JPH09146608A

JPH09146608A - 連続鋳造機モールド内湯面レベル制御方法

Info

Publication number: JPH09146608A
Application number: JP29986995A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Mizuno; 浩水野; Manabu Kuroda; 学黒田; Junichi Kadota; 淳一門田; Yuichi Yamaoka; 祐一山岡; Yoshitoku Oka; 良徳岡
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1995-11-17
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】連続鋳造の鋳込み速度一定の定常鋳込み状態
での線型化モデルにおいて、溶鋼流量特性の変化があっ
ても、想定したプロセスの変動内では、外乱に対する湯
面レベル制御精度の低下が少ないモールド内湯面レベル
制御方法を提供する。【解決手段】スライディングノズル指令値に加える仮
想外乱と、アクチュエータ出力と流量係数の間に加算す
る仮想外乱と、湯面変動を生ぜしめる外乱の３種類の外
乱と設定値とを外部入力ｗ₁、ｗ₂、ｄ₁、ｄ₂と定義
し、制御量として、外部入力ｗ₁の直前の制御器出力ｕ
に、周波数重み関数Ｗ₁（ｓ）を掛けたｚ１と、外部入
力ｗ₂の直前のアクチュエータ位置ｕｒに、定数重みＷ
₂を掛けたｚ２と、湯面レベル偏差ｙには外乱ｄ₁、ｄ
₂からの周波数重み関数Ｗ₃（ｓ）を掛けたｚ３を定義
して、外部入力ｗ₁、ｗ₂、ｄ₁、ｄ₂から制御量ｚ
１、ｚ２、ｚ３までの伝達関数行列の構造化特異値を１
以下とする制御則を用いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造機のモー
ルド内湯面レベルを制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造においてモールドの溶鋼レベル
制御は、安定操業上のみならず鋳片の品質確保上も重要
なことである。

【０００３】従来、連続鋳造機のモールド内湯面レベル
制御としては、、一般にはＰＩＤ制御が用いられてい
る。しかしながら連続鋳造機においては、引き抜き速度
変動による湯面変動外乱、タンディッシュ内溶鋼流量の
変動による溶鋼流量変動、バルジングと呼ばれる未凝固
体積変動による周期的湯面変動の発生など、さまざまな
外乱がある。またスライディングノズル内のアルミナ付
着、脱落によるノズル内の溶鋼流量特性の変動、モデル
化が困難な湯面の波立ちの発生、スライディングノズル
の非線形流量特性など制御対象のパラメータ変動や寄生
要素の影響があり通常のＰＩＤ制御では湯面レベル変動
を小さくすることが困難となっている。

【０００４】このような問題に対して例えば特開平０５
−１７７３２１号公報、特開平０５−１８９００９号公
報では上記制御対象の特性変動に対して安定で、かつ上
記外乱に対する湯面変動量の抑制を実現する制御則をＨ
∞制御理論の混合感度問題の解として決定する方法によ
り、解決を試みている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｈ∞制
御理論の解は制御対象の変動に対する安定性は保証して
いるが特性変動した制御対象に対する性能が設計通りで
あることは保証していない。すなわち、Ｈ∞制御理論の
解を導出するために作成した連続鋳造機の湯面レベル制
御系線形化モデルが現実のプロセスと一致するときの
み、設計時の性能を発揮し、設計モデルと現実のプロセ
スが一致しないときは十分な性能が発揮できない。連続
鋳造機の湯面レベル制御系では、スライディングノズル
の流量特性が非線形であり、動作点により流量係数が変
動する。また、スライディングノズル内のアルミナ付
着、脱落やタンディッシュ内溶鋼流量の変動といった現
象も流量係数の変化をもたらすためＨ∞制御理論に基づ
く制御系の構成は、モデル化誤差の存在する制御系の性
能を設計段階で決定できないという問題があった。

【０００６】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、スライディングノズルの非線形流量特
性、タンディッシュ内溶鋼流量の変動、スライディング
ノズル内のアルミナ付着、脱落などによる溶鋼流量特性
の変化があっても、あらかじめ想定したパラメータ変動
などのプロセスの変動内では、バルジングなどの外乱に
対する湯面レベル制御精度の低下が少ないモールド内湯
面レベル制御方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を鑑
みなされたもので、第１の発明は、モールド湯面レベル
計によるレベル測定工程と、タンディッシュに設けられ
たスライディングノズルによるモールド内への溶鋼給湯
工程と、前記スライディングノズルを駆動するアクチュ
エータに対して操作指令値を与える制御工程とによっ
て、設定値に湯面レベルが一致するように制御するため
の連続鋳造機モールド内湯面レベル制御方法において、
外乱として、制御器からの出力であるスライディングノ
ズル指令値に加える仮想外乱、アクチュエータ位置と溶
鋼の流量係数の間に加算する仮想外乱、モールド内溶鋼
流量変動による湯面変動を生ぜしめる外乱とを定義し、
前記３種類の外乱と設定値とを鋳込み速度一定の定常鋳
込み状態での線形化モデルのｗ₁、ｗ₂、ｄ₁、ｄ₂と
する外部入力とし、制御量をそれぞれ、外部入力ｗ₁の
直前の制御器出力ｕに、むだ時間の変動分と湯面波立ち
外乱の影響項の周波数特性を乗法的誤差として評価した
周波数重み関数Ｗ₁（ｓ）を掛けた制御量ｚ１、外部入
力ｗ₂の直前のアクチュエータ位置ｕｒに、前記流量係
数の変動とモールドサイズの変化を乗法的誤差として評
価する定数重みＷ₂を掛けた制御量ｚ２、湯面レベル偏
差ｙに、外部入力ｄ₁、ｄ₂からの感度特性を減少させ
るための周波数重み関数Ｗ₃（ｓ）を掛けた制御量ｚ３
として、前記外部入力ｗ₁、ｗ₂、ｄ₁、ｄ₂から制御
量ｚ１、ｚ２、ｚ３までの伝達関数行列の構造化特異値
を１以下とするような制御則であることを特徴とする連
続鋳造機モールド内湯面レベル制御方法である。

【０００８】第２の発明は、前記外部入力ｄ₁、ｄ₂の
それぞれの周波数特性を有理関数Ｗ _i1（ｓ）、Ｗ
_i2（ｓ）で与え、プラントに入力される信号をＷ
_i1（ｓ）ｄ₁、Ｗ _i2（ｓ）ｄ₂とすることを特徴とする
第１の発明記載の連続鋳造機モールド内湯面レベル制御
方法である。

【０００９】本発明は、上記のように制御則を導出した
ので、前記周波数重み関数Ｗ₁（ｓ）、Ｗ₂によって評
価したスライディングノズル開度と供給溶鋼流量の非線
形特性の線形化誤差、流量係数の見積り誤差、あるいは
溶鋼中不純物のノズル内付着などによる流量係数変化、
プロセス内に含まれるむだ時間の線形近似あるいは見積
り誤差、線形モデルでは記述できない湯面波立ち、表面
波の影響、鋳込み中の鋳込みサイズ変更などによる対象
の変化などの実プロセスと線形化モデルの間に誤差があ
っても、湯面レベル制御を安定に行い、且つ、前記周波
数重み関数Ｗ₃（ｓ）によって定めたモールド内溶鋼体
積の変動に起因する湯面レベル変動の抑制効果を維持す
ることができる。

【００１０】また、Ｗ_i1（ｓ）、Ｗ_i2（ｓ）によって外
乱の周波数を指定することができる。例えば、引き抜き
外乱を含む外部入力ｄ₁が特定の周波数外乱を含む場合
には、外乱周波数で利得が大きくなるようにＷ_i2（ｓ）
を定めれば、その外乱の外部入力ｄ₁の周波数による制
御偏差ｙの伝達特性を小さくすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１２】図３は本発明が適用される連続鋳造機のモ
ールド周辺部の縦断面図である。タンディッシュ１に満
たされた溶鋼２は、タンディッシュ１底部に設置された
スライディングノズル３の位置で定まる開度に応じて浸
漬ノズル９を経てモールド５へ注入される。モールド５
へ注入された溶鋼はモールド側壁から冷却され凝固しつ
つ下方へ引き抜かれていく。このときの引き抜き速度は
ほぼ一定に制御される。モールド５内に注入される溶鋼
流量は前述の如くスライディングノズル３の開度に応じ
て定まるが、このスライディングノズル３はアクチュエ
ータ８によって駆動される。また制御器６は湯面レベル
計４から連続的に信号を受取り後述する制御演算により
湯面レベルが一定になるようにアクチュエータ８に指令
を与える。このときの制御系の線形モデルのブロック図
が図４である。

【００１３】本実施の形態の湯面レベル制御系では図４
に示されるように、湯面レベル設定値と湯面レベル計４
で検出される湯面レベルとの偏差に応じて、制御器６が
スライディングノズル３の開度位置の指令値をアクチュ
エータ８に与える。アクチュエータ８は指令値に応じて
スライディングノズル３を動作させる動特性をもってお
り、この動特性をむだ時間と一次遅れで表現した。この
むだ時間は、非線形のため、ここではＰａｄｅの線形近
似を用いて表現したのが、ブロック１０である。また、
アクチュエータの一次遅れがブロック８となる。この動
特性によって定まったスライディングノズル３の開度位
置によって、溶鋼２がモールド５へ流れ込むスライディ
ングノズル３の開度面積が決定されるが、このスライデ
ィングノズル３の開度面積と、タンディッシュ１内の溶
鋼２の高さによってベルヌイの定理によりモールド５へ
流れ込む溶鋼流量が決定される。

【００１４】ところで、定常鋳込み中はタンディッシュ
１内の溶鋼流量は通常一定に制御されているため、タン
ディッシュ１内の溶鋼２の高さはほぼ一定である。ま
た、モールド５から引き抜かれる鋳片７の速度は一定の
ため、スライディングノズル３の開度位置はほぼ一定値
の周辺動作に限定される。このため、スライディングノ
ズル３の開度位置とモールド５への流入溶鋼流量の関係
を定常鋳込み状態のまわりで線形近似し、この線形係数
をαとし流量係数１１とした。次に、モールド５内の溶
鋼レベルは、モールド５内へ流れ込む溶鋼流量と引き抜
かれる鋳片７の体積速度の差の積分によって定まるた
め、モールド５内の動特性は積分特性となるが、体積速
度変動から湯面レベル変動に変換するためモールド５の
断面積Ａで割る必要がある。このようにして定まる湯面
レベルが前述のように湯面レベル計４により検出される
が、一般に湯面レベル計４には高周波ノイズを低減する
フィルタを有しているため、湯面レベル計４の動特性と
して一次遅れのフィルタ特性を持たせている。

【００１５】次に図４で示したブロック図中の制御器６
の制御則の導出方法について述べる。連続鋳造機のモー
ルド内湯面レベル制御では前述のように、さまざまなモ
デル化誤差を持つ設計モデルのもとで、バルジングなど
の外乱に対して湯面を一定に保つ制御則を導出しなけれ
ばならない。このようにモデル化誤差のもとで制御系閉
ループの安定性（ロバスト安定性）を補償し、且つ対象
の変動後のプラントに対する制御性能（ロバスト性能）
を補償する制御則を導く理論として、評価関数に構造化
特異値を用いるμ-解析設計理論がある。ここではこの
μ−解析設計理論に基づいて制御則を導出する。

【００１６】μ−解析設計理論は制御対象に含まれるモ
デル化誤差とモデル化誤差とのもとで制御対象に要求さ
れる制御性能をそれぞれ周波数重み関数で記述し、制御
対象の線形モデルとこれらの周波数重み関数を併せた拡
大プラントを作製することで問題の定式化を行なう。こ
の定式化のもとで、μ−解析理論を適用し、周波数重み
で記述された制御仕様を満足する制御器を求めるもので
ある。したがって、制御対象固有のモデル化誤差とし
て、なにをいかに表現するか、また制御性能としてどの
ような特性を補償するかによって問題の定式化は大きく
異なる。以下では、本発明におけるμ−解析設計理論を
適用のための定式化について述べる。

【００１７】まず、モデル化誤差の扱いについて述べ
る。本発明では、モデル化誤差として２種類のプラント
変動を定義した。（Ｐ₁）プロセス内に含まれるむだ時間の線形近似およ
びむだ時間見積り誤差、線形モデルでは記述できない湯
面波立ち、表面波の影響、などの周波数に依存するモデ
ル化誤差。（Ｐ₂）スライディングノズル開度と供給溶鋼流量の非
線形特性の線形化誤差、流量係数の見積り誤差、あるい
は溶鋼中不純物のノズル内付着などによる流量係数変
化、鋳込み中の鋳込みサイズ変更などの主にループ利得
の変動。

【００１８】制御系にまず求められるのは、これらのモ
デル化誤差があっても安定性を保持できることでロバス
ト安定性と呼ばれる。これらの誤差の表現を図５を用い
て示す。図５は図４で示した線形モデルを表現し直した
もので、線形モデルに含まれる動特性を（１）式、
（２）式に示すように、Ｇ₁（ｓ）、Ｇ₂（ｓ）で集約
している。

【００１９】

【数１】

【００２０】

【数２】

【００２１】さて、（Ｐ₁）の誤差は、周波数に依存す
るモデル化誤差のため、その大きさを｜Δ₁｜∞≦１を
満たす未知のΔ₁とｓとの有理関数Ｗ₁（ｓ）を用いて
乗法的誤差として記述する。このとき、（Ｐ₁）の誤差
よりどの周波数においても大きくなるようにＷ₁（ｓ）
を定める。この誤差は、制御対象の線形モデル入力部に
配置し、図５のように示される。

【００２２】一方（Ｐ₂）の誤差は、流量係数αの変動
と見做し流量係数の入力側の乗法的誤差として表す。こ
の大きさは、｜Δ₂｜∞≦１を満たす未知のΔ₂と定数
重みＷ₂を用いて表現し、想定するループ利得変動の最
大値よりも大きい値になるようにＷ₂を設定する。この
ような誤差も図５のように示される。

【００２３】つぎに、上述のモデル化誤差のもとで制御
系に求められる性能を定める。本発明では主に定常鋳込
み中の湯面変動を低減することを扱うため、引き抜き外
乱ｄ ₁によって生ずる制御偏差ｙを制御器の関数Ｋ
（ｓ）によって、できるだけ小さくすることが主目的と
なる。この外乱ｄ₁から偏差ｙまでの伝達関数をＳ
₁（ｓ）とすると以下のように記述できる。

【００２４】

【数３】

【００２５】一方、図５の外乱ｄ₂は設定値であるが、
設定値が変更されたときの制御偏差をすみやかに零にす
ることも必要である。また設定値ｄ₂は定常鋳込み中
で、また線形モデルが定常状態まわりの線形モデルであ
ることから、常時零であるため考慮する必要がない場合
には、十分小さな実数εを用いて、外乱をεｄ₂として
も良い。一方、ｄ₂は観測外乱が入る位置と一致してい
ることから、観測外乱としても扱うことができる。この
ため、観測外乱の制御偏差へ与える影響を低減すると考
えても良い。この外乱ｄ₂から制御偏差ｙまでの伝達関
数Ｓ₂（ｓ）は以下のように記述できる。

【００２６】

【数４】

【００２７】制御性能の仕様は、未知の変動、Δ₁とΔ
₂とを含むこれらの閉ループ特性Ｓ ₁（ｓ）、Ｓ
₂（ｓ）をどのような特性にするかを定めることで与え
る。Ｓ₁（ｓ）、Ｓ₂（ｓ）は基本的に小さければよい
が、全周波数で小さくするのは困難であることから、周
波数ごとにその大きさを規定する関数Ｗ₃（ｓ）を定め
ることでその仕様を与える。本発明では、このＷ
₃（ｓ）、Ｓ₁（ｓ）、Ｓ₂（ｓ）が以下の関係を満た
すような制御器の関数Ｋ（ｓ）を求めるように定式化し
た。

【００２８】

【数５】

【００２９】

【数６】

【００３０】ここまでまとめると、本発明の問題は（Ｐ
₁）、（Ｐ₂）のモデル化誤差をＷ ₁（ｓ）、Ｗ₂で記
述し、このモデル化誤差のもとで閉ループの安定性と、
Ｗ₃（ｓ）を用いて（５）式、（６）式で与えられたモ
デル化誤差のもとでの制御性能を、同時に満足する制御
器の関数Ｋ（ｓ）を求める問題となる。これを統一的に
解くために用いられるのが、μ−解析設計法である。

【００３１】今、図５の制御系を図１に書き直す。これ
は、線形化モデルと実際の湯面レベル制御プロセスの誤
差に関して、想定したむだ時間の誤差やモールド内線形
化溶鋼流量変化モデルとしてモデル化できない湯面表面
変動の誤差などを評価するために、制御器からの出力で
あるスライディングノズル指令値に加える未知の変動Δ
₁と、アクチュエータ位置からモールド内への流入溶鋼
流量を算出する流量係数の変動を評価するために、アク
チュエータ位置と溶鋼の流量係数の間に加算する未知の
変動Δ₂とを取り除くことによってできる外部入力部に
ｗ₁、ｗ₂と名づける。一方、あらたに生ずる外部への
出力変数をｚ１、ｚ２、ｚ３とする。ここで、さらに、

【００３２】

【数７】

【００３３】と変数をまとめると、外部入力、ｗ、ｄか
らｚ_r、ｚ_pへの閉ループ特性は以下のように記述でき
る。

【００３４】

【数８】

【００３５】このとき、（８）式で示される閉ループ系
に（Ｐ₁）、（Ｐ₂）のモデル化誤差を取り込むには、
図５に示したように、未知のΔ₁、Δ₂を用いて、以下
のフィードバックを（８）式に施すことになる。

【００３６】

【数９】

【００３７】このとき、閉ループ系の安定条件（ロバス
ト安定性）は以下のように、ゴシック文字体のブロック
構造Δ_Gのもとで行列Ｍ₁₁（ｓ）の構造化特異値μを用
いて与えられる。

【００３８】

【数１０】

【００３９】さらに、（５）、（６）式で示したモデル
化誤差を含む制御対象の性能は、同様に（９）式のフィ
ードバックを（８）式に施したときの外部入力ｄからｚ
_pの伝達特性となる。

【００４０】

【数１１】

【００４１】

【数１２】

【００４２】したがって、求める制御器の関数Ｋ（ｓ）
は（１０）式、（１２）式の条件を同時に満たすような
制御器となる。これは、以下のブロック構造、

【００４３】

【数１３】

【００４４】のもとで、Ｍ（ｓ）の構造化特異値が１以
下となる、すなわち、

【００４５】

【数１４】

【００４６】を満たすような制御器の関数Ｋ（ｓ）を求
める問題と等価であることが知られている。この問題
は、μ−解析設計理論によりその解法が与えられてお
り、本発明ではこの方法によって制御器の関数Ｋ（ｓ）
を求めた。

【００４７】したがって、第１の発明では、外乱とし
て、線形化モデルと実際の湯面レベル制御プロセスの誤
差に関して、想定したむだ時間の誤差やモールド内線形
化溶鋼流量変化モデルとしてモデル化できない湯面表面
変動の誤差などを評価するために制御器からの出力であ
るスライディングノズル指令値に加える仮想外乱と、ア
クチュエータ位置からモールド内への流入溶鋼流量を算
出する流量係数の変動を評価するためアクチュエータ位
置と流量係数の間に加算する仮想外乱と、モールド入力
に加えられモールド内溶鋼流量変動による湯面変動を生
ぜしめる外乱とを定義した。

【００４８】そして、前記３種類の外乱と設定値とを、
鋳込み速度一定の定常鋳込み状態での線形化モデルのｗ
₁、ｗ₂、ｄ₁、ｄ₂とする外部入力とし、前記線形化
モデルの制御量をそれぞれ、ｚ１、ｚ２、ｚ３とした。

【００４９】すなわち、ｚ１は、外部入力ｗ₁の直前の
制御器出力ｕに、線形化モデルと実際の湯面レベル制御
プロセスの誤差として評価したむだ時間の変動分、湯面
波立ち外乱の影響項などの周波数特性を乗法的誤差とし
て評価した周波数重み関数Ｗ ₁（ｓ）を掛けた制御量と
した。

【００５０】また、ｚ２は、外部入力ｗ₂の直前のアク
チュエータ位置ｕｒに、アクチュエータ位置からモール
ド内への流入溶鋼流量を算出する流量係数の変動や鋳造
中の鋳込み幅変更などのモールドサイズの変化を乗法的
誤差として評価する定数重みＷ₂を掛けた制御量とし
た。

【００５１】さらに、ｚ３は、湯面レベル偏差ｙに、外
乱ｄ₁、ｄ₂からの感度特性を減少させる周波数重みた
めの関数Ｗ₃（ｓ）を掛けた制御量として拡大プラント
を定めた。

【００５２】そして、制御則により、閉ループ化された
拡大プラントの外部入力ｗ₁、ｗ₂、ｄ₁、ｄ₂から制
御量ｚ１、ｚ２、ｚ３までの伝達関数行列Ｍ（ｓ）の構
造化特異値を１以下とする制御器の関数Ｋ（ｓ）を求め
た。

【００５３】第２の発明においては、外部入力ｄ₁、ｄ
₂のそれぞれの周波数特性をｓの有理関数として、Ｗ_i1
（ｓ）、Ｗ_i2（ｓ）で与えた。そして、図２に示すよう
に、プラントにはＷ_i1（ｓ）ｄ₁、Ｗ_i2（ｓ）ｄ₂が入
力されるように変更された拡大プラントに対して、μ−
解析設計法を適用した。この場合には、（８）式の代わ
りに、

【００５４】

【数１５】

【００５５】と記述し、

【００５６】

【数１６】

【００５７】を満たす制御器の関数Ｋ（ｓ）をもとめれ
ばよい。

【００５８】図６は第１の発明において、上述のＷ
₁（ｓ）、Ｗ₂、Ｗ₃（ｓ）を以下の式のような形で与
え、上述の手法で制御器の関数Ｋ（ｓ）を求めた場合
の、閉ループ系の外乱の外部入力ｄ₁から湯面レベル偏
差ｙへの伝達特性である。また、図６には、ＰＩ制御器
を用いた場合の特性も同時に示した。

【００５９】Ｗ₁（ｓ）＝（ｂ₁₁ｓ（ｂ₁₂ｓ＋１））／
（（ａ₁₁ｓ＋１）（ａ₁₂ｓ＋１））Ｗ₂ ＝Ｃ（定数＜１）Ｗ₃（ｓ）＝ｂ₂₁（ｂ₂₂ｓ＋１）／（（ａ₂₁ｓ＋１）
（ａ₂₂ｓ＋１））

【００６０】図６からは、外乱周波数帯である０．１Ｈ
ｚ以下でＰＩ制御に比べ本発明の制御器を用いた方が低
利得になることが分かり外乱の抑制効果が高いことが分
かる。また、図７には同じ制御器で制御対象の流量係数
が２０％変化した場合の外乱の外部入力ｄ₁から湯面レ
ベルｙへの伝達特性を示している。また図７にはこの性
能を規定した周波数重みＷ₃（ｓ）も同時に示してい
る。図７では、ＰＩ制御の場合には性能が劣化している
が、本発明の制御器ではこの場合でも定めた性能を維持
していることが分かる。

【００６１】第２の発明では、Ｗ_i1（ｓ）、Ｗ_i2（ｓ）
によって外乱の周波数を指定することができる。例え
ば、引き抜き外乱を含む外部入力ｄ₁が特定の周波数外
乱を含む場合には、外乱周波数で利得が大きくなるよう
にＷ_i2（ｓ）を定めれば、その外乱の外部入力ｄ₁の周
波数による制御偏差ｙへの伝達特性を小さくすることが
できる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明してきたように、第１の発明に
おいては、定常鋳込み状態での線形化モデルをもとに制
御系を構築するとき問題となるモデル化誤差、例えば、
スライディングノズルの非線形流量特性、タンディッシ
ュ内溶鋼流量の変動、スライディングノズル内のアルミ
ナ付着、脱落などによる溶鋼流量特性の変化等、があっ
ても、あらかじめ想定したパラメータ変動などのプロセ
スの変動内では、外乱に対する湯面レベル制御精度の低
下が少ないモールド内湯面レベル制御が実現できるた
め、安定した操業を実現し、歩留まりの向上が図れると
同時に、良好な鋳片品質を保つ効果がある。

【００６３】また、第２の発明においては、Ｗ
_i1（ｓ）、Ｗ_i2（ｓ）で規定する特性の周波数における
外乱抑制効果を持たせることができるため、特定の周波
数変動を持つ場合においても第１の発明と同様の効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の周波数重み関数を含めた拡大プラ
ントを制御器の関数Ｋ（ｓ）により閉ループ化したブロ
ック図である。

【図２】第２の発明野周波数重み関数を含めた拡大プラ
ントを制御器の関数Ｋ（ｓ）により閉ループ化したブロ
ック図である。

【図３】本発明を実施する一形式の連続鋳造機の基本構
成を示す縦断面図である。

【図４】モールド内湯面レベル制御系の線形モデルのブ
ロック図である。

【図５】モデル誤差を含む制御系の図である。

【図６】外乱が湯面偏差に与える影響を示した図であ
る。

【図７】外乱が湯面偏差に与える影響を示した図であ
る。

【符号の説明】

１タンディッシュ２溶鋼３スライディングノズル４湯面レベル計５モールド６制御器７鋳片８アクチュエータ９浸漬ノズル１０Ｐａｄｅの線形近似を用いて表現したブロック１１流量係数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０５Ｄ 9/12 Ｇ０５Ｄ 9/12 Ｄ (72)発明者山岡祐一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者岡良徳東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モールド湯面レベル計によるレベル測定
工程と、タンディッシュに設けられたスライディングノ
ズルによるモールド内への溶鋼給湯工程と、前記スライ
ディングノズルを駆動するアクチュエータに対して操作
指令値を与える制御工程とによって、設定値に湯面レベ
ルが一致するように制御するための連続鋳造機モールド
内湯面レベル制御方法において、外乱として、制御器か
らの出力であるスライディングノズル指令値に加える仮
想外乱、アクチュエータ位置と溶鋼の流量係数の間に加
算する仮想外乱、モールド内溶鋼流量変動による湯面変
動を生ぜしめる外乱とを定義し、前記３種類の外乱と設
定値とを鋳込み速度一定の定常鋳込み状態での線形化モ
デルのｗ₁、ｗ₂、ｄ₁、ｄ₂とする外部入力とし、制
御量をそれぞれ、外部入力ｗ₁の直前の制御器出力ｕ
に、むだ時間の変動分と湯面波立ち外乱の影響項の周波
数特性を乗法的誤差として評価した周波数重み関数Ｗ₁
（ｓ）を掛けた制御量ｚ１、外部入力ｗ₂の直前のアク
チュエータ位置ｕｒに、前記流量係数の変動とモールド
サイズの変化を乗法的誤差として評価する定数重みＷ₂
を掛けた制御量ｚ２、湯面レベル偏差ｙに、外部入力ｄ
₁、ｄ₂からの感度特性を減少させるための周波数重み
関数Ｗ₃（ｓ）を掛けた制御量ｚ３として、前記外部入
力ｗ₁、ｗ₂、ｄ₁、ｄ₂から制御量ｚ１、ｚ２、ｚ３
までの伝達関数行列の構造化特異値を１以下とするよう
な制御則であることを特徴とする連続鋳造機モールド内
湯面レベル制御方法。
【請求項２】前記外部入力ｄ₁、ｄ₂のそれぞれの周
波数特性を有理関数Ｗ_i1（ｓ）、Ｗ_i2（ｓ）で与え、プ
ラントに入力される信号をＷ_i1（ｓ）ｄ₁、Ｗ_i2（ｓ）
ｄ₂とすることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造機
モールド内湯面レベル制御方法。