JPH0587351B2 - - Google Patents
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- JPH0587351B2 JPH0587351B2 JP12290389A JP12290389A JPH0587351B2 JP H0587351 B2 JPH0587351 B2 JP H0587351B2 JP 12290389 A JP12290389 A JP 12290389A JP 12290389 A JP12290389 A JP 12290389A JP H0587351 B2 JPH0587351 B2 JP H0587351B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- function
- pid
- mold
- level
- constant
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、連続鋳造プロセスにおける湯面レベ
ルを適切に制御するための湯面レベル制御装置に
関する。 〔従来の技術〕 鉄鋼、アルミ合金等の連続鋳造においては、溶
融金属よりなる湯を上下が開放されたモールドの
上方から注入し、モールド側面から冷却してその
表面から一部を固化せしめ、下方からロールでは
さんで引き出しながら冷却することによつて連続
的に鋳造が行われる。 この連続鋳造プロセスにおいて、モールド内の
湯面レベルの制御状態が鋳片の品質を左右する重
要な要因であることは良く知られており、特に湯
面の変動量と変動速度とを低く抑えることが肝要
である（例えば特公昭63−16218号公報参照）。 制御の方式は一般にPID演算による定値制御に
よつており、特に比例動作（Ｐ）および積分動作
（Ｉ）を主体とした制御が行なわれている。 〔発明が解決しようとする課題〕 製品の品質および歩留りへの要求は年々厳しく
なつてきており、最近では安定時において発生す
る細かい持続振動が問題とされる様になつてき
た。 また、しばしば湯面の急上昇が発生するが、こ
の原因はノズル部分に付着したアルミナが剥離し
て開口面積が拡がるために流入量が急上昇するこ
とによつて起こる現象とされている。従来の制御
装置は湯面レベルを目標とするレベルに偏差無く
一致させることに主眼を置いて設計されており、
前述した様にＰ動作およびＩ動作を主体とした制
御となつているので、外乱が入るたびに湯面の急
上昇、下降が起こり、湯面変動速度の観点からは
好ましい制御とは言えない。 したがつて本発明の目的は、安定時の持続振動
がなく、かつアルミナ剥離等を原因とする外乱に
対して、湯面の変動量および変動速度が最小であ
る湯面レベル制御装置を提案することにある。 〔課題を解決するための手段〕 第１図は本発明に係る湯面レベル制御装置の原
理構成を表わす図である。図において、本発明の
連続鋳造プロセスの湯面レベル制御装置は、連続
鋳造用モールド５０内の湯面レベルを検知する湯
面レベル検知手段１０と、該湯面レベルと目標レ
ベル１６との偏差にPID定数に基いてPID演算を
行なつて演算結果を操作量として出力するPID演
算手段１２と、該操作量に応じて該モールド５０
内へ注入される湯の量を増減する注入量増減手段
１４とを具備する連続鋳造プロセスの湯面レベル
制御装置において、該モールド５０、該湯面レベ
ル検知手段１０、該PID演算手段１２、および該
注入量増減手段１４を含んで構成される制御ルー
プ内の線形要素の特性値と任意に定められたPID
定数とから該線形要素の特性を表現する関数Ｌを
算出する関数Ｌ算出手段２０と、該制御ループ内
の非線形要素の特性を記述関数で表現する関数Ｎ
を算出する関数Ｎ算出手段２２と、該関数Ｌと該
関数Ｎとから条件NL＋１＝０を常に満足しない
PID定数の領域を見い出す領域決定手段２４と、
該PID定数の領域内各値の組において、所定の外
乱を与えたときの湯面変化のシミユレーシヨン演
算を行ない、湯面変動速度および湯面変動幅の最
も小さいPID定数の組を見い出す定数決定手段２
６とを具備することを特徴とするものである。 〔作用〕 後に詳述する様に、本発明者等は、安定時の持
続振動は制御ループ内の非線形要素が原因である
と推定し、記述関数の手法を用いてこの現象を説
明できることを見い出した。 この手法によれば、非線形要素の特性は記述関
数Ｎで近似され、一方、他の線形要素の特性を関
数Ｌとすれば持続振動の条件は NL＋１＝０ (1) で与えられる。つまり、(1)式を満足する振動数と
振幅が持続振動の振動数と振幅となる。逆に言え
ば領域決定手段２４の定めるPID定数の組の領域
は持続振動を起こさないPID定数の組の領域とな
る。定数決定手段２６は、さらにその中から外乱
に対する湯面変動速度および湯面変動幅が最小と
なるPID定数の組を見い出すので、持続振動を起
こさず、かつ外乱に対する湯面変動速度と湯面変
動幅が最小となるPID定数が見い出される。 〔実施例〕 第２図は本発明が適用される装置の概略を表わ
す図である。 モールド５００上方にはTDカー５０４に支持
されてタンデイツシユ５０２が設けられている。
タンデイツシユ５０２内の溶鋼はその底部に設け
られた浸漬ノズル５０８を経てモールド５００へ
供給される。浸漬ノズル５０８上方の開口部５０
６はストツパー１４０で塞がれる様になつてお
り、ストツパー１４０を上下することによつてモ
ールド５００への流入量が増減される。ストツパ
ー１４０は接続部１４６を介してステツピングシ
リンダ１４２のピストン１４４に接続されてお
り、コントローラ１２０からの制御信号に基いて
ピストン１４４が上下することによりストツパー
１４０が上下し、流入量が調節される。モールド
５００内の湯面の上方には電磁誘導を利用して湯
面を検知する湯面センサ１００が設けられてお
り、検知された湯面レベルの信号はコントローラ
１２０へ入力される。コントローラ１２０は周知
のPIDコントローラである。計算機２００は周知
のプロセス制御用コンピユータであり、最適な
PID値を計算してオンラインでコントローラ１２
０へその値を供給するかまたは計算された結果が
オフラインでコントローラ１２０へ与えられる。 第３図は第２図の制御系をブロツク線図で表わ
したものである。ブロツク１２００，１２０２，
１２０４内にはそれぞれコントローラ１２０の積
分動作、比例動作、微分動作の伝達関数が示され
ている。ブロツク１４００内にはステツピングシ
リンダ１４２における時定数Tsの一次遅れの伝
達関数が示されており、ブロツク１４０２は接続
部１４６におけるヒステリシス性のガタを表わし
ている。ブロツク５０００内のＫはストツパー１
４０の位置に対する流入量を表わす曲線の微係数
すなわち流量係数であり、ブロツク５００２内は
モールド５００の有効断面積をＡとしたときのモ
ールド５００の伝達関数である。ブロツク１００
０内にはレベル計１０００の伝達関数が示されて
いる。 したがつて、モールド５００、湯面センサ１０
０、コントローラ１２０、ステツピングシリンダ
１４２、ストツパー１４０を含んで構成される制
御ループ内の線形要素の一巡伝達関数Ｌ(s)は Ｌ(s)＝ Kp（１＋１／TIｓ＋TDｓ）・１／１＋TSｓ・
Ｋ・１／As・１／１＋TLｓ(2) で与えられる。したがつてこの式にｓ＝jwを代
入して得られるｗの関数Ｌ(w)が線形要素の周波数
特性を表わす複素関数となる。 記述関数法によれば、ブロツク１４０２で表わ
されるヒステリシスを有する摩擦負荷の場合の記
述関数は
ルを適切に制御するための湯面レベル制御装置に
関する。 〔従来の技術〕 鉄鋼、アルミ合金等の連続鋳造においては、溶
融金属よりなる湯を上下が開放されたモールドの
上方から注入し、モールド側面から冷却してその
表面から一部を固化せしめ、下方からロールでは
さんで引き出しながら冷却することによつて連続
的に鋳造が行われる。 この連続鋳造プロセスにおいて、モールド内の
湯面レベルの制御状態が鋳片の品質を左右する重
要な要因であることは良く知られており、特に湯
面の変動量と変動速度とを低く抑えることが肝要
である（例えば特公昭63−16218号公報参照）。 制御の方式は一般にPID演算による定値制御に
よつており、特に比例動作（Ｐ）および積分動作
（Ｉ）を主体とした制御が行なわれている。 〔発明が解決しようとする課題〕 製品の品質および歩留りへの要求は年々厳しく
なつてきており、最近では安定時において発生す
る細かい持続振動が問題とされる様になつてき
た。 また、しばしば湯面の急上昇が発生するが、こ
の原因はノズル部分に付着したアルミナが剥離し
て開口面積が拡がるために流入量が急上昇するこ
とによつて起こる現象とされている。従来の制御
装置は湯面レベルを目標とするレベルに偏差無く
一致させることに主眼を置いて設計されており、
前述した様にＰ動作およびＩ動作を主体とした制
御となつているので、外乱が入るたびに湯面の急
上昇、下降が起こり、湯面変動速度の観点からは
好ましい制御とは言えない。 したがつて本発明の目的は、安定時の持続振動
がなく、かつアルミナ剥離等を原因とする外乱に
対して、湯面の変動量および変動速度が最小であ
る湯面レベル制御装置を提案することにある。 〔課題を解決するための手段〕 第１図は本発明に係る湯面レベル制御装置の原
理構成を表わす図である。図において、本発明の
連続鋳造プロセスの湯面レベル制御装置は、連続
鋳造用モールド５０内の湯面レベルを検知する湯
面レベル検知手段１０と、該湯面レベルと目標レ
ベル１６との偏差にPID定数に基いてPID演算を
行なつて演算結果を操作量として出力するPID演
算手段１２と、該操作量に応じて該モールド５０
内へ注入される湯の量を増減する注入量増減手段
１４とを具備する連続鋳造プロセスの湯面レベル
制御装置において、該モールド５０、該湯面レベ
ル検知手段１０、該PID演算手段１２、および該
注入量増減手段１４を含んで構成される制御ルー
プ内の線形要素の特性値と任意に定められたPID
定数とから該線形要素の特性を表現する関数Ｌを
算出する関数Ｌ算出手段２０と、該制御ループ内
の非線形要素の特性を記述関数で表現する関数Ｎ
を算出する関数Ｎ算出手段２２と、該関数Ｌと該
関数Ｎとから条件NL＋１＝０を常に満足しない
PID定数の領域を見い出す領域決定手段２４と、
該PID定数の領域内各値の組において、所定の外
乱を与えたときの湯面変化のシミユレーシヨン演
算を行ない、湯面変動速度および湯面変動幅の最
も小さいPID定数の組を見い出す定数決定手段２
６とを具備することを特徴とするものである。 〔作用〕 後に詳述する様に、本発明者等は、安定時の持
続振動は制御ループ内の非線形要素が原因である
と推定し、記述関数の手法を用いてこの現象を説
明できることを見い出した。 この手法によれば、非線形要素の特性は記述関
数Ｎで近似され、一方、他の線形要素の特性を関
数Ｌとすれば持続振動の条件は NL＋１＝０ (1) で与えられる。つまり、(1)式を満足する振動数と
振幅が持続振動の振動数と振幅となる。逆に言え
ば領域決定手段２４の定めるPID定数の組の領域
は持続振動を起こさないPID定数の組の領域とな
る。定数決定手段２６は、さらにその中から外乱
に対する湯面変動速度および湯面変動幅が最小と
なるPID定数の組を見い出すので、持続振動を起
こさず、かつ外乱に対する湯面変動速度と湯面変
動幅が最小となるPID定数が見い出される。 〔実施例〕 第２図は本発明が適用される装置の概略を表わ
す図である。 モールド５００上方にはTDカー５０４に支持
されてタンデイツシユ５０２が設けられている。
タンデイツシユ５０２内の溶鋼はその底部に設け
られた浸漬ノズル５０８を経てモールド５００へ
供給される。浸漬ノズル５０８上方の開口部５０
６はストツパー１４０で塞がれる様になつてお
り、ストツパー１４０を上下することによつてモ
ールド５００への流入量が増減される。ストツパ
ー１４０は接続部１４６を介してステツピングシ
リンダ１４２のピストン１４４に接続されてお
り、コントローラ１２０からの制御信号に基いて
ピストン１４４が上下することによりストツパー
１４０が上下し、流入量が調節される。モールド
５００内の湯面の上方には電磁誘導を利用して湯
面を検知する湯面センサ１００が設けられてお
り、検知された湯面レベルの信号はコントローラ
１２０へ入力される。コントローラ１２０は周知
のPIDコントローラである。計算機２００は周知
のプロセス制御用コンピユータであり、最適な
PID値を計算してオンラインでコントローラ１２
０へその値を供給するかまたは計算された結果が
オフラインでコントローラ１２０へ与えられる。 第３図は第２図の制御系をブロツク線図で表わ
したものである。ブロツク１２００，１２０２，
１２０４内にはそれぞれコントローラ１２０の積
分動作、比例動作、微分動作の伝達関数が示され
ている。ブロツク１４００内にはステツピングシ
リンダ１４２における時定数Tsの一次遅れの伝
達関数が示されており、ブロツク１４０２は接続
部１４６におけるヒステリシス性のガタを表わし
ている。ブロツク５０００内のＫはストツパー１
４０の位置に対する流入量を表わす曲線の微係数
すなわち流量係数であり、ブロツク５００２内は
モールド５００の有効断面積をＡとしたときのモ
ールド５００の伝達関数である。ブロツク１００
０内にはレベル計１０００の伝達関数が示されて
いる。 したがつて、モールド５００、湯面センサ１０
０、コントローラ１２０、ステツピングシリンダ
１４２、ストツパー１４０を含んで構成される制
御ループ内の線形要素の一巡伝達関数Ｌ(s)は Ｌ(s)＝ Kp（１＋１／TIｓ＋TDｓ）・１／１＋TSｓ・
Ｋ・１／As・１／１＋TLｓ(2) で与えられる。したがつてこの式にｓ＝jwを代
入して得られるｗの関数Ｌ(w)が線形要素の周波数
特性を表わす複素関数となる。 記述関数法によれば、ブロツク１４０２で表わ
されるヒステリシスを有する摩擦負荷の場合の記
述関数は
【化】
となる（「自動制御」（丸善）伊藤正美著p205〜
209参照）。ただし、Ｘは入力信号の振幅であり、
2βはガタの幅である。 記述関数法におけるナイキスト線図の手法に従
つて、第２図に表わした装置についてこのＬ(w)と
−１／Ｎ（Ｘ）を複素平面上に表わすと第４図の
様になる。この２つの曲線の交点におけるｗとＸ
の値がそれぞれ持続振動の周波数と振幅に相当す
る。次表はこの様な解析で得られた値と実際に観
測された持続振動の周期と振幅を表わしている。
209参照）。ただし、Ｘは入力信号の振幅であり、
2βはガタの幅である。 記述関数法におけるナイキスト線図の手法に従
つて、第２図に表わした装置についてこのＬ(w)と
−１／Ｎ（Ｘ）を複素平面上に表わすと第４図の
様になる。この２つの曲線の交点におけるｗとＸ
の値がそれぞれ持続振動の周波数と振幅に相当す
る。次表はこの様な解析で得られた値と実際に観
測された持続振動の周期と振幅を表わしている。
以上述べてきたように本発明によれば、非線形
要素を原因とする持続振動の問題が解決され、か
つアルミナ剥離等を原因とする外乱に対して湯面
変動速度および変動幅を最小限にとどめることが
可能となり、製品の品質および歩留りが向上す
る。
要素を原因とする持続振動の問題が解決され、か
つアルミナ剥離等を原因とする外乱に対して湯面
変動速度および変動幅を最小限にとどめることが
可能となり、製品の品質および歩留りが向上す
る。
第１図は本発明の原理構成を表わす図、第２図
は本発明の一実施例を表わす図、第３図は第２図
の制御系のブロツク線図、第４図は記述関数法に
よる解析を表わす図、第５図は持続振動を起こさ
ないPID定数の領域を表わす図、第６図は評価関
数Ｅを説明するための図。 図において、１００……湯面センサ、１４０…
…ストツパー、１４２……ステツピングシリン
ダ、１４６……接続部、５００……モールド、５
０２……タンデイツシユ、５０８……浸漬ノズ
ル。
は本発明の一実施例を表わす図、第３図は第２図
の制御系のブロツク線図、第４図は記述関数法に
よる解析を表わす図、第５図は持続振動を起こさ
ないPID定数の領域を表わす図、第６図は評価関
数Ｅを説明するための図。 図において、１００……湯面センサ、１４０…
…ストツパー、１４２……ステツピングシリン
ダ、１４６……接続部、５００……モールド、５
０２……タンデイツシユ、５０８……浸漬ノズ
ル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 連続鋳造用モールド５０内の湯面レベルを検
知する湯面レベル検知手段１０と、該湯面レベル
と目標レベル１６との偏差にPID定数に基いて
PID演算を行なつて演算結果を操作量として出力
するPID演算手段１２と、該操作量に応じて該モ
ールド５０内へ注入される湯の量を増減する注入
量増減手段１４とを具備する連続鋳造プロセスの
湯面レベル制御装置において、 該モールド５０、該湯面レベル検知手段１０、
該PID演算手段１２、および該注入量増減手段１
４を含んで構成される制御ループ内の線形要素の
特性値と任意に定められたPID定数とから該線形
要素の特性を表現する関数Ｌを算出する関数Ｌ算
出手段２０と、 該制御ループ内の非線形要素の特性を記述関数
で表現する関数Ｎを算出する関数Ｎ算出手段２２
と、 該関数Ｌと該関数Ｎとから条件NL＋１＝０を
常に満足しないPID定数の領域を見い出す領域決
定手段２４と、 該PID定数の領域内各値の組において、所定の
外乱を与えたときの湯面変化のシミユレーシヨン
演算を行ない、湯面変動速度および湯面変動幅の
最も小さいPID定数の組を見い出す定数決定手段
２６とを具備することを特徴とする連続鋳造プロ
セスの湯面レベル制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12290389A JPH02303664A (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | 連続鋳造プロセスの湯面レベル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12290389A JPH02303664A (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | 連続鋳造プロセスの湯面レベル制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02303664A JPH02303664A (ja) | 1990-12-17 |
| JPH0587351B2 true JPH0587351B2 (ja) | 1993-12-16 |
Family
ID=14847466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12290389A Granted JPH02303664A (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | 連続鋳造プロセスの湯面レベル制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02303664A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220347715A1 (en) * | 2019-09-16 | 2022-11-03 | Nordson Corporation | Systems and methods for tuning a hot melt liquid dispensing system closed-loop controller |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2094029C (en) * | 1991-09-12 | 1997-04-29 | Kazuya Asano | Molten metal level control method and device for continuous casting |
| WO1993004803A1 (en) * | 1991-09-12 | 1993-03-18 | Kawasaki Steel Corporation | Method of and device for controlling level of molten metal in continuous casting |
| JP3085766B2 (ja) * | 1992-01-06 | 2000-09-11 | 新日本製鐵株式会社 | モールドレベル制御装置 |
| JPH05189009A (ja) * | 1992-01-09 | 1993-07-30 | Nippon Steel Corp | 制御装置 |
| JP6447336B2 (ja) * | 2015-04-15 | 2019-01-09 | 新日鐵住金株式会社 | 制御器パラメータ導出方法、制御器パラメータ導出装置、およびプログラム |
-
1989
- 1989-05-18 JP JP12290389A patent/JPH02303664A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220347715A1 (en) * | 2019-09-16 | 2022-11-03 | Nordson Corporation | Systems and methods for tuning a hot melt liquid dispensing system closed-loop controller |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02303664A (ja) | 1990-12-17 |
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