JPH0679423A - 連続鋳造における湯面レベル制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バルジング等の非定常外乱や速い応答性が要
求されるノズル詰まり、剥離、パラメータ誤差やパラメ
ータ変動、観測雑音等に対して、安定且つ良好な湯面レ
ベル制御を実現して、湯面レベル変動を抑制する。 【構成】 湯面レベル変動を引き起こす外乱から湯面レ
ベル制御出力までの伝達関数の大きさを所望の周波数域
で小さくするための第１の重み関数と、該外乱から該外
乱が加わる手前までの伝達関数の大きさを所望の周波数
域で小さくするための第２の重み関数とをそれぞれ設定
し、これらと制御出力、制御操作量、並びに外乱推定値
を状態変数として状態方程式並びに出力方程式を記述
し、これらに対してＨ無限大制御理論を適用することに
より、フィードバック演算信号を求め、これと外乱量を
打ち消すための補正信号の和を、溶融金属のモールドへ
の流入量を制御するアクチュエータに加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造における湯面
レベル制御方法に係り、特に、ストッパあるいはスライ
ディングノズル等の溶融金属のモールドへの流入量を制
御するアクチュエータを備えた連続鋳造機により、スラ
ブ、ビレット等の鋳片を連続的に製造する際に用いるの
に好適な、バルジングと呼ばれる非定常外乱や、速い応
答性が要求されるノズル詰まりや、その剥離に対して
も、安定且つ良好な湯面レベル制御を実現することがで
き、モールド内の湯面レベル変動を抑制することが可能
な湯面レベル制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属からスラブ、ビレット等の鋳片
を連続的に製造する連続鋳造機（以下連鋳機と称する）
は、例えば図７に示す如く構成されており、レードル１
２内の溶鋼１０は、タンディシュ１４及びノズル１６を
通って、モールド１８に注入される。

【０００３】例えば、水冷されているモールド１８内で
表面層が凝固した溶鋼は、ピンチロール２０で引き抜か
れ、更に冷却され、鋳片２４となって後方の圧延工程に
送られる。

【０００４】この連鋳機において、モールド１８内の溶
鋼１０の湯面レベルを安定に保つことは、良好な鋳片品
質を確保する上で極めて重要である。即ち、湯面レベル
の変動は、耐火物、溶融スラグ等の介在物の溶鋼中への
巻き込みを生じ、凝固鋳片２４の表皮部に補足されてピ
ンホール発生や皮下介在物生成により欠陥をもたらした
り、不均一な抜熱による割れが生じたりする。従って、
一般に連続鋳造においては、モールド１８内の湯面レベ
ルを検出する湯面レベル計２６からの信号を受け、スト
ッパ２８やスライディングノズル等を流量制御アクチュ
エータとした湯面レベル一定制御が行われている。特
に、最近の鋳造速度の高速化により、湯面レベル制御の
重要性は、ますます高まっている。

【０００５】従来、湯面レベル制御は、例えば特開昭５
９−３０４６０や特開昭６３−１９２５４５に開示され
ているように、図８に示す如く、タンディシュ１４から
モールド１８への流路を絞ることにより流量を制御する
アクチュエータである前記ストッパ２８と、該ストッパ
２８を所望位置に制御するストッパ制御器３０と、モー
ルド１８内の湯面レベルを検出する前記湯面レベル計２
６と、湯面レベル目標設定器３２と、湯面レベルの目標
値と検出値とを比較して、その偏差e を零とするような
ストッパ位置指令値u を演算して、比例積分微分（ＰＩ
Ｄ）制御を行うＰＩＤ調節計３６と、からなる湯面レベ
ル制御系を用いて実施されるのが一般的であった。

【０００６】このような湯面レベル制御系の動作は、図
９に示す如くである。

【０００７】即ち、湯面レベル計２６によって湯面レベ
ルＬが検出され、比較器３４によって湯面レベルの目標
値Ｌref と測定値Ｌの偏差e （＝Ｌref −Ｌ）が算出さ
れ、この偏差e に基づいて、ＰＩＤ調節計３６がストッ
パ制御器３０に対し、ストッパ位置指令値u を送る。ス
トッパ制御器３０は、該指令値u に従って、ストッパ２
８を所定位置に制御し、該ストッパ位置x （図９の例で
は、ストッパ制御器３０の出力自体）とモールドへ流入
する溶鋼流量との関係を表わす流量ゲインＧcによって
決まる溶鋼流量q を調整することにより、湯面レベルＬ
を制御する。即ち、常に湯面レベル検出値Ｌを監視し、
それをフィードバックして制御を行っている。

【０００８】図９において、∂Ｑo ／∂Ｖ（Ｑo のＶに
よる偏微分）は、鋳込み速度Ｖから、モールドから流出
する溶鋼流量Ｑo への影響係数を表わす。

【０００９】モールドへの溶鋼流量を制御するアクチュ
エータとしては、スライディングノズルと称する丸い穴
の開いた板を２枚組み合わせ、それらをスライドさせる
ものもあるが、基本的な制御方法はストッパの場合と同
一である。

【００１０】実際の連鋳機においては、タンディシュ１
４の出口のノズル１６内にアルミナが付着してノズル詰
まりが生じたり、その付着物が突然剥がれたり、あるい
は、ストッパ２８とタンディシュ１４の接触部付近への
アルミナの付着、ストッパ２８やノズル１６の溶損等に
よる外乱が生じる。このために、ストッパ開度からモー
ルドへ流入する流量への特性を表わす前記流量ゲインＧ
c が大きく変動する。又、連鋳機下方において、鋳片２
４が、これを支持するピンチロール２０間で膨脹・収縮
を周期的に繰り返すバルジングと称する非定常現象のた
めに、鋳片内の溶鋼が押し上げられ、湯面レベル変動を
引き起こすことがある。

【００１１】しかしながら、これらの現象が生じると、
前記のような通常ＰＩＤ制御系では対処することができ
ず、大きな問題となっていた。即ち、連続鋳造における
湯面レベルの制御モデルは、モールドへの流入流量が積
分されて湯面レベルとなるため、積分が系の特性を支配
するモデルとなる。従って、微分動作が湯面レベル維持
に有効であるが、微分動作は一般にノイズの影響を強く
受けるため、希望する高いゲインを使用することは困難
であり、必ずしも単純なＰＩＤ調節計だけでは、安定で
且つ良好な結果を得られなかった。

【００１２】このような問題に対して、前記特開昭６３
−１９２５４５においては、湯面レベル、ストッパ開度
及び鋳片鋳込み速度の各検出値を用いて推定した流量ゲ
イン推定値Ｇ１を用いて、フィードバック制御手段の出
力u の修正値u ′を次式により演算するゲイン補償手段
を備えている。

【００１３】u ′＝（Ｋ１０／Ｇ１）u …（１）

【００１４】ここで、Ｋ１０は正の定数である。

【００１５】又、特開平３−１７４９６１においては、
フィードバック制御量演算部が、フィードバック演算信
号を出力して湯面レベル実績値を湯面レベル目標値に一
致させるべく作用すると共に、外乱量打ち消し制御量演
算部が、前記アクチュエータの位置指令値又は実績値と
湯面レベル実績値とを用いて、湯面レベル変動を引き起
こす外乱量を推定し、該外乱推定値を用いて前記外乱量
を打ち消す補正信号を演算し、該補正信号を前記フィー
ドバック演算信号の補正信号として前記アクチュエータ
に加えることにより、前述のような様々な外乱に対して
も湯面レベル変動を抑制し、湯面レベルを安定化させる
ようにしている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５９−３０４６０や特開昭６３−１９２５４５のような
湯面レベル制御方法では、いずれも、ノズル詰まりや剥
離、非定常バルジング等の前述したような様々な外乱の
全てに統一的に対応することはできず、湯面レベル変動
は依然として残るという問題点を有していた。

【００１７】湯面レベル制御において、直接操作できる
量は溶鋼の流量であり、それがモールドに蓄積された
量、即ち積分量が制御したい湯面レベルの値となる。即
ち、もともと位相遅れの大きい系であるため、外乱の影
響が結果となって現われるのに時間がかかり、湯面レベ
ルの値だけを見てフィードバック制御しているのでは、
制御が後追いとなり、外乱の影響が大きく残るという性
質をもっている。

【００１８】例えば、ノズル内に付着したアルミナが突
然剥離すると、流量ゲインＧc が突発的に増加し、モー
ルド内に流入する流量は、図１０の（Ａ）に示す如く、
ステップ状に変化する。それに対して何も処置をしない
と、湯面レベルは、図１０の（Ｂ）の如く、ランプ状に
上昇する。これに対するに望ましい処置は、ストッパな
どの流量制御アクチュエータを、図１０の（Ｃ）の如
く、ステップ状に操作して、外乱による流量変動を打ち
消すことであるが、ＰＩＤ制御系のようなフィードバッ
ク制御系では、湯面レベル変化が現われてから初めて処
置が行われるため、流量制御アクチュエータの操作は、
図１０の（Ｄ）の如く緩慢なものとなり、図１０の
（Ｅ）に示す如く、大きな湯面レベル変動をもたらすこ
とになる。

【００１９】前記特開昭６３−１９２５４５において提
案されている湯面レベル制御装置は、このような流量ゲ
インの変動を推定してフィードバック制御出力を修正す
るゲイン補償手段を備えたことを特徴としているが、こ
れが有効に作用するのは、ノズル内にアルミナが付着し
ていく過程等、流量ゲインの変化が極めて遅い場合だけ
である。従って、例え補償手段を備えたにせよ、フィー
ドバック制御に変わりはなく、前述のような突発的な流
量ゲインの変動には、原理的に対処することが不可能で
ある。又、流量ゲイン変動以外の外乱、例えば非定常バ
ルジング等に対しては、この方法は通常のＰＩＤ制御系
と何ら変わるところはないため、全く同等の制御性しか
持ち得ない。

【００２０】一方、前記特開平３−１７４９６１におい
て提案されている湯面レベル制御方法は、フィードバッ
ク制御量演算部が、フィードバック演算信号を出力して
湯面レベル実績値を湯面レベル目標値に一致させるべく
作用すると共に、外乱量打ち消し制御量演算部が、前記
アクチュエータの位置指令値又は実績値と湯面レベル実
績値とを用いて湯面レベル変動を引き起こす外乱量を推
定し、該推定値を用いて外乱量を打ち消す補正信号を演
算し、該補正信号によって前述の様々な外乱に対して湯
面レベル変動を抑制することを特徴としているが、前記
外乱推定値を求めるための演算式のパラメータの誤差
や、制御対象の経時変化によるパラメータ変動、あるい
は前記湯面レベルを検出するための検出器に加わる観測
雑音に関しては何ら考慮していない。そのため、該パラ
メータ誤差や該パラメータ変動あるいは該観測雑音等の
影響により、湯面レベルが振動的になる場合があり、常
に安定な湯面レベルを維持できるとは限らない。

【００２１】本発明は、前記従来の課題を解決するべく
成されたもので、バルジング等の非定常外乱や速い応答
性が要求されるノズル詰まり、剥離、あるいは前記パラ
メータ誤差やパラメータ変動あるいは前記観測雑音等に
対して、安定且つ良好な湯面レベル制御を実現して、湯
面レベル変動を抑制することが可能な、連続鋳造におけ
る湯面レベル制御方法を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶融金属のモ
ールドへの流入量を制御するアクチュエータと、該アク
チュエータの位置指令値又は実績値と湯面レベル実績値
とを用いて湯面レベル変動を引き起こす外乱の量を推定
し、該推定値を用いて外乱量を打ち消すための信号を生
成する外乱量打ち消し制御量演算部と、湯面レベル実績
値を湯面レベル目標値に一致させるべく作用するフィー
ドバック演算信号を出力するフィードバック制御量演算
部とを用いた、連続鋳造における湯面レベル制御方法に
おいて、前記外乱から湯面レベル制御出力までの伝達関
数の大きさを所望の周波数域で小さくするための、伝達
関数で表現された第１の重み関数と、該外乱から該外乱
が加わる手前までの伝達関数の大きさを所望の周波数域
で小さくするための、伝達関数で表現された第２の重み
関数とをそれぞれ設定し、少なくとも、前記重み関数と
前記制御出力、前記制御操作量、並びに前記外乱推定値
を状態変数とし、前記外乱と前記フィードバック演算信
号を入力変数とし、更に、少なくとも、前記重み関数か
らの出力及び前記湯面レベル実績値と前記湯面レベル目
標値の偏差を出力変数とし、該状態変数と該入力変数と
該出力変数によって状態方程式並びに出力方程式を記述
し、該状態方程式と該出力方程式に対してＨ無限大制御
理論を適用することにより、前記フィードバック演算信
号を求め、該フィードバック演算信号と、前記外乱量打
ち消し制御量演算部が出力する外乱量を打ち消すための
補正信号の和を、前記アクチュエータに加えることによ
り、前記目的を達成したものである。

【００２３】

【作用】本発明では、溶融金属のモールドへの流入量を
制御するアクチュエータと、該アクチュエータの位置指
令値又は実績値と湯面レベル実績値とを用いて湯面レベ
ル変動を引き起こす外乱の量を推定し、該推定値を用い
て外乱量を打ち消すための信号を生成する外乱量打ち消
し制御量演算部と、湯面レベル実績値を湯面レベル目標
値に一致させるべく作用するフィードバック演算信号を
出力するフィードバック制御量演算部とを用いた、連続
鋳造における湯面レベル制御方法において、前記外乱の
大きさと周波数の関係を解析し、該外乱が主に発生する
周波数域（以下、外乱周波数帯と呼ぶ）を見積る。

【００２４】前記フィードバック制御量演算部の演算信
号から前記湯面レベルあるいは湯面レベルの測定値まで
の制御対象の特性を、線形に近似した微分方程式で表現
する。この線形に近似された制御対象をノミナルな制御
対象と呼ぶ。

【００２５】一般に、ノミナルな制御対象は、実際の制
御対象に対して、パラメータの推定誤差や、非線形性を
無視したことによる誤差を生じる。又、実際の制御対象
は、経時的に変化するのが一般的であり、この経時変化
によって、実際の制御対象はパラメータ変動を生じる。

【００２６】このようにして生じる、実際の制御対象に
対するノミナルな制御対象の誤差を、制御対象の摂動と
呼ぶことにする。該摂動は、安定な湯面レベルの維持に
悪影響を与える可能性がある。該悪影響とは、例えば、
湯面レベルが振動的に変動したり、湯面レベルが一方向
に発散的に変化することである。

【００２７】該摂動の大きさと周波数との関係を解析
し、又、湯面レベルを検出する検出器を通して加わる観
測雑音を周波数解析し、特に摂動が大きい周波数域又は
観測雑音が大きい周波数域（以下、摂動周波数帯と呼
ぶ）を見積る。

【００２８】ここで、前記摂動より大きく且つ前記外乱
周波数帯ではできる限り小さくなるような伝達関数で表
わされた第１の重み関数を設定し、一方、外乱周波数帯
では大きく摂動周波数帯では小さくなるような伝達関数
で表現された第２の重み関数も設定し、少なくとも、前
記重み関数と前記制御出力、前記制御操作量、並びに前
記外乱推定値を状態変数とし、前記外乱と前記フィード
バック演算信号を入力変数とし、更に、少なくとも、前
記重み関数からの出力及び前記湯面レベル実績値と前記
湯面レベル目標値の偏差を出力変数とし、該状態変数と
該入力変数と該出力変数によって状態方程式並びに出力
方程式を記述し、該状態方程式と該出力方程式に対して
Ｈ無限大制御理論を適用することにより、前記フィード
バック演算信号を出力するフィードバック制御量演算部
を求める。

【００２９】こうして求められたフィードバック制御量
演算部は、第１の重み関数の働きによって、前記外乱か
ら該外乱が加わる手前までの伝達関数が摂動周波数帯で
小さくなるように生成され、該伝達関数と摂動の積が１
より小さくなるように生成されるため、観測雑音や摂動
が湯面レベルに与える影響が阻止され、前記パラメータ
誤差やパラメータ変動あるいは前記観測雑音に対して、
安定な湯面レベルが維持できる。

【００３０】又、前記フィードバック制御量演算部は、
第２の重み関数の働きにより、前記外乱から前記制御出
力までの伝達関数の大きさが、前記外乱周波数帯におい
て小さくなるように生成されるため、予め想定した外乱
に対しては湯面レベル変動を抑制できる。

【００３１】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００３２】図１は、本発明の実施例を示すブロック線
図であり、本実施例には前述した図７の連続鋳造機が適
用されている。本実施例では、アクチュエータがストッ
パ２８であり、又、モールド１８への流入量q がストッ
パ位置実績値と比例関係で決定され（比例係数は流量係
数Ｇc （流量ゲイン））、流入流量q から湯面レベルＬ
への動特性が積分で表現される場合を例にとって説明す
る。

【００３３】図１中、３４は、湯面レベルの目標値Ｌre
f と湯面レベル計２６で検出した湯面レベル検出値Ｌと
を比較して、その偏差e （＝Ｌref −Ｌ）を出力する比
較器である。

【００３４】４０は、後述する方法で求めたＨ無限大調
節計で、比較器３４から入力した偏差e を零にするよう
にストッパ２８の位置を指令するストッパ位置指令値Ｕ
o を演算して、加算器４２に出力する。

【００３５】加算器４２では、ストッパ位置指令値Ｕo
と後述するストッパ補正信号Ｕc とが加算され、ストッ
パ位置の実際の指令値u として出力される。

【００３６】４６は、加算器４２からストッパ位置指令
値u によって制御されたストッパ２８の動特性を一時遅
れ（時定数Ｔo ）と仮定して示し、ストッパ位置指令値
u によって制御されたストッパ２８の実際の位置は、ス
トッパ位置実績値x として出力される。

【００３７】４７は、モールド１８の流量特性を示し、
ノズル１６からモールド１８に流入する溶鋼１０の流入
流量q は、ストッパ動特性４６で決定されるストッパ位
置実績値x と比例関係（比例係数は流量係数Ｇc ）を保
って出力される。

【００３８】４４は、流量外乱が生じた場合に、その流
入外乱Ｑw が流入流量q に加わって、その総流入量Ｑの
溶鋼１０がモールド１８に流入することを示す加算器で
ある。

【００３９】４８は、総流入量Ｑの溶鋼１０が流入され
たモールド１８内の現象を示し、湯面レベルＬは総流入
量Ｑによって決定される。ここで、Ａはモールド１８の
断面積、Ｓはラプラス演算子である。

【００４０】上記の構成により、湯面レベル検出値Ｌを
湯面レベル目標値Ｌref に一致させるべく作用するフィ
ードバック制御ループが形成されるが、本実施例は、更
に補正信号演算器５０と補正係数乗算器５２とで構成さ
れる外乱打ち消し制御量演算部を内包している。

【００４１】前記補正信号演算器５０は、ストッパ動特
性４６で決定されるストッパ位置実績値x と湯面レベル
検出値Ｌとから流量外乱推定値Ｑw を演算し、この推定
値Ｑw からノズル１６の詰まりやバルジング等で生じる
流量外乱Ｑw を打ち消すためのストッパ補正量指令値Ｕ
D を算出して出力する演算器である。

【００４２】この補正信号演算器５０では、制御モデル
によってＱw を演算する。制御モデルは、状態方程式

【数１】 で表現される。ここで、d ／dtは微分演算子である。

【００４３】補正信号演算器５０は、この（１）式を演
算する機能を有し、ストッパ動特性４６で決定されたス
トッパ位置実績値x を入力して（１）式に代入して湯面
レベルＬを算出する。算出された湯面レベルＬは湯面レ
ベルの推定値Ｌであり、補正信号演算器５０は、この湯
面レベル補正信号Ｌと湯面レベル計２６を介して入力し
た湯面レベル検出値との差を式

【数２】 にて、逐次モデルへフィードバックして、湯面レベルＬ
を湯面レベルの推定値Ｌハットと一致させるように機能
することができる。ここで、Ｇ１は定数である。

【００４４】そして、補正信号演算器５０は、このモデ
ルによる演算過程において流量外乱推定値Ｑw ハットを
算出し、この推定値Ｑw ハットに基づいて、流量外乱Ｑ
w を打ち消すストッパ補正指令値ＵD を、式

【数３】 に従って演算し、補正係数乗算器５２に出力する。な
お、k1は流量係数Ｇc から決定される定数である。

【００４５】前記補正係数乗算器５２は、補正信号演算
器５０からのストッパ補正量指令値ＵD に補正係数−k
を乗じて、ストッパ補正信号Ｕc を加算器４２に出力す
るものである。即ち、補正係数乗算器５２から出力され
るストッパ補正信号Ｕc は、式 Ｕc ＝−k ・ＵD …（４） で示される。

【００４６】次に、Ｈ無限大調節計５０について説明す
る。

【００４７】図１中６０は、先述のように、制御対象の
現象（アクチュエータの動特性や、モールドへの溶鋼の
流入流量と湯面レベルの関係）を線形に近似して表現し
たノミナルな制御対象である。

【００４８】一般に、ノミナルな制御対象と実際の制御
対象の間には、パラメータの推定誤差などのような摂動
が存在する。

【００４９】本実施例では、ノミナルな制御対象のスト
ッパ動特性には考慮していない無駄時間が、実際の制御
対象のストッパ動特性には数百ミリ秒存在すると仮定
し、流量特性を示す流量ゲインＧc には２０％程度のパ
ラメータ誤差が存在すると仮定する。

【００５０】図２は、前記仮定のもとでの制御対象の摂
動の周波数応答と、第１の重み関数の周波数応答を示し
た図である。図２によれば、前記摂動は高周波域で大き
な値を示している。ここで、図２に示すように、第１の
重み関数の周波数応答グラフが、前記摂動の周波数応答
グラフを覆うように、第１の重み関数Ｗ１（s ）を次式
のように設定する。

【００５１】Ｗ１（s ）＝α₁ s ＋β₁ …（５）

【００５２】ここで、s はラプラス演算子であり、
α₁ 、β₁ は任意の定数である。

【００５３】又、本実施例では、制御対象に加わる外乱
は、主に、２〜２０秒程度の周期の正弦波状のバルジン
グ外乱、あるいは、ノズル詰まり剥離によって発生する
ステップ状の外乱と仮定する。このことから、比較的低
周波域（１ヘルツ以下の周波数域）の外乱を抑制するこ
とを考慮して、第２の重み関数Ｗ２（s ）は、図３に示
すように低周波域で大きくなるように、例えば次式のよ
うに設定する。

【００５４】 Ｗ２（s ）＝α₂ ／（β₂ s ＋γ₂ ） …（６）

【００５５】ここで、α₂ 、β₂ 、γ₂ は任意の定数で
ある。

【００５６】図４は、図１のブロック線図に、前記第１
の重み関数５４と前記第２の重み関数５６を付加したブ
ロック線図である。

【００５７】図中の６２は、ノミナルな制御対象６０に
第１の重み関数５４及び第２の重み関数５６が付加され
たものであり、拡大系と呼ぶ。図中Ｚ１は、第１の重み
関数５４からの出力を表わす出力変数であり、Ｚ２は、
第２の重み関数５６からの出力を表わす出力変数であ
る。又、図中y は、拡大系からの出力を表わし、本実施
例の場合、湯面レベル目標値Ｌref と湯面レベル実績値
Ｌの偏差を表わしている。但し、制御開始時の湯面レベ
ルを基準レベル（湯面レベルが零）とすることにより、
図中の湯面レベル目標値Ｌref は零となり、拡大系から
の出力y は−Ｌとなる。

【００５８】ここで、拡大系６２を、状態方程式

【数４】 及び、出力方程式

【数５】 として記述する。但し、Ｗ２は第２の重み関数の状態量
を表わす状態変数である。

【００５９】この状態方程式と出力方程式にＨ無限大制
御理論を適用し、条件式

【数６】 を同時に満足するようなＨ無限大調節計を求める。

【００６０】但し、Ｔ（s ）は、流量外乱Ｑw から該外
乱が加わる手前の流入流量q までの伝達関数を表わし、
Ｓ（s ）は、流量外乱Ｑw から湯面レベルＬまでの伝達
関数を表わしている。又、‖・‖∞は・の無限大ノル
ムを表わす記号である。

【００６１】こうして求めたＨ無限大調節計は、状態方
程式

【数７】 と、出力方程式

【数８】 で表わされる。

【００６２】但し、Ｘ１〜Ｘ５は、Ｈ無限大調節計の内
部の状態量を表わす状態変数であり、 a₁₁〜 a₅₅、 b₁
〜 b₅ 、 c₁ 〜 c₅ 、 d₁ は、Ｈ無限大制御理論に従っ
て決定された定数である。

【００６３】こうして求めたＨ無限大調節計を、図４の
４０に用いたときの前記伝達関数Ｔ（s ）及びＳ（s ）
の周波数応答のボード線図を図５に示す。図５によれ
ば、外乱が主に発生すると仮定した周波数域において、
Ｓ（s ）が小さくなっている。このことは、この周波数
域では、外乱の影響が湯面レベルに現われ難くなってい
ることを示しており、予め想定した外乱による湯面レベ
ル変動は抑制できることを示している。

【００６４】又、制御対象の摂動が大きくなる周波数域
においてＴ（s ）が小さくなっており、このことは、制
御対象の摂動による湯面レベル変動への影響が小さいこ
とを示している。

【００６５】即ち、以上のことから、本実施例における
モールド湯面レベル制御系は、外乱量打ち消し制御量演
算部とＨ無限大調節計によるフィードバック制御量演算
部を備えることにより、想定し得る様々な外乱及び、想
定し得る制御対象の摂動に対して安定な湯面レベルの確
保を可能にする。

【００６６】図６は、アクチュエータの動特性に無駄時
間等の摂動が存在する場合のステップ状の流量外乱に対
する制御特性を示している。

【００６７】これによれば、外乱推定機構を備えたＰＩ
制御による従来の制御方法による応答が、外乱に対して
振動的となり、収束するのに時間がかかっているのに対
して、本発明による制御方法によれば、外乱を素早く制
御し安定な湯面レベルを確保していることがわかる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ノズル詰まり、その剥離や非定常バルジング等によ
って引き起こされる流量外乱とその微分量とを推定し、
これらの推定値を用いて流量外乱とその微分量とを推定
し、これらの推定値を用いて流量外乱を打ち消すように
制御すると共に、予め制御対象の摂動を見積り、摂動の
影響が制御系に影響を与えないような条件を設定するこ
とにより求めたフィードバック制御量演算部によって制
御するので、あらゆる外乱に対して迅速且つ適切に対応
すると共に、制御対象に摂動が生じても湯面レベルに影
響を与えることなく、湯面レベルを常に安定に保つこと
ができ、その結果良好な鋳片品質を保つことができると
共に、品質欠陥の発生を防止して歩留り向上を図ること
ができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続鋳造における湯面レベル制御
方法の実施例の構成を示すブロック線図

【図２】前記実施例における制御対象の摂動と第１の重
み関数の周波数応答を示すボード線図

【図３】前記実施例における第２の重み関数の周波数応
答を示すボード線図

【図４】図１に重み関数を付加して表わしたブロック線
図

【図５】前記実施例において制御性能を表わす指標とな
る関数の周波数応答を示したボード線図

【図６】本発明による実施例の応答と従来例の応答とを
比較して示す線図

【図７】本発明が適用される連続鋳造機の一例の構成を
示す全体図

【図８】従来の湯面レベル制御装置の構成を示す全体図

【図９】図８の装置を伝達関数で表わしたブロック線図

【図１０】ノズル内の付着物が剥離した場合の湯面レベ
ル変動の一例を示す線図

【符号の説明】

１０…溶鋼 １４…タンディシュ １６…ノズル １８…モールド ２４…鋳片 ２６…湯面レベル計 Ｌ…湯面レベル検出値（湯面レベル実績値） ２８…ストッパ（アクチュエータ） x …ストッパ位置実績値 Ｌref …湯面レベル目標値 ３４…比較器 ４０…Ｈ無限大調節計 Ｕo …ストッパ位置指令値（フィードバック演算信号） u …ストッパ位置指令値 ４２、４４…加算器 ４６…ストッパ動特性 ４７…流量特性 ４８…モールド内現象 ５０…補正信号演算器 Ｑw …流量外乱 Ｑw ハット…流量外乱推定値 Ｑw ドットハット…流量外乱推定値の微分量 ５２…補正係数乗算器 Ｕc …ストッパ補正信号（補正信号） q …流入流量 ５４…第１の重み関数 ５６…第２の重み関数 ６０…ノミナルな制御対象 ６２…拡大系 y …拡大系の出力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野 一哉 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 加地 孝行 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 山根 明 岡山県倉敷市水島川崎通一丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 若槻 裕司 岡山県倉敷市水島川崎通一丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 木村 英紀 大阪府吹田市山田西２丁目18 Ａ８−201 (72)発明者 太田 快人 兵庫県西宮市田近野町４の１の502

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融金属のモールドへの流入量を制御する
   アクチュエータと、該アクチュエータの位置指令値又は
   実績値と湯面レベル実績値とを用いて湯面レベル変動を
   引き起こす外乱の量を推定し、該推定値を用いて外乱量
   を打ち消すための信号を生成する外乱量打ち消し制御量
   演算部と、湯面レベル実績値を湯面レベル目標値に一致
   させるべく作用するフィードバック演算信号を出力する
   フィードバック制御量演算部とを用いた、連続鋳造にお
   ける湯面レベル制御方法において、 前記外乱から湯面レベル制御出力までの伝達関数の大き
   さを所望の周波数域で小さくするための、伝達関数で表
   現された第１の重み関数と、該外乱から該外乱が加わる
   手前までの伝達関数の大きさを所望の周波数域で小さく
   するための、伝達関数で表現された第２の重み関数とを
   それぞれ設定し、 少なくとも、前記重み関数と前記制御出力、前記制御操
   作量、並びに前記外乱推定値を状態変数とし、前記外乱
   と前記フィードバック演算信号を入力変数とし、更に、
   少なくとも、前記重み関数からの出力及び前記湯面レベ
   ル実績値と前記湯面レベル目標値の偏差を出力変数と
   し、該状態変数と該入力変数と該出力変数によって状態
   方程式並びに出力方程式を記述し、 該状態方程式と該出力方程式に対してＨ無限大制御理論
   を適用することにより、前記フィードバック演算信号を
   求め、 該フィードバック演算信号と、前記外乱量打ち消し制御
   量演算部が出力する外乱量を打ち消すための補正信号の
   和を、前記アクチュエータに加えることを特徴とする連
   続鋳造における湯面レベル制御方法。