筒速度变动，乳制机输入侧板速度发生变化，因此发生输出侧板厚的变动。
[0003] 作为其对策，在用张力卷筒速度作为操作端的张力控制中，通过速度恒定控制使 张力卷筒动作，抑制输出侧板厚的变动，因此允许一定范围的张力变动（例如参考专利文 献1) 〇
[0004] 此外，提出了基于乳制后的被乳制件的板厚控制被乳制件的输送速度，并且通过 乳制机的辊隙的控制而控制被乳制件的张力，基于张力卷筒和乳制机的旋转中的任一方对 被乳制件的输送侧进行控制的方法（例如参考专利文献2)。由此，例如能够使张力卷筒的 惯性矩高、控制响应差的情况下的控制稳定。
[0005] 此外，在串列乳制机中，在乳制机的影响系数因运转状态而较大地发生变化的情 况下，适当变更与控制状态量对应的控制操作端（例如参考专利文献2)。在串列乳制机中， 通常进行用后级机座压下（reduction，压下量）作为控制操作端的机座间张力控制、用前 级机座速度作为控制操作端的输出侧板厚控制。与此相对，在专利文献2中公开的发明中， 与乳制状态相应地进行用后级机座压下作为控制操作端的输出侧板厚控制、用前级机座速 度作为控制操作端的张力控制，从而能够最大限度地获得板厚控制和张力控制的效果。 [0006] 通过转矩恒定控制（电流恒定控制）使放卷侧张力卷筒和收卷侧张力卷筒动作， 是使得发生乳制机的输出侧板厚变动的乳制机输入侧速度和乳制机输出侧速度的变动的 主要原因。这是因为进行了转矩恒定控制的情况下，使张力卷筒的转矩恒定，所以张力卷筒 速度因张力卷筒的惯性而发生变化。结果，因质量流恒定法则而发生输出侧板厚变动。
[0007] 对于用乳制机生产的被乳制件而言，最重要的是乳制机的输出侧板厚精度，乳制 机输入侧和输出侧的张力对于运转的稳定性是重要的，但是如果为了维持产品板厚，则即 使略微变动张力在乳制运转上也没有问题。基于该想法，在专利文献1公开的发明中，相对 于与预先设定的范围的设定张力值的偏差，优先使张力卷筒速度恒定，不修正上述张力偏 差，从而抑制张力卷筒速度变动，通过速度恒定控制使张力卷筒动作。
[0008] 该情况下，张力偏差在预先设定的范围内即可，但取决于乳制状态和母材条件而 有时会发生超过预先设定的范围的情况。该情况下，张力卷筒速度会有变更，因此乳制机输 入侧速度发生变化，发生输出侧板厚变动。
[0009] 此外，也存在乳制机的影响系数因乳制状态而变化，用张力卷筒速度作为操作端 的张力控制、用乳制机的辊隙作为操作端的输出侧板厚控制变得不稳定的情况。这样的情 况下，用现有的以辊隙作为控制操作端的输出侧板厚控制、通过速度恒定控制使张力卷筒 动作时的张力速度控制、通过转矩恒定控制使张力卷筒动作时的张力转矩恒定控制难以稳 定地进行控制，会发生乳制机输出侧板厚的振动。
[0010] 对此，提出了基于乳制运转的时序，在规定的状态下进行利用辊隙的张力控制，并 且进行利用张力卷筒的速度控制的板厚控制的方法（例如参考专利文献3)。
[0011] 现有技术文献
[0012] 专利文献
[0013] 专利文献1 :日本特开2010-240662号公报
[0014] 专利文献2 :日本特开2012-176428号公报
[0015] 专利文献3 :日本特开2014-113629号公报
【发明内容】
[0016] 发明要解决的技术课题
[0017] 在单机座乳制机中，需要控制乳制机的输入侧张力、输出侧张力和输出侧板厚，输 入侧张力卷筒速度、输出侧张力卷筒速度、乳制机的辊隙成为控制操作端。而且，存在分别 用辊隙作为用于控制输入侧张力的控制操作端、用输入侧张力卷筒速度作为输出侧板厚的 控制操作端、用输出侧张力卷筒速度作为输出侧张力的控制操作端的情况。
[0018] 此外，因为乳制机的影响系数因乳制状态而变化，所以提出了与乳制状态相应地 在规定的状态下进行利用辊隙的输出侧板厚控制，并且进行利用张力卷筒的速度控制的张 力控制的方法（例如参考专利文献2)。
[0019] 乳制中的基本原理有质量流恒定法则。这是基于流入乳制机的被乳制件的体积和 流出的被乳制件的体积恒定的法则。根据该法则，输入侧板厚、输出侧板厚恒定的情况下， 输入侧板速、输出侧板速也是恒定的。换言之，输入侧张力卷筒速度和输出侧张力卷筒速度 也是恒定的。
[0020] 将输出侧板速与乳制机的辊速度的比率称为前滑率，将输入侧板速与乳制机的辊 速度的比率称为后滑率，前滑率、后滑率因乳制状态而变动。前滑率、后滑率变动时，乳制机 的输出侧板速、输入侧板速变动，输入侧张力和输出侧张力变动。
[0021] 如上所述，用输出侧张力卷筒速度作为输出侧张力的控制操作端的情况下，输出 侧张力变动时，输出侧张力控制对输出侧张力卷筒速度进行操作，因此根据质量流恒定法 贝1J，发生输出侧板厚变动。
[0022] 上述专利文献1中，通过在预先规定的范围内允许张力变动而将张力卷筒速度操 作抑制为最小限度，从而防止这种情况，但是因加减速等，超过允许范围地发生张力变动的 情况下会发生输出侧板厚变动。
[0023] 对乳制机的输入输出侧的被乳制件施加的张力，对于运转的稳定性是重要的，张 力大幅变动时乳制状态变得不稳定，因被乳制件的曲折前进和形状不良而发生板断裂。从 而，专利文献1中公开的允许张力变动的解决方法应尽可能不使用。
[0024] 但是，使用专利文献2或专利文献3公开的技术的情况下，存在切换利用辊隙的板 厚控制和利用张力卷筒速度控制的输入侧张力控制（以下称为"第一控制方法"）、与利用 辊隙的输入侧张力控制和利用速度控制的输出侧板厚控制（以下称为"第二控制方法"）的 时刻。在这样的时刻，张力的实际值相对于目标值具有偏差的情况下，存在切换后的控制值 控制过度，发生不能完全抑制板厚变动的状态的情况。这样的问题，特别在使乳制速度加速 或减速的状态下切换了控制方法时易于发生。
[0025] 本发明要解决的课题是利用被乳制件的输入侧和（或/和，or/and)输出侧的张 力卷筒速度控制被乳制件的输入侧和（或/和，〇r/and)输出侧的张力变动时，抑制对于被 车L制件的输出侧板厚的影响。
[0026] 用于解决课题的技术方案
[0027] 本发明例如采用权利要求书的范围中记载的结构。本发明包括解决上述课题的多 个构成要素，列举其中一例，其特征在于：对于为了用乳制机进行乳制而向乳制机插入的被 乳制件的输送速度，基于乳制后的被乳制件的板厚进行控制，对于从乳制机送出的被乳制 件的输送速度，基于从乳制机送出的被乳制件的张力进行控制，在控制从乳制机送出的被 乳制件的输送速度时，生成并输出用于控制对乳制机插入的被乳制件的输送速度的非干涉 控制量，并且，在与乳制状态相应地切换用于控制被乳制件的张力的操作端和用于控制被 乳制件的乳制后的板厚的操作端时，在该切换时，以基于被乳制件的张力的变动进行的控 制的控制值减小的方式进行抑制。
[0028] 发明效果
[0029] 根据本发明，通过被乳制件的输入侧和（和/或，or/and)输出侧的张力卷筒速度 控制被乳制件的输入侧和（和/或，〇r/and)输出侧的张力变动时，能够抑制对于被乳制件 的输出侧板厚的影响。此外，上述以外的课题、结构和效果，通过以下的实施方式的说明得 以明确。
【附图说明】
[0030] 图1是表示本发明的实施方式的实施例1的乳制机和乳制控制装置的整体结构的 图。
[0031] 图2是表示乳制机的操作辊间的中性点变动和乳制的基本式的图。
[0032] 图3是表示实施例1的模拟中的前滑率、后滑率的变动状况的图。
[0033] 图4是表示在发生了中性点变动的情况下，不进行张力控制时的乳制模拟结果的 图。
[0034] 图5是表示在发生了中性点变动的情况下，进行利用辊隙的输入侧张力控制时的 乳制模拟结果的图。
[0035] 图6是表示在发生了中性点变动的情况下，进行利用辊隙的输入侧张力控制和利 用输出侧TR速度的输出侧张力控制时的乳制模拟结果的图。
[0036] 图7是表示在发生了中性点变动的情况下，进行利用输入侧TR速度的输入侧张力 控制、利用输出侧TR速度的输出侧张力控制和压下板厚控制时的乳制模拟结果的图。
[0037] 图8是表示在发生了中性点变动的情况下，进行利用辊隙的输入侧张力控制和利 用输出侧TR速度的输出侧张力控制，并且进行输出侧张力非干涉时的乳制模拟结果的图。
[0038] 图9是表示输入侧TR速度和输出侧TR速度，相对于乳制机辊速度在相同方向上 产生了偏差的情况下，不进行张力控制时的乳制模拟结果的图。
[0039] 图10是表示输入侧TR速度和输出侧TR速度，相对于乳制机辊速度在相同方向上 产生了偏差的情况下，进行输入输出侧张力控制和板厚控制时的乳制模拟结果的图。
[0040] 图11是表示输入侧TR速度和输出侧TR速度，相对于乳制机辊速度在相同方向上 产生了偏差的情况下，进行输入输出侧张力控制和板厚控制，并且进行输出侧张力非干涉 控制时的乳制模拟结果的图。
[0041] 图12是表示输入侧TR速度和输出侧TR速度，相对于乳制机辊速度在相反方向上 产生了偏差的情况下，不进行张力控制时的乳制模拟结果的图。
[0042] 图13是表示输入侧TR速度和输出侧TR速度，相对于乳制机辊速度在相反方向上 产生了偏差的情况下，进行输入输出侧张力控制和板厚控制时的乳制模拟结果的图。
[0043] 图14是表示输入侧TR速度和输出侧TR速度，相对于乳制机辊速度在相反方向上 产生了偏差的情况下，进行输入输出侧张力控制和板厚控制，并且进行输出侧张力非干涉 控制时的乳制模拟结果的图。
[0044] 图15是表示实施例1的板厚控制和张力控制的功能结构的图。
[0045] 图16是表示实施例1的最佳控制方法选择装置的功能结构的图。
[0046] 图17是表示实施例1的最佳控制方法决定装置的动作例的图。
[0047] 图18是表示实施例1的最佳控制方法决定装置的动作例的图。
[0048] 图19是表示实施例1的控制方法的数据库的图。
[0049] 图20是表示实施例1的控制输出选择装置的内部功能的图。
[0050] 图21是表示实施例1的输出侧修正判定装置的功能结构的图。
[0051] 图22是表示实施例1的乳制控制装置的硬件结构的图。
[0052] 图23是表示在加减速时切换了控制方法的情况下的输出侧板厚和输入侧张力的 偏差的图。
[0053] 图24是表示实施例1的输入侧张力偏差修正装置的动作概要的图。
[0054] 图25是表示实施例1的输入侧张力偏差修正装置的动作概念的图。
[0055] 图26是表示实施例1的通过乳制控制在加减速时切换了控制方法的情况下的输 出侧板厚和输入侧张力的偏差的图。
[0056] 图27是表示实施例1的输入侧TR控制装置的功能的图。
[0057] 图28是表示实施例2的乳制机和乳制控制装置的整体结构的图。
[0058] 图29是表示本发明的实施方式中的实施例2的压下板厚控制、速度板厚控制、速 度张力控制和压下张力控制的内部功能的图。
[0059] 图30是表示实施例2的控制方法选择装置的内部功能的图。
[0060] 图31是表示实施例2的控制输出选择装置的内部功能的图。
[0061] 图32是表示实施例2的输入侧TR速度指令装置的功能的图。
[0062] 图33是表示参考例的乳制控制装置的整体结构的图。
[0063] 图34是表示参考例的乳制现象的例子的图。
[0064] 图35是表示参考例的输入侧张力乳制现象系统的例子的图。
[0065] 图36是表示参考例的各参数的时序的例子的图。
[0066] 图37是表示参考例的单机座乳制机的控制操作端与控制状态量的关系的图。
[0067] 图38是表示参考例的单机座乳制现象的例子的图。
[0068] 图39是示意性地表示参考例的单机座乳制机的交叉响应的图。
[0069] 图40是表示单机座乳制机的控制操作端与控制状态量的关系例的图。
[0070] 图41是表示考虑了交叉项的操作端与控制状态量的相关性的图。
【具体实施方式】
[0071] 以作为被乳制件的放卷和收卷中使用张力卷筒的代表性的乳制机的、单机座乳制 机为例说明本发明的详细内容。
[0072] 图33是表示作为参考例的单机座乳制机SlOO的控制结构的图。单机座乳制机 S100,相对于辊对即乳制机1的乳制方向（图33中用箭头表示），在乳制机1的输入侧具有 供给被乳制件u并使其插入辊对的输入侧张力卷筒2 (以下称为输入侧TR2)，在输出侧具有 卷取用乳制机1乳制后的被乳制件u的输出侧张力卷筒3 (以下称为输出侧TR3)。
[0073] 输入侧TR2和输出侧TR3分别由电动机驱动，设置有该电动机和作为用于对电动 机进行驱动控制的装置的输入侧TR控制装置66和输出侧TR控制装置86。根据该结构，单 机座乳制机SlOO中的乳制，通过将从输入侧TR2放卷的被乳制件u用乳制机1乳制后，在 输出侧TR3卷取而进行。
[0074] 此处，在乳制机1中，设置有通过变更上操作辊Rsl与下操作辊Rs2之间的距离即 辊隙而控制被乳制件u的乳制后的板厚（产品板厚）的辊隙控制装置7,和用于控制乳制机 1的速度（上/下操作辊Rsl、Rs2的圆周速度）的乳制速度控制装置4。乳制时，从乳制速 度设定装置10对乳制速度控制装置4输出速度指令，乳制速度控制装置4实施使乳制机1 的速度（上/下操作辊Rsl、Rs2的圆周速度）恒定的控制。即，乳制速度控制装置4起到 乳制机旋转控制部的作用。
[0075] 在乳制机1的输入侧（图33的乳制机1的左侧）、输出侧（图33的乳制机1的右 侧），通过对被乳制件u施加张力而稳定且高效率地实施乳制。由输入侧张力设定装置11 和输出侧张力设定装置12计算其需要的张力。此外，输入侧张力电流变换装置15和输出 侧张力变换装置16基于用输入侧张力设定装置11和输出侧张力设定装置12计算出的输 入侧和输出侧张力设定值，求出为了对被乳制件u施加输入侧和输出侧的设定张力，用于 得到输入侧TR2和输出侧TR3各自的电动机所需的电动机转矩的电流值，对输入侧TR控制 装置66和输出侧TR控制装置86赋予各电流值。
[0076] 输入侧TR控制装置66和输出侧TR控制装置86控制电动机的电流使其分别成为 被赋予的电流，通过对输入侧TR2和输出侧TR3施加的各电动机转矩而对被乳制件u施加 规定的张力。输入侧张力电流变换装置15、输出侧张力电流变换装置16基于TR(张力卷 筒）机械系统和TR(张力卷筒）控制装置的模型，运算使得成为张力设定值的电流设定值 (电动机转矩设定值）。
[0077] 但是，该控制模型包含误差，因此使用由在乳制机1的输入侧和输出侧设置的输 入侧张力计8和输出侧张力计9测定出的实际张力，通过输入侧张力控制13和输出侧张力 控制14对张力设定值加以修正，再施加于输入侧张力电流变换装置15、输出侧张力电流变 换装置16。由此，输入侧张力电流变换装置15、输出侧张力电流变换装置16变更对输入侧 TR控制装置66和输出侧TR控制装置86设定的电流值。
[0078] 此外，因为被乳制件u的板厚在产品品质上很重要，所以实施板厚控制。具体而 言，输出侧板厚控制装置18基于用输出侧板厚计17检测出的实际板厚控制辊隙控制装置 7,从而控制乳制机1的辊间的间隔即辊隙，控制乳制机1的输出侧（图14的乳制机1的右 侦Ij)的板厚。
[0079] 在单机座乳制机中用于收卷和放卷的输出侧TR3和输入侧TR2,通过使各自的电 动机所产生的转矩恒定的转矩恒定控制来进行控制。具体而言，基于用输入侧张力计8、输 出侧张力计9检测出的实际张力，对电动机电流指令进行修正，从而进行用于使对被乳制 件u施加的张力恒定的控制。其中，输入侧TR2和输出侧TR3的各自的电动机的电动机转 矩通过电动机电流获得，因此有时也使转矩恒定控制为电流恒定控制。
[0080] 通过转矩恒定控制进行TR(张力卷筒）控制时，存在与适用于乳制机的板厚控制 发生干涉、输出侧板厚精度恶化的问题。与输出侧张力相比，输入侧张力对于输出侧板厚的 影响更大，因此，在以下说明乳制机1和输入侧TR2中的问题。
[0081] 图34是表示单机座乳制机SlOO的输入侧TR2与乳制机1之间的乳制现象的概念 图。如图34所示，在输入侧TR2,通过对输入侧TR控制装置66的输出即电动机转矩22与 由输入侧张力24 (Tb)和机械条件（卷筒直径D和卷筒齿轮比Gr)决定的张力转矩25的和， 即电动机转矩22与张力转矩25的和进行积分，决定输入侧TR(张力卷筒）速度20。其中， J是输入侧TR2的惯性矩（kg · m2)。
[0082] 在乳制机1中，根据对辊隙变更量23( = AS)乘以图示的规定的系数（MAM+Q)) 而得的值和对乳制机1的输入侧张力24乘