This paper designs a looper-tension controller for mass-flow stabilization in hot strip finishing mills. By Newton's 2nd law and Hooke's law, nonlinear dynamic equations on the looper-tension system are firstly derived, and linearized by a linearization algorithm using a Taylor's series expansion. Moreover, a tension calculation model is obtained from the nonlinear dynamic equations which is called as a soft sensor of strip tension between two neighboring stands. Next, a looper-tension servo controller is designed by an ILQ(Inverse Linear Quadratic optimal control) algorithm, and it is combined with a minimal disturbance observer which to attenuate speed disturbances by AGC and operator interventions, etc.. Finally, it is shown from by a computer simulation that the proposed ILQ controller with a disturbance observer is very effective in stabilizing the strip mass-flow under some disturbances, moreover it has a good command following performance.
This paper studies on the design of an ILQ(Inverse Linear Quadratic optimal control) looper control system for hot strip mills. The looper which is placed between each stand plays an important role in controlling strip width by regulating strip tension variation generated from the velocity difference of main work rolls. The mathematical model for looper is firstly obtained by Taylor's linearization of nonlinear differential equations, where it is given as a linear and time invariant state-space equation. Secondly, a looper servo controller is designed by ILQ control algorithm, which is an inverse problem of LQ(Linear Quadratic optimal control) control. By tunning control gain arbitration parameters and time constants, it is shown that the ILQ looper servo controller has the performance that makes well to follow desired trajectories of both strip tension and looper angle.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.8
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pp.1680-1689
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2002
This paper studies on the design of a looper control system for hot strip mill finisher using ILQ(Inverse Linear Quadratic optimal control) control method. The loopers are placed between each rolling stands and looper control plays an important role in regulating strip tension. The strip tension is controlled by raising and lowering the looper and by changing the speed of main work rolls. Firstly, it is shown from a nonlinear dynamic simulation that the strip tension is more influenced by difference of rolling speed than that of the looper angle. Secondly, a servo controller of the looper is designed using ILQ control method of which the characteristics and algorithms are simply introduced. Finally, the performances of the ILQ servo controller are compared with those of the LQI servo controller from computer simulation. In result, it is shown that the proposed ILQ servo controller has the better performances and robustness far parameter perturbations and disturbances than those of LQI controller.
철강 생산라인 중에서도 핵심적인 열간압연 라인의 연속 사상압연 공정을 소개하고 스탠드간에 위치한 루퍼의 각도 제어와 장력제어의 상호 관계를 설명하였다. 또한 압연용 전동기 속도 제어계 특성의 설계법을 보였다. 이와 같은 연속 압연 공정에서는 철판이 여러 압연기에 동시에 물려있는 상태로 운전되므로 인접한 압연기들의 속도 제어 응답성이 동일한 특성을 갖는 것이 필요하다.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.13
no.4
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pp.377-384
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2007
This paper studies on the relation between linearization methods and controller gains in the looper ILQ(lnverse Linear Quadratic optimal control) system for hot strip finishing mills. Firstly, two linear models arc respectively derived by a linearization method using Taylor's series expansion and a static state feedback linearization method, respectively, and the linear models are compared with the nonlinear model. Secondly, the looper servo controllers are respectively designed on the basis of two linearization models. Finally, the relation between the performances of two ILQ servo controllers and the linearization methods, and the structures and control gains of two controllers are evaluated by a computer simulation.
This paper designs a looper-tension controller for strip top-tail parts in hot strip finishing mills. A three-degree linear model of the looper-tension system is derived by a Taylor's linearization method, where the actuator's dynamics are ignored because of their fast responses. A feedforward shaping controller for the strip top part and a feedforward model reference controller for the strip tail part are respectively designed, they are combined with an ILQ(Inverse Linear Quadratic optimal control) feedback controller for the strip middle part. It is shown from by a computer simulation that the proposed controller is very effective to the strip top-tail parts including the middle part.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.14
no.3
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pp.295-300
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2008
In this paper, a new looper controller is proposed to minimize the tension variation of a strip in the hot strip finishing mill. The proposed control technology is based on a receding horizon control (RHC) to satisfy the constraints on the control input/state variables. The finite terminal weighting matrix is used instead of the terminal equality constraint. The closed loop stability of the RHC for the looper system is analyzed to guarantee the monotonicity of the optimal cost. Furthermore, the RHC is combined with a 4SID(Subspace-based State Space System Identification) model identifier to improve the robustness for the parameter variation and the disturbance of an actuator. As a result, it is shown through a computer simulation that the proposed control scheme satisfies the given constraints on the control inputs and states: roll speed, looper current, unit tension, and looper angle. The control scheme also diminishes the tension variation for the parameter variation and the disturbance as well.
This paper presents the design method of the new controller for looper system in hot strip finishing mill. Looper response time is related to the performance of the tension control to reduce the delivery width error. The quality of the hot strip product, especially width deviation at the top of the strip, is influenced greatly by the precision of tension control. In this paper, a new fuzzy PID control system is designed to obtain the fast looper angle response and the high control precision. The computer simulation to verify the performance of the new controller is executed. From the results of the simulation, the tension control can obtain better performance than that of the conventional PID case.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.41
no.1
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pp.63-68
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2017
This paper reviews the learning model of a forward slip ratio in order to improve the mass-flow stability and strip qualities in the hot strip finishing mill process. Firstly, it is shown, from mathematical analysis, that the significant parameters of the forward slip ratio are the tension, looper angle, and roll velocity. Secondly, a discrete-time learning model of the forward slip ratio is proposed from these parameters, which is identified by an instrumental variable (IV) identification algorithm. Finally, it is shown from computer simulation that the proposed learning model is more effective than the existing learning model.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.16
no.10
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pp.1006-1012
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2010
The hot rolling process ranks the highest position for production in steel making process. The hot strip manufacturing processes consist of the reheating furnace, roughing and finishing mill and coiler. The reheating furnace heats the slab. The roughing and finishing mill produce the hot strip from slab. The hot strip quality mainly depends on finishing mill, which consists of 4-high 7 stands. The looper is installed between stands and is used for controlling the strip tension by the looper angle for better material flow. It is difficult to control the strip tension with the coupled looper system from interaction between the looper angle and strip tension. Too much deviation of strip tension severely affects the poor width quality of the hot strip. It is important to control simultaneously both the looper angle and strip tension with each of their target values. This paper proposes the fuzzy tension control, which is developed to minimize the width deviation of the hot strip by maintaining the proper strip tension between stands and to achieve the stable operation of the coupled looper system. The fuzzy tension control performance is compared with the conventional PID control by experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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