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Dokumentenidentifikation DE69412099T2 03.12.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0710513
Titel Zugregelung zwischen den Gerüsten für ein kontinuierliches Walzwerk
Anmelder Kawasaki Steel Corp., Kobe, Hyogo, JP
Erfinder Asano, Kazuya, Technical Research Division, Chiba-shi, Chiba 260, JP;
Yamamoto, Kazuhiro, Technical Research Division, Chiba-shi, Chiba 260, JP
Vertreter Haseltine Lake Partners, 81669 München
DE-Aktenzeichen 69412099
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 07.10.1994
EP-Aktenzeichen 941158826
EP-Offenlegungsdatum 08.05.1996
EP date of grant 29.07.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.12.1998
IPC-Hauptklasse B21B 37/50

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Zwischengerüst-Zugregler, der den Zug eines Werkstücks zwischen Gerüsten regelt, wenn das Werkstück auf einem kontinuierlichen Walzwerk gewalzt wird, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten mit einem Schlingenheber versehen ist. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Zwischengerüst-Zugregler, der sich für die Verwendung in einem warmen Fertigwalzwerk eignet und den Zugregelvorgang zwischen den Gerüsten zufriedenstellend ausführen kann, ohne von der Wechselwirkung zwischen dem Zug des Werkstücks und den Schlingenwinkel gestört zu werden, der einfach aufgebaut ist und den man leicht einstellen kann.

Ein warmes Fertigwalzwerk weist Walzgerüste auf und ist mit einem Schlingenheber versehen, der zwischen benachbarten Walzgerüsten angeordnet ist, damit der Zug des Werkstücks zwischen den Gerüsten stabilisiert wird. Zum Ausführen eines stabilen Walzvorgangs ist es wichtig, den Zug des Werkstücks zu stabilisieren, der die Größe und Form des Werkstücks über den Schlingenheber direkt beeinflußt, und eine Änderung des Schlingenwinkels zu unterdrücken. Zwei Stellgrößen, nämlich die Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts und, das Schlingendrehmoment, werden zum Regeln des Werkstückzugs und des Schlingenwinkels beeinflußt. Der gebräuchlichste Zwischengerüst-Zugregler, siehe Fig. 1, regelt den Schlingenwinkel θ durch das Regulieren der Walzendrehgeschwindigkeit eines vorausgehendenwalzgerüsts i oder eines nachfolgenden Walzgerüsts i+1. Der Zugregler regelt weiterhin das Schlingendrehmoment gemäß der Änderung des Schlingenwinkels θ, damit der Zug auf einen Sollwert eingestellt wird. Das Zugregelverhalten dieses Zwischengerüst-Zugreglers ist jedoch unbefriedigend, da er den Zug ohne Rückführung steuert. Zug und Schlingenwinkel beeinflussen sich gegenseitig, d. h. die Änderung des Zugs hat eine Änderung des Schlingenwinkels zur Folge und umgekehrt. Da der herkömmliche Zwischengerüst-Zugregler die gegenseitige Beeinflussung des Zugs und des Schlingenwinkels nicht verarbeiten kann, ist er nicht in der Lage, den Schlingenwinkel zu stabilisieren.

Ein Regler, der im veröffentlichten japanischen Patent 59-110410 offenbart ist, mißt den Zug des Werkstücks mit einer Meßdose oder einer ähnlichen Einrichtung, die in einem Schlingenheber eingebaut ist, und reguliert die Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts, die also eine Stellgröße ist, um den Zug über eine Rückführschleife zu regeln. Der Regler regelt weiterhin das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit, die also eine Stellgröße ist, um den Schlingenwinkel über eine weitere Rückführschleife zu regeln.

In einem weiteren Regler ist ein Vorkompensator C, den man im allgemeinen als Kopplungsregler bezeichnet, vor einem Schlingenheber-Kennungsblock G angeordnet, der die Schlingenheber-Kennung beschreibt, siehe Fig. 2, um die Wechselwirkung zwischen dem Zug und dem Schlingenwinkel durch das Zusammenwirken des Vorkompensators C und des Schlingenheber-Kennungsblocks G auszugleichen.

Die in den veröffentlichten japanischen Patenten 59-118213 und 59-118214 offenbarten integrierenden Optimalregler regeln die Arbeitsgeschwindigkeit eines Schlingenheber-Antriebsmotors und verwenden gemeinsam einen Rückkopplungsvorgang zum Zurückführen meßbarer Werte, nämlich Zug, Schlingenwinkel und Arbeitsgeschwindigkeit des Schlingenheber-Antriebsmotors sowie einen Hauptregler, der die Integration ausführt, um im Zeitbereich eine P-Verstärkungs-Güteziffer und eine I-Verstärkungs-Güteziffer zu optimieren. Um mit diesem integrierenden Optimalregler eine gewünschte Regelantwort zu erhalten, muß man mit Hilfe von Versuch und Irrtum durch das Einstellen einer Gewichtungsmatrix für eine quadratische Bewertungsfunktion eine optimale Regelverstärkung bestimmen. Ein früher vorgeschlagener H-Unendlich-Regler stellt eine Verbesserung des integrierenden Optimalreglers dar und legt die Antwort des geschlossenen Kreises im Frequenzbereich fest, damit der Entwurf einfacher wird.

Der entkoppelte Zwischengerüst-Zugregler stellt jedoch im Kopplungsregler ein inverses Modell eines geregelten Systems ein. Der entkoppelte Zwischengerüst-Zugregler kann daher Änderungen in der Kennung des geregelten Systems nicht zufriedenstellend verarbeiten und die Wirkung einer Störung nicht ausgleichen, beispielsweise der Änderung der Walzgeschwindigkeit.

Der integrierende Optimalregler und die H-Unendlich-Regelung sind vor Ort schwierig einzustellen, da der integrierende Optimalregler und die H-Unendlich-Regelung einen Regler mit kompliziertem Aufbau benötigen, eine Bewertungsfunktion bestimmt werden muß, und die Reglerparameter so entworfen werden müssen, daß die Bewertungsfunktion optimiert wird.

DE-A-4 003 548 offenbart einen Zwischengerüst-Zugregler, in dem der Schlingenwinkel von einem mechanischen Schlingenhebersystem auf eine Bewertungseinheit für sehr große Schlingenheber-Winkelzustände zurückgeführt wird. Der Zug wird von einem Zugerzeugungsmechanismus zusammen mit dem Schlingenwinkel auf eine Bewertungseinheit für sehr große Züge zurückgeführt. Übersteigt der Schlingenheberwinkel einen voreingestellten Bereich oder nimmt der Zug einen sehr großen Wert an, so werden Befehlseinheiten in Gang gesetzt, die die integralen und proportionalen Konstanten eines Regelsystems verändern und damit die Sollwerte für den Schlingenwinkel und den Zug korrigieren.

DE-A-2 618 901 offenbart einen Zwischengerüst-Zugregler, bei dem der Zug zusammen mit dem Schlingenwinkel auf einen Fehlererkenner zurückgeführt wird. Der Fehlererkenner erzeugt ein Geschwindigkeitskorrektursignal, das in eine Regeleinheit eines Motors eingespeist wird, der Walzen vor dem Schlingenheber antreibt.

DE-A-3 314 466 offenbart einen Zwischengerüst-Zugregler, bei dem der Schlingenwinkel und der Zug mit den jeweiligen Sollwerten verglichen werden. Die Differenzen speist man jeweils in Verarbeitungseinheiten ein, die eine PI-Regelung ausführen, um zwei Geschwindigkeitsausgleichswerte zu erzeugen. Diese führt man einer "störungsfreien Verarbeitungseinheit" bzw. einem Vorkompensator zu, der beide Ausgleichswerte transformiert und modifizierte Ausgleichswerte für den Schlingenwinkel und den Zug bildet, in denen die Störung zwischen den beiden Regelungsarten beseitigt ist.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Regulieren des Zugs eines Werkstücks zwischen Walzgerüsten bereitgestellt, wobei das Werkstück in einem kontinuierlichen Walzwerk gewalzt wird, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten mit einem Schlingenheber versehen ist, und zwar auf einen Soll-Zwischengerüstzug durch das Regeln einer Drehgeschwindigkeit von Walzen des Walzgerüsts und durch das Regeln eines Schlingenwinkels auf einen Sollschlingenwinkel, indem man ein Schlingendrehmoment oder eine Schlingengeschwindigkeit des Schlingenhebers regelt, und das Verfahren die Schritte umfaßt:

das Schätzen einer Störung, die auf ein erstes geregeltes System einwirkt, in dem die Walzendrehgeschwindigkeit eine Stellgröße ist und der Zug des Werkstücks zwischen den Gerüsten eine geregelte Variable ist, und zwar ausgehend von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Zug zwischen den Gerüsten, den man durch Anlegen von zumindest einem Drehgeschwindigkeitsbefehl für die Walzen des Walzgerüsts an zumindest ein erstes Modell erzielt, das zumindest den Drehgeschwindigkeitsbefehl erhält, und einem gemessenen oder geschätzten Arbeitszug zwischen den Gerüsten;

das Berechnen eines Drehgeschwindigkeitsbefehls zum Ausgleichen der geschätzten Störung;

das Regeln der Drehgeschwindigkeit gemäß dem berechneten Drehgeschwindigkeitsbefehl;

das Schätzen einer Störung, die auf ein zweites geregeltes System einwirkt, in dem das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit des Schlingenhebers eine Stellgröße ist und der Schlingenwinkel des Schlingenhebers eine geregelte Variable ist, und zwar ausgehend von dem Unterschied zwischen einer geschätzten Schlingenheber-Regelvariablen, die man durch Ausgeben eines Schlingendrehmomentbefehis oder eines Schlingengeschwindigkeitsbefehls an zumindest ein zweites Modell erzielt, das den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl empfängt, und einer gemessenen Schlingenheber-Regelvariablen;

das Berechnen eines Schlingendrehmomentbefehls oder eines Schlingengeschwindigkeitsbefehls zum Ausgleichen der geschätzten Störung; und

das Regeln des Schlingendrehmoments oder der Schlingengeschwindigkeit gemäß dem berechneten Schlingendrehmomentbefehl oder dem berechneten Schlingengeschwindigkeitsbefehl.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist grundlegend die oben bestimmten Eigenschaften auf; Ausführungsformen der Erfindung sind jedoch nützlicherweise anhand von zehn "Merkmalen" klassifizierbar, die nun festgelegt werden.

Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung umfaßt ein Zwischengerüst-Zugregler für ein kontinuierliches Walzwerk, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten mit einem Schlingenheber versehen ist:

eine erste Rückkopplungsschleife, die den Zwischengerüstzug des Werkstücks mißt oder schätzt, einen Drehgeschwindigkeitsbefehl berechnet, der eine Solldrehgeschwindigkeit für die Walzen des Walzgerüsts ausgehend vom Unterschied zwischen einem Soll-Zwischengerüstzug und dem gemessenen oder geschätzten Arbeits-Zwischengerüstzug festlegt, und den Drehgeschwindigkeitsbefehl korrigiert;

eine zweite Rückkopplungsschleife, die den Schlingenwinkel mißt, einen Schlingendrehmomentbefehl, der ein Sollschlingendrehmoment festlegt, berechnet, oder einen Schlingengeschwindigkeitsbefehl, der eine Sollschlingengeschwindigkeit festlegt, und zwar aufgrund des Unterschieds zwischen dem gemessenen Schlingenwinkel und dem Sollschlingenwinkel;

einen ersten Störungskompensator, der eine Störung schätzt, die auf die erste Rückkopplungsschleife einwirkt, und zwar abhängig von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Zug, den man durch Anlegen einer Summe aus dem Drehgeschwindigkeitsbefehl, den die erste Rückkopplungsschleife berechnet, und einer Drehgeschwindigkeitskorrektur, die der erste Störungskompensator berechnet, an ein Modell erhält, das den Drehgeschwindigkeitsbefehl empfängt, der eine Drehgeschwindigkeit für die Walzen des Walzgerüsts festlegt, und einen Zwischengerüstzug liefert, und dem gemessenen oder geschätzten Arbeitszug, und der die Drehgeschwindigkeitskorrektur für die Walzen berechnet, damit die geschätzte Störung ausgeglichen wird; und

einen zweiten Störungskompensator, der eine Störung schätzt, die auf die zweite Rückkopplungsschleife einwirkt, und zwar abhängig von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Schlingenwinkel, den man durch Anlegen einer Summe aus dem Schlingendrehmomentbefehl oder dem Schlingengeschwindigkeitsbefehl, den die zweite Rückkopplungsschleife berechnet, und einer Schlingendrehmomentkorrektur oder einer Schlingengeschwindigkeitskorrektur, die der zweite Störungskompensator berechnet, an ein Modell erhält, das den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl empfängt und einen Schlingenwinkel liefert, und aus einem gemessenen Schlingenwinkel, und der die Schlingendrehmomentkorrektur oder die Schlingengeschwindigkeitskorrektur berechnet, damit die geschätzte Störung ausgeglichen wird,

wobei die Drehgeschwindigkeit der Walzen ausgehend von dem Wert geregelt wird, den man durch Addieren der Korrektur, die der erste Störungskompensator berechnet, zu dem Drehgeschwindigkeitsbefehl erhält, den die erste Rückkopplungsschleife liefert, und das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit aufgrund eines Werts geregelt wird, den man durch Addieren der Korrektur, die der zweite Störungskompensator berechnet, zum Schlingendrehmomentbefehl oder Schlingengeschwindigkeitsbefehl erhält, den die zweite Rückkopplungsschleife liefert. Die erste Aufgabe der Erfindung ist mit diesem Zwischengerüst-Zugregler erfüllbar.

Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung umfaßt ein Zwischengerüst-Zugregler für ein kontinuierliches Walzwerk, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten mit einem Schlingenheber versehen ist:

eine erste Rückkopplungsschleife, die den Zug des Werkstücks zwischen den Gerüsten mißt oder schätzt, einen Drehgeschwindigkeitsbefehl berechnet, der eine Solldrehgeschwindigkeit für die Walzen des Walzgerüsts ausgehend vom Unterschied zwischen einem Soll-Zwischengerüstzug und dem gemessenen oder geschätzten Arbeits-Zwischengerüstzug festlegt, und die Drehgeschwindigkeitsbefehle korrigiert;

eine zweite Rückkopplungsschleife, die den Schlingenwinkel mißt, einen Schlingendrehmomentbefehl, der ein Sollschlingendrehmoment festlegt, oder einen Schlingengeschwindigkeitsbefehl, der eine Sollschlingengeschwindigkeit festlegt, berechnet, und zwar aufgrund des Unterschieds zwischen dem gemessenen Schlingenwinkel und dem Sollschlingenwinkel;

einen ersten Störungskompensator, der eine Störung schätzt, die auf die erste Rückkopplungsschleife einwirkt, und zwar abhängig von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Zug, den man durch Anlegen einer Summe aus dem Drehgeschwindigkeitsbefehl, den die erste Rückkopplungsschleife berechnet, und einer Drehgeschwindigkeitskorrektur, die der erste Störungskompensator berechnet, an ein Modell erhält, das den Drehgeschwindigkeitsbefehl empfängt und den Zwischengerüstzug liefert, und dem gemessenen oder geschätzten Arbeits-Zwischengerüstzug, und der die Drehgeschwindigkeitskorrektur berechnet, damit die geschätzte Störung ausgeglichen wird; und

einen zweiten Störungskompensator, der eine Störung schätzt, die auf die zweite Rückkopplungsschleife einwirkt, und zwar abhängig von dem Unterschied zwischen einer geschätzten Schlingengeschwindigkeit, die man durch Anlegen einer Summe aus dem Schlingendrehmomentbefehl oder dem Schlingengeschwindigkeitsbefehl, den die zweite Rückkopplungsschleife berechnet, und einer Schlingendrehmomentkorrektur oder einer Schlingengeschwindigkeitskorrektur, die der zweite Störungskompensator berechnet, an ein Modell erhält, das den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl empfängt und eine Schlingengeschwindigkeit liefert, und aus einer gemessenen Schlingengeschwindigkeit, und der die Schlingendrehmomentkorrektur oder die Schlingengeschwindigkeitskorrektur berechnet, damit die geschätzte Störung ausgeglichen wird,

wobei die Drehgeschwindigkeit der Walzen ausgehend von dem Wert geregelt wird, den man durch Addieren der Korrektur, die der erste Störungskompensator berechnet, zu dem Drehgeschwindigkeitsbefehl erhält, den die erste Rückkopplungsschleife liefert, und das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit aufgrund eines Werts geregelt wird, den man durch Addieren der Korrektur, die der zweite Störungskompensator berechnet, zum Schlingendrehmomentbefehl oder Schlingengeschwindigkeitsbefehl erhält, den die zweite Rückkopplungsschleife liefert. Die erste Aufgabe der Erfindung ist mit diesem Zwischengerüst-Zugregler erfüllbar.

Gemäß einem dritten Merkmal der Erfindung umfaßt ein Zwischengerüst-Zugregler für ein kontinuierliches Walzwerk, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten mit einem Schlingenheber versehen ist:

eine erste Rückkopplungsschleife, die den Zug des Werkstücks zwischen den Gerüsten mißt oder schätzt, einen Drehgeschwindigkeitsbefehl berechnet, der eine Solldrehgeschwindigkeit für die Walzen des Walzgerüsts ausgehend vom Unterschied zwischen einem Soll-Zwischengerüstzug und dem gemessenen oder geschätzten Arbeits-Zwischengerüstzug festlegt, und den Drehgeschwindigkeitsbefehl korrigiert;

eine zweite Rückkopplungsschleife, die den Schlingenwinkel mißt, einen Schlingendrehmomentbefehl oder einen Schlingengeschwindigkeitsbefehl aufgrund des Unterschieds zwischen einem gemessenen Schlingenwinkel und einem Sollschlingenwinkel berechnet und den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl korrigiert;

einen ersten Störungskompensator, der eine Störung schätzt, die auf die erste Rückkopplungsschleife einwirkt, und zwar abhängig von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Zug, den man durch Anlegen der Schlingengeschwindigkeit und einer Summe aus dem Drehgeschwindigkeitsbefehl, den die erste Rückkopplungsschleife berechnet, und einer Drehgeschwindigkeitskorrektur, die der erste Störungskompensator berechnet, an ein Modell erhält, das den Drehgeschwindigkeitsbefehl empfängt und die Schlingengeschwindigkeit und den Zwischengerüstzug liefert, und dem gemessenen oder geschätzten Arbeits-Zwischengerüstzug, und der die Drehgeschwindigkeitskorrektur berechnet, damit die geschätzte Störung ausgeglichen wird; und

einen zweiten Störungskompensator, der eine Störung schätzt, die auf die zweite Rückkopplungsschleife einwirkt, und zwar abhangig von einem geschätzten Schlingenwinkel, den man durch Anlegen einer Summe aus dem Schlingendrehmomentbefehl oder dem Schlingengeschwindigkeitsbefehl, den die zweite Rückkopplungsschleife berechnet, und einer Schlingendrehmomentkorrektur oder einer Schlingengeschwindigkeitskorrektur, die der zweite Störungskompensator berechnet, an ein Modell erhält, das den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl empfängt und einen Schlingenwinkel liefert, und dem gemessenen Schlingenwinkel, und der die Schlingendrehmomentkorrektur oder die Schlingengeschwindigkeitskorrektur berechnet, damit die geschätzte Störung ausgeglichen wird,

wobei die Drehgeschwindigkeit der Walzen ausgehend von dem Wert geregelt wird, den man durch Addieren der Korrektur, die der erste Störungskompensator berechnet, zu dem Drehgeschwindigkeitsbefehl erhält, den die erste Rückkopplungsschleife liefert, und das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit aufgrund eines Werts geregelt wird, den man durch Addieren der Korrektur, die der zweite Störungskompensator berechnet, zum Schlingendrehmomentbefehl oder Schlingengeschwindigkeitsbefehl erhält, den die zweite Rückkopplungsschleife liefert. Die zweite Aufgabe der Erfindung ist mit diesem Zwischengerüst-Zugregler erfüllbar.

Gemäß einem vierten Merkmal der Erfindung umfaßt ein Zwischengerüst-Zugregler für ein kontinuierliches Walzwerk, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten mit einem Schlingenheber versehen ist:

eine erste Rückkopplungsschleife, die den Zug des Werkstücks zwischen den Gerüsten mißt oder schätzt und einen Drehgeschwindigkeitsbefehl für die Walzen des Walzgerüsts ausgehend vom Unterschied zwischen einem Soll-Zwischengerüstzug und dem gemessenen oder geschätzten Arbeits-Zwischengerüst zug berechnet;

eine zweite Rückkopplungsschleife, die den Schlingenwinkel mißt, einen Schlingendrehmomentbefehl oder einen Schlingengeschwindigkeitsbefehl aufgrund des Unterschieds zwischen einem gemessenen Schlingenwinkel und einem Sollschlingenwinkel berechnet und den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl korrigiert;

einen ersten Störungskompensator, der eine Störung schätzt, die auf die erste Rückkopplungsschleife einwirkt, und zwar abhängig von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Zug, den man durch Anlegen des Schlingengeschwindigkeitsbefehls und einer Summe aus der Drehgeschwindigkeit, die die erste Rückkopplungsschleife berechnet, und einer Drehgeschwindigkeitskorrektur, die der erste Störungskompensator berechnet, an ein Modell erhält, das den Drehgeschwindigkeitsbefehl und die Schlingengeschwindigkeit empfängt und den Zwischengerüstzug liefert, und dem gemessenen oder geschätzten Arbeits-Zwischengerüstzug, und der die Drehgeschwindigkeitskorrektur berechnet, damit die geschätzte Störung ausgeglichen wird; und

einen zweiten Störungskompensator, der eine Störung schätzt, die auf die zweite Rückkopplungsschleife einwirkt, und zwar abhängig von der Differenz zwischen einer geschätzten Schlingengeschwindigkeit, die man durch Anlegen einer Summe aus dem Schlingendrehmomentbefehl oder dem Schlingengeschwindigkeitsbefehl, den die zweite Rückkopplungsschleife berechnet, und einer Schlingendrehmomentkorrektur oder einer Schlingengeschwindigkeitskorrektur, die der zweite Störungskompensator berechnet, an ein Modell erhält, das den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl empfängt und eine Schlingengeschwindigkeit liefert, und einer gemessenen Schlingengeschwindigkeit, und der die Schlingendrehmomentkorrektur oder die Schlingengeschwindigkeitskorrektur berechnet, damit die Störung ausgeglichen wird,

wobei die Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts ausgehend von dem Wert geregelt wird, den man durch Addieren der Korrektur, die der erste Störungskompensator berechnet, zu dem Drehgeschwindigkeitsbefehl erhält, den die erste Rückkopplungsschleife liefert, und das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit aufgrund eines Werts geregelt wird, den man durch Addieren der Korrektur, die der zweite Störungskompensator berechnet, zum Schlingendrehmomentbefehl oder Schlingengeschwindigkeitsbefehl erhält, den die zweite Rückkopplungsschleife liefert. Die zweite Aufgabe der Erfindung ist mit diesem Zwischengerüst-Zugregler erfüllbar.

Gemäß einem fünften Merkmal der Erfindung umfaßt ein Zwischengerüst-Zugregler für ein kontinuierliches Walzwerk, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten mit einem Schlingenheber versehen ist:

eine Rückkopplungsschleife, die den Drehgeschwindigkeitsbefehl berechnet, der eine Solldrehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts festlegt, und einen Schlingendrehmomentbefehl oder einen Schlingengeschwindigkeitsbefehl ausgehend von einem gemessenen oder geschätzten Zwischengerüstzug des Werkstücks zwischen den Walzgerüsten, die Abweichung des gemessenen oder geschätzten Zwischengerüstzugs vom Soll-Zwischengerüstzug, einen gemessenen Schlingenwinkel, die Abweichung des gemessenen Schlingenwinkels vom Sollschlingenwinkel, eine gemessene Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts und eine gemessene Schlingengeschwindigkeit, und die die Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts und das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit korrigiert;

einen ersten Störungskompensator, der eine Störung schätzt, die auf die Rückkopplungsschleife einwirkt, und zwar abhängig von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Zwischengerüstzug, den man durch Anlegen der Summe aus dem Drehgeschwindigkeitsbefehl, den die Rückkopplungsschleife berechnet, und einer Drehgeschwindigkeitskorrektur, die der erste Störungskompensator berechnet, und der gemessenen Schlingengeschwindigkeit an ein Modell erhält, das den Drehgeschwindigkeitsbefehl empfängt und den Zwischengerüstzug des Werkstücks liefert, und dem gemessenen oder geschätzten Zwischengerüstzug, und der die Drehgeschwindigkeitskorrektur berechnet, damit die geschätzte Störung ausgeglichen wird; und

einen zweiten Störungskompensator, der eine Störung schätzt, die auf die Rückkopplungsschleife einwirkt, und zwar abhängig von der Differenz zwischen einem geschätzten Schlingenwinkel, den man durch Anlegen einer Summe aus dem Schlingendrehmomentbefehl oder dem Schlingengeschwindigkeitsbefehl, den die Rückkopplungsschleife berechnet, und einer Schlingendrehmomentkorrektur, die der zweite Störungskompensator berechnet, und dem gemessenen oder geschätzten Zwischengerüstzug an ein Modell erhält, das den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl empfängt und einen Schlingenwinkel liefert, und dem gemessenen Schlingenwinkel, und der die Schlingendrehmomentkorrektur oder die Schlingengeschwindigkeitskorrektur berechnet, damit die Störung ausgeglichen wird,

wobei die Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts geregelt wird ausgehend von der Summe aus dem Drehgeschwindigkeitsbefehl, den die Rückkopplungsschleife berechnet, und der Drehgeschwindigkeitskorrektur, die der erste Störungskompensator berechnet, und das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit geregelt wird ausgehend von der Summe aus dem Schlingendrehmomentbefehl oder dem Schlingengeschwindigkeitsbefehl, den die Rückkopplungsschleife berechnet, und der Schlingendrehmomentkorrektur oder der Schlingengeschwindigkeitskorrektur, die der zweite Störungskompensator berechnet. Die dritte Aufgabe der Erfindung ist mit diesem Zwischengerüst-Zugregler erfüllbar.

Gemäß einem sechsten Merkmal der Erfindung umfaßt ein Zwischengerüst-Zugregler für ein kontinuierliches Walzwerk, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten mit einem Schlingenheber versehen ist:

eine Rückkopplungsschleife, die den Drehgeschwindigkeitsbefehl berechnet, der eine Solldrehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts festlegt, einen Schlingendrehmomentbefehl oder einen Schlingengeschwindigkeitsbefehl ausgehend von einem gemessenen oder geschätzten Zwischengerüstzug des Werkstücks zwischen den Walzgerüsten, die Abweichung des gemessenen oder geschätzten Zwischengerüstzugs vom Soll-Zwischengerüstzug, einen gemessenen Schlingenwinkel, die Abweichung des gemessenen Schlingenwinkels vom Sollschlingenwinkel, die gemessene Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts und die gemessene Schlingengeschwindigkeit, und die die Drehgeschwindigkeit und das Schlingendrehmoment und die Schlingengeschwindigkeit korrigiert;

einen ersten Störungskompensator, der eine Störung schätzt, die auf die Rückkopplungsschleife einwirkt, und zwar abhängig von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Zwischengerüstzug, den man durch Anlegen der Summe aus dem Drehgeschwindigkeitsbefehl, den die Rückkopplungsschleife berechnet, und einer Drehgeschwindigkeitskorrektur, die der erste Störungskompensator berechnet, und der gemessenen Schlingengeschwindigkeit an ein Modell erhält, das den Drehgeschwindigkeitsbefehl empfängt und den Zwischengerüstzug des Werkstücks zwischen den Walzgerüsten liefert, und dem gemessenen oder geschätzten Zwischengerüstzug, und der die Drehgeschwindigkeitskorrektur berechnet, damit die geschätzte Störung ausgeglichen wird; und

einen zweiten Störungskompensator, der eine Störung schätzt, die auf die Rückkopplungsschleife einwirkt, und zwar abhängig von der Differenz zwischen einer geschätzten Schlingengeschwindigkeit, die man durch Anlegen einer Summe aus dem Schlingendrehmomentbefehl oder dem Schlingengeschwindigkeitsbefehl, den die Rückkopplungsschleife berechnet, und einer Schlingengeschwindigkeitskorrektur, die der zweite Störungskompensator berechnet, und dem gemessenen oder geschätzten Zwischengerüstzug an ein Modell erhält, das den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl empfängt und eine Schlingengeschwindigkeit liefert, und der gemessenen Schlingengeschwindigkeit, und der die Schlingengeschwindigkeitskorrektur berechnet, damit die Störung ausgeglichen wird,

wobei die Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts geregelt wird ausgehend von der Summe aus dem Drehgeschwindigkeitsbefehl, den die Rückkopplungsschleife berechnet, und der Drehgeschwindigkeitskorrektur, die der erste Störungskompensator berechnet, und das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit geregelt wird ausgehend von der Summe aus dem Schlingendrehmomentbefehl oder dem Schlingengeschwindigkeitsbefehl, den die Rückkopplungsschleife berechnet, und der Schlingendrehmomentkorrektur oder der Schlingengeschwindigkeitskorrektur, die der zweite Störungskompensator berechnet. Die dritte Aufgabe der Erfindung ist mit diesem Zwischengerüst-Zugregler erfüllbar.

Gemäß einem siebten Merkmal der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Regeln des Zwischengerüstzugs eines Werkstücks, das in einem kontinuierlichen Walzwerk gewalzt wird, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten mit einem Schlingenheber versehen ist, und zwar durch das Regeln der Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts, so daß der Zwischengerüstzug des Werkstücks mit einem Soll-Zwischengerüstzug zusammenfällt, und durch das Regeln des Schlingenwinkels durch das Regeln des Schlingendrehmoments oder der Schlingengeschwindigkeit des Schlingenhebers, so daß der Schlingenwinkel mit einem Sollschlingenwinkel zusammenfällt, die Schritte:

das Schätzen einer Störung, die auf ein erstes geregeltes System einwirkt, in dem die Walzendrehgeschwindigkeit eine Stellgröße ist und der Zug des Werkstücks zwischen den Gerüsten eine geregelte Variable ist, und zwar ausgehend von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Zwischengerüstzug, den man durch Anlegen eines Drehgeschwindigkeitsbefehls an ein Modell erzielt, das den Drehgeschwindigkeitsbefehl erhält und den Zwischengerüstzug liefert, und einem gemessenen oder geschätzten Arbeits-Zwischengerüstzug;

das Berechnen eines Drehgeschwindigkeitsbefehls zum Ausgleichen der geschätzten Störung;

das Regeln der Drehgeschwindigkeit gemäß dem berechneten Drehgeschwindigkeitsbefehl;

das Schätzen einer Störung, die auf ein zweites geregeltes System einwirkt, in dem das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit eine Stellgröße ist und der Schlingenwinkel eine geregelte Variable ist, und zwar ausgehend von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Schlingenwinkel, den man durch Anlegen eines Schlingendrehmomentbefehls oder eines Schlingengeschwindigkeitsbefehls an ein Modell erzielt, das den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl empfängt und den Schlingenwinkel liefert, und einem gemessenen Schlingenwinkel;

das Berechnen eines Schlingendrehmomentbefehls oder eines Schlingengeschwindigkeitsbefehls zum Ausgleichen der geschätzten Störung; und

das Regeln des Schlingendrehmoments oder der Schlingengeschwindigkeit gemäß dem berechneten Schlingendrehmomentbefehl oder dem berechneten Schlingengeschwindigkeitsbefehl. Die erste Aufgabe der Erfindung ist mit diesem Regelverfahren für den Zwischengerüstzug erfüllbar.

Gemäß einem achten Merkmal der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Regeln des Zwischengerüstzugs eines Werkstücks, das in einem kontinuierlichen Walzwerk gewalzt wird, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten mit einem Schlingenheber versehen ist, und zwar durch das Regeln der Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts, so daß der Zwischengerüstzug des Werkstücks mit einem Soll-Zwischengerüstzug zusammenfällt, und durch das Regeln des Schlingenwinkels durch das Regulieren des Schlingendrehmoments oder der Schlingengeschwindigkeit des Schlingenhebers, so daß der Schlingenwinkel mit einem Sollschlingenwinkel zusammenfällt, die Schritte:

das Schätzen einer Störung, die auf ein erstes geregeltes System einwirkt, in dem die Walzendrehgeschwindigkeit eine Stellgröße ist und der Zug zwischen den Gerüsten eine geregelte Variable ist, und zwar ausgehend von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Zwischengerüstzug, den man durch Anlegen eines Drehgeschwindigkeitsbefehls an ein Modell erzielt, das den Drehgeschwindigkeitsbefehl erhält und den Zwischengerüstzug liefert, und einem gemessenen oder ges chätzten Arbeits-Zwischengerüstzug;

das Berechnen eines Drehgeschwindigkeitsbefehls zum Ausgleichen der Störung;

das Regeln der Walzendrehgeschwindigkeit gemäß dem berechneten Drehgeschwindigkeitsbefehl;

das Schätzen einer Störung, die auf ein zweites geregeltes System einwirkt, in dem das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit eine Stellgröße ist und der Schlin genwinkel eine geregelte Variable ist, und zwar ausgehend von dem Unterschied zwischen einer geschätzten Schlingengeschwindigkeit, die man durch Ausgeben eines Schlingendrehmomentbefehls oder eines Schlingengeschwindigkeitsbefehls an ein Modell erzielt, das den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl empfängt und die Schlingengeschwindigkeit liefert, und einer gemessenen Schlingengeschwindigkeit;

das Berechnen eines Schlingendrehmomentbefehls oder eines Schlingengeschwindigkeitsbefehls zum Ausgleichen der geschätzten Störung; und

das Regeln des Schlingendrehmoments oder der Schlingengeschwindigkeit gemäß dem berechneten Schlingendrehmomentbefehl oder dem berechneten Schlingengeschwindigkeitsbefehl. Die erste Aufgabe der Erfindung ist mit diesem Regelverfahren für den Zwischengerüstzug erfüllbar.

Gemäß einem neunten Merkmal der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Regeln des Zwischengerüstzugs eines Werkstücks, das in einem kontinuierlichen Walzwerk gewalzt wird, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten mit einem Schlingenheber versehen ist, und zwar durch das Regeln der Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts, so daß der Zwischengerüstzug des Werkstücks mit einem Soll-Zwischengerüstzug zusammenfällt, und durch das Regeln des Schlingenwinkels über das Regulieren des Schlingendrehmoments oder der Schlingengeschwindigkeit des Schlingenhebers, so daß der Schlingenwinkel mit einem Sollschlingenwinkel zusammenfällt, die Schritte:

das Schätzen einer Störung, die auf ein erstes geregeltes System einwirkt, in dem die Walzendrehgeschwindigkeit eine Stellgröße ist und der Zwischengerüstzug eine geregelte Variable ist, und zwar ausgehend von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Zwischengerüstzug, den man durch Anlegen eines Drehgeschwindigkeitsbefehls und einer Schlingengeschwindigkeit an ein Modell erzielt, das den Drehgeschwindigkeitsbefehl und die Schlingengeschwindigkeit erhält und einen Zwischengerüstzug liefert, und einem gemessenen oder geschätzten Arbeits-Zwischengerüstzug;

das Berechnen eines Drehgeschwindigkeitsbefehls zum Ausgleichen der Störung;

das Regeln der Drehgeschwindigkeit gemäß dem berechneten Drehgeschwindigkeitsbefehl;

das Schätzen einer Störung, die auf ein zweites geregeltes System einwirkt, in dem das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit eine Stellgröße ist und der Schlingenwinkel eine geregelte Variable ist, und zwar ausgehend von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Schlingenwinkel, den man durch Anlegen eines Schlingendrehmomentbefehls oder eines Schlingengeschwindigkeitsbefehls an ein Modell erzielt, das den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl empfängt und den Schlingenwinkel liefert, und einem gemessenen Schlingenwinkel;

das Berechnen eines Schlingendrehmomentbefehls oder eines Schlingengeschwindigkeitsbefehls zum Ausgleichen der Störung; und

das Regeln des Schlingendrehmoments oder der Schlingengeschwindigkeit gemäß dem berechneten Schlingendrehmomentbefehl oder dem berechneten Schlingengeschwindigkeitsbefehl. Die zweite Aufgabe der Erfindung ist mit diesem Regelverfahren für den Zwischengerüstzug erfüllbar.

Gemäß einem zehnten Merkmal der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Regeln des Zwischengerüstzugs eines Werkstücks, das in einem kontinuierlichen Walzwerk gewalzt wird, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten mit einem Schlingenheber versehen ist, und zwar durch das Regeln der Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts, so daß der Zwischengerüstzug des Werkstücks mit einem Soll-Zwischengerüstzug zusammenfällt, und durch das Regeln des Schlingenwinkeis über das Regulieren des Schlingendrehmoments oder der Schlingengeschwindigkeit des Schlingenhebers, so daß der Schlingenwinkel mit einem Sollschlingenwinkel zusammenfällt, die Schritte:

das Schätzen einer Störung, die auf ein erstes geregeltes System einwirkt, in dem die Walzendrehgeschwindigkeit eine Stellgröße ist und der Zwischengerüstzug eine geregelte Variable ist, und zwar ausgehend von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Zwischengerüstzug, den man durch Anlegen eines Drehgeschwindigkeitsbefehls und einer Schlingengeschwindigkeit an ein Modell erzielt, das den Drehgeschwindigkeitsbefehl und die Schlingengeschwindigkeit erhält und einen Zwischengerüstzug liefert, und einem gemessenen oder geschätzten Arbeits-Zwischengerüstzug;

das Berechnen eines Drehgeschwindigkeitsbefehls zum Ausgleichen der Störung;

das Regeln der Walzendrehgeschwindigkeit gemäß dem berechneten Drehgeschwindigkeitsbefehl;

das Schätzen einer Störung, die auf ein zweites geregeltes System einwirkt, in dem das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit eine Stellgröße ist und der Schlingenwinkel eine geregelte Variable ist, und zwar ausgehend von dem Unterschied zwischen einer geschätzten Schlingengeschwindigkeit, die man durch Ausgeben eines Schlingendrehmomentbefehls oder eines Schlingengeschwindigkeitsbefehls an ein Modell erzielt, das den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl empfängt und eine Schlingengeschwindigkeit liefert, und einer gemessenen Schlingengeschwindigkeit;

das Berechnen eines Schlingendrehmomentbefehls oder eines Schlingengeschwindigkeitsbefehls zum Ausgleichen der Störung; und

das Regeln des Schlingendrehmoments oder der Schlingengeschwindigkeit gemäß dem berechneten Schlingendrehmomentbefehl oder dem berechneten Schlingengeschwindigkeitsbefehl. Die zweite Aufgabe der Erfindung ist mit diesem Regelverfahren für den Zwischengerüstzug erfüllbar.

Jeder Zwischengerüst-Zugregler gemäß dem ersten bis vierten Merkmal der Erfindung, siehe Fig. 3 und 4, umfaßt ähnlich wie ein herkömmlicher entkoppelter Zwischengerüst- Zugregler die erste Rückkopplungsschleife, die den Zwischengerüstzug des Werkstücks mißt oder schätzt, einen Drehgeschwindigkeitsbefehl berechnet, der eine Solldrehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts ausgehend von einem Unterschied zwischen einem Soll-Zwischengerüstzug und dem gemes senen oder geschätzten Arbeits-Zwischengerüstzug festlegt, und die Walzendrehgeschwindigkeit korrigiert, und eine zweite Rückkopplungsschleife, die den Schlingenwinkel mißt, einen Schlingendrehmomentbefehl oder einen Schlingengeschwindigkeitsbefehl berechnet ausgehend vom Unterschied zwischen einem gemessenen Schlingenwinkel und einem Sollschlingenwinkel, und das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit korrigiert.

Die Zwischengerüst-Zugregler gemäß dem ersten bis vierten Merkmal der Erfindung unterscheiden sich vom herkömmlichen entkoppelten Zwischengerüst-Zugregler dadurch, daß die beiden Störungskompensatoren eine Störung schätzen, die auf die beiden Rückkopplungsschleifen einwirkt, und den Signalen, die die beiden Rückkopplungsschleifen liefern, Signale zufügen, die die Störung ausgleichen können. Die Störung enthält zusätzlich zum Einfluß der Wechselwirkung zwischen den Rückkopplungsschleifen eine gleichwertige Störung, bei spielsweise die Änderung der Kennungen des geregelten Systems, die aus Parameteränderungen resultieren, etwa dem Elastizitätsmodul des Werkstücks, und der Änderung der Walzgeschwindigkeit aufgrund der Dicken- oder Temperaturänderung des Werkstücks

In den Zwischengerüst-Zugreglern gemäß dem ersten bis vierten Merkmal der Erfindung werden die Wechselwirkungen zwischen den beiden Rückkopplungsschleifen durch die Störungsausgleichssignale kompensiert, die die beiden Störungskompensatoren liefern, und die beiden Rückkopplungsschleifen können individuell entworfen werden. Dadurch kann man die Zwischengerüst-Zugregler einfach entwerfen, und sie sind hochgradig störfest, beispielsweise gegen Änderungen der Walzgeschwindigkeit und gegen die Änderung der Kennungen des geregelten Systems.

Ist im Zwischengerüst-Zugregler gemäß dem fünften und sechsten Merkmal der Erfindung eine Rückkopplungsschleife vorhanden, die eine Anzahl meßbarer Größen empfängt, siehe Fig. 5 und 6, so schätzen die beiden Störungskompensatoren die Störung, die auf die Rückkopplungsschleife wirkt, und fügen Korrektursignale hinzu, um die Störungen in Signalen auszugleichen, die ein Regelsystem berechnet. Ist eine derartige Rückkopplungsschleife enthalten, die eine Anzahl meßbarer Größen empfängt, so muß die gegenseitige Störung zwischen dem Zug und dem Schlingenwinkel nicht durch die Korrekturen ausgeglichen werden, die die Störungskompensatoren bereitstellen, da die Rückkopplungsschleife die Wechselwirkung zwischen dem Zug und dem Schlingenwinkel regelt. Daher legt man die Schlingengeschwindigkeit an ein Modell an, das den Drehgeschwindigkeitsbefehl empfängt und den Zwischengerüstzug des Werkstücks liefert. Der gemessene Zug wird an ein Modell angelegt, das den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl empfängt und die Schlingengeschwindigkeit liefert, so daß die Störungskompensatoren keine Korrekturen liefern, um die Störung auszugleichen. Dementsprechend enthalten die Störungen hier die Änderungen der Walzgeschwindigkeit aufgrund der Dicken- und Temperaturänderung des Werkstücks, und die Änderung der Kennung des geregelten Systems aufgrund von Parameteränderungen, beispielsweise der Änderung des Elastizitätsmoduls des Werkstücks.

Liegt wie beim fünften und sechsten Merkmal der Erfindung eine Rückkopplungsschleife vor, die eine Anzahl meßbarer Größen empfängt, so ist auch hier ein Regelsystem beständig gegen die Störungen und die Änderung der Kennung des geregelten Systems, da die beiden Störungskompensatoren verwendet werden.

Der zweite Störungskompensator des Zwischengerüst-Zugreglers gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung nach Fig. 3 verwendet den geschätzten Schlingenwinkel, den man durch Anlegen der Summe aus dem Schlingendrehmomentbefehl oder Schlingengeschwindigkeitsbefehl, den die zweite Rückkopplungsschleife berechnet, und der Korrektur, die der zweite Störungskompensator berechnet, an ein Modell, das den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl empfängt den Schlingenwinkel liefert, und den gemessenen Schlingenwinkel zum Schätzen der Störung, die auf die zweite Rückkopplungsschleife wirkt. Dagegen verwendet der Zwischengerüst-Zugregler gemäß dem zweiten Merkmal der Erfindung nach Fig. 4 die geschätzte Schlingengeschwindigkeit und die gemessene Schlingengeschwindigkeit zum Schätzen der Störung, die auf die zweite Rückkopplungsschleife einwirkt. D. h., das Modell des Schlingenhebers und die Störungskompensatoren des Zwischengerüst-Zugreglers gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung werden mit Hilfe eines Ausdrucks

θ = (1/s) ω ... (1)

verändert, wobei θ den Schlingenwinkel und ω die Schlingengeschwindigkeit bedeuten. Obwohl die Zwischengerüst-Zugregler gemäß dem ersten und zweiten Merkmal der Erfindung gleich funktionieren, ist der Aufbau des Zwischengerüst-Zugreglers gemäß dem zweiten Merkmal der Erfindung einfacher als der Aufbau des Zwischengerüst-Zugreglers gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung, und die Ordnung des Schlingenheber- und Filtermodells im Zwischengerüst-Zugregler gemäß dem zweiten Merkmal der Erfindung ist niedriger als die Ordnung des Modells im Zwischengerüst-Zugregler gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung.

Zwischen dem dritten und vierten Merkmal der Erfindung und dem fünften und sechsten Merkmal der Erfindung besteht der gleiche Zusammenhang wie zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal der Erfindung.

Gemäß dem ersten bis vierten Merkmal der Erfindung werden die Rückkopplungsschleife zum Regeln des Zwischengerüstzugs durch das Regulieren der Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts und die Rückkopplungsschleife zum Regeln des Schlingenwinkels durch das Regulieren des Schlingendrehmoments oder der Schlingengeschwindigkeit dazu verwendet, die beiden Stellgrößen des Zwischengerüstzugs des Werkstücks und den Schlingenheber auf die entsprechenden Sollwerte einzustellen. Wechselwirkungen zwischen den beiden Rückkopplungsschleifen werden durch die Störungsausgleichssignale kompensiert, die die beiden Störungskompensatoren liefern. Die beiden Rückkopplungsschleifen kann man einzeln entwerfen. Damit ist der Zwischengerüst-Zugregler einfach zu entwerfen und hochgradig störfest, beispielsweise gegen Änderungen der Walzgeschwindigkeit und Änderungen der Kennungen des geregelten Systems. Auch dann, wenn eine Rückkopplungsschleife vorliegt, die eine Anzahl meßbarer Größen empfängt wie beim fünften und sechsten Merkmal der Erfindung, ist das Regelsystem durch den Gebrauch der beiden Störungskompensatoren gegen Störungen und die Änderung der Kennungen des geregelten Systems beständig. Folglich kann man das Werkstück mit einer zufriedenstellenden Form und korrekten Abmessungen walzen, und der Walzvorgang kann stabilisiert werden.

Die Verfahren zum Regeln des Zwischengerüstzugs eines Werkstücks, das auf einem kontinuierlichen Walzwerk gewalzt wird, gemäß dem siebten bis neunten Merkmal der Erfindung regeln die Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts, um den Zwischengerüstzug des Werkstücks auf einen Soll-Zwischengerüstzug einzustellen. Die Verfahren regeln zudem das Schlingendrehmoment und die Schlingengeschwindigkeit, um den Schlingenwinkel auf einen Sollschlingenwinkel einzustellen, siehe Fig. 7 und 8. Bei diesem Regelvorgang wird eine Störung, die auf das geregelte System einwirkt, in dem die Drehgeschwindigkeit eine Stellgröße ist und der Zwischengerüstzug eine Stellgröße ist, abhängig von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Zwischengerüstzug, den man durch das Anlegen eines Drehgeschwindigkeitsbefehls an das Modell erhält, das die Drehgeschwindigkeit empfängt und den Zwischengerüstzug des Werkstücks liefert, und dem gemessenen oder geschätzten Arbeits-Zwischengerüstzug des Werkstücks geschätzt. Es wird ein Drehgeschwindigkeitsbefehl zum Ausgleichen der Störung berechnet und die Drehgeschwindigkeit der Walzen wird gemäß dem berechneten Drehgeschwindigkeitsbefehl geregelt.

Gemäß dem siebten Merkmal der Erfindung, siehe Fig. 7, wird eine Störung, die auf das geregelte System einwirkt, in dem das Schlingendrehmoment eine Stellgröße ist und der Schlingenwinkel eine Stellgröße ist, abhängig von dem Unterschied zwischen einem geschätzten Schlingenwinkel, den man durch das Anlegen eines Schlingendrehmomentbefehls oder Schlingengeschwindigkeitsbefehls an das Modell erhält, das das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit empfängt und den Zwischengerüstzug liefert, und einem gemessenen Schlingenwinkel geschätzt. Ein Schlingendrehmomentbefehl oder ein Schlingengeschwindigkeitsbefehl, der die Störung ausgleichen kann, wird berechnet, und das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit wird gemäß dem berechneten Schlingendrehmoment bzw. der berechneten Schlingengeschwindigkeit geregelt.

Der Zwischengerüstzug und der Schlingenwinkel beeinflussen einander wie erwähnt gegenseitig. Gemäß dem siebten bis neunten Merkmal der Erfindung betrachtet man die gekoppelten Komponenten als Störungen, die auf die beiden Regelschleifen wirken. Die Störung wird geschätzt ausgehend von dem Unterschied zwischen den jeweiligen Ausgangssignalen der Regelschleifen und der Modelle, die jeweils parallel zu den Regelsystemen angeordnet sind. Man berechnet ein Signal, das die Störung ausgleichen kann, und verwendet es als Befehl zum Regeln der Stellgrößen. Auf diese Weise wird die Störung ausgeglichen, die auf die Regelschleifen wirkt, und der Regelvorgang ist stabil ausführbar. Die Störung enthält eine gleichwertige Störung, d. h. Änderungen in der Kennung der geregelten Systeme, die durch eine Parameteränderung entstehen, beispielsweise des Elastizitätsmoduls des Werkstücks, zusätzlich zur Änderung der Walzgeschwindigkeit aufgrund der Dicken- oder Temperaturänderung des Werkstücks Diese Störungen sind mit den Verfahren gemäß dem siebten bis neunten Merkmal der Erfindung unterdrückbar. Somit betrachten die Zwischengerüst-Zugregler gemäß dem siebten bis zehnten Merkmal der Erfindung die Wechselwirkung zwischen den beiden Regelschleifen als Störung. Sie schätzen diese Störung und gleichen sie aus. Damit ist es möglich, die beiden Regelschleifen einzeln zu entwerfen. Die beiden Rückkopplungsschleifen sind einfach zu entwerfen, und der Regler ist hochgradig beständig gegen Störungen einschließlich der Änderung der Walzgeschwindigkeit und der Änderung der Kennungen des geregelten Systems.

Gemäß dem achten Merkmal der Erfindung, siehe Fig. 8, wird eine Störung, die auf das geregelte System einwirkt, in dem das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit eine Stellgröße ist und der Schlingenwinkel eine Stellgröße ist, aufgrund des Unterschieds geschätzt, der zwischen einer geschätzten Schlingengeschwindigkeit besteht, die man durch Anlegen eines Schlingendrehmomentbefehls oder eines Schlingengeschwindigkeitsbefehls an ein Modell erhält, das den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindig keitsbefehl empfängt und die Schlingengeschwindigkeit liefert, und einer gemessenen Schlingengeschwindigkeit. Es wird ein Schlingendrehmomentbefehl oder ein Schlingengeschwindigkeitsbefehl berechnet, der die Störung ausgleichen kann, und das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit wird gemäß dem berechneten Schlingendrehmomentbefehl oder dem berechneten Schlingengeschwindigkeitsbefehl reguliert. Gemäß dem achten Merkmal der Erfindung verwendet man die geschätzte Schlingengeschwindigkeit und die gemessene Schlingengeschwindigkeit dazu, die Störung zu schätzen, die auf das geregelte System wirkt, in dem das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit eine Stellgröße ist und der Schlingenwinkel eine Stellgröße ist. D. h., das Modell des Schlingenhebersystems und das Filter gemäß dem siebten Merkmal der Erfindung werden mit Hilfe des Ausdrucks (1) modifiziert. Obwohl die Zwischengerüst-Zugregler gemäß dem siebten und dem achten Merkmal der Erfindung in gleicher Weise arbeiten, ist dementsprechend der Aufbau des Zwischengerüst-Zugreglers gemäß dem achten Merkmal der Erfindung einfacher als der Aufbau des Reglers gemäß dem siebten Merkmal der Erfindung, und die Modellordnung des Schlingenhebers und des Filters gemäß dem achten Merkmal der Erfindung ist niedriger als die Ordnung des Modells gemäß dem siebten Merkmal der Erfindung; damit ist der Zwischengerüst-Zugregler einfach aufgebaut.

Aus Fig. 8 geht klar hervor, daß das Verfahren gemäß dem achten Merkmal der Erfindung die Schlingengeschwindigkeit auf den Wert Null regelt, damit der Schlingenwinkel konstant bleibt, und es wird überhaupt kein Solischlingenwinkel verwendet. Der Sollschlingenwinkel wird jedoch tatsächlich nicht geändert, und es ist in der Praxis ausreichend, einen konstanten Schlingenwinkel aufrechtzuerhalten.

Gemäß dem siebten bis zehnten Merkmal der Erfindung regelt in einem kontinuierlichen Walzwerk, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten mit einem Schlingenheber versehen ist, die erste Regelschleife den Zwischengerüstzug durch das Regulieren der Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts. Die zweite Regelschleife regelt den Schlingenwinkel durch das Regulieren des Schlingendrehmoments oder Schlingengeschwindigkeit, um die beiden Stellgrößen des Zwischengerüstzugs des Werkstücks und den Schlingenheber auf entsprechende Sollwerte zu regeln. Die Wechselwirkung zwischen den Regelschleifen wird als Störung geschätzt, und die Stellgrößen werden so reguliert, daß sie die Störung ausgleichen und die Wechselwirkung zwischen den beiden Regelschleifen kompensieren. Dementsprechend kann man die beiden Regelschleifen einzeln entwerfen, und der Entwurf der Regelschleife ist einfacher. Der Zwischengerüst-Zugregler ist hochgradig beständig gegen Störungen, beispielsweise der Änderung der Walzgeschwindigkeit und der Änderung der Kennungen des geregelten Systems. Folglich kann man das Werkstück mit einer zufriedenstellenden Form und zufriedenstellenden Abmessungen walzen, und der Walzvorgang kann stabil ausgeführt werden.

Gemäß dem ersten und zweiten Merkmal der Erfindung wird nur die Summe aus dem Drehgeschwindigkeitsbefehl, den die erste Rückkopplungsschleife berechnet, und der Korrektur, die der erste Störungskompensator berechnet, an das Modell angelegt, das den Zwischengerüstzug des Werkstücks liefert. Dagegen wird gemäß dem dritten und vierten Merkmal der Erfindung zusätzlich die Schlingengeschwindigkeit an das Modells angelegt. Gemäß dem fünften und sechsten Merkmal der Erfindung wird nur der Drehgeschwindigkeitsbefehl, der die Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts festlegt, an das Modell angelegt. Dagegen wird gemäß dem siebten und achten Merkmal der Erfindung zusätzlich die Schlingengeschwindigkeit an das Modell angelegt.

Obwohl sich der Zwischengerüstzug und der Schlingenwinkel wie erwähnt gegenseitig beeinflussen, arbeitet der Schlingenheber so, daß er Änderungen im Zwischengerüstzug aufnimmt, wenn sich der Zwischengerüstzug ändert. Damit ist der Änderungsbereich des Zwischengerüstzugs schmäler, wenn die Wirkung der Beeinflussung zwischen dem Zwischengerüstzug und dem Schlingenwinkel nicht völlig beseitigt wird, als dann, wenn die Wirkung der Beeinflussung vollständig beseitigt wird, und der Zwischengerüstzug ändert sich in einem vergleichsweise schmalen Bereich, wenn der Zwischengerüstzug und der Schlingenwinkel geeignet zusammenwirken. D. h., die Stabilität des Zwischengerüstzugs und die Arbeitsweise des Schlingeilhebers verbessern sich, wenn man eine geeignete Wechselwirkung zwischen dem Zwischengerüstzug und dem Schlingenwinkel zuläßt und die Wirkung der gegenseitigen Beeinflussung zwischen dem Zwischengerüstzug und dem Schlingenwinkel nicht vollständig beseitigt. Gemäß dem dritten, vierten, siebten und achten Merkmal der Erfindung wird die Schlingengeschwindigkeit an das Modell angelegt, das den Zwischengerüstzug des Werkstücks liefert, um den Ausgleich der Wechselwirkungen einzustellen. Beseitigt man die Wirkung von einigen Beeinflussungen zwischen dem Zwischengerüstzug und der Arbeit des Schlingenhebers nicht, so verbessern sich Stabilität des Zwischengerüstzugs und die Arbeitsweise des Schlingenhebers nochmals.

Diese und weitere neue Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen deutlich. Die bevorzugten Ausführungsformen werden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Schlingenheberreglers;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen nicht gekoppelten Schlingenheberreglers;

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das die grundlegende Anordnung eines Zwischengerüst-Zugreglers gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung darstellt;

Fig. 4 ein Blockdiagramm, das die grundlegende Anordnung eines Zwischengerüst-Zugreglers gemäß dem zweiten Merkmal der Erfindung darstellt;

Fig. 5 ein Blockdiagramm, das die grundlegende Anordnung eines Zwischengerüst-Zugreglers gemäß dem fünften Merkmal der Erfindung darstellt;

Fig. 6 ein Blockdiagramm, das die grundlegende Anordnung eines Zwischengerüst-Zugreglers gemäß dem sechsten Merkmal der Erfindung darstellt;

Fig: 7 ein Blockdiagramm, das die grundlegende Anordnung eines Zwischengerüst-Zugreglers gemäß dem siebten Merkmal der Erfindung darstellt;

Fig. 8 ein Blockdiagramm, das die grundlegende Anordnung eines Zwischengerüst-Zugreglers gemäß dem achten Merkmal der Erfindung darstellt;

Fig. 9 das Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer ersten Ausführungsform gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung angewendet auf einen Warmwalzvorgang;

Fig. 10 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer zweiten Ausführungsform gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung;

Fig. 11 ein Blockdiagramm eines Modells eines Schlingenheber-Zugregelsystems, das in den vorherigen Ausführungsformen enthalten ist;

Fig. 12 das Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer dritten Ausführungsform gemäß dem zweiten Merkmal der Erfindung angewendet auf einen Warmwalzvorgang;

Fig. 13 das Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer vierten Ausführungsform gemäß dem zweiten Merkmal der Erfindung;

Fig. 14 eine Kurve, die die zugregulierende Wirkung eines herkömmlichen entkoppelten Zwischengerüst-Zugreglers darstellt;

Fig. 15 eine Kurve, die die schlingenwinkelregulierende Wirkung des herkömmlichen entkoppelten Zwischengerüst-Zugreglers darstellt;

Fig. 16 eine Kurve, die die zugregulierenden Wirkungen des Zwischengerüst-Zugreglers in der ersten bis vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 17 eine Kurve, die die schlingenwinkelregulierenden Wirkungen des Zwischengerüst-Zugreglers in der ersten bis vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 18 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer fünften Ausführungsform gemäß einem dritten Merkmal der Erfindung;

Fig. 19 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer sechsten Ausführungsform gemäß einem dritten Merkmal der Erfindung;

Fig. 20 eine Kurve, die die zugregulierenden Wirkungen des Zwischengerüst-Zugreglers in der fünften und sechsten Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 21 eine Kurve, die die schlingenwinkelregulierenden Wirkungen des Zwischengerüst-Zugreglers in der fünften und sechsten Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 22 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer siebten Ausführungsform gemäß einem vierten Merkmal der Erfindung;

Fig. 23 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer achten Ausführungsform gemäß einem fünften Merkmal der Erfindung;

Fig. 24 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer neunten Ausführungsform gemäß einem fünften Merkmal der Erfindung;

Fig. 25 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer zehnten Ausführungsform gemäß einem sechsten Merkmal der Erfindung;

Fig. 26 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer elften Ausführungsform gemäß einem sechsten Merkmal der Erfindung;

Fig. 27 eine Kurve, die die zugregulierenden Wirkungen des Zwischengerüst-Zugreglers in der zehnten bis elften Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 28 eine Kurve, die die schlingenwinkelregulierenden Wirkungen des Zwischengerüst-Zugreglers in der zehnten bis elften Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 29 ein Blockdiagramm, das die Erklärung eines Zugregelsystems unterstützt, das in den Zwischengerüst-Zugreglern in der ersten bis elften Ausführungsform enthalten ist;

Fig. 30 ein Blockdiagramm, das die Erklärung einer Abwandlung des Zugregelsystems unterstützt, das mit Bezug auf Fig. 29 erklärt wird;

Fig. 31 ein Blockdiagramm, das die Erklärung einer weiteren Abwandlung des Zugregelsystems unterstützt, das mit Bezug auf Fig. 29 erklärt wird;

Fig. 32 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer zwölften Ausführungsform gemäß einem siebten Merkmal der Erfindung;

Fig. 33 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer dreizehnten Ausführungsform gemäß dem siebten Merkmal der Erfindung;

Fig. 34 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer vierzehnten Ausführungsform gemäß dem achten Merkmal der Erfindung angewendet auf einen Warmwalzvorgang;

Fig. 35 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer fünfzehnten Ausführungsform gemäß dem achten Merkmal der Erfindung;

Fig. 36 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer sechzehnten Ausführungsform gemäß einem neunten Merkmal der Erfindung angewendet auf einen Warmwalzvorgang;

Fig. 37 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer siebzehnten Ausführungsform gemäß dem neunten Merkmal der Erfindung;

Fig. 38 ein Blockdiagramm eines Zwischengerüst-Zugreglers in einer achtzehnten Ausführungsform gemäß dem zehnten Merkmal der Erfindung;

Fig. 39 ein Blockdiagramm, das die Erklärung eines Zugregelsystems unterstützt, das in den Zwischengerüst-Zugreglern in der zwölften bis achtzehnten erfindungsgemäßen Ausführungsform enthalten ist;

Fig. 40 ein Blockdiagramm, das die Erklärung einer Abwandlung des Zugregelsystems unterstützt, das mit Bezug auf Fig. 39 erklärt wird; und

Fig. 41 ein Blockdiagramm, das die Erklärung einer weiteren Abwandlung des Zugregelsystems unterstützt, das mit Bezug auf Fig. 39 erklärt wird.

Im weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angewandt auf das Regeln des Zwischengerüstzugs eines Werkstücks in einem Warmwalzwerk und auf das Regeln des Schlingenhebers im Warmwalzwerk mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Gleiche oder entsprechende Teile sind dabei überall mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Erste Ausführungsform

Es wird nun Bezug auf Fig. 9 genommen. Sie zeigt einen Zwischengerüst-Zugregler in einer ersten Ausführungsform gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung angewandt auf zwei benachbarte Walzgerüste in einem Warmwalzwerk. Dargestellt sind ein Werkstück 10 und zwei benachbarte Walzgerüste 12 und 13, die jeweils Arbeitswalzen 12a, 12b und 13a, 13b aufweisen. Ein Motor 20 treibt die Arbeitswalzen 12a und 12b an. Ein Walzgeschwindigkeitsregler 22 regelt den Motor 20, wobei die Arbeitswalzen 12a und 12b so angetrieben werden, daß sie sich mit einer Solldrehgeschwindigkeit drehen. Das Werkstück 10, das sich in Fig. 9 von links nach rechts bewegt, wird von einem Schlingenheber 16 getragen, der einen Schlingenheberarm 16b und eine Schlingenheberwalze 16a aufweist. Die Schlingenheberwalze 16a ist am freien Ende des Schlingenheberarms 16b drehbar aufgenommen. Der Schlingenheberarm 16b weist ein Grundende auf, das funktionell mit einem Motor 24 verbunden ist. Ein Schlingenheber-Drehmomentregler 26 regelt den Motor 24, damit ein Solldrehmoment erzeugt wird.

In einem Zugregelsystem empfängt ein Zugerfasser 30 über eine nicht dargestellte Meßdose, die am Schlingenheber 16 angebracht ist, ein Signal, das die auf den Schlingenheber 16 wirkende Reaktionskraft des Werkstücks 10 darstellt. Der Zugerfasser 30 berechnet einen gemessenen Zug m des Werkstücks 10. Anschließend berechnet ein Zugregler 32 einen Drehgeschwindigkeitsbefehl ub ausgehend vom Unterschied zwischen dem gemessenen Zug m und einem Sollzug r, den ein Hostcomputer 50 festlegt.

Ein Zugstörungskompensator 34, der intern mit einem Modell versehen ist, schätzt eine Störung, die auf das Zugregelsystem einwirkt und berechnet eine Drehgeschwindigkeitskorrektur uf zum Ausgleichen der Störung. Ein Addierer 36 addiert den Drehgeschwindigkeitsbefehl ub und die Drehgeschwindigkeitskorrektur uf und liefert dem Walzgeschwindigkeitsregler 22 einen korrigierten Geschwindigkeitsbefehl u. Das Modell des Zugstörungskompensators 34 empfängt den korrigierten Geschwindigkeitsbefehl u, schätzt den Zug des Werkstücks 10 ausgehend vonikorrigierten Geschwindigkeitsbefehl u, betrachtet den Unterschied zwischen dem geschätzten Zug und dem gemessenen Zug m, den der Zugerfasser 30 daran anlegt, als Störung, und berechnet die Drehgeschwindigkeitskorrektur uf zum Ausgleichen der Störung.

Es wird nun Bezug auf Fig. 9 genommen. In einem Schlingenheber-Regelsystem berechnet ein Schlingenwinkelregler 42 einen Schlingendrehmomentbefehl gb abhangig vom Unterschied zwischen einem gemessenen Schlingenwinkel θ m, den ein Schlingenwinkelerfasser 40 mißt, und einem Sollschlingenwinkel θ r, den der Hostcomputer 50 liefert.

Ein Schlingenstörungskompensator 44, der intern mit einem Modell versehen ist, schätzt eine Störung, die auf das Schlingenheber-Regelsystem wirkt, und berechnet eine Schlingendrehmomentkorrektur gf zum Ausgleichen der geschätzten Störung. Ein Addierer 46 addiert den Schlingendrehmomentbefehl gb und die Schlingendrehmomentkorrektur gf und legt einen korrigierten Schlingendrehmomentbefehl g an den Schlingendrehmomentregler 26 an. Der Schlingenstörungskompensator 44 schätzt die Störung, die auf den Schlingenheber 16 einwirkt, ausgehend vom Unterschied zwischen einem geschätzten Schlingenwinkel, den er durch das Anlegen des korrigierten Drehmomentbefehls g an sein Modell erhält, und dem gemessenen Schlingenwinkel θ m, den der Schlingenwinkelerfasser 40 mißt, und berechnet dann die Schlingendrehmomentkorrektur gf zum Ausgleichen der geschätzten Störung.

Zweite Ausführungsform

Der Schlingendrehmomentregler 26 des Zwischengerüst-Zugreglers in der ersten Ausführungsform regelt das Schlingendrehmoment zum Regulieren des Schlingenwinkels. In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält ein Zwischengerüst-Zugregler einen Schlingengeschwindigkeitserfasser 52 zum Erfassen der Schlingengeschwindigkeit und einen Schlingengeschwindigkeitsregler 54, die eine Schlingengeschwindigkeits-Regelschleife bilden, siehe Fig. 10. Die jeweiligen Modelle und die Filter eines Zugstörungskompensators 34 und eines Schlingenstörungskompensators 44 werden nun ausführlich beschrieben.

Fig. 11 zeigt beispielhaft den Zwischengerüstzug des Werkstücks auf dem Warmwalzwerk und die Kennung des Schlingenhebers des Warmwalzwerks. In Fig. 11 sind Kg und Kgθ Einflußkoeffizienten, die den Einfluß von Wechselwirkungen zwischen dem Zwischengerüstzug und dem Schlingenwinkel beschreiben. Ein Zugmodell und ein Schlingenhebermodell werden dadurch erzeugt, daß man Übertragungsfunktionen niedriger Ordnung verwendet. Dabei setzt man voraus, daß kein Einfluß von Wechselwirkungen zwischen dem Zug und dem Schlingenwinkel vorliegt. Die Modelle werden durch die folgenden Ausdrücke beschrieben.

Zugmodell:

G = eKv/{(s + eKv )(1 + Tvs)} ...(2)

Schlingenhebermodell:

Gθ = 1/(s(1 + TASRS)} . ...(3)

Da Wechselwirkungen zwischen den geregelten Systemen und Störungen beim Ableiten der Ausdrücke (2) und (3), die das Zugmodell und das Schlingenhebermodell darstellen, nicht betrachtet wurden, sind der geschätzte Zug und der geschätzte Schlingenwinkel, den man bei Gebrauch der Ausdrücke (2) und (3) erhält, ideale Größen, bei denen weder Störungen noch Wechselwirkungen auftreten. Damit stellt der Unterschied zwischen einem geschätzten Wert, den man durch die Verwendung eines jeden Modells erhält, und einem gemessenen Wert, der den Zustand des entsprechend geregelten Systems beschreibt, das Ergebnis der Wechselwirkungen zwischen den geregelten Systemen dar bzw. der Störungen, die auf das geregelte System einwirken, und den Kennungsunterschied zwischen dem Modell und dem tatsächlichen geregelten System.

Im Zugsystem ergibt sich der Unterschied zwischen dem Ausgangssignal des Zugmodells und dem tatsächlichen Zug zu:

Δ = (P - G )u + P d , ...(4)

wobei Δ der Unterschied zwischen dem Ausgangssignal des Zugmodells und einem tatsächlichen Zug ist, P die Übertragungskonstante des Zugsystems, u ein Drehgeschwindigkeitsbefehl und d eine Störung.

Die Kennung des Filters F lautet wie folgt:

F = -1/G . ... (5)

Das Ausgangssignal des Filters F entsprechend dem Zugunterschied Δ ist die Drehgeschwindigkeitskorrektur uf, die ausdrückbar ist als

uf = -d . ... (6)

Da die Drehgeschwindigkeitskorrektur uf den negativen Wert der Störung d aufweist, ist die Störung durch das Korrigieren des Drehgeschwindigkeitsbefehls mit der Drehgeschwindigkeitskorrektur uf vollständig ausgleichbar. In diesem Fall ist jedoch der vollständige Ausgleich der Störung unmöglich, da in dem gemessenen Zug ein beträchtlicher Rauscheinfluß vorliegt. Daher verwendet man ein Filter, dessen Kennung F dem folgenden Ausdruck genügt

F = -L/G , ... (7)

wobei L die Kennung eines Tiefpaßfilters ist, das störungsunterdrückende Eigenschaften festlegt.

Damit bilden das Zugmodell, d. h. ein Subtrahierer, der den Unterschied Δ zwischen dem geschätzten Zug, den das Zugmodell ermittelt, und dem gemessenen Zug berechnet, und das Filter den Zugstörungskompensator 34.

Die gleiche Anordnung wird im Schlingenhebersystem verwendet. Dabei bilden ein Schlingenhebermodell, d. h. ein Subtrahierer, der den Unterschied zwischen einem geschätzten Schlingenwinkel, den das Schlingenhebermodell bestimmt, und einem gemessenen Schlingenwinkel berechnet, und ein Filter den Schlingenheber-Störungskompensator 44.

Das Folgevermögen des Zwischengerüst-Zugreglers beim Folgen des Sollzugs und des Sollschlingenwinkels hängt von der Leistungsfähigkeit des Zugreglers 32 und des Schlingenwinkelreglers 42 ab.

Dritte Ausführungsform

Es wird nun Bezug auf Fig. 12 genommen. Ein Zwischengerüst-Zugregler in einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist mit einem Schlingenheber-Störungskompensator 60 versehen, der intern mit einem Schlingenhebermodell ausgestattet ist. Der Schlingenheber-Störungskompensator 60 schätzt eine Störung, die auf ein Schlingenheber-Regelsystem einwirkt; und berechnet eine Schlingendrehmomentkorrektur gf zum Ausgleichen der geschätzten Störung. Ein Addierer 46 addiert den Schlingendrehmomentbefehl gb und die Schlingendrehmomentkorrektur gf und liefert einem Schlingendrehmomentregler 26 einen korrigierten Schlingendrehmomentbefehl g. Das Schlingenhebermodell des Schlingenheber-Störungskompensators 60 empfängt den korrigierten Schlingendrehmomentbefehl g und liefert eine geschätzte Schlingengeschwindigkeit. Das Modell berechnet den Unterschied zwischen der geschätzten Schlingengeschwindigkeit und einer gemessenen Schlingengeschwindigkeit, betrachtet den Unterschied als Störung, die auf das Schlingenhebersystem wirkt und berechnet dann die Schlingendrehmomentkorrektur gf zum Ausgleichen der geschätzten Störung, d. h. des Unterschieds.

Vierte Ausführungsform

Die dritte Ausführungsform reguliert den Schlingenwinkel durch das Regeln des Schlingendrehmoments mit dem Schlingendrehmomentregler 26. Der Zwischengerüst-Zugregler in einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 13 weist eine Schlingengeschwindigkeits-Regelschleife auf, die einen Schlingengeschwindigkeitserfasser 52 zum Erfassen der Schlingengeschwindigkeit enthält und einen Schlingengeschwindigkeitsregler 54, der das Ausgangssignal des Schlingengeschwindigkeitserfassers 52 empfängt. Mit Hilfe der Ausdrücke (1) und (3) kann man das Schlingenhebermodell darstellen als

Gθ (s) = 1/(1 + TASRS) . ... (8)

Das Schlingenhebermodell des Zwischengerüst-Zugreglers in der zweiten Ausführungsform wird durch einen quadratischen Ausdruck beschrieben; dagegen wird das Schlingenhebermodell des Zwischengerüst-Zugreglers in der vierten Ausführungsform durch einen linearen Ausdruck beschrieben. Da das Filter das Schlingerihebermodell Gθ (s) enthält, sinkt die Filterordnung.

Fig. 14 und 17 zeigen die durch eine Simulation bestätigten Auswirkungen der Zwischengerüst-Zugregler in der ersten bis vierten Ausführungsform, wobei eine Änderung in der Walzgeschwindigkeit durch eine Querschnittsveränderung um 10 um an die Zwischengerüst-Zugregler angelegt wurde. Fig. 14 und 15 zeigen die Regelleistung des herkömmlichen entkoppelten Zwischengerüst-Zugreglers. Aus den Abbildungen geht klar hervor, daß sich der Zwischengerüstzug (Fig. 14) und der Schlingenwinkel (Fig. 15) stark geändert haben und daß eine relativ lange Zeit bis zum Wiederherstellen des stationären Zustands erforderlich ist. Fig. 16 und 17 zeigen die Regelleistung der erfindungsgemäßen Zwischengerüst-Zugregler. Die Abbildungen zeigen deutlich, daß die erfindungsgemäßen Zwischengerüst-Zugregler die Änderung des Zwischengerüstzugs (Fig. 16) und des Schlingenwinkels (Fig. 17) auf ein sehr geringes Ausmaß begrenzt haben.

Fünfte Ausführungsform

Es wird nun Bezug auf Fig. 18 genommen. Das Ausgangssignal eines Schlingengeschwindigkeitserfassers 52 wird über einen Wechselwirkungs-Verstärkungsregulator 70 an einen Zugstörungskompensator 35 übertragen und an das Zugmodell des Zugstörungskompensators 35 angelegt. Ein Teil des Schlingengeschwindigkeitssignals, das man an den Zugstörungskompensator 35 anlegt, kann mit dem Wechselwirkungs-Verstärkungsregulator 70 eingestellt werden; es wird weder geschätzt noch ausgeglichen.

Sechste Ausführungsform

In der fünften Ausführungsform regelt ein Schlingendrehmomentregler 26 den Schlingenwinkel durch das Regulieren des Schlingendrehmoments. Dagegen erfaßt in einem Zwischengerüst-Zugregler in einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 19 ein Schlingengeschwindigkeitserfasser 52 die Schlingengeschwindigkeit und koppelt die erfaßte Schlingengeschwindigkeit auf einen Schlingengeschwindigkeitsregler 54 zurück. Der Schlingengeschwindigkeitserfasser 52 und der Schlingengeschwindigkeitsregler 54 bilden eine Schlingengeschwindigkeits-Regelschleife.

Fig. 20 und 21 zeigen die durch eine Simulation bestätigten Auswirkungen der Zwischengerüst-Zugregler in der fünften und sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei eine Änderung in der Walzgeschwindigkeit durch eine Querschnittsveränderung um 10 um an die Zwischengerüst-Zugregler angelegt wurde. Aus den Vergleichsbeobachtungen von Fig. 14 und 15, die die Auswirkung eines herkömmlichen entkoppelten Zwischengerüst-Zugreglers zeigen, mit Fig. 20 und 21, die die Auswirkung des Zwischengerüst-Zugreglers in der fünften und sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigen, geht klar hervor, daß sich der Zwischengerüstzug und der Schlingenwinkel stark ändern, wenn man den Zwischengerüstzug mit dem herkömmlichen Zwischengerüst-Zugregler regelt. Dagegen bleiben die Änderung des Zwischengerüstzugs und des Schlingenwinkels auf einen sehr geringen Grad begrenzt, wenn man den Zwischengerüstzug mit den Zwischengerüst-Zugreglern in der fünften und sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform regelt. Aus den Vergleichsbeobachtungen von Fig. 16 und 17, die die simulierte Regelleistung des Zwischengerüst-Zugreglers in der ersten bis vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigen, mit Fig. 20 und 21, die die simulierte Regelleistung der Zwischengerüst-Zugregler in der fünften und sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigen, geht klar hervor, daß die Unterdrückungswirkung auf Zugänderungen der letzten Zwischengerüst-Zugregler (fünfte und sechste Ausführungsform) geringfügig größer ist als die der vorhergehenden (erste bis vierte Ausführungsform) Zwischengerüst-Zugregler. Die Unterdrückungswirkung auf den Schlingenwinkel ist bei den letzten Zwischengerüst-Zugreglern geringfügig kleiner als bei den vorhergehenden Zwischengerüst-Zugreglern. Regeln die letzteren Zwischengerüst-Zugregler den Schlingenwinkel, so ist der Änderungsgrad des Schlingenwinkels jedoch klein genug, um eine stabile Fortbewegung des Werkstücks sicherzustellen, und es treten überhaupt keine praktischen Probleme auf. Die Simulationsergebnisse des Regelvorgangs der Zwischengerüst-Zugregler in der fünften und sechsten Ausführungsform, die eine gewisse Wechselwirkung zwischen dem Zwischengerüstzug und dem Schlingenwinkel erlauben, haben gezeigt, daß der Schlingenheber die Zugänderung beseitigt hat.

Siebte Ausführungsform

Eine siebte Ausführungsform gemäß dem vierten Merkmal der Erfindung kann ähnlich wie die dritte Ausführungsform in einer Anordnung nach Fig. 22 aufgebaut werden.

Die Ergebnisse des simulierten Regelvorgangs des Zwischengerüst-Zugreglers in der siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform entsprachen vollständig den Ergebnissen beim Zwischengerüst-Zugregler gemäß der fünften und sechsten Ausführungsform.

Achte Ausführungsform

Eine achte Ausführungsform gemäß dem fünften Merkmal der Erfindung wird nun ausführlich beschrieben.

In der achten Ausführungsform nach Fig. 23 empfängt ein Zug/Schlingenregler 74 einen gemessenen Zug m, den ein Zugerfasser 30 liefert, die Abweichung des gemessenen Zugs m von einem Sollzug r, den ein Hostcomputer 50 liefert, einen gemessenen Schlingenwinkel θ m, den ein Schlingenwinkelerfasser 40 liefert, die Abweichung des gemessenen Schlingenwinkels θ m von einem Solischlingenwinkel θ r, den der Hostcomputer 50 liefert, eine gemessene Schlingengeschwindigkeit ω m, die ein Schlingengeschwindigkeitserfasser 52 mißt und eine gemessene Drehgeschwindigkeit VRm, die ein Drehgeschwindigkeitserfasser 72 liefert. Der Zug/Schlingenregler 74 berechnet einen Schlingendrehmomentbefehl gb und einen Drehgeschwindigkeitsbefehl ub, damit der tatsächliche Zug mit dem Sollzug r zusammenfällt und der tatsächliche Schlingenwinkel mit dem Sollschlingenwinkel θ r.

Ein erfindungsgemäßer Zugstörungskompensator 76, der dem in der ersten Ausführungsform verwendeten Störungskompensator ähnlich ist, enthält ein Modell, schätzt eine auf den Zug/Schlingenregler 74 einwirkende Störung abhängig vom Unterschied zwischen einem geschätzten Zug, den das Modell liefert, und dem gemessenen Zug m, den der Zugerfasser 30 liefert, und berechnet eine Drehgeschwindigkeitskorrektur uf zum Ausgleichen der Störung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der ersten Ausführungsform, daß der Zugstörungskompensator 76 die Zugänderung nicht ausgleichen muß, die durch die Einwirkung des Schlingenhebers entsteht, da der Zug/Schlingenregler 74 die Wechselwirkung zwischen dem Zug und dem Schlingenwinkel regelt. Die gemessene Schlingengeschwindigkeit ω m, die der Schlingengeschwindigkeitserfasser 52 mißt, wird zu den Eingangssignalen des Modells addiert, so daß die Drehgeschwindigkeitskorrektur uf keine Komponente zum Ausgleichen der Zugänderung enthält, die durch die Einwirkung des Schlingenhebers entsteht.

Der Schlingenheber-Störungskompensator 78, der dem Störungskompensator in der ersten Ausführungsform ähnlich ist, enthält ein Modell, schätzt eine auf den Zug/Schlingenregler 74 einwirkende Störung aufgrund des Unterschieds zwischen dem geschätzten Schlingenwinkel, den das Modell liefert, und dem gemessenen Schlingenwinkel θ m, den der Schlingenwinkelerfasser 40 liefert, und berechnet eine Schlingendrehmomentkorrektur gf zum Ausgleichen der Störung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der ersten Ausführungsform, daß der Schlingenheber-Störungskompensator 78 die Schlingenwinkeyänderung nicht ausgleichen muß, die durch die Zugeinwirkung entsteht, da der Zug/Schlingenregler 74 die Wechselwirkung zwischen dem Zug und dem Schlingenwinkel regelt. Der gemessene Zug m, den der Zugerfasser 30 mißt, wird zu den Eingangssignalen des Modells addiert, so daß die Schlingendrehmomentkorrektur gf keine Komponente zum Ausgleichen der Schlingenwinkeländerung enthält, die durch die Zugeinwirkung verursacht wird.

Neunte Ausführungsform

Der Schlingendrehmomentregler 26 der achten Ausführungsform regelt den Schlingenwinkel durch das Regulieren des Schlingendrehmoments. In einer neunten Ausführungsform ist trotzdem eine Schlingengeschwindigkeits-Regelschleife, die einen Schlingengeschwindigkeitsregler 54 nach Fig. 24 enthält, einsetzbar. Die Modelle, die in den Störungskompensatoren enthalten sind, die man in der neunten Ausführungsform verwendet, können die Ausdrücke (2) und (3) wie in der zweiten Ausführungsform verwenden.

Zehnte und elfte Ausführungsformen

Die zehnten und elften Ausführungsformen gemäß dem sechsten Merkmal der Erfindung können ähnlich wie die dritte und vierte Ausführungsform gemäß Fig. 25 und 26 aufgebaut sein. Dabei bezeichnet 79 einen Schlingenheber-Störungskompensator aus diesen Ausführungsformen

Fig. 27 und 28 zeigt Kurven der zug- und schlingenwinkelregulierenden Wirkungen der Zwischengerüst-Zugregler in der zehnten und elften Ausführungsform.

Die Regelleistung des herkömmlichen Zwischengerüst-Zugreglers, der mit zwei Rückkopplungsschleifen zum Regeln des Zwischengerüstzugs durch das Regulieren des Schlingendrehmoments oder der Schlingengeschwindigkeit und zum Regeln des Schlingenwinkels durch das Regulieren der Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts versehen ist, kann durch das Aufnehmen von zwei Störungskompensatoren in die zwei Rückkopplungsschleifen verbessert werden. Da jedoch der Zwischengerüstzug und der Schlingenwinkel indirekt über die Wechselwirkung zwischen Zug und Schlingenwinkel geregelt werden, nimmt die Ordnung der geregelten Systeme und der Modelle zu und der Zwischengerüst-Zugregler ist damit kompliziert aufgebaut. Dies ist nicht erwünscht.

In den Zwischengerüst-Zugreglern in der ersten bis siebten Ausführungsform kann man den Zugstörungskompensator 34 und den Schlingenheber-Störungskompensator 44 oder 60 durch einen einzelnen Störungskompensator ersetzen, der mit einem Modell versehen ist, das einen Term enthält, der die Wechselwirkung zwischen Zug und Schlingenwinkel darstellt. In diesem Fall enthält jedoch das Ausgangssignal des Störungskompensators keine Komponente, die die Wechselwirkung ausgleicht. Daher muß der Zwischengerüst-Zugregler zusätzlich zum Zugregler 32 und zum Schlingenwinkelregler 42 mit einem Teil versehen werden, das einem Vorkompensator entspricht. Der Aufbau des Zwischengerüst-Zugreglers wird dadurch komplizierter. Verzichtet man auf die Vorkompensation, so ist es zum Verbessern der Regelleistung des Zwischengerüst-Zugreglers wirksamer, Modelle zu verwenden, die überhaupt keinen Wechselwirkungsterm enthalten, so wie man sie in den vorhergehenden Ausführungsformen der Erfindung verwendet, und die Wechselwirkungen als Störungen mit einem Störungskompensator auszugleichen.

Die obigen Modelle sind mit einem Zugmodell und einem Schlingenhebermodell versehen und bestimmen Störungsausgleichssignale aufgrund des Unterschieds zwischen dem Ausgangssignal des Zugmodells und einem gemessenen Zwischengerüstzug und des Unterschieds zwischen dem Ausgangssignal des Schlingenhebermodells und einem gemessenen Schlingenwinkel jeweils mit Hilfe des Durchgangs durch die Filter. Im Zugmodell hat das Filter eine Anordnung, die der Ausdruck (7) angibt, und es enthält ein inverses Modell 1/G , siehe Fig. 29. Der Unterschied zwischen den Ausgangssignalen einer Anlage P und dem Modell G wird an das inverse Modell 1/G angelegt. Das Ausgangssignal der Anlage P kann man direkt an das inverse Modell 1/G anlegen, siehe Fig. 30. Es ist auch möglich, die Differenz zwischen dem Ausgangssignal der Anlage P und dem Ausgangssignal des Modells G zu integrieren, um einen Wert auf das Modell G zurückzukoppeln, den man durch das Multiplizieren des Integrationswerts mit einer Verstärkung K erhält, und das Rückkopplungssignal als Störungsausgleichssignal zu verwenden, siehe Fig. 31. In diesem Fall ist das Vorzeichen des Störungsausgleichssignals invertiert. Die in Fig. 29 bis 31 dargestellten Anordnungen können wahlweise abgewandelt werden, falls die modifizierten Anordnungen den Anordnungen nach Fig. 29 bis 31 äquivalent sind.

Zwölfte Ausführungsform

Fig. 32 zeigt einen Zwischengerüst-Zugregler, wie man ihn in einem Warmwalzwerk verwendet, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten mit einem Schlingenheber versehen ist.

In einem Zugregelsystem, das im Zwischengerüst-Zugregler enthalten ist, empfängt ein Zugerfasser 30 aus einer in den Schlingenheber 16 eingebauten Meßdose (nicht dargestellt) ein Signal, das eine Reaktionskraft eines Werkstücks 10 darstellt, die auf den Schlingenheber 16 einwirkt. Der Zugerfasser 30 berechnet einen gemessenen Zwischengerüstzug m des Werkstücks 10, und ein Zugmodell 82 berechnet einen geschätzten Zug p aufgrund des Drehgeschwindigkeitsbefehls u, der an einen Walzgeschwindigkeitsregler 22 angelegt wird. Ein Subtrahierer 84 berechnet die Differenz Δ zwischen dem geschätzten Zug p und dem gemessenen Zwischengerüstzug m, den der Zugerfasser 30 liefert. Ein Subtrahierer 86 subtrahiert die Differenz Δ von einem Sollzug r, den ein Hostcomputer 50 liefert, und legt ein Signal, das das Subtraktionsergebnis darstellt, an ein Filter 88 an. Das Filter 88 berechnet den Drehgeschwindigkeitsbefehl u zum Ausgleichen der Störung, die im Eingangssignal enthalten ist.

In einem im Zwischengerüst-Zugregler enthaltenen Schlingenheber-Regelsystem erfaßt ein Schlingenwinkelerfasser 40 den Schlingenwinkel und liefert einen gemessenen Schlingenwinkel θ m. Ein Schlingenhebermodell 92 schätzt einen geschätzten Schlingenwinkel θ p abhängig von einem Schlingendrehmomentbefehl g, der an einen Schlingendrehmomentregler 26 angelegt wird. Ein Subtrahierer 94 berechnet die Differenz Δ θ zwischen dem geschätzten Schlingenwinkel θ p und dem gemessenen Schlingenwinkel θ m, den der Schlingenwinkelerfasser 40 liefert. Ein Subtrahierer 96 subtrahiert die Differenz Δ θ von einem Sollschlingenwinkel θ r, den ein Hostcomputer 50 liefert, und legt ein Signal, das das Subtraktionsergebnis darstellt, an ein Filter 98 an. Das Filter 98 berechnet den Schlingendrehmomentbefehl g, der zum Ausgleichen der Störung erforderlich ist.

Dreizehnte Ausführungsform

Der Zwischengerüst-Zugregler regelt den Schlingenwinkel durch das Regulieren des Schlingendrehmoments über den Schlingendrehmomentregler 26. Ein Zwischengerüst-Zugregler in einer dreizehnten erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 33 ist mit einer Schlingengeschwindigkeits-Regelschleife versehen, die einen Schlingengeschwindigkeitserfasser 52 enthält, damit eine erfaßte Schlingengeschwindigkeit auf einen Schlingengeschwindigkeitsregler 54 zurückgekoppelt wird. Die im Zwischengerüst-Zugregler in der dreizehnten Ausführungsform enthaltenen Filter 88 und 98 und Modelle 82 und 92 werden nun ausführlich beschrieben.

Die Kennungen des Zwischengerüstzugs eines Werkstücks in einem Warmwalzwerk und der Schlingenheber des Warmwalzwerks, das Zugmödell (Ausdruck (2)) und das Schlingenhebermodell (Ausdruck (3)) gleichen den Kennungen in der zweiten Ausführungsform. Die Differenz Δ zwischen dem Ausgangssignai des Modells 82 und einem gemessenen Zwischengerüstzug wird durch den Ausdruck (4) beschrieben. Die Kennung F des Filters 88 wird ausgedrückt durch:

Fa = -1/P , ... (9)

und das Ausgangssignal u des Filters 88 entsprechend der Differenz Δ wird ausgedrückt durch:

u = -d , ... (10)

wobei d eine Störung ist. Wird dementsprechend die Drehgeschwindigkeit gemäß dem Ausgangssignal u des Filters 88 geregelt, so ist die Störung vollständig ausgleichbar. Da jedoch eine Übertragungsfunktion, die den Zusammenhang zwischen einem Soll-Zwischengerüstzug r und dem Zwischengerüstzug darstellt, den Wert "1" hat, ist die Störung nicht völlig ausgleichbar. Daher muß das Filter 88 die Kennung F haben, die ausgedrückt wird durch:

F = -L/P , ... (11)

wobei L die Kennung eines Tiefpaßfilters ist, von dem die Störunterdrückungskennung und die Antwortkennung des Zugsystems abhängen.

In ähnlicher Weise können die Störunterdrückungskennung und die Antwortkennung des Schlingenhebersystems mit dem Filter 98 bestimmt werden.

Vierzehnte Ausführungsform

In einem Zwischengerüst-Zugregler in einer vierzehnten Ausführungsform gemäß dem achten Merkmal der Erfindung nach Fig. 34 erfaßt ein Schlingengeschwindigkeitserfasser 52 die Schlingengeschwindigkeit. Ein Schlingenhebermodell 110 schätzt eine geschätzte Schlingengeschwindigkeit ω p abhängig von einem Schlingendrehmomentbefehl g, der an einen Schlingendrehmomentregler 26 angelegt wird. Ein Subtrahierer 112 berechnet die Differenz Δ ω zwischen der geschätzten Schlingengeschwindigkeit ω p und einer gemessenen Schlingengeschwindigkeit ω m, die der Schlingengeschwindigkeitserfasser 52 liefert, und legt die Differenz an ein Filter 114 an. Das Filter 114 berechnet abhängig von dem Eingangssignal einen Schlingendrehmomentbefehl g, der zum Ausgleichen einer Störung nötig ist.

Fünf zehnte Ausführungsform

Der Zwischengerüst-Zugregler in der vierzehnten Ausführungsform reguliert den Schlingenwinkel durch das Regeln des Schlingendrehmoments mit dem Schlingendrehmomentregler 26. Ein Zwischengerüst-Zugregler in einer fünfzehnten erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 35 ist mit einer Schlingengeschwindigkeits-Regelschleife versehen, die einen Schlingengeschwindigkeitserfasser 52 enthält, um eine erfaßte Schlingengeschwindigkeit auf einen Schlingengeschwindigkeitsregler 54 zurückzukoppeln. Der Zwischengerüst-Zugregler in der fünfzehnten Ausführungsform ist mit dem gleichen Schlingenhebermodell versehen wie die vierte Ausführungsform; es wird durch den Ausdruck (8) dargestellt.

Die durch Simulationen bestätigten Zugregelwirkungen der Zwischengerüst-Zugregler in der zwölften bis fünfzehnten Ausführungsform gleichen den Zugregelwirkungen der Zwischengerüst-Zugregler in der ersten bis vierten Ausführungsform, siehe Fig. 16 und 17.

Sechzehnte Ausführungsform

Ein Zwischengerüst-Zugregler in einer sechzehnten Ausführungsform gemäß dem neunten Merkmal der Erfindung nach Fig. 36 überträgt das Ausgangssignal eines Schlingengeschwindigkeitserfassers 52 über einen Wechselwirkungs-Verstärkungsregulator 70 an ein Zugmodell 82. Ein Teil des Signals, das eine Schlingengeschwindigkeit darstellt, die an das Zugmodell 82 angelegt wird, kann mit dem Wechselwirkungs-Verstärkungsregulator 70 geregelt werden. Es wird nicht geschätzt und nicht als Störung ausgeglichen.

Siebzehnte Ausführungsform

Der Zwischengerüst-Zugregler in der sechzehnten Ausführungsform regelt den Schlingenwinkel durch das Regulieren des Schlingendrehmoments mit dem Schlingendrehmomentregler 26. Ein Zwischengerüst-Zugregler in einer siebzehnten erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 37 ist mit einer Schlingengeschwindigkeits-Regelschleife versehen, die einen Schlingengeschwindigkeitserfasser 52 enthält, um eine erfaßte Schlingengeschwindigkeit auf einen Schlingengeschwindigkeitsregler 54 zurückzukoppeln.

Die durch Simulation bestätigten Wirkungen des Zwischengerüst-Zugreglers in der sechzehnten Ausführungsform waren im wesentlichen gleich den Wirkungen des Zwischengerüst-Zugreglers in der fünften und sechsten Ausführungsform, siehe Fig. 21 und 22.

Achtzehnte Ausführungsform

Fig. 38 zeigt einen Zwischengerüst-Zugregler in einer achtzehnten Ausführungsform gemäß dem zehnten Merkmal der Erfindung. Die durch Simulation bestätigten Wirkungen des Zwischengerüst-Zugreglers in der zehnten Ausführungsform waren im wesentlichen gleich den Wirkungen des Zwischengerüst-Zugreglers in der sechzehnten Ausführungsform.

Jede der obigen Ausführungsformen erfaßt den Zwischengerüstzug des Werkstücks mit dem Zugerfasser 30. Den Zwischengerustzug des Werkstücks kann man jedoch auch abhängig von einer Komponente eines erfaßten Schlingendrehmoments aufgrund des Zwischengerüstzugs des Werkstücks schätzen.

Die Regelleistung des herkömmlichen Zwischengerüst-Zugreglers, der eine Regelschleife verwendet, die den Zwischengerüstzug durch das Regulieren des Schlingendrehmoments oder der Schlingengeschwindigkeit regelt, und einer Regelschleife, die den Schlingenwinkel durch das Regulieren der Drehgeschwindigkeit der Walzen des Walzgerüsts regelt, kann durch das Schätzen einer Wechselwirkung zwischen den beiden Regelschleifen als Störung und das Ausgleichen der Wechselwirkung verbessert werden. Da in einem derartigen Fall der Zwischengerüstzug und der Schlingenwinkel jedoch indirekt über die Wechselwirkung zwischen Zug und Schlingenwinkel geregelt werden, nimmt die Ordnung der geregelten Systeme und der Modelle zu. Damit ist der Zwischengerüst-Zugregler kompliziert aufgebaut; dies ist nicht erwünscht.

Die Zwischengerüst-Zugregler in der zwölften bis achtzehnten Ausführungsform, das Zugmodell 82 und das Schlingenhebermodell 92 oder 110 sind durch ein einziges Modell ersetzbar, das die Wechselwirkung zwischen dem Zwischengerüstzug und dem Schlingenwinkel verarbeiten kann. Da die Ausgangssignale der Filter 88, 98 und 114 keinerlei Komponenten zum Ausgleichen der Wechselwirkung enthalten, muß der Zwischengerüst-Zugregler in diesem Fall mit einem Vorkompensator ausgestattet sein. Dadurch können die beiden Schleifen nicht getrennt ausgebildet werden, und der Aufbau ist kompliziert. Erfolgt keine Vorkompensation, so verbessert sich die Regelleistung, wenn man den Wechselwirkungsterm aus dem Modell herausnimmt und die Wechselwirkung als Störung kompensiert.

In der zwölften bis achtzehnten Ausführungsform wird der Unterschied zwischen dem Ausgangssignal des Zugmodells und dem gemessenen Zwischengerüstzug sowie der Unterschied zwischen dem Ausgangssignal des Schlingenhebermodells und dem gemessenen Schlingenwinkel durch die Filter geleitet, damit man Signale zum Ausgleichen der Störung erhält. Im Filter des Zugmodells ist das inverse Modell 1/G verwendet, siehe den Ausdruck (11). D. h., die Differenz zwischen dem Anlagenmodell P und dem Modell G wird an das inverse Modell 1/G angelegt, siehe Fig. 39. Das Ausgangssignal des Anlagenmodells P kann wie in Fig. 40 dargestellt an das inverse Modell 1/G angelegt werden. Es ist auch möglich, ein Rückkopplungssignal anzulegen, das man durch das Integrieren der Differenz zwischen dem Ausgangssignal der Anlage P und dem des Modells G und dem Multiplizieren des Integrals mit der Verstärkung K erzeugt, und das Rückkopplungssignal für das Modell G zu verwenden, siehe Fig. 41. Die in Fig. 39 bis 41 dargestellten Anordnungen können wahlweise abgewandelt werden, wenn sichergestellt ist, daß die abgewandelten Anordnungen den in Fig. 39 bis 41 dargestellten Anordnungen gleichwertig sind.

Die Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf den Zwischengerüst-Zugregler eines Warmwalzwerks eingeschränkt.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Regulieren des Zugs eines Werkstücks (10) zwischen Walzgerüsten, wobei das Werkstück in einem kontinuierlichen Walzwerk gewalzt wird, das eine Anzahl Walzgerüste aufweist und zwischen benachbarten Walzgerüsten (12, 13) mit einem Schlingenheber (16) versehen ist, und zwar auf einen gewünschten Zug ( r) zwischen den Gerüsten durch das Regeln einer Drehgeschwindigkeit (u) von Walzen des Walzgerüsts und durch das Regeln eines Schlingenwinkels (θ) auf einen gewünschten Schlingenwinkel (θ r), indem man ein Schlingendrehmoment (g) oder eine Schlingengeschwindigkeit (ω) des Schlingenhebers regelt, und das Verfahren die Schritte umfaßt:

das Schätzen einer Störung, die auf ein erstes geregeltes System einwirkt, in dem die Walzendrehgeschwindigkeit eine Stellgröße ist und der Zug des Werkstücks zwischen den Gerüsten eine geregelte Variable ist, und zwar ausgehend von dem Unterschied zwischen i) einem geschätzten Zug ( p) zwischen den Gerüsten, den man durch Anlegen von zumindest einem Drehgeschwindigkeitsbefehl (u) für die Walzen des Walzgerüsts an zumindest ein erstes Modell (82, 88) erzielt, das zumindest den Drehgeschwindigkeitsbefehl (u) erhält, und ii) einem gemessenen oder geschätzten Arbeitszug ( m) zwischen den Gerüsten;

das Berechnen eines Drehgeschwindigkeitsbefehls (u) zum Ausgleichen der geschätzten Störung;

das Regeln der Drehgeschwindigkeit gemäß dem berechneten Drehgeschwindigkeitsbefehl (u);

das Schätzen einer Störung, die auf ein zweites geregeltes System einwirkt, in dem das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit des Schlingenhebers (16) eine Stellgröße ist und der Schlingenwinkel des Schlingenhebers (16) eine geregelte Variable ist, und zwar ausgehend von dem Unterschied zwischen i) einer geschätzten Schlingenregelvariablen (θ p, ω p), die man durch Ausgeben eines Schlingendrehmomentbefehls (g) oder eines Schlingengeschwindigkeitsbefehls (u) an zumindest ein zweites Modell (92, 98, 110, 114) erzielt, das den Schlingendrehmomentbefehl (g) oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl empfängt, und ii) einer gemessenen Schlingenheber-Regelvariablen (θ m, ω m);

das Berechnen eines Schlingendrehmomentbefehls (g) oder eines Schlingengeschwindigkeitsbefehls zum Ausgleichen der geschätzten Störung; und

das Regeln des Schlingendrehmoments oder der Schlingengeschwindigkeit gemäß dem berechneten Schlingendrehmomentbefehl (g) oder dem berechneten Schlingengeschwindigkeitsbefehl.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vom zweiten Modell (92) gelieferte Schlingenregelvariable der Schlingenwinkel ist, und die auf das zweite geregelte System einwirkende Störung geschätzt wird aufgrund des Unterschieds zwischen einem geschätzten Schlingenwinkel (θ p), den das zweite Modell (92) liefert, und dem gemessenen Schlingenwinkel (θ m).

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vom zweiten Modell (110) gelieferte Schlingenheber-Regelvariable die Schlingengeschwindigkeit ist, und die auf das zweite geregelte System einwirkende Störung geschätzt wird aufgrund des Unterschieds zwischen einer geschätzten Schlingengeschwindigkeit (ω p), die das zweite Modell (110) liefert, und einer gemessenen Schlingengeschwindigkeit (ω m).

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der geschätzte Zug ( p) zwischen den Gerüsten ausgehend vom Drehgeschwindigkeitsbefehl (u) bestimmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der geschätzte Zug ( p) zwischen den Gerüsten ausgehend vom Drehgeschwindigkeitsbefehl (u) und vom Schlingengeschwindigkeitsbefehl bestimmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei:

das erste geregelte System einen Zug ( m) eines Werkstücks (10) zwischen den Gerüsten mißt oder schätzt, einen Drehgeschwindigkeitsbefehl berechnet, der eine gewünschte Drehgeschwindigkeit für Walzen des Walzgerüsts ausgehend vom Unterschied zwischen einem gewünschten Zug ( r) zwischen den Gerüsten und dem gemessenen oder geschätzten Arbeitszug ( m) zwischen den Gerüsten festlegt, und den Drehgeschwindigkeitsbefehl (ub) korrigiert;

das zweite geregelte System einen Schlingenwinkel (θ m) mißt, einen Schlingendrehmomentbefehl (gb) oder einen Schlingengeschwindigkeitsbefehl aufgrund des Unterschieds zwischen einem gemessenen Schlingenwinkel (θ m) und einem gewünschten Schlingenwinkel (θ r) berechnet und den Schlingendrehmomentbefehl (gb) oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl korrigiert;

man im Schritt des Schätzens der Störung, die auf das erste geregelte System einwirkt, den geschätzten Zug ( p) dadurch erhält, daß man an das erste Modell mindestens die Summe aus dem Drehgeschwindigkeitsbefehl (ub), den das erste geregelte System berechnet hat, und eine berechnete Korrektur (uf) anlegt; und

man im Schritt des Schätzens der Störung, die auf das zweite geregelte System einwirkt, die geschätzte Schlingenheber-Regelvariable dadurch erhält, daß man die Summe aus dem Schlingendrehmomentbefehl (gb) oder dem Schlingengeschwindigkeitsbefehl, den die zweite Rückkopplungschleife berechnet hat, und einer berechneten Korrektur (gf, Δ ω) anlegt,

wobei eine Drehgeschwindigkeit der Walzen ausgehend von dem Wert geregelt wird, den man durch Addieren des Drehgeschwindigkeitsbefehls (ub) zur Drehgeschwindigkeitskorrektur (uf) erhält, und das Schlingendrehmoment oder die Schlingengeschwindigkeit aufgrund eines Werts geregelt wird, den man durch das Addieren des Schlingendrehmomentbefehls (gb) oder des Schlingengeschwindigkeitsbefehls zur Schlingendrehmomentkorrektur (gf) oder zur Schlingengeschwindigkeitskorrektur (Δ ω) erhält.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Drehgeschwindigkeitsbefehl (ub) und die Schlingengeschwindigkeit an das erste Modell angelegt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei man den geschätzten Zug ( p) durch den Gebrauch des Drehgeschwindigkeitsbefehls (u) für die Walzen des Walzgerüsts erhält.

9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei man den geschätzten Zug ( p) dadurch erhält, daß man nur die Summe aus dem Drehgeschwindigkeitsbefehl (ub) und der Korrektur (uf) anlegt.

10. Verfahren nach Anspruch 6, wobei

ein Mehrgrößenregler (74) gemeinsam mit den ersten und zweiten geregelten Systemen dazu verwendet wird, den Drehgeschwindigkeitsbefehl für die Walzen des Walzgerüsts zu berechnen sowie den Schlingendrehmomentbefehl oder den Schlingengeschwindigkeitsbefehl ausgehend vom gemessenen oder geschätzten Zug ( m) des Werkstücks (10) zwischen den Walzgerüsten, die Abweichung (Δ ) des gemessenen oder geschätzten Zugs vom gewünschten Zug ( r), des gemessenen Schlingenwinkels (θ m), der Abweichung (Δ θ) des gemessenen Schlingenwinkels vom gewünschten Schlingenwinkel (θ r), der gemessenen Drehgeschwindigkeit (VRm) der Walzen des Walzgerüsts und der gemessenen Schlingengeschwindigkeit (ω m), und zum Korrigieren der Walzendrehgeschwindigkeit und des Schlingendrehmoments und der Schlingengeschwindigkeit,

wobei man im Schritt des Schätzens der Störung, die auf das erste geregelte System einwirkt, die gemessene Schlingengeschwindigkeit (ω m) und ebenso die Summe aus dem Drehgeschwindigkeitsbefehl (ub) und der Korrektur (uf) verwendet, und wobei man im Schritt des Schätzens der Störung, die auf das zweite geregelte System einwirkt, den gemessenen oder geschätzten Zug ( m) und ebenso die Summe aus dem Schlingendrehmomentbefehl (gb) oder dem Schlingengeschwindigkeitsbefehl und der Korrektur (gf, Δ ω) verwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 7, wobei man im Schritt des Schätzens der Störung, die auf das zweite geregelte System einwirkt, ein Modell verwendet, das den Schlingenwinkel als Schlingenheber-Regelvariable liefert, und die Störung aufgrund des Unterschieds zwischen einem geschätzten Schlingenwinkel (θ p), den das Modell bereitstellt, und dem gemessenen Schlingenwinkel (θ m) geschätzt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 7, wobei man im Schritt des Schätzens der Störung, die auf das zweite geregelte System einwirkt, ein Modell verwendet, das die Schlingengeschwindigkeit als Schlingenheber-Regelvariable liefert, und die Störung aufgrund eines Unterschieds zwischen einer geschätzten Schlingengeschwindigkeit (ω p) und einer gemessenen Schlingengeschwindigkeit (ω m) geschätzt wird.







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