JPH03160213A - フアジイ理論を応用したシヤフト炉自動燃焼装置 - Google Patents
フアジイ理論を応用したシヤフト炉自動燃焼装置Info
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- JPH03160213A JPH03160213A JP1301189A JP30118989A JPH03160213A JP H03160213 A JPH03160213 A JP H03160213A JP 1301189 A JP1301189 A JP 1301189A JP 30118989 A JP30118989 A JP 30118989A JP H03160213 A JPH03160213 A JP H03160213A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/52—Fuzzy logic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本装置は、シャフト炉のＬＮＧバーナの燃焼量の制御方
法に関するものである。
法に関するものである。
従来シャフト炉の燃焼制御では、保持量を七つのレベル
に分けて、各々に対応する燃焼量を設定しておき、保持
量の大小のみで燃焼量を決定していた。 第ｌ図によって、従来のシャフト炉制御をより詳しく説
明する。 シャフト炉１は、鋼材を投入し、これを加熱溶融して出
湯する装置である。シャフト炉ｌには、下からＡゾーン
、Ｂゾーン、ＣゾーンにＬＮＧバーナがそれぞれ取り付
けられている。バーナエア圧の変化に応じて一定のｌ昆
合比を維持して燃料ガスが混合される仕組みのガス供給
装置を用いており、バーナエア圧を調節する事により、
パーナの火力を加減することができる。 シャフト炉ｌで溶融した銅は保持炉２に運ばれる。保持
炉２は円箇形の容器で、円筒の端面に出湯口を有する。 保持炉２は円筒の軸線周りの回転が可能なように支持さ
れている。軸線まわりの円筒の回転角を傾転角θという
。溶融銅を出湯口から外部へ取り出し、これを鋳造工程
、圧延工程などを通し所望の形状のものに加工する。 出湯口の高さは、容器内の溶融銅の液面の高さと一致す
る。このため保持炉の内部に保持されている銅の量（保
持量）Ｈと、傾転角θには一義的な関係がある。 傾転角θが小さければ保持量Ｈは大きい。θが大きけれ
ば保持ＪＩＨは小さい。これは保持炉の幾何学的な形状
によって決まる。実際には、グラフ（ア）で示すように
傾転角θと保持量Ｈの関係を折れ線関数で予め求めてお
く。 モして傾転角θを知って、保持量Ｈを知る。これが傾転
角保持量変換である。 保持炉２から出てゆく溶融銅の量はほぼ一定であるよう
に制御されている。従って、保持炉２での保持量Ｈが多
いという事は、シャフト炉１で鋼材が融けて出湯する量
が多いという事である。 反対に、保持ｆｆｉＨが少ないという事はシャフト炉１
で鋼材が溶融する割合が小さいという事である。 実際には、保持量が一定しているのが望ましい。これが
変動すると、後段での工程に於いて作られる銅製品の品
質が一定しなくなる慣れがある。 そこで、目的保持量
というものを設定し、実際の保持量Ｈをこれに近づける
ようにシャフト炉のバーナＡ，Ｂ，Ｃのエア圧を調節す
るようにしている。 従来は、保持量Ｈだけに注目して制御していた。つまり
Ｈが小さければ、シャフト炉１のバーナの火力を増強し
て、銅の溶融を盛んにし、出場量をより多くするように
する。反対にＨが大きければ、シャフト炉１のバーナの
火力を低減し銅の溶融を抑える。 そして、グラフ（イ）に示すような保持量、バーナエア
圧変換を行っていた。 実際には連続的にバーナエア圧を階段状に変化させてち
ゝる・ここでは７段階るこした階段函数の形で、保持量
●バーナエア圧変換を行っていた０バーナはこの例では
Ａ，Ｂ，Ｃの３つがあるので、保持量に応じて３つのバ
ーナのエア圧を指定する。保持量Ｈの最大値はこの例で
は１５ｔであるが、例えばＨが８〜９ｔの時に、バーナ
エア圧はＡが８００ｍｍＡｑ Ｎ Ｂが９００ｍｍＡｑ
ＸＣが９５０ｍｍＡｑというように規定する。 このようなエア圧の指定は、一定のサンプリング時間ご
とになされる。サンプリング番号をここでｋで表してい
る。■いθいＱＡよなどはｋ番目のサンプリング時刻に
おける保持量、傾転角、Ａバーナのエア圧を示している
。 同じような事が繰り返されるが、ｋ時刻の時のＱＡｋ１
ＱＢｋ１ＱＣｋは、その時の保持量Ｈ２によって決まり
、それ以前の時刻に於ける値を全く必要としない。こう
して求められたＡ，Ｂ１Ｃのバーナエア圧の値を指示調
節計３、ボジシａナ４に出力する。 ポジシゴナの出力は切換スイッチ５から弁操作信号７と
なり、モータ６を正又は逆方向に回転させ、弁８の開度
を加減する。 モータ６の回転角は弁開度ＩＯを表す信号となり、ポジ
シ日ナ４に戻される。ポジシｅナ４から信号が出てこれ
に再び戻るフィードバック系によって、所望のエア圧に
なるように弁の開度が設定される。 こうして、ＡゾーンのバーナＡの火力が加減される。同
様の事はＢゾーン、ＣゾーンのバーナＢ，Ｃについても
同時に行われる。
に分けて、各々に対応する燃焼量を設定しておき、保持
量の大小のみで燃焼量を決定していた。 第ｌ図によって、従来のシャフト炉制御をより詳しく説
明する。 シャフト炉１は、鋼材を投入し、これを加熱溶融して出
湯する装置である。シャフト炉ｌには、下からＡゾーン
、Ｂゾーン、ＣゾーンにＬＮＧバーナがそれぞれ取り付
けられている。バーナエア圧の変化に応じて一定のｌ昆
合比を維持して燃料ガスが混合される仕組みのガス供給
装置を用いており、バーナエア圧を調節する事により、
パーナの火力を加減することができる。 シャフト炉ｌで溶融した銅は保持炉２に運ばれる。保持
炉２は円箇形の容器で、円筒の端面に出湯口を有する。 保持炉２は円筒の軸線周りの回転が可能なように支持さ
れている。軸線まわりの円筒の回転角を傾転角θという
。溶融銅を出湯口から外部へ取り出し、これを鋳造工程
、圧延工程などを通し所望の形状のものに加工する。 出湯口の高さは、容器内の溶融銅の液面の高さと一致す
る。このため保持炉の内部に保持されている銅の量（保
持量）Ｈと、傾転角θには一義的な関係がある。 傾転角θが小さければ保持量Ｈは大きい。θが大きけれ
ば保持ＪＩＨは小さい。これは保持炉の幾何学的な形状
によって決まる。実際には、グラフ（ア）で示すように
傾転角θと保持量Ｈの関係を折れ線関数で予め求めてお
く。 モして傾転角θを知って、保持量Ｈを知る。これが傾転
角保持量変換である。 保持炉２から出てゆく溶融銅の量はほぼ一定であるよう
に制御されている。従って、保持炉２での保持量Ｈが多
いという事は、シャフト炉１で鋼材が融けて出湯する量
が多いという事である。 反対に、保持ｆｆｉＨが少ないという事はシャフト炉１
で鋼材が溶融する割合が小さいという事である。 実際には、保持量が一定しているのが望ましい。これが
変動すると、後段での工程に於いて作られる銅製品の品
質が一定しなくなる慣れがある。 そこで、目的保持量
というものを設定し、実際の保持量Ｈをこれに近づける
ようにシャフト炉のバーナＡ，Ｂ，Ｃのエア圧を調節す
るようにしている。 従来は、保持量Ｈだけに注目して制御していた。つまり
Ｈが小さければ、シャフト炉１のバーナの火力を増強し
て、銅の溶融を盛んにし、出場量をより多くするように
する。反対にＨが大きければ、シャフト炉１のバーナの
火力を低減し銅の溶融を抑える。 そして、グラフ（イ）に示すような保持量、バーナエア
圧変換を行っていた。 実際には連続的にバーナエア圧を階段状に変化させてち
ゝる・ここでは７段階るこした階段函数の形で、保持量
●バーナエア圧変換を行っていた０バーナはこの例では
Ａ，Ｂ，Ｃの３つがあるので、保持量に応じて３つのバ
ーナのエア圧を指定する。保持量Ｈの最大値はこの例で
は１５ｔであるが、例えばＨが８〜９ｔの時に、バーナ
エア圧はＡが８００ｍｍＡｑ Ｎ Ｂが９００ｍｍＡｑ
ＸＣが９５０ｍｍＡｑというように規定する。 このようなエア圧の指定は、一定のサンプリング時間ご
とになされる。サンプリング番号をここでｋで表してい
る。■いθいＱＡよなどはｋ番目のサンプリング時刻に
おける保持量、傾転角、Ａバーナのエア圧を示している
。 同じような事が繰り返されるが、ｋ時刻の時のＱＡｋ１
ＱＢｋ１ＱＣｋは、その時の保持量Ｈ２によって決まり
、それ以前の時刻に於ける値を全く必要としない。こう
して求められたＡ，Ｂ１Ｃのバーナエア圧の値を指示調
節計３、ボジシａナ４に出力する。 ポジシゴナの出力は切換スイッチ５から弁操作信号７と
なり、モータ６を正又は逆方向に回転させ、弁８の開度
を加減する。 モータ６の回転角は弁開度ＩＯを表す信号となり、ポジ
シ日ナ４に戻される。ポジシｅナ４から信号が出てこれ
に再び戻るフィードバック系によって、所望のエア圧に
なるように弁の開度が設定される。 こうして、ＡゾーンのバーナＡの火力が加減される。同
様の事はＢゾーン、ＣゾーンのバーナＢ，Ｃについても
同時に行われる。
従来の燃焼制御では保持量の大小のみで制御を行ってい
たため、例えば現状値が目標値より大きい場合には保持
量が目標値に近づくように推移している時も、目標値か
ら離れるように変化している時も全く同じ燃焼量をとる
ため、保持量のばらつきが大きかった。 又、溶銅温度による制御機構が全く無く溶銅温度を安定
させるためには人手による燃焼量の調節が必要であった
。
たため、例えば現状値が目標値より大きい場合には保持
量が目標値に近づくように推移している時も、目標値か
ら離れるように変化している時も全く同じ燃焼量をとる
ため、保持量のばらつきが大きかった。 又、溶銅温度による制御機構が全く無く溶銅温度を安定
させるためには人手による燃焼量の調節が必要であった
。
本発明のシャフト炉自動燃焼装置は、
複数のバーナＡ１Ｂ、・・・を有し銅を溶かす、シャフ
ト炉と、シャフト炉から出湯した溶銅を保持する保持炉
とからなる装置の保持炉の保持量及び溶銅温度の安定を
目的として、シャフト炉のバーナの燃焼量を自動制御す
る装置であって、保持炉傾転角と溶銅温度とを入力信号
とし、シャフト炉のバーナの電動弁の弁操作信号を出力
信号とし、プリプロセッサ部と、ファジィ推論部とポス
トプロセッサとハード部とを含み、 プリプロセッサ部は、 保持炉傾転角と保持量の関係を折れ線関数で設定してお
き、 その折れ線関数に従って傾転角から保持量を計算し、 予め設定した目標保持量と現在の保持量との偏差Ｅを計
算し、 予め設定した制御周期での偏差Ｅの変化ΔＥを計算する
ものであり、 ファジィ推論部は、 Ｅ及びΔＥに対し、ＰＢ（正に大）からＮＢ（負に大）
まで３以上のメンバシップ関数を設定しておき、 燃焼レベルの変化量ΔＬに対して、ＰＢ（正に大）から
ＮＢ（負に大）まで３以上のメンバシップ関数を設定し
ておき、 ＥとΔＥの各々の組合せに対して燃焼レベルの変化量Δ
Ｌを与えるルールマップを設定し、ルールマップに従っ
てファジィ推論を行い燃焼レベルの変化量ΔＬを求め、 前回の燃焼レベルに今回の推論結果を積算し、新たな燃
焼レベルを計算し、 第一回目の推論の際は、予め制御開始時の保持量と燃焼
レベルの関係を折れ線関数で設定しておき、その関係に
従って燃焼レベルの初期値を求め、この初期値に推論結
果を積算したものを燃焼レベルとするものであり、 ポストプロセッサ部は、 ｉ＠焼レベルと各ゾーンのバーナエア圧の関係を予め折
れ線関数で設定しておき、 その折れ線関数に従ってファジィ推論部で求めた燃焼レ
ベルから各ゾーンのエア圧ＰＡＮ ＰＢ．を計算し、 溶＃Ｉ温度によって階段状に変化する係数をＡ１Ｂ１Ｃ
各ゾーン毎に予め設定し、 現在の湯温から各ゾーンにかけるべき係数ＡＫＮＢＫ．
，の値を計算し、 前過程で得られた係数ＡＫ， ＢＫ． ． ．を各ゾー
ンのエア圧ＰＡＮ Ｐ［］− ．．にかけ、これによっ
て得られた各ゾーンのエア圧が最終的な制御結果として
指示調節計に出力するものであり、 ハード部は、 指示調節計とボジシａナによってポストプロセッサ部で
求めたバーナエア圧になるように電動弁の弁操作信号を
出力するものであることを特徴とするものである。 より簡単にいえば次のよつになる。 ■本装置は、ファジィ推論部で目標保持量と実際の保持
量との偏差Ｅ及びその時間変化ΔＥに対してＮＢ（負に
大きい）からＰＢ（正に大きい）までの３以上のメンバ
シソブ関数を設定しておき、それぞれの組み合わせの時
の燃焼レベルの変化量を決定する。 ■現状の燃焼レベルにファジィ推論で決定したこの変化
量を積算して新たな燃焼レベルとする。 ■ファジィ推論部で決定した燃焼レベルから、予め折れ
線関数で設定しておいた燃焼レベルを各ゾーンエア圧と
の関係に従って各ゾーンエア圧に変換する。 ■次に各ゾーン毎に溶銅温度に対して階段状に変化する
係数を設定しておき、この係数を先に求めた各ゾーンの
エア圧にかけて補正を行い、最終的なバーナエア圧とす
る。
ト炉と、シャフト炉から出湯した溶銅を保持する保持炉
とからなる装置の保持炉の保持量及び溶銅温度の安定を
目的として、シャフト炉のバーナの燃焼量を自動制御す
る装置であって、保持炉傾転角と溶銅温度とを入力信号
とし、シャフト炉のバーナの電動弁の弁操作信号を出力
信号とし、プリプロセッサ部と、ファジィ推論部とポス
トプロセッサとハード部とを含み、 プリプロセッサ部は、 保持炉傾転角と保持量の関係を折れ線関数で設定してお
き、 その折れ線関数に従って傾転角から保持量を計算し、 予め設定した目標保持量と現在の保持量との偏差Ｅを計
算し、 予め設定した制御周期での偏差Ｅの変化ΔＥを計算する
ものであり、 ファジィ推論部は、 Ｅ及びΔＥに対し、ＰＢ（正に大）からＮＢ（負に大）
まで３以上のメンバシップ関数を設定しておき、 燃焼レベルの変化量ΔＬに対して、ＰＢ（正に大）から
ＮＢ（負に大）まで３以上のメンバシップ関数を設定し
ておき、 ＥとΔＥの各々の組合せに対して燃焼レベルの変化量Δ
Ｌを与えるルールマップを設定し、ルールマップに従っ
てファジィ推論を行い燃焼レベルの変化量ΔＬを求め、 前回の燃焼レベルに今回の推論結果を積算し、新たな燃
焼レベルを計算し、 第一回目の推論の際は、予め制御開始時の保持量と燃焼
レベルの関係を折れ線関数で設定しておき、その関係に
従って燃焼レベルの初期値を求め、この初期値に推論結
果を積算したものを燃焼レベルとするものであり、 ポストプロセッサ部は、 ｉ＠焼レベルと各ゾーンのバーナエア圧の関係を予め折
れ線関数で設定しておき、 その折れ線関数に従ってファジィ推論部で求めた燃焼レ
ベルから各ゾーンのエア圧ＰＡＮ ＰＢ．を計算し、 溶＃Ｉ温度によって階段状に変化する係数をＡ１Ｂ１Ｃ
各ゾーン毎に予め設定し、 現在の湯温から各ゾーンにかけるべき係数ＡＫＮＢＫ．
，の値を計算し、 前過程で得られた係数ＡＫ， ＢＫ． ． ．を各ゾー
ンのエア圧ＰＡＮ Ｐ［］− ．．にかけ、これによっ
て得られた各ゾーンのエア圧が最終的な制御結果として
指示調節計に出力するものであり、 ハード部は、 指示調節計とボジシａナによってポストプロセッサ部で
求めたバーナエア圧になるように電動弁の弁操作信号を
出力するものであることを特徴とするものである。 より簡単にいえば次のよつになる。 ■本装置は、ファジィ推論部で目標保持量と実際の保持
量との偏差Ｅ及びその時間変化ΔＥに対してＮＢ（負に
大きい）からＰＢ（正に大きい）までの３以上のメンバ
シソブ関数を設定しておき、それぞれの組み合わせの時
の燃焼レベルの変化量を決定する。 ■現状の燃焼レベルにファジィ推論で決定したこの変化
量を積算して新たな燃焼レベルとする。 ■ファジィ推論部で決定した燃焼レベルから、予め折れ
線関数で設定しておいた燃焼レベルを各ゾーンエア圧と
の関係に従って各ゾーンエア圧に変換する。 ■次に各ゾーン毎に溶銅温度に対して階段状に変化する
係数を設定しておき、この係数を先に求めた各ゾーンの
エア圧にかけて補正を行い、最終的なバーナエア圧とす
る。
（１）本装置では、保持量と保持量の時間変化を用いて
制御を行っているため、従来の保持量のみでの制御に比
べ、保持量のばらつきが少なく目標保持量に安定しやす
い。 ■シャフト炉の燃焼制御では、バーナの燃焼量を操作し
てから溶解量、溶銅温度に変化が現れるまでの遅れ時間
が長い上、炉内の材料の状態によって遅れ時間が変動す
る等プロセスの数式化、モデル化が困難なため、ＰＩＤ
制御等の従来の制御法の適用が難しかった。 （３）今回のファジィ推論では、保持量及びその時間変
化の定性的な段階分けをメンバシップ関数で表し、実際
のオペレータの作業をルール化することによってバーナ
燃焼量を自動制御する事が可能となった。
制御を行っているため、従来の保持量のみでの制御に比
べ、保持量のばらつきが少なく目標保持量に安定しやす
い。 ■シャフト炉の燃焼制御では、バーナの燃焼量を操作し
てから溶解量、溶銅温度に変化が現れるまでの遅れ時間
が長い上、炉内の材料の状態によって遅れ時間が変動す
る等プロセスの数式化、モデル化が困難なため、ＰＩＤ
制御等の従来の制御法の適用が難しかった。 （３）今回のファジィ推論では、保持量及びその時間変
化の定性的な段階分けをメンバシップ関数で表し、実際
のオペレータの作業をルール化することによってバーナ
燃焼量を自動制御する事が可能となった。
第１図に於いて、中段に示したものが本発明の制御装置
である。 シャフト炉１から融けた銅が出湯し、保持炉２に入る。 保持炉２の傾転角θと保持量Ｈには一義的な関係があり
、θからＨを求める事ができる。 保持炉２を傾けて出湯口から溶銅を排出し、鋳造、圧延
などの工程に利用する。この速度は一定であるので、保
持ｆｆｉＨが大きいということは、シャフト炉１での溶
銅作用が盛んであるという事である。この場合はバーナ
のエア圧を下げる方が良い。 保持ｆｌｔＨが小さいということは、シャフトが工での
溶銅作用が弱いという事であるので、この時はバーナの
エア圧を」二げた方が良い。 本発明で、保持量Ｈの他に溶銅温度Ｔｋも入力信号とし
て用いる。このため、保持炉２に熱電対２０を設けて湯
温Ｔｋを測定している。湯温はシャフト炉からの出１易
経路中で測定してもよい。これは第２の入力信号である
。 第１の入力信号は既に述べたように保持炉の傾転角θで
あるが、これはグラフ（ウ）に示すような傾転角保持量
変換により、保持量Ｈｌｌ：置き換えられる。 保持炉２の保持量Ｈを一定に保つ事が本発明の目的なの
であるから、目標となる保持ｆｆｉＨ。を予め定めてお
く。この例では、保持量の最大値が１８ｔで、目標保持
量Ｈ。を１０ｔとしているが、ＨＯの設定は任意である
。 一定時刻毎に（例えば３分毎に）、湯温Ｔ１保持．ｉＨ
（傾転角θ）をサンプリングし、これに基づいてバーナ
エア圧を決定するから、サンプリングの回数を示すサフ
ィックスをｋとし、必要がある場合はこれを付す。ｋを
省略することもあるが、ｋを付しても付していなくても
おなじものを意味する。 目標保持量Ｈ。を、現在の保持量Ｈ５から引いて、保持
量の偏差ＥＶｋを差演算１１によって求める。 ＥＶｋ ”Ｈｕ − Ｈｏ （１
）である。次に差分演算１２により、保持量の変動を求
める ？Ｅ’／ｈ ＝ Ｅｖｋ − ＥＶｕ−＋
（２）二Ｈ■−［１ ｋ − １ （３
）である。保持量の偏差ＥＶと、その時間的な変動ΔＥ
Ｖとを入力信号として、ファジィ演算を行い、燃焼レベ
ルの変化量ΔＬを求める。湯温Ｔは新しく？力信号とし
て採用するが、ファジィ演算には用いない。 保持量の偏差はサンプリング時刻を付してＥＶ■と書く
こともあり、これを略してＥＶと書く事もある。もっと
単純化してＥとも書く。 同様に時間的な変化は、ΔＥｙ，ｃ１ΔＥＶ，ΔＥと書
くがいずれも同じものである。 ファジィ推論部では、保持量偏差Ｅ１その時間差分ΔＥ
に対し、ＰＢ（正に大）から、ＮＢ（負に大）まで例え
ば５つのメンバシップ関数を設定する。これを第２図、
第３図に示す。 横軸はＥ１ΔＥで単位は１（｝冫）である。縦軸は０−
１のメンバシップ係数である。 メンバシップ関数は、３以上であれば良い。台形であっ
ても三角形状であっても良いが、ここでは三角形状で隣
のメンバシップ関数と半分程度重なるようにしている。 偏差Ｅの中央のメンバシップ関数ＺＯは、０に頂点、−
１．５、１．５に端点を持つ三角形状である。 つまりＥ≦−１．５テｏ， １．５ ≦ＥテＯテ、−１
．５≦Ｅ≦０の時ＺＯ＝２Ｅ／３＋ １，Ｏ＜Ｅ≦１．
５ （７）時ＺＯ＝−２Ｅ／３＋１である。 メンハシップ関数ＰＳ（正で小さい： ｐｏｓｉｔｉｖ
ｅｓｍａｌｌ ）は、Ｚ○を右へ１．５ずらしたような
関数である。ＮＳ（負に小さい）は、ＺＯを左へ１．５
すらした関数である。 メンバシップ関数ＰＢ（正に大きい）は、半台形状で、
Ｅ≦１．５で０，１．５≦Ｅ≦３で（２Ｅ／３−１）、
３＜Ｅでｌという形になっている。 ＮＢ（負に大きい）は、Ｅく−３で１、−３≦Ｅ ＜
− １．５で（−２Ｅ／３−１） 、−１．５≦ＥでＯ
という形である。 このような形状は任意に変更できる。上記のものは最も
単純な例である。 時間差分ΔＥについても同様である。但し横軸の単位は
厳密には（１／サンプリング時間）である。 燃焼レベル変化量ΔＬがファジィ推論の出力であるが、
これは例えば７つのメンバシップ関数ＮＢ（負で大）、
ＮＭ（負で中間）、ＮＳ（負で小）、ＺＯ１ＰＳ（正で
小）、ＰＭ（正で中間）、ＰＢ（正で大）よりなってい
る。メンバシップ関数の数は５に限らず３以上であれば
良い。台形、三角形状の関数で良いが、ここでは、単純
に半分ずつ隣接メンバシップ関数と重なり合う三角形状
としている。 燃焼レベル変化量ΔＬのメンバシップ関数は、入力であ
る保持量偏差Ｅ１時間差分ΔＥのメンバシップ関数の組
み合わせによって選ばれる。 これは前件（ＩＦ）と後件（ＴＨＥＮ）の組み合わせに
よってなるファジィルールによって対応付けられる。 ファジィルールの選び方に任意性はあるが、第５図に一
例として制御ルールマップを示す。 入力がＥ１ΔＥでそれぞれ５つのメンバシップ関数を持
つので、２５個の組み合わせになる前件があり、ファジ
ィルールも最大２５個作る事ができる。 Ｅのメンバンップ関数とΔＥのメンバシップ関数とが行
、列方向にとってある。それらのメンバンノフ関数の交
点に書かれたものがΔＬのメンバシップ関数である。 例えば、ＥがＮＢ、ΔＥがＮＢである時、ΔＬはＰＢで
あるが、これは「もしもＥが負で大きく、ΔＥが負で大
きければ、ΔＬを正で大きくせよ。」というファジィル
ールを表している。つまり、「保持量ＨがＨ。よりすっ
と少なく、保持量Ｈが時間的に大きく減少しているなら
ば、燃焼レベルをすみやかに高めよ。」という事である
。これは人手による炉の操作と同し判断である。 例えばＥがＰＢ，ΔＥがＰＢであれば（右下の隅）、Δ
ＬはＮＢである。これは先程のものと反対で、「保持ｆ
ｆｉＨがＨ。よりずっと大きく、時間的に大きく増大し
ているならば燃焼レベルを速やかに低くせよ。」という
ことである。 一般にＥが大きくても、ΔＥが大きくても、保持量が大
きいか、これが大きくなりつつあるのであるから燃焼レ
ベルを下げた方が良い。Ｅが小さくても、ΔＥが小さく
ても燃焼レベルを上げた方が良い。 そこで第５図のルールマップに対して、左下がりの対角
線方向には、ΔＬに関してほぼ同じメンバシップ関数が
並ぶことになる。そして右下がりの対角線方向には、Δ
Ｌに関し負に向かうメンバシップ関数が並ぶ事になる。 こうして５Ｘ５＝２５のファジィルールを作る可能性が
あるが、実際にこれら全てをルールとして採用しなくて
も良い。 第６図によってファジィ演算を説明する。左の列がＥの
メンバシップ関数、２番目の列がΔＥのメンバシップ関
数、右の列がΔＬのメンバシップ関数である。 例えば、保持量偏差Ｅが第６図（ａ）のＥのグラフに於
いてＥｋであり、差分ΔＥがΔＥのグラフに於いてΔＥ
ｋであるとする。 Ｅｋに対して、ＯでないＥのメンバシソプ関数がＮＢ，
ＮＳのふたつであるとする。 ΔＥｋに対して０でないΔＥのメンバシップ関数がｚｏ
，ｐｓのふたつであるとする。 縦線Ｅ＝ＥｋがＮＢ，ＮＳと交わる点をＡ１Ｂとする。 縦線ΔＥ＝ΔＥｋがＰＳ１Ｚ○と交わる点をＣ１Ｄとす
る。 ＥについてＮＢ１ＮＳ，ΔＥについてＺ○、ＰＳのメン
バシップ関数が関係するので、ΔＬについては、 （ＮＢ， Ｚ ○）→ＰＢ （ＮＢ， ＰＳ） →ＰＭ （ＮＳ， ＺＯ） →ＰＳ （ＮＳ． ＰＳ） →ＺＯ の４つのメンバシップ関数を考慮しなければならない。 第６図（ｂ）はＥについてＮＢ，ΔＥについてＺ○のメ
ンバシソプ関数を考え、ΔＬについてはＰＢのメンバシ
ップ関数を考えている。これは「保持量偏差が負で大き
くて、保持量の変化がほとんどなければ、燃焼レベルを
正で大きく変化させよ」というファジィルールに対応す
る。 Ｅ１に対ずるＮＢのメンバシップ係数はＡＪで、ΔＥ５
に対するＺＯのメンバンップ係数はＤＬである。これの
小さい方の値でＰＢを切る事にするのテ、燃焼レベルΔ
Ｌのメンバソップ関数ＰＢの寄与分はＤ１Ｄ２以下の台
形部分となる。 第６図（Ｃ）は、ＥについてＮＢ，ΔＥについてＰＳ，
ΔＬについてＰＭのメンバシップ関数についてのもので
ある。低い方のメンバシップ係数でＰＭを切るので、Ｐ
Ｍの寄与分はＣ，Ｃ２以下の台形部分となる。 これは「保持量偏差が負で大きく、時間変化が正で小さ
ければ、燃焼レベルを正に中程度変化させよという事で
ある。」 第６図（ｄ）は、ＥについてＮＳ１ΔＥについてＺＯ１
ΔＬについてＰＳのメンバシップ関数を苅応させたもの
である。ＢＪの方がＤ Ｌより小さいので、ＰＳのメン
バシップ関数は＋３，Ｂ２で切られた台形部分の寄与を
持つ。これは「保持量偏差が負で小さく、時間変化がＯ
であれば燃焼レベルを正に小さく変化させよ。」という
事である。 第６図（ｅ）はＥについてＮＳ，ΔＥについてＰＳ１Δ
ＬについてＺ○のメンバンップ関数を対応？せたもので
ある。これは「保持量偏差が負で小さく、保持量変化が
正で小さければ燃焼レベルΔＬは変えるな。」というル
ールである。ＢＪの方がＣＬより小さいので、燃焼レベ
ルについてのＺＯについてＢ３Ｂ４以下の台形の寄与を
得る。 こうして、４つのファジィルールについて、ΔＬのメン
バシップ関数Ｐ８１ＰＭ，ＰＳ１ＺＯの値を得た（残り
の関数の寄与は全てＯ）ので、これらの重心を求めてこ
れをΔＬｋとする。 こうして、燃焼レベルの差分ΔＬｋを得る。これを前回
の燃焼レベルＬｋ−１に加えて、今回の燃焼レベルＬｋ
を得る。 Ｌｋ”Ｌｋ−１＋ΔＬ■＝ΣΔＬ （４）である
。Ｅ■、ΔＥ■がどんな値をとっても、同じようにこれ
らに属するメンバシップ関数を組み合わせ、まずｍｌｎ
演算をして、ΔＬのメンバシップ関数を台形化し、この
台形の重心を求めてΔＬ■を求める事ができる。 このよろなサンプリング、ファジィ演算の周期は例えば
３分である。 第１回目の推論の際は、予め制御開始時の保持量Ｈ１と
燃焼レベルＬ７の関係を折れ線関数で設定しておき、そ
の関係に従って燃焼レベルの初期値Ｌ１を求める。 こうして、時刻ｋに於ける燃焼レベルＬエが求まる。こ
こまでは、全てのバーナＡ１Ｂ，Ｃについて共通である
。 ここから、燃焼レベルエア圧変換を行う。これは、グラ
フ（１）に示すような折れ線関数で予め与えておく。燃
焼レベルＬおとエア圧ＱＡｓ＝はほぼ比例関係にあるの
で右上がりの曲線になる。 しかし、バーナＡ１Ｂ１ＣについてＬ３→ＱＡｈ、ＱＢ
ｉ＝ 、ＱＣｕの関係は異なったものとする。 これを第７図に示す。ここにおいて、横軸は燃焼レベル
で７段階に分けられている。縦軸は各ゾーンのエア圧で
単位はｍ ｍ Ａ Ｑである。同じものを第工表に記し
た。第１表に示すように各レベルでの各ゾーンのバーナ
エア圧を設定しておき、各レベル間を直線で結ぶことに
よって、燃焼レベルとバーナエア圧の関係を折れ線関数
で与える。 このように、統一的に求めた燃焼量に、バーナ毎に異な
った係数を乗じてエア圧を求める。これがひとつの特徴
である。 もうひとつの本発明の工夫は、湯温Ｔｋによって、先に
求めたバーナエア圧ＱＡ１ＱＢ１ＱＣを補正するという
ことである。このためグラフ（オ）示すような温度、係
数変換を行う。この変換もバーナＡ１Ｂ１Ｃによって異
なる。この係数Ｋは、これまでの過程で求めたバーナエ
ア圧ＱＡ１ＱＢ、ＱＣに乗じて真のバーナエア圧Ｑ’Ａ
１Ｑ’Ｂ Ｎ Ｑ’Ｃめる。 この係数ｋもＡ，Ｂ，Ｃによって異なる。 Ｑ’Ａｘ＝ ＱＡｋ Ｘ ＫＡｋ （ ５
）Ｑ’ Ｂｋ＝ ＱＢｋＸ ＫＢＩ，（ ６ ）Ｑ’
Ｃｋ＝ＱＣｋＸＫＣｋ （ ７ ）第８図
に係数ＫＡ， 、ＫＢｋ１ＫＣｋの温度による値を示す
。湯温は５゜Ｃ間隔で離散化し、各ゾーンの係数を設定
するものである。 実線がＡゾーン、破線がＢゾーン、一点鎖線がＣゾーン
の係数である。係数は工に近い値であるが、これを乗ず
る事により、微細な調整をする事ができる。同じものを
第２表に示す。 第２表 湯温と各ゾーン係数の関係 ’７％ １’Ｊ＝の目標値はｌ１２５’ｃであり、この
近傍では係数が１になるようにしている。 ３つの係数の和は］になるようにしてあり、全体として
の燃焼レベルは前述のＬｋで決まっている。この係数は
シャフト炉内での」二下方向の燃焼レベルの分布を微調
整するものである。 この例では湯温Ｔｋが低い時、下方のバーナＡの火力を
強くして、湯温を上げるようにしている。 反苅に、湯濡Ｔ３が高いときは、下方のバーナＡの火力
を抑えて、湯温を下げるようにしている。 ？かし、これは直感的な因果関係を想定したものであり
、常に正しいとは言えない。保持ｆｆｉＥと、その時間
的変化ΔＥとを用いて燃焼レベルＬを決定する制御をし
ているのであるから、むしろこの係数の傾向を逆にした
方が良い場合もある。 いずれにしてもＮ ｍ 温Ｔ ｙによる係数ＫＡ， Ｋ
Ｂ１ＫＯの設定は任意に行う事ができる。 乗算１５により各ゾーンのエア圧Ｑ’ Ａｋ１Ｑ’ Ｂ
■、Ｑ’ ０．４が決まる。 この後は従来の方法と同様で、これらの値を、指示調節
計ｌ６に入れる。これはポジショナ１７、切換スイッチ
５を経て、弁操作信号７となり、モータ６を駆動して、
弁８の開度を調節する。ブロワ９から送給されるエアは
弁の開度に応じてシャフト炉のＡ，Ｂ，Ｃゾーンに送給
される。 第１図に於いて、上段は従来例による装置を、中段は本
発明による装置を示している。目標保持量Ｈ０を１０ｔ
とした時、従来の手動による操作では平均値が９．９Ｇ
ｔで、標準偏差が１．３９ｔであった。 本発明によるど、平均値が９．９７ｔで、標準偏差が０
．８８ｔであった。 保持量の安定化という事をより直感的に示すため）これ
の実際の時間的変動をグラフにして第９図（従来例）、
第１０図（本発明）に表した。横軸は時間、縦軸は保持
量であるが、１０ｔの近傍のみを示している。従来例の
方が保持量の時間的変動が大きいという事が分かる。
である。 シャフト炉１から融けた銅が出湯し、保持炉２に入る。 保持炉２の傾転角θと保持量Ｈには一義的な関係があり
、θからＨを求める事ができる。 保持炉２を傾けて出湯口から溶銅を排出し、鋳造、圧延
などの工程に利用する。この速度は一定であるので、保
持ｆｆｉＨが大きいということは、シャフト炉１での溶
銅作用が盛んであるという事である。この場合はバーナ
のエア圧を下げる方が良い。 保持ｆｌｔＨが小さいということは、シャフトが工での
溶銅作用が弱いという事であるので、この時はバーナの
エア圧を」二げた方が良い。 本発明で、保持量Ｈの他に溶銅温度Ｔｋも入力信号とし
て用いる。このため、保持炉２に熱電対２０を設けて湯
温Ｔｋを測定している。湯温はシャフト炉からの出１易
経路中で測定してもよい。これは第２の入力信号である
。 第１の入力信号は既に述べたように保持炉の傾転角θで
あるが、これはグラフ（ウ）に示すような傾転角保持量
変換により、保持量Ｈｌｌ：置き換えられる。 保持炉２の保持量Ｈを一定に保つ事が本発明の目的なの
であるから、目標となる保持ｆｆｉＨ。を予め定めてお
く。この例では、保持量の最大値が１８ｔで、目標保持
量Ｈ。を１０ｔとしているが、ＨＯの設定は任意である
。 一定時刻毎に（例えば３分毎に）、湯温Ｔ１保持．ｉＨ
（傾転角θ）をサンプリングし、これに基づいてバーナ
エア圧を決定するから、サンプリングの回数を示すサフ
ィックスをｋとし、必要がある場合はこれを付す。ｋを
省略することもあるが、ｋを付しても付していなくても
おなじものを意味する。 目標保持量Ｈ。を、現在の保持量Ｈ５から引いて、保持
量の偏差ＥＶｋを差演算１１によって求める。 ＥＶｋ ”Ｈｕ − Ｈｏ （１
）である。次に差分演算１２により、保持量の変動を求
める ？Ｅ’／ｈ ＝ Ｅｖｋ − ＥＶｕ−＋
（２）二Ｈ■−［１ ｋ − １ （３
）である。保持量の偏差ＥＶと、その時間的な変動ΔＥ
Ｖとを入力信号として、ファジィ演算を行い、燃焼レベ
ルの変化量ΔＬを求める。湯温Ｔは新しく？力信号とし
て採用するが、ファジィ演算には用いない。 保持量の偏差はサンプリング時刻を付してＥＶ■と書く
こともあり、これを略してＥＶと書く事もある。もっと
単純化してＥとも書く。 同様に時間的な変化は、ΔＥｙ，ｃ１ΔＥＶ，ΔＥと書
くがいずれも同じものである。 ファジィ推論部では、保持量偏差Ｅ１その時間差分ΔＥ
に対し、ＰＢ（正に大）から、ＮＢ（負に大）まで例え
ば５つのメンバシップ関数を設定する。これを第２図、
第３図に示す。 横軸はＥ１ΔＥで単位は１（｝冫）である。縦軸は０−
１のメンバシップ係数である。 メンバシップ関数は、３以上であれば良い。台形であっ
ても三角形状であっても良いが、ここでは三角形状で隣
のメンバシップ関数と半分程度重なるようにしている。 偏差Ｅの中央のメンバシップ関数ＺＯは、０に頂点、−
１．５、１．５に端点を持つ三角形状である。 つまりＥ≦−１．５テｏ， １．５ ≦ＥテＯテ、−１
．５≦Ｅ≦０の時ＺＯ＝２Ｅ／３＋ １，Ｏ＜Ｅ≦１．
５ （７）時ＺＯ＝−２Ｅ／３＋１である。 メンハシップ関数ＰＳ（正で小さい： ｐｏｓｉｔｉｖ
ｅｓｍａｌｌ ）は、Ｚ○を右へ１．５ずらしたような
関数である。ＮＳ（負に小さい）は、ＺＯを左へ１．５
すらした関数である。 メンバシップ関数ＰＢ（正に大きい）は、半台形状で、
Ｅ≦１．５で０，１．５≦Ｅ≦３で（２Ｅ／３−１）、
３＜Ｅでｌという形になっている。 ＮＢ（負に大きい）は、Ｅく−３で１、−３≦Ｅ ＜
− １．５で（−２Ｅ／３−１） 、−１．５≦ＥでＯ
という形である。 このような形状は任意に変更できる。上記のものは最も
単純な例である。 時間差分ΔＥについても同様である。但し横軸の単位は
厳密には（１／サンプリング時間）である。 燃焼レベル変化量ΔＬがファジィ推論の出力であるが、
これは例えば７つのメンバシップ関数ＮＢ（負で大）、
ＮＭ（負で中間）、ＮＳ（負で小）、ＺＯ１ＰＳ（正で
小）、ＰＭ（正で中間）、ＰＢ（正で大）よりなってい
る。メンバシップ関数の数は５に限らず３以上であれば
良い。台形、三角形状の関数で良いが、ここでは、単純
に半分ずつ隣接メンバシップ関数と重なり合う三角形状
としている。 燃焼レベル変化量ΔＬのメンバシップ関数は、入力であ
る保持量偏差Ｅ１時間差分ΔＥのメンバシップ関数の組
み合わせによって選ばれる。 これは前件（ＩＦ）と後件（ＴＨＥＮ）の組み合わせに
よってなるファジィルールによって対応付けられる。 ファジィルールの選び方に任意性はあるが、第５図に一
例として制御ルールマップを示す。 入力がＥ１ΔＥでそれぞれ５つのメンバシップ関数を持
つので、２５個の組み合わせになる前件があり、ファジ
ィルールも最大２５個作る事ができる。 Ｅのメンバンップ関数とΔＥのメンバシップ関数とが行
、列方向にとってある。それらのメンバンノフ関数の交
点に書かれたものがΔＬのメンバシップ関数である。 例えば、ＥがＮＢ、ΔＥがＮＢである時、ΔＬはＰＢで
あるが、これは「もしもＥが負で大きく、ΔＥが負で大
きければ、ΔＬを正で大きくせよ。」というファジィル
ールを表している。つまり、「保持量ＨがＨ。よりすっ
と少なく、保持量Ｈが時間的に大きく減少しているなら
ば、燃焼レベルをすみやかに高めよ。」という事である
。これは人手による炉の操作と同し判断である。 例えばＥがＰＢ，ΔＥがＰＢであれば（右下の隅）、Δ
ＬはＮＢである。これは先程のものと反対で、「保持ｆ
ｆｉＨがＨ。よりずっと大きく、時間的に大きく増大し
ているならば燃焼レベルを速やかに低くせよ。」という
ことである。 一般にＥが大きくても、ΔＥが大きくても、保持量が大
きいか、これが大きくなりつつあるのであるから燃焼レ
ベルを下げた方が良い。Ｅが小さくても、ΔＥが小さく
ても燃焼レベルを上げた方が良い。 そこで第５図のルールマップに対して、左下がりの対角
線方向には、ΔＬに関してほぼ同じメンバシップ関数が
並ぶことになる。そして右下がりの対角線方向には、Δ
Ｌに関し負に向かうメンバシップ関数が並ぶ事になる。 こうして５Ｘ５＝２５のファジィルールを作る可能性が
あるが、実際にこれら全てをルールとして採用しなくて
も良い。 第６図によってファジィ演算を説明する。左の列がＥの
メンバシップ関数、２番目の列がΔＥのメンバシップ関
数、右の列がΔＬのメンバシップ関数である。 例えば、保持量偏差Ｅが第６図（ａ）のＥのグラフに於
いてＥｋであり、差分ΔＥがΔＥのグラフに於いてΔＥ
ｋであるとする。 Ｅｋに対して、ＯでないＥのメンバシソプ関数がＮＢ，
ＮＳのふたつであるとする。 ΔＥｋに対して０でないΔＥのメンバシップ関数がｚｏ
，ｐｓのふたつであるとする。 縦線Ｅ＝ＥｋがＮＢ，ＮＳと交わる点をＡ１Ｂとする。 縦線ΔＥ＝ΔＥｋがＰＳ１Ｚ○と交わる点をＣ１Ｄとす
る。 ＥについてＮＢ１ＮＳ，ΔＥについてＺ○、ＰＳのメン
バシップ関数が関係するので、ΔＬについては、 （ＮＢ， Ｚ ○）→ＰＢ （ＮＢ， ＰＳ） →ＰＭ （ＮＳ， ＺＯ） →ＰＳ （ＮＳ． ＰＳ） →ＺＯ の４つのメンバシップ関数を考慮しなければならない。 第６図（ｂ）はＥについてＮＢ，ΔＥについてＺ○のメ
ンバシソプ関数を考え、ΔＬについてはＰＢのメンバシ
ップ関数を考えている。これは「保持量偏差が負で大き
くて、保持量の変化がほとんどなければ、燃焼レベルを
正で大きく変化させよ」というファジィルールに対応す
る。 Ｅ１に対ずるＮＢのメンバシップ係数はＡＪで、ΔＥ５
に対するＺＯのメンバンップ係数はＤＬである。これの
小さい方の値でＰＢを切る事にするのテ、燃焼レベルΔ
Ｌのメンバソップ関数ＰＢの寄与分はＤ１Ｄ２以下の台
形部分となる。 第６図（Ｃ）は、ＥについてＮＢ，ΔＥについてＰＳ，
ΔＬについてＰＭのメンバシップ関数についてのもので
ある。低い方のメンバシップ係数でＰＭを切るので、Ｐ
Ｍの寄与分はＣ，Ｃ２以下の台形部分となる。 これは「保持量偏差が負で大きく、時間変化が正で小さ
ければ、燃焼レベルを正に中程度変化させよという事で
ある。」 第６図（ｄ）は、ＥについてＮＳ１ΔＥについてＺＯ１
ΔＬについてＰＳのメンバシップ関数を苅応させたもの
である。ＢＪの方がＤ Ｌより小さいので、ＰＳのメン
バシップ関数は＋３，Ｂ２で切られた台形部分の寄与を
持つ。これは「保持量偏差が負で小さく、時間変化がＯ
であれば燃焼レベルを正に小さく変化させよ。」という
事である。 第６図（ｅ）はＥについてＮＳ，ΔＥについてＰＳ１Δ
ＬについてＺ○のメンバンップ関数を対応？せたもので
ある。これは「保持量偏差が負で小さく、保持量変化が
正で小さければ燃焼レベルΔＬは変えるな。」というル
ールである。ＢＪの方がＣＬより小さいので、燃焼レベ
ルについてのＺＯについてＢ３Ｂ４以下の台形の寄与を
得る。 こうして、４つのファジィルールについて、ΔＬのメン
バシップ関数Ｐ８１ＰＭ，ＰＳ１ＺＯの値を得た（残り
の関数の寄与は全てＯ）ので、これらの重心を求めてこ
れをΔＬｋとする。 こうして、燃焼レベルの差分ΔＬｋを得る。これを前回
の燃焼レベルＬｋ−１に加えて、今回の燃焼レベルＬｋ
を得る。 Ｌｋ”Ｌｋ−１＋ΔＬ■＝ΣΔＬ （４）である
。Ｅ■、ΔＥ■がどんな値をとっても、同じようにこれ
らに属するメンバシップ関数を組み合わせ、まずｍｌｎ
演算をして、ΔＬのメンバシップ関数を台形化し、この
台形の重心を求めてΔＬ■を求める事ができる。 このよろなサンプリング、ファジィ演算の周期は例えば
３分である。 第１回目の推論の際は、予め制御開始時の保持量Ｈ１と
燃焼レベルＬ７の関係を折れ線関数で設定しておき、そ
の関係に従って燃焼レベルの初期値Ｌ１を求める。 こうして、時刻ｋに於ける燃焼レベルＬエが求まる。こ
こまでは、全てのバーナＡ１Ｂ，Ｃについて共通である
。 ここから、燃焼レベルエア圧変換を行う。これは、グラ
フ（１）に示すような折れ線関数で予め与えておく。燃
焼レベルＬおとエア圧ＱＡｓ＝はほぼ比例関係にあるの
で右上がりの曲線になる。 しかし、バーナＡ１Ｂ１ＣについてＬ３→ＱＡｈ、ＱＢ
ｉ＝ 、ＱＣｕの関係は異なったものとする。 これを第７図に示す。ここにおいて、横軸は燃焼レベル
で７段階に分けられている。縦軸は各ゾーンのエア圧で
単位はｍ ｍ Ａ Ｑである。同じものを第工表に記し
た。第１表に示すように各レベルでの各ゾーンのバーナ
エア圧を設定しておき、各レベル間を直線で結ぶことに
よって、燃焼レベルとバーナエア圧の関係を折れ線関数
で与える。 このように、統一的に求めた燃焼量に、バーナ毎に異な
った係数を乗じてエア圧を求める。これがひとつの特徴
である。 もうひとつの本発明の工夫は、湯温Ｔｋによって、先に
求めたバーナエア圧ＱＡ１ＱＢ１ＱＣを補正するという
ことである。このためグラフ（オ）示すような温度、係
数変換を行う。この変換もバーナＡ１Ｂ１Ｃによって異
なる。この係数Ｋは、これまでの過程で求めたバーナエ
ア圧ＱＡ１ＱＢ、ＱＣに乗じて真のバーナエア圧Ｑ’Ａ
１Ｑ’Ｂ Ｎ Ｑ’Ｃめる。 この係数ｋもＡ，Ｂ，Ｃによって異なる。 Ｑ’Ａｘ＝ ＱＡｋ Ｘ ＫＡｋ （ ５
）Ｑ’ Ｂｋ＝ ＱＢｋＸ ＫＢＩ，（ ６ ）Ｑ’
Ｃｋ＝ＱＣｋＸＫＣｋ （ ７ ）第８図
に係数ＫＡ， 、ＫＢｋ１ＫＣｋの温度による値を示す
。湯温は５゜Ｃ間隔で離散化し、各ゾーンの係数を設定
するものである。 実線がＡゾーン、破線がＢゾーン、一点鎖線がＣゾーン
の係数である。係数は工に近い値であるが、これを乗ず
る事により、微細な調整をする事ができる。同じものを
第２表に示す。 第２表 湯温と各ゾーン係数の関係 ’７％ １’Ｊ＝の目標値はｌ１２５’ｃであり、この
近傍では係数が１になるようにしている。 ３つの係数の和は］になるようにしてあり、全体として
の燃焼レベルは前述のＬｋで決まっている。この係数は
シャフト炉内での」二下方向の燃焼レベルの分布を微調
整するものである。 この例では湯温Ｔｋが低い時、下方のバーナＡの火力を
強くして、湯温を上げるようにしている。 反苅に、湯濡Ｔ３が高いときは、下方のバーナＡの火力
を抑えて、湯温を下げるようにしている。 ？かし、これは直感的な因果関係を想定したものであり
、常に正しいとは言えない。保持ｆｆｉＥと、その時間
的変化ΔＥとを用いて燃焼レベルＬを決定する制御をし
ているのであるから、むしろこの係数の傾向を逆にした
方が良い場合もある。 いずれにしてもＮ ｍ 温Ｔ ｙによる係数ＫＡ， Ｋ
Ｂ１ＫＯの設定は任意に行う事ができる。 乗算１５により各ゾーンのエア圧Ｑ’ Ａｋ１Ｑ’ Ｂ
■、Ｑ’ ０．４が決まる。 この後は従来の方法と同様で、これらの値を、指示調節
計ｌ６に入れる。これはポジショナ１７、切換スイッチ
５を経て、弁操作信号７となり、モータ６を駆動して、
弁８の開度を調節する。ブロワ９から送給されるエアは
弁の開度に応じてシャフト炉のＡ，Ｂ，Ｃゾーンに送給
される。 第１図に於いて、上段は従来例による装置を、中段は本
発明による装置を示している。目標保持量Ｈ０を１０ｔ
とした時、従来の手動による操作では平均値が９．９Ｇ
ｔで、標準偏差が１．３９ｔであった。 本発明によるど、平均値が９．９７ｔで、標準偏差が０
．８８ｔであった。 保持量の安定化という事をより直感的に示すため）これ
の実際の時間的変動をグラフにして第９図（従来例）、
第１０図（本発明）に表した。横軸は時間、縦軸は保持
量であるが、１０ｔの近傍のみを示している。従来例の
方が保持量の時間的変動が大きいという事が分かる。
（１）燃ｔｉ ｆｆｉの自動制御により操炉の省大化が
可能になる。 （２）溶解量、溶銅温度の安定により品質の安定化が図
れる。 （３）人手による燃焼量制御に比べ短い時間間隔でこま
めに燃ｆｆｌｆｆｉの操作を行うため省エネ効果がある
。
可能になる。 （２）溶解量、溶銅温度の安定により品質の安定化が図
れる。 （３）人手による燃焼量制御に比べ短い時間間隔でこま
めに燃ｆｆｌｆｆｉの操作を行うため省エネ効果がある
。
第ｌ図は本発明及び従来例に係るシャフト炉自動燃焼装
置の概略構成図。 第２図は保持量の偏差Ｅのメンバシソプ関数の例を示す
グラフ。 第３図は保持量の時間的変化ΔＥのメンバシップ関数の
例を示すグラフ。 第４図は燃焼レベル変化量ΔＬのメンバシップ関数の例
を示すグラフ。 第５図はＥ１ΔＥとΔＬの関係を規定するファジィルー
ルの制御ルールマップ図。 第６図はＥ１ΔＥの値Ｅｋ１ ΔＥ，から、ファジィ演
算により、燃焼レベル変化量ΔＬを求めるための手順を
示す図。 第７図は燃焼レベルＬと各ゾーンバーナエア圧の予め与
えられた関係を示すグラフ。 第８図は湯ｔＭ Ｔと各ゾーン係数ＫＡ， ＫＢ１ＫＯ
の予め与えられた関係を示すグラフ。 第９図は従来の手動操作による（保持量１｛のみによる
）制御に於ける保持量の時間的変化の一例を示すグラフ
。 第ｌθ図は本発明の実施例による制御（Ｅ１ΔＥを用い
るファジィ演算）に於ける保持量の時間的変化の一例を
示すグラフ。 １６ ３． ５． ７． ９． １１． １ ３ ． １ ５ ． １ ７． シャフト炉、２・・・，保持炉 指示調節計、４・・・．ポジシロナ 切換スイッチ、６・・・．モータ 弁操作信号、８・・・．弁 ブロワ、１０・・・．弁開度 差演算、１２．． ．差分 ファジィ制御、１４・・・．積算 乗算、１６・・・．指示調節計 ポジショナ、２０．．，．熱電対 明 −者 松 山 裕 之尾
嶋 正 樹 竹 本 泰 敏 菅 原 洋 一 第 ２ 図 偏差Ｅのメンバシツプ関数 第 ３ 図 時間変化ΔＥのメンパシツブ関数 第 ４ 図 燃焼レベル変化量ΔＬのメノバシツブ関数第 ５ 負に大 負に中位 負に小 ほぼゼロ 正に小 正に中位 正に犬 第 ７ 図 燃焼レベルとバーナ ア圧の関係 燃焼レベル 第 ８ 図 湯渥と各ゾー の係数の関係 平Ｉ戊 ２ 年 ３ １１１′．許庁長官 士 田 文 毅 殿 １．事件の表示 特願平１−３０１１８９ ２ 発明の名称 ファジィ理論を応用したシャフト炉自動燃焼装置３． ７１ｎ正をする芹 よｊ『件との関１系 ４．１許出願人居 所 大阪市
中央区北浜四丁目５番３３号名 称（２１３）住友／Ｕ
気工業株式会社代表者ＬＩ，長 川 上 哲 郎 ４代 理 人 ※５３７
置の概略構成図。 第２図は保持量の偏差Ｅのメンバシソプ関数の例を示す
グラフ。 第３図は保持量の時間的変化ΔＥのメンバシップ関数の
例を示すグラフ。 第４図は燃焼レベル変化量ΔＬのメンバシップ関数の例
を示すグラフ。 第５図はＥ１ΔＥとΔＬの関係を規定するファジィルー
ルの制御ルールマップ図。 第６図はＥ１ΔＥの値Ｅｋ１ ΔＥ，から、ファジィ演
算により、燃焼レベル変化量ΔＬを求めるための手順を
示す図。 第７図は燃焼レベルＬと各ゾーンバーナエア圧の予め与
えられた関係を示すグラフ。 第８図は湯ｔＭ Ｔと各ゾーン係数ＫＡ， ＫＢ１ＫＯ
の予め与えられた関係を示すグラフ。 第９図は従来の手動操作による（保持量１｛のみによる
）制御に於ける保持量の時間的変化の一例を示すグラフ
。 第ｌθ図は本発明の実施例による制御（Ｅ１ΔＥを用い
るファジィ演算）に於ける保持量の時間的変化の一例を
示すグラフ。 １６ ３． ５． ７． ９． １１． １ ３ ． １ ５ ． １ ７． シャフト炉、２・・・，保持炉 指示調節計、４・・・．ポジシロナ 切換スイッチ、６・・・．モータ 弁操作信号、８・・・．弁 ブロワ、１０・・・．弁開度 差演算、１２．． ．差分 ファジィ制御、１４・・・．積算 乗算、１６・・・．指示調節計 ポジショナ、２０．．，．熱電対 明 −者 松 山 裕 之尾
嶋 正 樹 竹 本 泰 敏 菅 原 洋 一 第 ２ 図 偏差Ｅのメンバシツプ関数 第 ３ 図 時間変化ΔＥのメンパシツブ関数 第 ４ 図 燃焼レベル変化量ΔＬのメノバシツブ関数第 ５ 負に大 負に中位 負に小 ほぼゼロ 正に小 正に中位 正に犬 第 ７ 図 燃焼レベルとバーナ ア圧の関係 燃焼レベル 第 ８ 図 湯渥と各ゾー の係数の関係 平Ｉ戊 ２ 年 ３ １１１′．許庁長官 士 田 文 毅 殿 １．事件の表示 特願平１−３０１１８９ ２ 発明の名称 ファジィ理論を応用したシャフト炉自動燃焼装置３． ７１ｎ正をする芹 よｊ『件との関１系 ４．１許出願人居 所 大阪市
中央区北浜四丁目５番３３号名 称（２１３）住友／Ｕ
気工業株式会社代表者ＬＩ，長 川 上 哲 郎 ４代 理 人 ※５３７
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 複数のバーナＡ、Ｂ、・・・・・・・・・を有し銅を溶
かすシャフト炉と、シャフト炉から出湯した溶銅を保持
する保持炉とからなる装置の保持炉の保持量及び溶銅温
度の安定を目的として、シャフト炉のバーナの燃焼量を
自動制御する装置であって、保持炉傾転角と溶銅温度と
を入力信号とし、シャフト炉のバーナの電動弁の弁操作
信号を出力信号とし、プリプロセッサ部と、ファジィ推
論部とポストプロセッサとハード部とを含み、 プリプロセッサ部は、 保持炉傾転角と保持量の関係を折れ線関数で設定してお
き、 その折れ線関数に従って傾転角から保持量を計算し、 予め設定した目標保持量と現在の保持量との偏差Ｅを計
算し、 予め設定した制御周期での偏差Ｅの変化ΔＥを計算する
ものであり、 ファジィ推論部は、 Ｅ及びΔＥに対し、ＰＢ（正に大）からＮＢ（負に大）
まで３以上のメンバシップ関数を設定しておき、 燃焼レベルの変化量ΔＬに対して、ＰＢ（正に大）から
ＮＢ（負に大）まで３以上のメンバシップ関数を設定し
ておき、 ＥとΔＥの各々の組合せに対して燃焼レベルの変化量Δ
Ｌを与えるルールマップを設定し、ルールマップに従っ
てファジィ推論を行い燃焼レベルの変化量ΔＬを求め、 前回の燃焼レベルに今回の推論結果を積算し、新たな燃
焼レベルを計算し、 第一回目の推論の際は、予め制御開始時の保持量と燃焼
レベルの関係を折れ線関数で設定しておき、その関係に
従って燃焼レベルの初期値を求め、この初期値に推論結
果を積算したものを燃焼レベルとするものであり、 ポストプロセッサ部は、 燃焼レベルと各ゾーンのバーナエア圧の関係を予め折れ
線関数で設定しておき、 その折れ線関数に従ってファジィ推論部で求めた燃焼レ
ベルから各ゾーンのエア圧Ｐ＿Ａ、Ｐ＿Ｂ・・・・を計
算し、 溶銅温度（湯温）によって階段状に変化する係数をＡ、
Ｂ、Ｃ各ゾーン毎に予め設定し、 現在の湯温から各ゾーンにかけるべき係数Ａ＿Ｋ、Ｂ＿
Ｋ・・・の値を計算し、 前過程で得られた係数Ａ＿Ｋ、Ｂ＿Ｋ・・・を各ゾーン
のエア圧Ｐ＿Ａ、Ｐ＿Ｂ・・・にかけ、 これによって得られた各ゾーンのエア圧が最終的な制御
結果として指示調節計に出力するものであり、 ハード部は、 指示調節計とポジショナによってポストプロセッサ部で
求めたバーナエア圧になるように電動弁の弁操作信号を
出力するものであることを特徴とするファジィ理論を応
用したシャフト炉自動燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1301189A JPH07117232B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | フアジイ理論を応用したシヤフト炉自動燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1301189A JPH07117232B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | フアジイ理論を応用したシヤフト炉自動燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03160213A true JPH03160213A (ja) | 1991-07-10 |
| JPH07117232B2 JPH07117232B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=17893847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1301189A Expired - Lifetime JPH07117232B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | フアジイ理論を応用したシヤフト炉自動燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07117232B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5205979A (en) * | 1992-01-30 | 1993-04-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Automatic controlling device of burners of a shaft furnace utilizing fuzzy logic |
| EP0576955A3 (ja) * | 1992-06-19 | 1994-03-23 | Steinmueller Gmbh L & C | |
| US5357879A (en) * | 1992-05-20 | 1994-10-25 | Ebara-Infilco Co., Ltd. | Dried sludge melting furnace |
| CN108415470A (zh) * | 2018-02-10 | 2018-08-17 | 北京世纪隆博科技有限责任公司 | 一种基于模糊系统的液位-流量非线性区域控制方法 |
-
1989
- 1989-11-20 JP JP1301189A patent/JPH07117232B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5205979A (en) * | 1992-01-30 | 1993-04-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Automatic controlling device of burners of a shaft furnace utilizing fuzzy logic |
| US5357879A (en) * | 1992-05-20 | 1994-10-25 | Ebara-Infilco Co., Ltd. | Dried sludge melting furnace |
| EP0683359A3 (en) * | 1992-05-20 | 1996-05-01 | Ebara Infilco | Oven for melting dried mud. |
| EP0576955A3 (ja) * | 1992-06-19 | 1994-03-23 | Steinmueller Gmbh L & C | |
| CN108415470A (zh) * | 2018-02-10 | 2018-08-17 | 北京世纪隆博科技有限责任公司 | 一种基于模糊系统的液位-流量非线性区域控制方法 |
| CN108415470B (zh) * | 2018-02-10 | 2022-03-01 | 北京世纪隆博科技有限责任公司 | 一种基于模糊系统的液位-流量非线性区域控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07117232B2 (ja) | 1995-12-18 |
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