JPH0229420B2

JPH0229420B2 - Renchukiniokeruigatanaiyumenreberuseigyohoho

Info

Publication number: JPH0229420B2
Application number: JP24082886A
Authority: JP
Inventors: Jun Azuma
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-10-09
Filing date: 1986-10-09
Publication date: 1990-06-29
Anticipated expiration: 2006-10-09
Also published as: JPS6397347A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、連鋳機における鋳型内湯面レベル制
御方法の改良に関するものである。

（従来技術とその問題点）鋳型内湯面レベルの制御方法としては、第１１
図に示すように、鋳型内の湯面レベルを渦流式、
ガンマ線式、電極式等のレベル計を用いて検出
し、設定器によつて予め設定した設定値SVと上
記実測値PVとの偏差ｅを解消するように、調節
器からの制御信号をサーボアンプに入力し、油圧
ユニツトを介してスライドノズルまたはストツパ
ーノズルを開度検出器により開度を検出しつつ制
御してタンデイツシユから鋳型内への溶湯注入量
を調節する方法、サーボモータを駆動して鋳片引
き抜き速度を制御する方法、両者を組み合わせる
協調制御方法などが採用されているが、制御信号
がレベル計からの実測値と設定値との偏差ｅに基
づくものであるため、複雑な制御システムの内部
で相互干渉や外乱が加わつていると、制御系が不
安定となり、湯面レベルが変動することになる。
特に、鋳型の断面積が小さく、引き抜き速度が早
い装置では僅かな外乱が加わつただけで、レベル
変動が生じ、鋳片の表面品質に悪影響を与えるこ
とになる。したがつて、急激なレベル変動は避け
なければならない。しかしながら、外乱に対して
安定にすると、追随性が悪くなるため、両者を満
足するように制御するには、現状では、第１２図
に示すように、レベル計等の検出器からの実測値
PVと設定値SVとの偏差ｅに基づき、調節器から
制御出力を出力するにあたり、実プロセスとプロ
セスモデルとを比較し、修正ロジツクにて実プロ
セスと一致するように制御するいわゆるモデル規
範型制御方法や、PID制御系の前段に目標値フイ
ルタを挿入することにより２種のPID要素を場合
により使い分ける２自由度PID制御方法を使用せ
ざるを得ない。ところが、前者は大容量のコンピ
ユータと複雑なプログラムが必要であるにもかか
わらず、応答性がさほど向上しないという問題点
がある。他方、後者は安定性と追随性の両方を満
足するが、実際上連続鋳造におけるレベル制御に
ついて全ての外乱に対する最適パラメータ（α、
β、γ）を選定することは不可能であると言う難
点がある。

（発明の課題）本発明は、従来のモデル規範型制御方法や２自
由度PID制御方法に代わる安定性と追随性の両方
を満足する優れた制御方法を提供することを課題
とする。

（課題解決のための手段）本発明は、鋳型内の湯面レベルをレベル計で検
出して実測湯面レベルPVと目標湯面レベルSVと
の偏差ｅを算出し、該偏差に基づいて演算される
制御出力信号MVによりノズルの開度および／ま
たは鋳片引き抜き速度を調節し、鋳型内湯面レベ
ルを制御するにあたり、設定値またはプロセス値が突如変化すると、偏
差ｅは第７図に示す変化となるため、もし制御装
置の追随性が悪いと、第８図ａのように一定区間
の積分値は大きくなり、他方、安定性が悪いと、
第８図ｂのように一定区間の積分値は小さく、振
動的になるが、第９図ａに示すように、偏差ｅが
急変した場合は、偏差が急変した初期によりおお
きな修正制御を行い、偏差ｅが小さくなり始めた
時に修正動作に制動をかける一方、第９図ｂに示
すように、偏差ｅが小さい時はある程度大きくな
るまで修正制御をかけないようにすれば、第１０
図に示すような理想的な応答が実現できることに
着目してなされたもので、その要旨とするところ
は、ある単位時間毎に測定されれる実測湯面レベル
の変化量を検出して積分し、その積分値を非線形
ヒステリシス特性回路に入力し、上記実測湯面レ
ベルの変化量が所定以上の場合に補正出力ｙを出
力し、該補正出力ｙにより上記制御出力MVを修
正して上記第８図に示す理想的な応答に基づき、
鋳型湯面レベルを制御し、湯面レベルの急変をな
くして鋳片の表面品質を改善する方法にある。

なお、上記制御方法は、通常、ある単位時間毎
に測定される実測湯面レベルの変化量として、今
回と前回の実測湯面レベルの差PVn−PVn−₁を
用いる。この変化量は、実測湯面レベルPVと目
標湯面レベルSVとの偏差ｅが急変する場合に特
に有効であるが、目標湯面レベルがあまり変化し
ない定値制御においては、上記PVn自体の変化、
即ちPVn−SVを定期的にサンプリングして積分
し、その積分値を非線形ヒステリシス特性回路に
入力し、上記変化量が所定以上の場合に補正出力
ｙを出力し、該補正出力ｙにより上記制御出力
MVを修正するようにして制御付加回路構成を簡
略化してもよい。

本発の制御方法は通常のPID制御方法における
制御出力MVに対する補助的な出力ｙとして利用
するのが望ましく、どのような補正出力ｙを演算
出力すべきかは、制御出力MVに対する外乱影響
を考慮して決定すべきである。通常外乱として
は、 (1) 油圧サーボ弁の不感帯や追随誤差 (2) 油圧シリンダの漏れによる誤動作 (3) 油圧配管への空気の混入による不感帯や誤動
作 (4) 開度検出機構の機械的ガタ (5) 電気的ノイズ (6) スライドバルブ部の溶損やアルミ等の介在物
付着によるバルブ部の径の変化等を挙げること
ができる。したがつて、かかる外乱影響を考慮
して非線形ヒステリシス回路特性を決定し、理
想的応答が得られるように補正出力を演算する
ことになる。

以下、具体例に基づき、本発明の制御方法を詳
しく説明することとする。

（実施例）第１図は本発明方法を実施する制御ブロツク図
で、第２図はその付加回路構成の詳細を示すブロ
ツク図、第３図は第２図のスイツチ機構の動作説
明図、第４図ａ〜ｄは第２図の付加回路によつて
補正出力を出力するに至るグラフである。

図面において、かかる制御回路は通常のPID制
御を行うように構成されており、鋳型内の湯面レ
ベルをレベル計等の検出器１で検出して実測湯面
レベルPVと目標湯面レベルSVとの偏差ｅを算出
し、該偏差に基づいて調整計２で演算される制御
出力信号MVによりプロセス制御装置３を介して
ノズルの開度および／または鋳片引き抜き速度を
調節するにあたり、上記検出器１からの実測湯面レベル信号PVを
付加回路４にも入力して、上記制御出力MVを付
加回路４から出力される補正出力ｙにより必要に
応じて補正し、理想的応答出力により鋳型内湯面
レベルを制御するようになつている。

詳しくは、上記付加回路４は第３図ａに示す動
作を行うスイツチ機構４１を介して実測湯面レベ
ル信号PVを記憶保持する保持回路４２，４３を
並列接続し、いずれか一方の保持回路４２，４３
に上記実測湯面レベル信号PVが入力され（図示
の状態では、保持回路４２に入力されている。）、
ある単位時間毎の最終値を保持するようになつて
いる。したがつて、スイツチが入つていない方の
保持回路４３は前回の最終値PVn−₁を保持して
いる。他方、上記実測湯面レベル信号PVは第４
図ａに示すように、刻々変化しつつ差検出回路４
４に入力されているので、該差検出回路４４から
は、前回の最終値PVn−₁と刻々変化する上記実
測湯面レベル信号PVnとのある単位時間毎に測
定される実測湯面レベルの変化量PVn−PVn−₁
が出力され（第４図ｂ参照）、積分器４５にて積
分され、該積分値（第４図ｃ参照）を第３図ｂに
示す動作を行うスイツチ機構４６を介して非線形
ヒステリシス特性回路４７に入力し、上記実測湯
面レベルの変化量が所定以上の場合に補正出力ｙ
（第４図ｄ参照）を出力し、該補正出力ｙにより
上記制御出力MVを修正するようになつている。

上記付加回路４は目標湯面レベルSVがあまり
変化しない定値制御では、第５図に示すように、
変形される。すなわち、鋳型内の湯面レベルをレ
ベル計等の検出器１で検出して実測湯面レベル
PVと目標湯面レベルSVとの偏差ｅを算出し、該
偏差に基づいて調整計２で演算される制御出力信
号MVによりプロセス制御装置３を介してノズル
の開度および／または鋳片引き抜き速度を調節す
るにあたり、上記制御出力信号MVを修正する付
加回路５は、偏差信号ｅを第６図ａに示す動作を
行うスイツチ機構５１を介して積分器５２に入力
し、該積分値を非線形ヒステリシス特性回路５３
に入力し、上記第６図ａに示す動作を行うスイツ
チ機構５１と同様の動作を行うスイツチ機構５４
を介して補正出力y′を出力するようにする一方、
第６図ｂに示す動作を行うスイツチ機構５５を積
分器５２と並列接続して一定時間毎にサンプリン
グされる上記偏差ｅの変化量が所定以上の場合に
該補正出力y′により上記制御出力MVを修正する
ようにしてもよい。

（発明の作用効果）以上の説明で明らかなように、本発明によれ
ば、鋳型内の湯面レベルをレベル計で検出して実
測湯面レベルPVと目標湯面レベルSVとの偏差ｅ
を算出し、該偏差に基づいて演算される制御出力
信号MVによりノズルの開度および／または鋳片
引き抜き速度を調節し、鋳型内湯面レベルを制御
するにあたり、ある単位時間毎に測定される実測湯面レベルの
変化量を検出してその積分値を非線形ヒステリシ
ス特性回路に入力し、上記実測湯面レベルの変化
量が所定以上の場合に補正出力ｙを出力し、該補
正出力ｙにより上記制御出力MVを修正するの
で、偏差ｅの急変に対しては速やかにかつ非振動
的に応答する一方、偏差ｅのゆるやかな変化に対
してはゆつくりとした制御を行うことができ、外
乱に対する安定性と追随性を両立させることがで
き、湯面レベルの安定した制御、即ちハンチング
の少ない制御が可能となる結果、鋳片品質を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する制御ブロツク図
で、第２図はその付加回路構成の詳細を示すブロ
ツク図、第３図は第２図のスイツチ機構の動作説
明図、第４図ａ〜ｄは第２図の付加回路によつて
補正出力を出力するに至るグラフである。第５図
は本発明方法を実施する第２実施例の制御ブロツ
ク図、第６図ａ〜ｄは第５図の制御装置の作動状
態説明グラフ、第７図は実測湯面レベルと設定湯
面レベルとの偏差の変化を示すグラフ、第８図
ａ，ｂは追随性が悪い場合ａおよび安定性が悪い
場合ｂの応答の変化を夫々示すグラフ、第９図
ａ，ｂは本発明による偏差の変化に対する応答状
態を夫々示すグラフで、ａは大きな修正制御動作
をかける場合で、ｂは偏差がある程度大きくなる
まで修正制御動作をかけない場合を示す。第１０
図は偏差に対する理想的応答を示すグラフ、第１
１図は従来の湯面レベル制御方法を示すブロツク
図、第１２図はモデル規範型制御方法を示すブロ
ツク図である。１……レベル検出器、２……調整器、３……プ
ロセス制御装置、４，５……付加回路。

Claims

【特許請求の範囲】１鋳型内の湯面レベルをレベル計で検出して実
測湯面レベルPVと目標湯面レベルSVとの偏差ｅ
を算出し、該偏差に基づいて演算される制御出力
信号MVによりノズルの開度および／または鋳片
引き抜き速度を調節し、鋳型内湯面レベルを制御
する方法において、ある単位時間毎に測定される実測湯面レベルの
変化量を検出してその積分値を非線形ヒステリシ
ス特性回路に入力し、上記実測湯面レベルの変化
量が所定以上の場合に補正力ｙを出力し、該補正
力ｙにより上記制御出力MVを修正することを特
徴とする鋳型内湯面レベル制御方法。２鋳型内の湯面レベル変化量として、今回と前
回の実測湯面レベルの差（PVn−PVn−₁）を用
いる前記第１項記載の鋳型内湯面レベル制御方
法。３鋳型内の湯面レベル変化量として、実測湯面
レベルの目標湯面レベルとの差（PVn−SV）を
用いる前記第１項記載の鋳型内湯面レベル制御方
法。