JP2986329B2 - Mold vibration device in continuous casting equipment - Google Patents
Mold vibration device in continuous casting equipmentInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造設備における
モールド振動装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration device for a mold in a continuous casting facility.
【０００２】[0002]
【従来の技術】連続鋳造設備におけるモールドは、振動
装置により振動が加えられており、従来、この種の振動
装置としては、特開昭６３−６３５６２号公報に開示さ
れたものがある。2. Description of the Related Art Vibration is applied to a mold in a continuous casting facility by a vibrating device. A conventional vibrating device of this type is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-63562.
【０００３】すなわち、この特開昭６３−６３５６２号
公報においては、モールドは、四辺リンクおよびビーム
を介して、鉛直面内で昇降可能に支持されるとともに、
ビームの先端に、モールドを振動させるための油圧シリ
ンダが連結され、さらにこの油圧シリンダへの油圧回路
には、サーボ弁およびこのサーボ弁を制御するための制
御回路が具備されている。That is, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-63562, a mold is supported via a four-sided link and a beam so as to be able to move up and down in a vertical plane.
A hydraulic cylinder for vibrating the mold is connected to the tip of the beam, and a hydraulic circuit for the hydraulic cylinder is provided with a servo valve and a control circuit for controlling the servo valve.
【０００４】そして、この制御回路においては、油圧シ
リンダのロッド位置およびモールドの加速度がそれぞれ
センサにより検出されるとともに、この検出された各検
出値をフィードバックして、モールドの振動が所定の振
動波形となるように、振動伝達特性が改善されるように
構成されている。In this control circuit, the rod position of the hydraulic cylinder and the acceleration of the mold are detected by sensors, respectively, and the detected values are fed back so that the vibration of the mold is adjusted to a predetermined vibration waveform. As a result, the vibration transmission characteristics are improved.
【０００５】なお、このように、振動伝達特性を改善す
る必要があるのは、以下の理由による。すなわち、最
近、連続鋳造により製造される鋳片の表面の品質向上を
図るために、モールドの上昇を遅くかつ下降を早くした
ノコギリ歯状の振動波形を、モールドに発生させること
が試みられている。そして、このようなノコギリ歯状の
非サイン波形には、２次、３次などの高調波成分が含ま
れており、ある振動条件において、この高調波成分に、
モールド全体を支持するビームなどの機械的支持構造部
が共振して波形が乱れ、所定の振動波形が得られなくな
る。これを防止しようとするためのものである。[0005] The need to improve the vibration transmission characteristics as described above is based on the following reasons. That is, recently, in order to improve the quality of the surface of a slab manufactured by continuous casting, it has been attempted to generate a sawtooth-shaped vibration waveform in the mold, in which the rise of the mold is slow and the fall is fast. . Then, such a sawtooth non-sine waveform contains second-order, third-order, and other harmonic components. Under certain vibration conditions, the harmonic components include:
A mechanical support structure such as a beam that supports the entire mold resonates and the waveform is disturbed, and a predetermined vibration waveform cannot be obtained. This is to prevent this.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
と、油圧シリンダのロッド位置およびモールド自体の加
速度を検出して、これらの各検出値をフィードバックさ
せて、所定の振動波形を得るようにしているが、制御対
象が複雑であるのと、センサの取付場所に制限があるた
め、所定の振動波形が得られにくいという問題がある。According to the above conventional construction, the rod position of the hydraulic cylinder and the acceleration of the mold itself are detected, and the detected values are fed back to obtain a predetermined vibration waveform. However, there is a problem that it is difficult to obtain a predetermined vibration waveform because the control target is complicated and the mounting location of the sensor is limited.
【０００７】また、連続鋳造設備においては環境条件が
劣悪であるため、センサが故障しやすく、したがってセ
ンサが故障した場合には、油圧シリンダが暴走するた
め、振動を停止させ、すなわち鋳造を停止させる必要が
あり、鍋戻しや、スクラップなどが発生して無駄が生じ
るという問題がある。Further, in continuous casting equipment, the environmental conditions are poor, so that the sensor is likely to fail. Therefore, if the sensor fails, the hydraulic cylinder runs away, so that the vibration is stopped, that is, the casting is stopped. However, there is a problem that waste is generated due to the need to return the pot or scrap.
【０００８】そこで、本発明は上記問題を解消し得る連
続鋳造設備におけるモールド振動装置を提供することを
目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a mold vibrating apparatus in a continuous casting facility that can solve the above-mentioned problems.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の連続鋳造設備におけるモールド振動は、モ
ールドを機械的に支持する支持構造体と、この支持構造
体を介してモールドに振動を加える電気油圧式ステッピ
ングシリンダと、この電気油圧式ステッピングシリンダ
に油圧回路を介して作動油を供給する油圧ユニットと、
上記電気油圧式ステッピングシリンダを駆動する電気式
ステッピングモータ側に駆動信号を出力するための制御
ユニットとから構成し、この制御ユニットを、モールド
の目標波形信号を発生させる目標波形信号発生部と、こ
の目標波形信号発生部から出力された目標波形信号に、
上記電気油圧式ステッピングシリンダの動作遅れによる
波形乱れを改善するためのシリンダ補償波形信号を加算
するための第１油圧系補償信号発生部と、この第１油圧
系補償信号発生部からの波形信号に、上記支持構造体の
弾性変形による運動伝達遅れを打ち消すための機械系補
償波形信号を加算するための機械系補償信号発生部と、
上記目標波形信号発生部からの目標波形信号を入力し
て、その周波数特性におけるゲインの平均化を図るため
の補正波形信号を出力するフィルタ回路と、このフィル
タ回路における制御係数を、上記目標波形信号と変位状
態信号との偏差信号に応じて最適な値に制御する適応制
御回路部と、上記変位状態検出器からの変位状態信号
に、上記フィルタ回路から出力された補正波形信号が減
算させられた偏差信号に基づきフィードバック制御信号
を発生するフィードバック制御部と、このフィードバッ
ク制御部からのフィードバック制御信号に油圧系補償信
号を加算する第２油圧系補償信号発生部とから構成する
とともに、この第２油圧系補償信号発生部からの出力信
号が加算された偏差信号を上記機械系補償信号発生部か
ら出力される波形信号に加算させるようにしたものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, vibration of a mold in the continuous casting equipment of the present invention includes a support structure for mechanically supporting a mold, and a vibration applied to the mold via the support structure. An electro-hydraulic stepping cylinder to be added, a hydraulic unit for supplying hydraulic oil to the electro-hydraulic stepping cylinder via a hydraulic circuit,
A control unit for outputting a drive signal to an electric stepping motor for driving the electro-hydraulic stepping cylinder; a control unit for generating a target waveform signal of a mold; The target waveform signal output from the target waveform signal generator
A first hydraulic system compensation signal generator for adding a cylinder compensation waveform signal for improving a waveform disturbance due to an operation delay of the electro-hydraulic stepping cylinder; and a waveform signal from the first hydraulic system compensation signal generator. A mechanical system compensation signal generating unit for adding a mechanical system compensation waveform signal for canceling a motion transmission delay due to elastic deformation of the support structure,
A filter circuit for receiving a target waveform signal from the target waveform signal generator and outputting a correction waveform signal for averaging gains in the frequency characteristics thereof; An adaptive control circuit unit that controls an optimal value according to a deviation signal between the displacement state signal and the displacement state signal from the displacement state detector, wherein a correction waveform signal output from the filter circuit is subtracted from the displacement state signal from the displacement state detector. A feedback control unit that generates a feedback control signal based on the deviation signal; and a second hydraulic system compensation signal generation unit that adds a hydraulic system compensation signal to the feedback control signal from the feedback control unit. The deviation signal obtained by adding the output signal from the system compensation signal generator is a waveform signal output from the mechanical system compensation signal generator. It is obtained so as to be added.
【００１０】また、上記構成において、適応制御回路部
として、適応フィルタにおけるアルゴリズムを使用した
もの、あるいはファジイ推論、ニューラルネットワーク
に基づく高速フーリエ変換による解析手法を使用したも
のである。In the above configuration, the adaptive control circuit section uses an algorithm in an adaptive filter, or uses an analysis technique based on fuzzy inference or fast Fourier transform based on a neural network.
【００１１】[0011]
【作用】上記の構成によると、モールドに、支持構造体
を介して電気油圧式ステッピングシリンダにより所定の
振動波形、すなわち目標波形を与える際に、電気油圧式
ステッピングシリンダの動作遅れを打ち消すための補償
信号および支持構造体の弾性変形による運動伝達遅れを
打ち消すための補償信号を加算するためのフィードフォ
ワード制御を採用し、しかもモールドの実際の振動波形
とモールド振動系の固有振動数による共振を打ち消すた
めの補正波形信号との差を偏差信号として出力するフィ
ードバック制御を併用するとともに、この補正波形信号
をフィルタ回路により演算する際に、フィルタ回路にお
ける制御パラメータを、リアルタイムで最適化するよう
にしたので、モールドの実際の振動波形のずれおよび共
振を確実に修正することができる。According to the above construction, when a predetermined vibration waveform, that is, a target waveform is given to the mold by the electro-hydraulic stepping cylinder via the support structure, compensation for canceling the operation delay of the electro-hydraulic stepping cylinder is provided. Adopts feedforward control to add a signal and a compensation signal to cancel the motion transmission delay due to elastic deformation of the support structure, and to cancel resonance due to the actual vibration waveform of the mold and the natural frequency of the mold vibration system In addition to using feedback control to output the difference from the corrected waveform signal as a deviation signal, and when calculating the corrected waveform signal by the filter circuit, the control parameters in the filter circuit are optimized in real time. Correctly correct the actual vibration waveform deviation and resonance of the mold It is possible.
【００１２】また、フィルタ回路の制御パラメータをリ
アルタイムで修正するようにしたので、例えば電気油圧
式ステッピングシリンダの動作特性が、時間とともに変
化した場合、または同じ重量、寸法のモールドを交換し
た際にモールド振動系の固有振動数が僅かに変化した場
合でも、常に、最適な振動制御を行うことができる。Also, since the control parameters of the filter circuit are modified in real time, for example, when the operating characteristics of the electro-hydraulic stepping cylinder change with time, or when the mold having the same weight and dimensions is replaced, Even when the natural frequency of the vibration system slightly changes, optimal vibration control can always be performed.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２に
基づき説明する。図１および図２において、１は連続鋳
造設備におけるモールドで、テーブル２上に載置されて
いる。そして、このモールド１は、テーブル２およびリ
ンク機構３を介して、鉛直面内で架台４に対して揺動可
能に支持されるとともに、このリンク機構３に連結され
た電気油圧式ステッピングシリンダ５により上下方向で
振動される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a mold in a continuous casting facility, which is mounted on a table 2. The mold 1 is swingably supported on a gantry 4 in a vertical plane via a table 2 and a link mechanism 3, and an electro-hydraulic stepping cylinder 5 connected to the link mechanism 3. Vibrated vertically.
【００１４】すなわち、上記リンク機構３は、上部リン
ク１１と、下部リンク１２とから構成され、また上下部
リンク１１，１２の一端部が、それぞれテーブル２側に
ピン連結され、また上部リンク１１の他端部および下部
リンク１２の中間部が、それぞれ架台４側にピンを介し
て支持されており、そして下部リンク１２の他端部が電
気式ステッピングシリンダ５のロッド部５ａにピン連結
されている。That is, the link mechanism 3 comprises an upper link 11 and a lower link 12, one end of each of the upper and lower links 11, 12 is connected to the table 2 by a pin, respectively. The other end and the intermediate part of the lower link 12 are supported on the gantry 4 side via pins, respectively, and the other end of the lower link 12 is pin-connected to the rod part 5 a of the electric stepping cylinder 5. .
【００１５】上記ステッピングシリンダ５には、作動油
を供給するための油圧ユニット２１が油圧配管２２を介
して接続されるとともに、油圧ユニット２１からの作動
油を所定量づつシリンダ室２３内に供給するためのスプ
ール２４を移動させる電気式ステッピングモータ２５が
設けられ、さらにこの電気式ステッピングモータ２５を
駆動するためのドライブユニット２６が具備されてい
る。A hydraulic unit 21 for supplying hydraulic oil is connected to the stepping cylinder 5 through a hydraulic pipe 22, and hydraulic oil from the hydraulic unit 21 is supplied into the cylinder chamber 23 by a predetermined amount. And a drive unit 26 for driving the electric stepping motor 25 are provided.
【００１６】そして、このステッピングシリンダ５のド
ライブユニット２６を制御するための制御ユニット２７
が具備されており、またこの制御ユニット２７は、モー
ルド１に取り付けられてモールド１の変位状態例えば振
動位置を検出する位置センサ（変位状態検出器）２８か
ら、実際のモールド位置信号（変位状態信号の一例で、
以下、単に実位置信号と称す）を入力するとともに、こ
の実位置信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
を有する信号入力部３１と、モールドの目標波形信号を
発生するための第１制御部３２と、上記信号入力部３１
からの位置信号に、その周波数特性におけるゲインを平
滑化する補正波形信号を出力するための第２制御部３３
と、上記モールドの実位置信号に、上記第２制御部３３
からの補正波形信号を減算させて偏差信号を得るととも
に、この偏差信号に基づき所定のフィードバック制御信
号を演算し、かつこのフィードバック制御信号を、第１
制御部３２からの出力信号に加算する第３制御部３４
と、これら両制御部３２，３４からの出力信号が加算さ
れた駆動信号を入力して上記ドライブユニット２６側に
パルス信号を出力するためのパルス変換器３５とから構
成されている。A control unit 27 for controlling the drive unit 26 of the stepping cylinder 5
The control unit 27 is provided with an actual mold position signal (displacement state signal) from a position sensor (displacement state detector) 28 attached to the mold 1 and detecting a displacement state, for example, a vibration position of the mold 1. In one example,
A signal input unit 31 having an A / D converter for converting the actual position signal into a digital signal and a first control for generating a mold target waveform signal. Unit 32 and the signal input unit 31
Control section 33 for outputting a correction waveform signal for smoothing the gain in the frequency characteristic to the position signal from
And the second control unit 33 to the real position signal of the mold.
Is subtracted from the corrected waveform signal to obtain a deviation signal, a predetermined feedback control signal is calculated based on the deviation signal, and the feedback control signal is
Third control unit 34 for adding to the output signal from control unit 32
And a pulse converter 35 for inputting a drive signal to which the output signals from the control units 32 and 34 are added and outputting a pulse signal to the drive unit 26 side.
【００１７】上記第１制御部３２は、モールド１を振動
させるための目標波形信号を発生させる目標波形信号発
生部４１と、この目標波形信号発生部４１から出力され
た目標波形信号に、ステッピングシリンダ５の動作遅れ
（例えば、バルブの切替え、油の圧縮などに起因する遅
れ）による波形乱れを改善するための補償波形信号を加
算するための第１ステッピングシリンダ補償信号発生部
（第１油圧系補償信号発生部）４２と、上記リンク機構
３およびテーブル２を含む機械的支持構造体での弾性変
形による運動伝達遅れを打ち消すための補償波形信号を
加算するための機械系補償信号発生部（例えば、モール
ドの加速度補償が行われる）４３とから構成されてい
る。The first control section 32 includes a target waveform signal generating section 41 for generating a target waveform signal for vibrating the mold 1, and a stepping cylinder for outputting the target waveform signal output from the target waveform signal generating section 41 to the target waveform signal. 5, a first stepping cylinder compensation signal generator (first hydraulic system compensation) for adding a compensation waveform signal for improving a waveform disturbance due to an operation delay (for example, a delay due to valve switching, oil compression, etc.) A signal generation unit) 42 and a mechanical compensation signal generation unit (for example, a compensation signal for adding a compensation waveform signal for canceling a motion transmission delay due to elastic deformation in the mechanical support structure including the link mechanism 3 and the table 2). 43 for performing acceleration compensation of the mold).
【００１８】また、上記第２制御部３３には、目標波形
信号発生部４１からの目標波形信号を入力するととも
に、この目標波形信号に応じてその周波数特性における
ゲインの平滑化を図る補正波形信号（具体的には、モー
ルド振動系の固有振動数を打ち消すための波形信号）を
出力するためのフィルタ回路５１が設けられ、またこの
フィルタ回路５１における特性、すなわち制御パラメー
タを、リアルタイムで実際のモールド１の振動状態に応
じて、最適なものとするための適応制御回路部５２が具
備されている。上記フィルタ回路５１としては、例えば
目標値フィルタまたはノッチフィルタなどが使用され
る。The second control section 33 receives the target waveform signal from the target waveform signal generation section 41 and, in accordance with the target waveform signal, corrects the gain in the frequency characteristic of the correction waveform signal. (Specifically, a filter circuit 51 for outputting a waveform signal for canceling a natural frequency of the mold vibration system) is provided, and characteristics of the filter circuit 51, that is, control parameters are changed in real time by an actual mold. An adaptive control circuit section 52 is provided to optimize the operation in accordance with one vibration state. As the filter circuit 51, for example, a target value filter or a notch filter is used.
【００１９】そして、上記適応制御回路部５２は、上記
信号入力部３１からの実位置信号を入力して高速フーリ
エ変換などのフーリエ級数展開を行い、実位置信号の周
波数解析を行う波形診断回路５３と、この波形診断回路
５３からの出力信号および目標波形信号発生部４１から
の目標波形信号を入力するとともに、これら両波形信号
の偏差信号に基づき上記フィルタ回路５１における制御
パラメータ（具体的には、制御用伝達関数の各係数値）
を最適な値にするための学習回路５４とから構成されて
いる。The adaptive control circuit section 52 receives the real position signal from the signal input section 31, performs a Fourier series expansion such as a fast Fourier transform, and performs a frequency analysis of the real position signal. And an output signal from the waveform diagnosis circuit 53 and a target waveform signal from the target waveform signal generation unit 41, and control parameters (specifically, control parameters) in the filter circuit 51 based on a deviation signal between these two waveform signals. Each coefficient value of control transfer function)
And a learning circuit 54 for setting to an optimum value.
【００２０】この学習回路５４にはデジタルシグナルプ
ロセッサなどが使用されるとともに、この学習回路５４
では、例えば実位置信号に混入している複数のピーク値
から本来の固有振動数を選択して、常に、モールド１の
振動系の固有振動数を打ち消し得るように、フィルタ回
路５１における制御パラメータをリアルタイムで最適な
値とするようにな信号が出力される。なお、この学習回
路５４では、適応フィルタなどに適用されるアルゴリズ
ムが採用されている。A digital signal processor or the like is used for the learning circuit 54.
For example, the control parameter in the filter circuit 51 is selected such that the original natural frequency is selected from a plurality of peak values mixed in the actual position signal and the natural frequency of the vibration system of the mold 1 can always be canceled. A signal is output in such a manner that the optimum value is obtained in real time. The learning circuit 54 employs an algorithm applied to an adaptive filter or the like.
【００２１】また、上記学習回路５４と波形診断回路５
３との間には、学習回路５４を使用するかどうかの学習
判断部５５が介装されている。例えば、前回の波形信号
とは異なるパターンが入力された場合には、学習回路５
４を経て信号が出力される。The learning circuit 54 and the waveform diagnosis circuit 5
3, a learning determination unit 55 for determining whether to use the learning circuit 54 is provided. For example, when a pattern different from the previous waveform signal is input, the learning circuit 5
The signal is output via the line 4.
【００２２】上記第３制御部３４は、上記信号入力部３
１からの実位置信号を入力してフィードバック制御信号
（ＰＩＤ制御信号）およびフィードバック補償信号（例
えば、速度および位置信号に基づく補償信号）を出力す
るフィードバック制御部６１と、このフィードバック制
御部６１から出力された位置信号を入力して、ステッピ
ングシリンダ５の動作遅れによる波形乱れを改善するた
めの第２ステッピングシリンダ補償信号発生部（第２油
圧系補償信号発生部）６２とから構成されている。ま
た、この第２ステッピングシリンダ補償信号発生部６２
で補償された偏差信号は上記油圧系および機械系補償が
行われた目標波形信号に加算される。The third control unit 34 includes the signal input unit 3
And a feedback control unit 61 that inputs a real position signal from the control unit 1 and outputs a feedback control signal (PID control signal) and a feedback compensation signal (for example, a compensation signal based on a speed and a position signal). A second stepping cylinder compensation signal generator (second hydraulic system compensation signal generator) 62 for receiving the position signal thus input and improving waveform disturbance due to operation delay of the stepping cylinder 5. Further, the second stepping cylinder compensation signal generator 62
Is added to the target waveform signal subjected to the hydraulic and mechanical compensation.
【００２３】なお、上記フィードバック制御部６１は、
ＰＩＤ制御を行うフィードバック制御回路６３と、速度
および位置信号に基づく補償信号を出力するフィードバ
ック補償回路６４とから構成されている。このフィード
バック補償回路６４は、制御系を安定させるとともに、
制御の精度を向上させるためのものである。なお、上記
第１ステッピングシリンダ補償信号発生部４２および機
械系補償信号発生部４３により、フィードフォワード補
償が行われる。The feedback control unit 61
It comprises a feedback control circuit 63 for performing PID control, and a feedback compensation circuit 64 for outputting a compensation signal based on the speed and position signals. This feedback compensation circuit 64 stabilizes the control system,
This is for improving the control accuracy. The first stepping cylinder compensation signal generator 42 and the mechanical system compensation signal generator 43 perform feedforward compensation.
【００２４】上記構成において、モールド１の目標波形
信号発生部４１から出力される目標波形信号をｘ0 、フ
ィードフォワード補償回路部を構成する第１ステッピン
グシリンダ補償信号発生部４２および機械系補償信号発
生部４３から出力される補償信号をそれぞれ（Δｘ
1 ），（Δｘ2 ）、また信号入力部３１からの実位置信
号に基づきフィードバック制御部６１および第２ステッ
ピングシリンダ補償信号発生部６２でフィードバック制
御されるとともに補償された偏差信号を（Δｘ0 ）とす
ると、パルス変換器３５に入力される信号は、（ｘ0 ＋
Δｘ0 ＋Δｘ1 ＋Δｘ2 ）となる。In the above configuration, the target waveform signal output from the target waveform signal generator 41 of the mold 1 is x 0 , the first stepping cylinder compensation signal generator 42 constituting the feedforward compensation circuit and the mechanical system compensation signal generator The compensation signal output from the unit 43 is represented by (Δx
1 ), (Δx 2 ), and the feedback control unit 61 and the second stepping cylinder compensation signal generation unit 62 perform feedback control based on the actual position signal from the signal input unit 31 and compensate the compensated deviation signal by (Δx 0 ). Then, the signal input to the pulse converter 35 is (x 0 +
Δx 0 + Δx 1 + Δx 2 ).
【００２５】また、信号入力部３１からの波形信号は、
第２制御部３３の波形診断回路５３により周波数解析が
行われた後、学習判断部５５に入力され、ここで学習を
必要とするかまた不要であるかが判断される。そして、
学習が必要であると判断されると、学習回路５４にその
波形信号および目標波形信号発生部４１からの目標波形
信号が入力されるとともに両波形信号の偏差信号が演算
され、ここでこの偏差信号に基づき適応フィルタに使用
されているアルゴリズムにより所定の演算が行われる。
例えば、波形信号の周波数特性におけるピーク値、すな
わち共振周波数（固有振動数）と目標波形信号との偏差
信号が求められ、この偏差信号に基づき共振周波数を打
ち消すような波形信号を出力するように、フィルタ回路
５１に制御パラメータが出力される。したがって、フィ
ルタ回路５１からは、実際のモールド１の振動状態にお
いて、固有振動数を打ち消すような補正波形信号（Δｘ
3）が出力されることになる。The waveform signal from the signal input unit 31 is
After the frequency analysis is performed by the waveform diagnosis circuit 53 of the second control unit 33, it is input to the learning determination unit 55, where it is determined whether learning is required or not. And
If it is determined that learning is necessary, the waveform signal and the target waveform signal from the target waveform signal generator 41 are input to the learning circuit 54, and a deviation signal between both waveform signals is calculated. The predetermined operation is performed by the algorithm used for the adaptive filter based on
For example, a peak value in the frequency characteristic of the waveform signal, that is, a deviation signal between the resonance frequency (natural frequency) and the target waveform signal is obtained, and a waveform signal that cancels the resonance frequency based on the deviation signal is output. The control parameters are output to the filter circuit 51. Therefore, from the filter circuit 51, in the actual vibration state of the mold 1, a correction waveform signal (Δx
3 ) will be output.
【００２６】さらに、フィードフォワード補償回路部で
は、上記ステッピングシリンダ５の動作遅れを改善する
ための補償信号（Δｘ1 ）および機械的支持構造体での
弾性変形に基づく信号伝達遅れを打ち消すための補償信
号（Δｘ2 ）が演算される。なお、この補償信号（Δｘ
1 ），（Δｘ2 ）は、モールド１が所定の目標振動波形
と同一波形となるように理論的に求められる補償成分
で、ステッピングシリンダ５の入力と機械的支持構造体
からの出力との間における伝達関数の逆数などにより、
求めることができる。Further, in the feedforward compensation circuit section, a compensation signal (Δx 1 ) for improving the operation delay of the stepping cylinder 5 and a compensation for canceling the signal transmission delay based on the elastic deformation in the mechanical support structure. A signal (Δx 2 ) is calculated. Note that this compensation signal (Δx
1 ) and (Δx 2 ) are compensation components theoretically determined so that the mold 1 has the same waveform as a predetermined target vibration waveform. The compensation component between the input of the stepping cylinder 5 and the output from the mechanical support structure. Due to the reciprocal of the transfer function at
You can ask.
【００２７】ここで、上記構成における制御を具体的に
説明する。まず、ステッピングシリンダ５においては、
油圧系の動作遅れが補償される。すなわち、バルブおよ
びスプール２４の動きを制御することにより、ロッド部
５ａの動きが制御されるが、ロッド部５ａが所定の速度
で動くためには、バルブの開度がある値以上になる必要
があり、したがって入力と出力との間に動作遅れ（位相
遅れ）が発生する。この動作遅れを解消し、ステッピン
グシリンダ５の出力波形が所定の波形と同位相かつ同一
波形となるように、入力波形を補償するものである。Here, the control in the above configuration will be specifically described. First, in the stepping cylinder 5,
The operation delay of the hydraulic system is compensated. That is, the movement of the rod portion 5a is controlled by controlling the movement of the valve and the spool 24. In order for the rod portion 5a to move at a predetermined speed, it is necessary that the opening degree of the valve be equal to or more than a certain value. Therefore, an operation delay (phase delay) occurs between the input and the output. This operation delay is eliminated, and the input waveform is compensated so that the output waveform of the stepping cylinder 5 has the same phase and the same waveform as the predetermined waveform.
【００２８】次に、機械的支持構造体については、完全
な剛体でないため、例えばステッピングシリンダ５のロ
ッド部５ａの出力波形成分に高次成分が含まれている
と、その成分により、機械的支持構造体、例えばリンク
機構３などが共振現象を起こす。特に、信号波形がノコ
ギリ歯状などの非サイン波形である場合には、目標波形
信号そのものにかなりの高次成分が含まれるため、共振
を起こしやすい。Next, since the mechanical support structure is not completely rigid, if the output waveform component of the rod portion 5a of the stepping cylinder 5 contains a higher-order component, for example, the mechanical support The structure, for example, the link mechanism 3 causes a resonance phenomenon. In particular, when the signal waveform is a non-sine waveform such as a saw-tooth shape, resonance tends to occur because the target waveform signal itself contains a considerably high-order component.
【００２９】したがって、リンク機構３、テーブル２な
どからなる機械的支持構造体の共振を打ち消すような信
号成分を含んだ波形信号を、上記ステッピングシリンダ
５から出力するようにする。Therefore, the stepping cylinder 5 outputs a waveform signal including a signal component that cancels the resonance of the mechanical support structure including the link mechanism 3, the table 2, and the like.
【００３０】すなわち、上記補償信号（Δｘ1 ）には、
ステッピングシリンダ５により発生する動作遅れを改善
するための信号成分が含まれており、また補償信号（Δ
ｘ2）リンク機構３、テーブル２などの機械的支持構造
体で生じる共振を打ち消すための信号成分が含まれてい
る。That is, the compensation signal (Δx 1 )
A signal component for improving the operation delay generated by the stepping cylinder 5 is included, and a compensation signal (Δ
x 2 ) A signal component for canceling resonance generated in a mechanical support structure such as the link mechanism 3 and the table 2 is included.
【００３１】このように、フィードフォワード補償を採
用するとともに、モールド１の実際の位置に基づいて、
リアルタイムで目標波形信号との偏差分を補正するため
のフィードバック制御を併用したので、例えば従来例で
説明したような、油圧シリンダのロッド部の位置を検出
する位置センサを不要にし得るとともに、フィードフォ
ワード制御だけでは解消することのできないモールド１
の実際の振動波形と目標波形とのずれをリアルタイムで
補正することができ、したがって外乱に強くかつ非常に
精度のよい制御を行うことができる。As described above, feedforward compensation is employed, and based on the actual position of the mold 1,
Since feedback control for correcting the deviation from the target waveform signal in real time is also used, a position sensor for detecting the position of the rod portion of the hydraulic cylinder as described in the conventional example can be eliminated, and feedforward Mold 1 that cannot be eliminated by control alone
The deviation between the actual vibration waveform and the target waveform can be corrected in real time, and therefore, highly accurate control against disturbance can be performed.
【００３２】また、ステッピングシリンダのロッド部の
位置を検出する位置センサを不要にし得るので、例えば
ステッピングシリンダのロッド部に設けられた位置セン
サが故障した場合に発生するような、ステッピングシリ
ンダの暴走を心配する必要がなくなる。Further, since a position sensor for detecting the position of the rod portion of the stepping cylinder can be dispensed with, the runaway of the stepping cylinder which occurs when the position sensor provided on the rod portion of the stepping cylinder breaks down, for example, can be eliminated. No need to worry.
【００３３】さらに、上記実施例においては、適応フィ
ルタにおけるアルゴリズムを使用した学習回路５４によ
り、フィルタ回路５１における制御パラメータを最適な
値にするように説明したが、例えば各ステッピングシリ
ンダ補償部における時定数およびフィードバック制御部
（フィードバック制御回路，フィードバック補償回路）
におけるゲインの調整および最適化をリアルタイムで行
うことができる。Further, in the above-described embodiment, the explanation has been made such that the control parameter in the filter circuit 51 is set to the optimum value by the learning circuit 54 using the algorithm in the adaptive filter. And feedback control unit (feedback control circuit, feedback compensation circuit)
Can be adjusted and optimized in real time.
【００３４】上記実施例においては、モールド１の位
置、速度および加速度を検出するのに、位置センサ２８
を使用して位置信号として出力するように説明したが、
例えば加速度センサを使用するとともにこの加速度信号
を１回積分して位置信号となし、また２回積分して位置
信号としてもよく、また加速度信号をそのまま制御ユニ
ットに入力するようにしてもよく、また速度信号を使用
してもよく、さらに位置センサと加速度センサの併用と
してもよい。In the above embodiment, the position sensor 28 is used to detect the position, speed and acceleration of the mold 1.
Has been described as being output as a position signal using
For example, an acceleration sensor may be used, and the acceleration signal may be integrated once to form a position signal, or integrated twice to obtain a position signal, or the acceleration signal may be directly input to the control unit. A speed signal may be used, and a position sensor and an acceleration sensor may be used in combination.
【００３５】また、上記実施例においては、位置センサ
（変位状態検出器）２８をモールド１に取り付けるよう
に説明したが、例えばテーブル２側に取り付けてもよ
く、また図１の仮想線にて示すように、上部リンク３の
端部に取り付けるようにしてもよい。この場合、モール
ドの振動波形から推定されるテーブルの波形を目標波形
信号として使用する。Further, in the above embodiment, the position sensor (displacement state detector) 28 has been described as being attached to the mold 1, but it may be attached to the table 2 side, for example, and is shown by a virtual line in FIG. As described above, the upper link 3 may be attached to the end. In this case, the waveform of the table estimated from the vibration waveform of the mold is used as the target waveform signal.
【００３６】ところで、上記実施例においては、適応制
御回路部として、適応フィルタにおけるアルゴリズムを
使用するように説明したが、例えばこのようなアルゴリ
ズムを使用するものに替えて、図３に示すように、ファ
ジイ推論、またはニューラルネットワークに基づく高速
フーリエ変換による解析手法を使用するようにしてもよ
い。By the way, in the above-mentioned embodiment, the adaptive control circuit section has been described to use the algorithm in the adaptive filter. However, for example, instead of using such an algorithm, as shown in FIG. An analysis method using fuzzy inference or fast Fourier transform based on a neural network may be used.
【００３７】また、上記実施例においては、モールドを
テーブルおよびリンク機構を介して振動を与えるように
説明したが、例えばモールドを支持するテーブルに、直
接、ステッピングシリンダを１本または複数本連結させ
るようにしてもよい。なお、この場合、信号伝達のため
の機械的支持構造体としては、テーブルが考慮されるこ
とになる。Further, in the above-described embodiment, the mold has been described to be vibrated via the table and the link mechanism. However, for example, one or more stepping cylinders may be directly connected to the table supporting the mold. It may be. In this case, a table is considered as a mechanical support structure for signal transmission.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上のように本発明の構成によると、モ
ールドに、支持構造体を介して電気油圧式ステッピング
シリンダにより所定の振動波形、すなわち目標波形を与
える際に、電気油圧式ステッピングシリンダの動作遅れ
を打ち消すための補償信号および支持構造体の弾性変形
による運動伝達遅れを打ち消すための補償信号を加算す
るためのフィードフォワード制御を採用し、しかもモー
ルドの実際の振動波形とモールド振動系の固有振動数に
よる共振を打ち消すための補正波形信号との差を偏差信
号として出力するフィードバック制御を併用するととも
に、この補正波形信号をフィルタ回路により演算する際
に、フィルタ回路における制御パラメータを、リアルタ
イムで最適化するようにしたので、モールドの実際の振
動波形のずれおよび共振を確実に修正することができ、
したがって外乱に強くかつ非常に精度のよい制御を行う
ことができる。As described above, according to the configuration of the present invention, when a predetermined vibration waveform, that is, a target waveform is given to the mold by the electro-hydraulic stepping cylinder via the support structure, the electro-hydraulic stepping cylinder can be used. Adopts feedforward control to add a compensation signal for canceling the operation delay and a compensation signal for canceling the motion transmission delay due to the elastic deformation of the support structure, and furthermore, the actual vibration waveform of the mold and the characteristic of the mold vibration system In addition to using feedback control to output the difference from the corrected waveform signal for canceling the resonance due to the frequency as a deviation signal, the control parameters in the filter circuit are optimized in real time when the corrected waveform signal is calculated by the filter circuit. Deviation of the actual vibration waveform of the mold and It is possible to reliably correct the resonance,
Therefore, it is possible to perform highly accurate control that is strong against disturbance.
【００３９】また、フィードバック制御においては、モ
ールドの変位状態に基づき得られる信号をフィードバッ
クさせるようにしたので、センサの故障による制御不能
などの発生が著しく少なくなるとともに、たとえセンサ
が故障してフィードバック制御機能が機能しなくなった
場合でも、フィードフォワード補償により、モールドの
振動制御を続行させることができるので、鋳造停止によ
るスクラップなどの発生を防止し得る。Further, in the feedback control, a signal obtained based on the displacement state of the mold is fed back, so that the occurrence of control failure due to a sensor failure is significantly reduced, and the feedback control is performed even if the sensor fails. Even if the function does not work, the vibration control of the mold can be continued by the feedforward compensation, so that the occurrence of scrap and the like due to the stoppage of casting can be prevented.
【００４０】さらに、フィルタ回路の制御パラメータを
リアルタイムで修正するようにしたので、例えば電気油
圧式ステッピングシリンダの特性が、時間とともに変化
した場合、または同じ重量、寸法のモールドを交換した
際にモールド振動系の固有振動数が僅かに変化した場合
でも、常に、最適な振動制御を行うことができる。Further, since the control parameters of the filter circuit are corrected in real time, for example, when the characteristics of the electro-hydraulic stepping cylinder change with time or when the mold having the same weight and size is replaced, the vibration of the mold is changed. Even when the natural frequency of the system slightly changes, optimal vibration control can always be performed.
【図１】本発明の一実施例におけるモールド振動装置の
概略全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic overall configuration of a mold vibration device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例におけるモールド振動装置の
要部の動作を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an operation of a main part of the mold vibration device according to one embodiment of the present invention.
【図３】本発明の他の実施例におけるモールド振動装置
の要部の動作を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an operation of a main part of a mold vibration device according to another embodiment of the present invention.
１ モールド ２ テーブル ３ リンク機構 ５ 電気油圧式ステッピングシリンダ ２１ 油圧ユニット ２５ 電気式ステッピングモータ ２６ ドライブユニット ２７ 制御ユニット ２８ 位置センサ ３１ 信号入力部 ３２ 第１制御部 ３３ 第２制御部 ３４ 第３制御部 ３５ パルス変換器 ４１ 目標波形信号発生部 ４２ 第１ステッピングシリンダ補償信号発生
部 ４３ 機械系補償信号発生部 ５１ フィルタ回路 ５２ 適応制御回路部 ６１ フィードバック制御回路部 ６２ 第２ステッピングシリンダ補償信号発生
部REFERENCE SIGNS LIST 1 mold 2 table 3 link mechanism 5 electro-hydraulic stepping cylinder 21 hydraulic unit 25 electric stepping motor 26 drive unit 27 control unit 28 position sensor 31 signal input unit 32 first control unit 33 second control unit 34 third control unit 35 pulse Converter 41 Target waveform signal generation unit 42 First stepping cylinder compensation signal generation unit 43 Mechanical system compensation signal generation unit 51 Filter circuit 52 Adaptive control circuit unit 61 Feedback control circuit unit 62 Second stepping cylinder compensation signal generation unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 英樹 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 青木 正人 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 奥村 重温 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−214265（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−116804（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−116803（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−116802（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−116801（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−274855（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−137151（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22D 11/16 105 F15B 9/09 G05B 13/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Hideki Saito, Inventor Hitachi Zosen Corporation (3-72) 5-28 Nishikujo, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka (72) Inventor Masato Aoki 5-chome, Nishikujo, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka No. 3-28 within Hitachi Zosen Corporation (72) Inventor Shigetoshi Okumura 5-28 Nishikujo, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka-shi Within Hitachi Zosen Corporation (56) References JP-A-7-214265 (JP, A) JP-A-7-116804 (JP, A) JP-A-7-116803 (JP, A) JP-A-7-116802 (JP, A) JP-A-7-116801 (JP, A) JP-A-4 -274855 (JP, A) JP-A-62-137151 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B22D 11/16 105 F15B 9/09 G05B 13/02
Claims (4)
と、この支持構造体を介してモールドに振動を加える電
気油圧式ステッピングシリンダと、この電気油圧式ステ
ッピングシリンダに油圧回路を介して作動油を供給する
油圧ユニットと、上記電気油圧式ステッピングシリンダ
を駆動する電気式ステッピングモータ側に駆動信号を出
力するための制御ユニットとから構成し、この制御ユニ
ットを、モールドの目標波形信号を発生させる目標波形
信号発生部と、この目標波形信号発生部から出力された
目標波形信号に、上記電気油圧式ステッピングシリンダ
の動作遅れによる波形乱れを改善するためのシリンダ補
償波形信号を加算するための第１油圧系補償信号発生部
と、この第１油圧系補償信号発生部からの波形信号に、
上記支持構造体の弾性変形による運動伝達遅れを打ち消
すための機械系補償波形信号を加算するための機械系補
償信号発生部と、上記目標波形信号発生部からの目標波
形信号を入力して、その周波数特性におけるゲインの平
均化を図るための補正波形信号を出力するフィルタ回路
と、このフィルタ回路における制御係数を、上記目標波
形信号と変位状態信号との偏差信号に応じて最適な値に
制御する適応制御回路部と、上記変位状態検出器からの
変位状態信号に、上記フィルタ回路から出力された補正
波形信号が減算させられた偏差信号に基づきフィードバ
ック制御信号を発生するフィードバック制御部と、この
フィードバック制御部からのフィードバック制御信号に
油圧系補償信号を加算する第２油圧系補償信号発生部と
から構成するとともに、この第２油圧系補償信号発生部
からの出力信号が加算された偏差信号を上記機械系補償
信号発生部から出力される波形信号に加算させるように
したことを特徴とする連続鋳造設備におけるモールド振
動装置。1. A support structure for mechanically supporting a mold, an electro-hydraulic stepping cylinder for applying vibration to the mold via the support structure, and a hydraulic oil connected to the electro-hydraulic stepping cylinder via a hydraulic circuit. And a control unit for outputting a drive signal to the side of the electric stepping motor that drives the electro-hydraulic stepping cylinder. The control unit includes a target for generating a target waveform signal of the mold. A waveform signal generator, and a first hydraulic pressure for adding a cylinder compensation waveform signal for improving waveform disturbance due to operation delay of the electrohydraulic stepping cylinder to the target waveform signal output from the target waveform signal generator. System compensation signal generator, and a waveform signal from the first hydraulic system compensation signal generator,
A mechanical compensation signal generator for adding a mechanical compensation waveform signal for canceling a motion transmission delay due to elastic deformation of the support structure, and a target waveform signal from the target waveform signal generator, and A filter circuit for outputting a correction waveform signal for averaging the gain in the frequency characteristic, and a control coefficient in the filter circuit being controlled to an optimum value according to a deviation signal between the target waveform signal and the displacement state signal. An adaptive control circuit unit; a feedback control unit that generates a feedback control signal based on a deviation signal obtained by subtracting a correction waveform signal output from the filter circuit from a displacement state signal from the displacement state detector; And a second hydraulic system compensation signal generator for adding the hydraulic system compensation signal to the feedback control signal from the controller. Wherein the deviation signal to which the output signal from the second hydraulic system compensation signal generator is added is added to the waveform signal output from the mechanical system compensation signal generator. Mold vibration device.
けるアルゴリズムを使用したことを特徴とする請求項１
記載の連続鋳造設備におけるモールド振動装置。2. The adaptive control circuit unit according to claim 1, wherein an algorithm in an adaptive filter is used.
A mold vibrating device in the continuous casting facility as described in the above.
用したことを特徴とする請求項１記載の連続鋳造設備に
おけるモールド振動装置。3. The apparatus according to claim 1, wherein fuzzy inference is used as the adaptive control circuit.
ワークに基づく高速フーリエ変換による解析手法を使用
したことを特徴とする請求項１記載の連続鋳造設備にお
けるモールド振動装置。4. The apparatus according to claim 1, wherein an analysis method based on a fast Fourier transform based on a neural network is used as the adaptive control circuit.
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