Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A (대한기계학회논문집A)

The Korean Society of Mechanical Engineers (대한기계학회)
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Modeling and State Observer Design for Roll Slip in Cold Cluster Mills

냉간압연 다단 압연기의 롤 슬립 모델링 및 상태 관측기 설계

  • Kang, Hyun Seok (STS Process Research Group, Technical Researcher Laboratories, POSCO) ;
  • Hong, Wan Kee (STS Process Research Group, Technical Researcher Laboratories, POSCO) ;
  • Hwang, I Cheol (Dept. of Mechatronics Engineering, Dongeui Univ.)
  • 강현석 ((주)POSCO 기술연구원 STS공정연구그룹) ;
  • 홍완기 ((주)POSCO 기술연구원 STS공정연구그룹) ;
  • 황이철 (동의대학교 메카트로닉스공학과)
  • Received : 2011.12.20
  • Accepted : 2012.09.10
  • Published : 2012.12.01
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Abstract

This study focuses on the state space model and the design of a state observer for the slip dynamics between rolls in STS cold cluster mills. First, a mathematical model of the roll slip is given as a nonlinear differential equation. Then, by using a Taylor series expansion, it is linearized as a state space model. Next, by using Gopinath's algorithm, a minimal-order state observer based on the state space model is designed to estimate the angular speed of all idle rolls except for an actuated roll that is measureable. Finally, a computer simulation is used to validate that the proposed state space model very well describes slip dynamics between, and moreover, the state observer very well estimates the angular speed of the idle roll.

이 논문은 냉간 압연공정의 다단 압연기에서 각 롤 간의 슬립 현상에 대한 상태공간 모델을 도출하고, 이를 이용하여 롤 간 슬립 상태 관측기 설계에 관한 연구를 수행한다. 먼저 뉴튼의 운동법칙을 이용하여 각 롤들의 회전 운동 방정식을 1계 비선형 미분 방정식으로 기술한 후, 테일러 급수를 이용하여 임의의 동작점에서 상태공간 방정식으로 선형화한다. 다음에는 선형화된 상태공간 방정식에 기초하여 Gopinath 구성법으로 측정 가능한 구동 롤을 제외한 종동 롤의 회전 각속도를 추정하는 최소차원 상태 관측기를 설계한다. 마지막으로 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 상태 관측기로부터 추정된 각 롤 회전각속도와 슬립률의 유용성을 고찰한다.

Keywords

References

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