JPH04370804A - 制御装置 - Google Patents
制御装置Info
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- JPH04370804A JPH04370804A JP14725591A JP14725591A JPH04370804A JP H04370804 A JPH04370804 A JP H04370804A JP 14725591 A JP14725591 A JP 14725591A JP 14725591 A JP14725591 A JP 14725591A JP H04370804 A JPH04370804 A JP H04370804A
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- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
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- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 5
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- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
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- Continuous Casting (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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液レベル・温度・形状
等を自動制御する制御装置、特に、制御対象が無視でき
ないむだ時間要素を有し、かつそのむだ時間が時々刻々
変化する場合の制御に適した制御装置に関する。
等を自動制御する制御装置、特に、制御対象が無視でき
ないむだ時間要素を有し、かつそのむだ時間が時々刻々
変化する場合の制御に適した制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造プロセスにおけるモールド内湯
面レベル制御(例えば特公昭63−16218 号)、
室温をコントロールする室温制御および、圧延工程での
板厚制御においては、一般にPID演算による定値制御
によっており、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。
面レベル制御(例えば特公昭63−16218 号)、
室温をコントロールする室温制御および、圧延工程での
板厚制御においては、一般にPID演算による定値制御
によっており、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。
【0003】しかし、制御対象に無視できないむだ時間
が存在すると、従来のPID制御では、外乱が入るたび
に、目標値に対して急上昇、下降が生じ持続振動が生じ
てしまう。そのため変動量を極力小さくする必要のある
制御には適していない。むだ時間要素を含む系を安定に
制御する方法として、スミス法が知られている。この方
法はPID制御等の制御要素に加えてむだ時間を補償す
る制御要素を付加することによって、むだ時間要素を等
価的に除去するという方法である。
が存在すると、従来のPID制御では、外乱が入るたび
に、目標値に対して急上昇、下降が生じ持続振動が生じ
てしまう。そのため変動量を極力小さくする必要のある
制御には適していない。むだ時間要素を含む系を安定に
制御する方法として、スミス法が知られている。この方
法はPID制御等の制御要素に加えてむだ時間を補償す
る制御要素を付加することによって、むだ時間要素を等
価的に除去するという方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この手
法を採用するとしてもそれぞれの系について適切なむだ
時間の値を決定しなければならず、また、むだ時間の値
が時々刻々変化するような系では、むだ時間の決定をリ
アルタイムで行なう必要がある。したがって本発明の目
的は、制御対象が無視できないむだ時間を有し、かつ、
それが時間的に変化する場合であっても安定した制御を
行なうことのできる制御装置を提供することにある。
法を採用するとしてもそれぞれの系について適切なむだ
時間の値を決定しなければならず、また、むだ時間の値
が時々刻々変化するような系では、むだ時間の決定をリ
アルタイムで行なう必要がある。したがって本発明の目
的は、制御対象が無視できないむだ時間を有し、かつ、
それが時間的に変化する場合であっても安定した制御を
行なうことのできる制御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理構成
図である。図において、本発明の制御装置は、目標値と
観測値との偏差から観測値を目標値に一致させるための
操作量を演算して制御対象10に与える操作量演算手段
12を具備する制御装置において、制御対象10に与え
た操作量と制御対象10において観測される制御量とか
ら、該制御対象10のむだ時間を逐次的かつ連続的に同
定するむだ時間逐次型同定手段14と、該むだ時間逐次
型同定手段14が同定したむだ時間の値と前記制御量と
操作量とから、制御対象10のモデルを用いてむだ時間
経過後の制御量を予測演算する制御量予測演算手段16
とを具備し、目標制御量と該制御量予測演算手段16が
予測した制御量との差が前記偏差として前記操作量演算
手段12に与えられることを特徴とするものである。
図である。図において、本発明の制御装置は、目標値と
観測値との偏差から観測値を目標値に一致させるための
操作量を演算して制御対象10に与える操作量演算手段
12を具備する制御装置において、制御対象10に与え
た操作量と制御対象10において観測される制御量とか
ら、該制御対象10のむだ時間を逐次的かつ連続的に同
定するむだ時間逐次型同定手段14と、該むだ時間逐次
型同定手段14が同定したむだ時間の値と前記制御量と
操作量とから、制御対象10のモデルを用いてむだ時間
経過後の制御量を予測演算する制御量予測演算手段16
とを具備し、目標制御量と該制御量予測演算手段16が
予測した制御量との差が前記偏差として前記操作量演算
手段12に与えられることを特徴とするものである。
【0006】
【作用】むだ時間逐次型同定手段14がむだ時間の同定
のための演算を逐次的に行なうことにより、高速なむだ
時間演算が達成され、時々刻々変化するむだ時間がリア
ルタイムで同定されてそれによるむだ時間の補償がリア
ルタイムで実現される。
のための演算を逐次的に行なうことにより、高速なむだ
時間演算が達成され、時々刻々変化するむだ時間がリア
ルタイムで同定されてそれによるむだ時間の補償がリア
ルタイムで実現される。
【0007】
【実施例】図2は本発明の一実施例に係る制御装置20
を使用した制御系のブロック図を示す。22は制御対象
を表わし、加えられた操作量u(t) に対応して制御
量y(t) が変化するのにむだ時間としてτ時間を要
し、しかもむだ時間τは時刻tによって変化し、τ(t
) で表わされる。
を使用した制御系のブロック図を示す。22は制御対象
を表わし、加えられた操作量u(t) に対応して制御
量y(t) が変化するのにむだ時間としてτ時間を要
し、しかもむだ時間τは時刻tによって変化し、τ(t
) で表わされる。
【0008】むだ時間逐次型同定演算部24は、このむ
だ時間τ(t) を同定(推定計算)するもので、後に
詳述するように、操作量u(t) をd時刻遅らせたu
(t−d)とy(t)との相互相関係数を、dを変えて
求め、それが最大となるdを遅れ時間τ′(t)とする
。ここで相互相関係数を忘却係数を使って、逐次的に求
めることが本制御装置の最大の特長である。
だ時間τ(t) を同定(推定計算)するもので、後に
詳述するように、操作量u(t) をd時刻遅らせたu
(t−d)とy(t)との相互相関係数を、dを変えて
求め、それが最大となるdを遅れ時間τ′(t)とする
。ここで相互相関係数を忘却係数を使って、逐次的に求
めることが本制御装置の最大の特長である。
【0009】制御量予測演算部26は、上記で求まった
推定むだ時間τ′(t) を使ってモデル計算によりτ
′(t) 時刻後の制御量y(t+τ′(t))を予測
計算するものである。操作量演算部28は、目標制御量
と制御量予測演算部26が演算したτ′(t) 後の予
測制御量y(t+τ′(t))との差により操作量を演
算するものである。これは例えば周知のPID制御演算
ロジック等を用いる。
推定むだ時間τ′(t) を使ってモデル計算によりτ
′(t) 時刻後の制御量y(t+τ′(t))を予測
計算するものである。操作量演算部28は、目標制御量
と制御量予測演算部26が演算したτ′(t) 後の予
測制御量y(t+τ′(t))との差により操作量を演
算するものである。これは例えば周知のPID制御演算
ロジック等を用いる。
【0010】30は操作量演算部28において演算され
た操作量だけ制御対象22に働きかける操作端であり、
32は制御量を検出する検出端である。図3〜図5は本
発明の制御装置の使用可能な例を示している。図3は鋼
板の板厚制御の例で、操作量u(t) が油圧圧下装置
40によるロール圧下量、制御量y(t) が厚み計4
2において測定される鋼板厚みである。この場合厚み計
42が圧下装置40から数m離れた位置に設置されてい
るのでむだ時間を生じ、しかも、ロール44と鋼板46
はスリップするので、鋼板速度はロール周速に一致せず
、むだ時間は変化する。
た操作量だけ制御対象22に働きかける操作端であり、
32は制御量を検出する検出端である。図3〜図5は本
発明の制御装置の使用可能な例を示している。図3は鋼
板の板厚制御の例で、操作量u(t) が油圧圧下装置
40によるロール圧下量、制御量y(t) が厚み計4
2において測定される鋼板厚みである。この場合厚み計
42が圧下装置40から数m離れた位置に設置されてい
るのでむだ時間を生じ、しかも、ロール44と鋼板46
はスリップするので、鋼板速度はロール周速に一致せず
、むだ時間は変化する。
【0011】図4は連続鋳造機のモールドレベル制御の
例で、操作量u(t) はスライディングノズル50の
開度、制御量y(t) はレベル計52により測定した
モールドレベルである。この場合浸漬ノズル54内に溶
鋼が充満しておらずタンディッシュ56内の溶鋼がモー
ルド58内へ流入するのに時間遅れがあり、ノズル内の
状況によりむだ時間が変化する。
例で、操作量u(t) はスライディングノズル50の
開度、制御量y(t) はレベル計52により測定した
モールドレベルである。この場合浸漬ノズル54内に溶
鋼が充満しておらずタンディッシュ56内の溶鋼がモー
ルド58内へ流入するのに時間遅れがあり、ノズル内の
状況によりむだ時間が変化する。
【0012】図5は室内の温度制御の例で操作量u(t
) はボイラー60からの蒸気量を操作するコントロー
ル弁62の開度、制御量y(t)は温度計64により測
定した室内温度である。このプロセスでも弁62が開閉
してから、それにともなって室内温度が変化するのでむ
だ時間がある。 図2のむだ時間逐次型同定演算部24における演算処理
は、相互相関係数の計算を前回の計算結果を利用して逐
次的に計算することによって簡略化して、計算時間およ
びメモリが節約できるようになっており、パーソナルコ
ンピュータ程度の能力のコンピュータ上でのソフトウェ
ア処理で実現が可能である。
) はボイラー60からの蒸気量を操作するコントロー
ル弁62の開度、制御量y(t)は温度計64により測
定した室内温度である。このプロセスでも弁62が開閉
してから、それにともなって室内温度が変化するのでむ
だ時間がある。 図2のむだ時間逐次型同定演算部24における演算処理
は、相互相関係数の計算を前回の計算結果を利用して逐
次的に計算することによって簡略化して、計算時間およ
びメモリが節約できるようになっており、パーソナルコ
ンピュータ程度の能力のコンピュータ上でのソフトウェ
ア処理で実現が可能である。
【0013】図6はこのむだ時間逐次型同定演算部24
および図2の制御量予測演算部26を実現するソフトウ
ェア処理のフローチャートである。操作量u(t) と
制御量y(t) はともにA/D変換して演算周期毎に
とり込まれて記憶され、u(t) については過去の値
とともにu(t−d),…u(t−1), u(t)の
D個のサンプルがメモリ上に保持される(ステップa)
。なお、図4の例のように制御対象に積分要素がある場
合にはy(t) のかわりとして差分値Δy(t) =
y(t) −y(t−1)を使う。次に予め設定された
定数である忘却係数ρ(0<ρ<1)を用いて漸化式(
1) P(t) =1+ρ・P(t−1),P(0) =0
…(1) より、パラメータP(t) を算出し、その値を用いて
漸化式(2)(3)、 ym (t) =ym (t−1)+{y(t) −y
m (t−1)}/P(t), ym (0) =0
…(2) um (t,d) =um (t−1,d)+{u(t
−d)−um (t−1,d)}/P(t), um (0,d) =0;ただしd=0,1…D
…(3) より、y(t) の重み付き平均値ym (t) およ
びu(t−d)の重み付き平均値um (t,d)を算
出し、それらの値から漸化式(4) R(t,d) =R(t−1,d) +1/P(t) 〔ρ・P(t−1)/P(t)2・{
y(t) −ym (t−1)}{u(t−d)−um
(t−1,d)}+{y(t) −ym t)}{u
(t−d)−um (t,d) }−R(t−1,d)
〕,R(0,d) =0
…(4) より操作量u(t) をdだけ遅延させたu(t−d)
と制御量y(t) との相互相関係数R(t,d) を
算出する(ステップb)。そして、算出されたR(t,
d) ; d=0,1…Dの中で最大のR(t,d)
を与えるdを推定むだ時間τ′(t) とする(ステッ
プc)。
および図2の制御量予測演算部26を実現するソフトウ
ェア処理のフローチャートである。操作量u(t) と
制御量y(t) はともにA/D変換して演算周期毎に
とり込まれて記憶され、u(t) については過去の値
とともにu(t−d),…u(t−1), u(t)の
D個のサンプルがメモリ上に保持される(ステップa)
。なお、図4の例のように制御対象に積分要素がある場
合にはy(t) のかわりとして差分値Δy(t) =
y(t) −y(t−1)を使う。次に予め設定された
定数である忘却係数ρ(0<ρ<1)を用いて漸化式(
1) P(t) =1+ρ・P(t−1),P(0) =0
…(1) より、パラメータP(t) を算出し、その値を用いて
漸化式(2)(3)、 ym (t) =ym (t−1)+{y(t) −y
m (t−1)}/P(t), ym (0) =0
…(2) um (t,d) =um (t−1,d)+{u(t
−d)−um (t−1,d)}/P(t), um (0,d) =0;ただしd=0,1…D
…(3) より、y(t) の重み付き平均値ym (t) およ
びu(t−d)の重み付き平均値um (t,d)を算
出し、それらの値から漸化式(4) R(t,d) =R(t−1,d) +1/P(t) 〔ρ・P(t−1)/P(t)2・{
y(t) −ym (t−1)}{u(t−d)−um
(t−1,d)}+{y(t) −ym t)}{u
(t−d)−um (t,d) }−R(t−1,d)
〕,R(0,d) =0
…(4) より操作量u(t) をdだけ遅延させたu(t−d)
と制御量y(t) との相互相関係数R(t,d) を
算出する(ステップb)。そして、算出されたR(t,
d) ; d=0,1…Dの中で最大のR(t,d)
を与えるdを推定むだ時間τ′(t) とする(ステッ
プc)。
【0014】制御対象モデルを
ym (t) =f(u(t−τ(t))とすると、τ
′(t) 時間後の予測制御量はym (t+τ′(t
))=y(t) +(f(u(t))−f(u(t−τ
′(t))) で計算される(ステップd)。ただし、y(t) は実
測値である。
′(t) 時間後の予測制御量はym (t+τ′(t
))=y(t) +(f(u(t))−f(u(t−τ
′(t))) で計算される(ステップd)。ただし、y(t) は実
測値である。
【0015】算出された予測制御量y(t+τ′(t)
)が出力され(ステップe)、目標制御量との偏差が操
作量演算部28(図2)へ供給される。図7は、本制御
装置を用いた制御の例で、図4の連続鋳造機のモールド
レベル制御チャートである。現在時刻tを34分40秒
として、本制御装置の演算内容を説明する。まず操作量
であるSN(スライディングノズル開度)u(t) と
制御量であるモールドレベルy(t) よりむだ時間τ
′(t) を同定する。 (ただしこの場合は制御対象にモールド58 (図2)
という積分要素があるので、u(t) とΔy(t)=
y(t) −y(t−1)とからτ′(t) を求める
。)この場合は同定結果がτ′(t)=2秒だから、2
秒前の34分38秒から34分40秒までのu(k)
の影響が制御量にあらわれていないので、その2秒間に
制御量が、どのくらい変化しているかをモデルを使って
推定演算し、それを実測レベルy(t) に加え、予測
レベルy(t+τ′(t))とする。この予測レベルに
よりフィードバック制御を行う。
)が出力され(ステップe)、目標制御量との偏差が操
作量演算部28(図2)へ供給される。図7は、本制御
装置を用いた制御の例で、図4の連続鋳造機のモールド
レベル制御チャートである。現在時刻tを34分40秒
として、本制御装置の演算内容を説明する。まず操作量
であるSN(スライディングノズル開度)u(t) と
制御量であるモールドレベルy(t) よりむだ時間τ
′(t) を同定する。 (ただしこの場合は制御対象にモールド58 (図2)
という積分要素があるので、u(t) とΔy(t)=
y(t) −y(t−1)とからτ′(t) を求める
。)この場合は同定結果がτ′(t)=2秒だから、2
秒前の34分38秒から34分40秒までのu(k)
の影響が制御量にあらわれていないので、その2秒間に
制御量が、どのくらい変化しているかをモデルを使って
推定演算し、それを実測レベルy(t) に加え、予測
レベルy(t+τ′(t))とする。この予測レベルに
よりフィードバック制御を行う。
【0016】
【発明の効果】以上述べてきたように本発明によれば、
制御対象が無視できないむだ時間要素を含み、そのむだ
時間の値が時間とともに変化する場合であっても、安定
な制御を行なう制御装置が、比較的安価なコンピュータ
を使用して実現することができる。
制御対象が無視できないむだ時間要素を含み、そのむだ
時間の値が時間とともに変化する場合であっても、安定
な制御を行なう制御装置が、比較的安価なコンピュータ
を使用して実現することができる。
【図1】本発明の原理構成図である。
【図2】本発明の一実施例を表わす図である。
【図3】本発明を鋼板の圧延工程における板厚制御に適
用した例を表わす図である。
用した例を表わす図である。
【図4】本発明を連続鋳造機のモールドレベル制御に適
用した例を表わす図である。
用した例を表わす図である。
【図5】本発明を室温の制御に適用した例を表わす図で
ある。
ある。
【図6】むだ時間同定演算および予測制御量算出の処理
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図7】本発明の制御装置による連続鋳造機のモールド
レベル制御の制御結果を表わす図である。
レベル制御の制御結果を表わす図である。
40…圧下装置
42…厚み計
44…ロール
46…鋼板
50…スライディングノズル
52…モールドレベル計
54…浸漬ノズル
56…タンディッシュ
58…モールド
64…温度計
Claims (3)
- 【請求項1】 目標値と観測値との偏差から観測値を
目標値に一致させるための操作量を演算して制御対象(
10)に与える操作量演算手段(12) を具備する制
御装置において、制御対象(10) に与えた操作量と
制御対象 (10) において観測される制御量とから
、該制御対象 (10)のむだ時間を逐次的かつ連続的
に同定するむだ時間逐次型同定手段 (14) と、該
むだ時間逐次型同定手段 (14) が同定したむだ時
間の値と前記制御量と操作量とから、制御対象 (10
) のモデルを用いてむだ時間経過後の制御量を予測演
算する制御量予測演算手段 (16) とを具備し、目
標制御量と該制御量予測演算手段 (16) が予測し
た制御量との差が前記偏差として前記操作量演算手段
(12) に与えられることを特徴とする制御装置。 - 【請求項2】 前記むだ時間逐次型同定手段(10)
は複数通りの遅延時間で遅延させた操作量と制御量と
の相互相関係数を算出し、該相互相関係数が最大となる
遅延時間を前記むだ時間とする請求項1記載の制御装置
。 - 【請求項3】 前記むだ時間逐次型同定手段(10)
は前回の演算における相互相関係数を用いて漸化式に
より今回の相互相関係数を算出する請求項2記載の制御
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3147255A JP2697970B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3147255A JP2697970B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04370804A true JPH04370804A (ja) | 1992-12-24 |
JP2697970B2 JP2697970B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=15426099
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3147255A Expired - Fee Related JP2697970B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2697970B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002533192A (ja) * | 1998-12-23 | 2002-10-08 | フィッシャー アンド ペイケル リミティド | 荷重バランス取りシステムを備えたランドリー装置 |
US8930031B2 (en) | 2008-12-17 | 2015-01-06 | Fisher & Paykel Appliances Limited | Laundry machine |
Citations (3)
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JPS62231303A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-09 | Toshiba Corp | 無駄時間制御装置 |
JPS63128401A (ja) * | 1986-11-18 | 1988-06-01 | Hitachi Ltd | 比例・積分形予測適応制御装置 |
JPS63163505A (ja) * | 1986-12-25 | 1988-07-07 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | プロセスの適応制御方法 |
-
1991
- 1991-06-19 JP JP3147255A patent/JP2697970B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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