JP3728198B2 - 評価対象の状態検出装置、状態検出方法およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、評価対象の状態検出装置、状態検出方法およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、特に、評価対象から離れた位置で計測した信号から評価対象の位置における信号を求め、評価対象の状態を求める状態検出装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、評価対象物の状態は、その状態が反映された物理量（温度等）を評価対象物から計測器を用いて直接計測し、その計測した計測値から評価対象物の状態を検出していた。また、上記状態が反映された物理量を評価対象物から直接計測できない場合には、評価対象物から離れた計測点で物理量を計測し、その計測値から評価対象物の状態を推定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、評価対象物から離れた計測点における物理量の計測値から評価対象物の状態を推定する場合には、評価対象物と計測点との間での減衰等により計測する物理量が変化するため、計測点における計測値から評価対象物の状態を正確に推定することはできなかった。さらに、評価対象物と計測点とが所定の距離だけ離れていることにより、これらを含む系が非定常状態である場合には、計測点において計測される物理量は時間遅延を有するため、評価対象物の状態をリアルタイムで正確に推定することは困難であった。
【０００４】
本発明は、上述のような問題を解決するために成されたものであり、評価対象と計測点とが離れていても、計測点において計測した信号から評価対象の状態をリアルタイムで正確に検出できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の評価対象の状態検出装置は、評価対象から所定の距離だけ離れた計測点で計測した信号に基づいて評価対象の状態を検出する評価対象の状態検出装置であって、上記評価対象から出力され、評価対象と計測点との間の抵抗により減衰された信号を計測点で計測する計測手段と、上記計測手段により計測した信号を用いて、逆問題解析により評価対象の位置における信号を求める演算手段と、上記演算手段により求めた評価対象の位置における時系列の信号に基づいて、所定の次元を有する再構成アトラクタを生成し、上記再構成アトラクタに基づいてリカレンスプロットにより現在の状態と過去の状態との類似構造を２次元表示する状態情報の２次元表示手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の評価対象の状態検出装置は、上記状態検出装置において、上記計測手段、演算手段、および状態情報の２次元表示手段に加えて、過去に得られた上記評価対象の状態に関する先験情報を記憶する情報記憶手段と、上記状態情報の２次元表示手段により生成された状態情報と上記情報記憶手段に記憶されている先験情報とを比較し、上記評価対象の状態を検出する検出手段とを更に備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の評価対象の状態検出装置は、上記状態検出装置において、上記検出手段により検出した評価対象の状態に応じて、評価対象内の現象の解析処理、診断処理および制御処理のうち少なくとも１つの処理を行う処理手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の評価対象の状態検出方法は、評価対象から所定の距離だけ離れた計測点で計測した信号に基づいて評価対象の状態を検出する評価対象の状態検出方法であって、上記評価対象から出力され、評価対象と計測点との間の抵抗により減衰された信号を上記計測点で計測し、計測した信号を用いて、逆問題解析により評価対象の位置における信号を求め、上記求めた時系列の信号に基づいて、所定の次元を有する再構成アトラクタを生成し、上記再構成アトラクタに基づいてリカレンスプロットにより現在の状態と過去の状態との類似構造を２次元表示して状態情報とすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の評価対象の状態検出方法は、上記状態検出方法において、過去に得られた上記評価対象の状態に関する先験情報を記憶し、上記状態情報と、上記記憶された先験情報とを比較して、上記評価対象の状態を検出することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の評価対象の状態検出方法は、上記状態検出方法において、上記状態情報と上記先験情報との比較により検出した上記評価対象の状態に応じて、評価対象内の現象の解析処理、診断処理および制御処理のうち少なくとも１つの処理を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記録したことを特徴とする。
また、本発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体の他の特徴とするところは、上記状態検出方法の手順をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とする。
【００１２】
上記のように構成した本発明によれば、評価対象から所定の距離の計測点において計測した信号に含まれる評価対象と計測点との間の抵抗による影響を逆問題解析により取り除くことができるようになる。
【００１３】
また、評価対象から所定の距離の計測点において計測した信号を用いて、逆問題解析により評価対象の位置における信号を求め、所定の処理を施して得られた状態情報と過去に得られた先験情報とを比較して上記評価対象の状態を検出するようにしたときには、評価対象と計測点との間の抵抗による影響を除いた評価対象の位置における信号に基づいて、評価対象の状態を検出できるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による状態検出装置を適用した状態制御装置の構成例を示すブロック図である。
図１において、３０は計測部であり、評価対象１０から所定の距離を有する計測点において、評価対象１０から出力され、抵抗２０により減衰された状態信号を計測する。上記評価対象１０から出力される状態信号は、評価対象１０の状態を反映した信号であり、熱、振動、音等がある。すなわち、計測部３０は、計測点における評価対象１０の状態が反映された物理量等を計測する。
【００１６】
ここで、抵抗２０は評価対象１０から出力される状態信号を減衰させるものである。例えば、上記状態信号が熱に関する信号であれば、大きな熱容量を有するものや熱伝導度の低いもの等の伝熱抵抗となるものである。
【００１７】
４０は演算部であり、上記計測部３０における状態信号の計測結果（以下、「計測点における計測値」と称す。）に基づいて、評価対象１０の外表面または外表面上の点（以下、「評価面」と称す。）における状態信号を逆問題解析により求めたり、求めた評価面における状態信号から再構成アトラクタを作成したりする。上記演算部４０は、逆問題解析部４１、アトラクタ作成部４２、グラフ作成部４３および記憶部４４を含み構成される。
【００１８】
逆問題解析部４１は、計測点における計測値および抵抗２０の物性値等を用いて逆問題解析を行い、評価対象１０の評価面における状態信号を求める。すなわち、逆問題解析部４１は、仮に評価対象１０の評価面で計測したと仮定した場合に計測される状態信号の算出を行う。
【００１９】
上記逆問題解析では、例えば、評価対象１０、抵抗２０および計測部３０を含む系を対象にした所定の方程式（偏微分方程式等）と、評価対象１０の評価面における状態信号の仮定値とを用いて、計測点における状態信号を算出する。その算出した状態信号と、計測部３０により実際に計測された計測点における計測値との誤差が所定の値より小さくなるように、評価対象１０の評価面における状態信号の仮定値を修正し、計測点における状態信号の算出を繰り返す。そして、算出した状態信号と、実際に計測された計測点における計測値との誤差が所定の値より小さくなったときの仮定値を評価対象１０の評価面における状態信号とする。
【００２０】
また、例えば、次式に基づいて、評価対象１０の評価面における状態信号を算出する。
【００２１】
【数１】
【００２２】
上記式（１）は非定常方程式であり、例えば、熱伝導であれば熱伝導方程式である。上記式（１）に対して、所定の演算等を施すと式（２）のような積分境界方程式になる。式（２）において、Ｇは共役方程式の解、ｕはスカラー値（例えば、熱伝導であれば温度等）、∂ｕ／∂ｎはスカラー勾配（例えば、熱伝導であれば熱流束）である。
【００２３】
式（２）において、左辺は評価対象１０の評価面に関する積分であり、右辺は所定の既知境界面、例えば計測点を含む面に関する積分である。したがって、計測点における計測値に基づいて、式（２）の右辺の値が求められ、求めた値から式（２）の左辺の評価面におけるスカラー勾配∂ｕ／∂ｎが求められる。さらに、上述のようにして得られた評価面におけるスカラー勾配∂ｕ／∂ｎを、計測点における計測値を境界条件として解くことにより評価面のスカラー値ｕを算出する。このスカラー値ｕが評価面における状態信号である。
【００２４】
アトラクタ作成部４２は、逆問題解析部４１により算出された時系列の評価面における状態信号に基づいて、アトラクタと呼ばれる軌道を再構成する。まず、アトラクタ作成部４２は、逆問題解析部４１により算出された時系列の評価面における状態信号から、対象とする現象の２倍以上の次元ｍを持つ遅延ベクトルｖ（ｔ）＝（ｕ（ｔ），ｕ（ｔ＋τ），ｕ（ｔ＋２τ），…，ｕ（ｔ＋（ｍ−１）τ））を作成する。
【００２５】
ここで、上記遅延ベクトルｖ（ｔ）において、ｕ（Ｔ）は時刻Ｔにおける評価面における状態信号の値である。例えば、上記逆問題解析部４１が上述した式（１）、（２）を用いて、評価面における状態信号を算出した場合には、上記ｕ（Ｔ）は評価面のスカラー値ｕである。なお、上記ｕ（Ｔ）として、評価面におけるスカラー勾配∂ｕ／∂ｎを用いても良い。
【００２６】
次に、アトラクタ作成部４２は、上記作成した遅延ベクトルｖ（ｔ）を所定の次元を有する位相空間に写像する。この写像した遅延ベクトルｖ（ｔ）の時間推移による軌道を作成することによりアトラクタを再構成する。なお、以下の説明では、この再構成したアトラクタを「再構成アトラクタ」と称す。
【００２７】
グラフ作成部４３は、上記アトラクタ作成部４２により再構成したアトラクタに基づいて、リカレンスプロットを作成する。上記リカレンスプロットは、現在の状態と過去の状態との類似構造を視覚化するものであり、多次元であるアトラクタの挙動を所定の規則に従って、２次元表示することにより得られる。
具体的には、グラフ作成部４３は、再構成アトラクタにおいて、現在時刻の点から所定の距離内にある近傍点を検索する。その結果、検索された近傍点の時刻を、横軸を現在時刻、縦軸を上記近傍点の時刻として２次元表示することによりリカレンスプロットを作成する。
【００２８】
記憶部４４は、上記逆問題解析部４１、アトラクタ作成部４２およびグラフ作成部４３での処理に用いるデータを記憶するものである。記憶部４４には、計測部３０により計測された状態信号の計測値、逆問題解析部４１により算出された評価面における状態信号、アトラクタ作成部４２により作成された再構成アトラクタ等が記憶される。
５０は先験情報記憶部であり、過去の実験、経験等により得られた評価対象１０の状態とその状態の挙動を示したリカレンスプロットとが記憶されている。
【００２９】
６０は処理部であり、状態検出部６１を含み構成され、上記演算部４０から供給されるリカレンスプロットと、上記先験情報記憶部５０に記憶されているリカレンスプロットとに基づいて評価対象１０の状態を検出する。さらに、処理部６０は、検出した評価対象１０の状態に応じて、評価対象１０の状態を制御する。
【００３０】
状態検出部６１は、上記演算部４０から供給されるリカレンスプロットと、上記先験情報記憶部５０に記憶されているそれぞれのリカレンスプロットとのプロット構造（形状）を比較し、評価対象１０の状態を同定する。その結果に基づいて状態検出部６１は、評価対象１０の状態を検出する。例えば、上記演算部４０から供給されるリカレンスプロットのプロット構造と、全く同じプロット構造を有する過去に得たリカレンスプロットがある場合には、評価対象１０の状態は当該リカレンスプロットを過去に得たときと同じ状態である。なお、上記演算部４０から供給されるリカレンスプロットのプロット構造と、全く同じプロット構造を有する過去に得たリカレンスプロットがない場合には、プロット構造の類似性（相関係数）等により判断しても良い。
【００３１】
次に、動作について説明する。
なお、動作の説明では、図２に示す連続鋳造機において生成される鋳片の状態を検出するために、図１に示した状態制御装置を用いた場合を一例として説明する。
【００３２】
図２は、連続鋳造機の概略構成を示す模式図である。図２において、２０１は鋳型内鋳片、２０２は溶融金属、２０３は凝固シェル、２０４は、鋳型２０５と鋳型内鋳片２０１との間での摩擦を減らすためのパウダー層である。２０６は水冷溝であり、鋳型２０５を冷却し鋳型内鋳片２０１から抜熱するための冷却水を通過させるためのものである。但し、鋳型内鋳片２０１は、溶鋼から周囲の冷却により凝固してゆくものであり、液相と固相との両方を含む。
【００３３】
２０７は上部熱電対、２０８は上部熱電対２０７での計測結果である第１の計測情報、２０９は下部熱電対、２１０は下部熱電対２０９での計測結果である第２の計測情報である。上記第１および第２の計測情報２０８、２１０は、温度を示す情報である。また、２１１、２１２は、上部熱電対２０７、下部熱電対２０９の位置から鋳型内面まで水平に平行移動した点である。
【００３４】
この図２に示した連続鋳造機では、上記鋳型内鋳片２０１が図１に示した評価対象１０に相当し、上部熱電対２０７および下部熱電対２０９のそれぞれが計測部３０に相当する。したがって、第１および第２の計測情報２０８、２１０が、計測点における計測値であり、点２１１、２１２が評価対象１０の評価面である。また、鋳型内鋳片２０１と、上部熱電対２０７および下部熱電対２０９との間の鋳型部分が抵抗２０に相当する。
【００３５】
図３は、図１に示した状態制御装置の動作を示すフローチャートである。
図３において、演算部４０は、計測部３０（上部熱電対２０７、下部熱電対２０９）から供給される計測値である第１および第２の計測情報２０８、２１０を取り込む（ステップＳ１）。次に、ステップＳ２で、ステップＳ１において取り込んだ第１および第２の計測情報２０８、２１０を逆問題解析部４１に供給する。逆問題解析部４１は、供給された第１および第２の計測情報２０８、２１０を用いて、鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２における温度、または熱流束を求めるための逆問題解析を行う。
【００３６】
ここでは、上述した式（１）、（２）を用いて逆問題解析を行うとする。すなわち、逆問題解析部４１は上記上部熱電対２０７および下部熱電対２０９で計測された温度に基づいて、まず鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２における熱流束（式（２）の左辺の∂ｕ／∂ｎ）をそれぞれ求める。そして、それぞれ求めた熱流束と上部熱電対２０７および下部熱電対２０９により計測された温度から鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２における温度をそれぞれ求める。
【００３７】
図４は、上部熱電対２０７および下部熱電対２０９で計測された温度と、上述のようにして求めた点２１１、２１２における熱流束とを示す図である。図４（Ａ）は、上部熱電対２０７および下部熱電対２０９で計測された温度と鋳造経過時間を示したものである。図４（Ａ）において、４１が上部熱電対２０７で計測された温度の値を示し、４２が下部熱電対２０９で計測された温度の値を示す。
【００３８】
図４（Ｂ）は、（Ａ）に示す計測された温度から逆問題解析により算出した鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２における熱流束と鋳造経過時間とを示したものである。図４（Ｂ）において、４４は点２１１における熱流束値であり、上部熱電対２０７で計測された値に基づいて算出される。また、４５は点２１２における熱流束値であり、下部熱電対２０９で計測された値に基づいて算出される。
【００３９】
上記図４（Ａ）、（Ｂ）から、計測点において計測される温度は、鋳型内面から計測点までの伝熱抵抗による伝熱遅れのために伝熱変化が鈍った（滑らかな温度変化）状態で検出されるが、上記計測された温度に基づいて算出された熱流束値は鋭い変化を示している。特に、図４（Ａ）の領域４３では、計測点で計測された温度変化は小さいが、（Ｂ）で上記領域４３に対応する領域４６での熱流束値は大きな変化を示している。
【００４０】
図５（ａ）、（ｂ）は、図４（Ａ）、（Ｂ）の時間３３００〜３５５０の部分をそれぞれ拡大したものであり、図５（ａ）に示す温度と鋳造経過時間との関係では、伝熱抵抗等により温度変化がなまっているため、温度変化を捉え難いが、図５（ｂ）に示す熱流束と鋳造経過時間との関係では、熱流束の変化は鋭く明確に変化する。
【００４１】
次に、ステップＳ３でアトラクタ作成部４２は、上記ステップＳ２において算出された鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２における熱流束値からアトラクタを再構成する。すなわち、アトラクタ作成部４２は、逆問題解析部４１により算出された図４（Ｂ）に示す熱流束値に基づいて、ｍ次元の遅延ベクトルｖ（ｔ）を作成する。上記遅延ベクトルを、（ｘ（ｔ），ｘ（ｔ＋７τ），ｘ（ｔ＋（ｍ−１）τ））を座標としてプロットすることにより、図６に示すような上記遅延ベクトルの時間推移を示すアトラクタを再構成する。ここで、ｍは相関次元解析で求めた次元の２倍以上の数字である。図６において、軌道が密な領域６１は安定な状態を示す軌道領域であり、軌道が疎な領域６２、６３は、例えば鋳片に縦割れが生じているなどの不安定な状態を示す軌道領域である。
【００４２】
ステップＳ４で、グラフ作成部４３は、上記ステップＳ３において再構成されたアトラクタに基づいて、リカレンスプロットを作成する。リカレンスプロットは上述したように、図６に示す再構成アトラクタにおいて、現在時刻の点から所定の距離内にある近傍点を検索し、検索された近傍点の時刻を縦軸に、現在時刻を横軸にとってプロットすることにより作成する。
【００４３】
図７は、上述した図６に基づいて、作成されたリカレンスプロットを示す図である。図７に示したリカレンスプロットでは、図６に示した再構成アトラクタにおいて安定状態を示す軌道領域６１の点が領域７１に対応している。また、プロットの構造変化点である領域７２は、不安定な状態を示す領域である。つまり、リカレンスプロットでは、プロットの密度が高いほど評価対象１０（鋳片）は安定な状態である。
【００４４】
そして、ステップＳ５で、ステップＳ４において作成されたリカレンスプロットと、先験情報記憶部５０に記憶されているリカレンスプロットとのプロット形状が、状態検出部６１で比較される。その比較結果に応じて、状態検出部６１は鋳型内鋳片２０１の状態を検出する。
【００４５】
ステップＳ６で、上記状態検出部６１により検出された状態に応じて処理部６０は、所定の処理、例えばパウダー層が薄くなることで摩擦が発生し、鋳型内鋳片２０１に縦割れ等が発生している場合には、パウダー層が厚くなるようにパウダー量を制御したりする。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、評価対象１０である鋳型内鋳片２０１より出力され、抵抗２０を介して計測部３０である熱電対２０７、２０９により計測された温度に基づいて、演算部４０内の逆問題解析部４１で鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２における温度および熱流束を求めるための逆問題解析を行う。
【００４７】
これにより、評価対象１０である鋳型内鋳片２０１と計測部３０である熱電対２０７、２０９とが離れており、鋳型内鋳片２０１から出力される温度を直接計測することができなくとも、その間にある抵抗２０の影響を逆問題解析により取り除くことができ、鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２において計測したと仮定した場合の温度および熱流束を正確に算出することができる。
【００４８】
また、上記算出された鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２において計測したと仮定した場合の温度および熱流束の振る舞いを示すアトラクタを再構成し、さらに再構成した上記アトラクタに基づいてリカレンスプロットを作成し、過去に得たリカレンスプロットとの比較を行い、その結果に基づいて、鋳型内鋳片２０１の状態を検出するようにしたので、鋳型内鋳片２０１の状態をリアルタイムで正確に検出することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、演算部４０でリカレンスプロットを作成し、先験情報記憶部５０に記憶されているリカレンスプロットと比較するようにしたが、演算部４０でアトラクタを再構成するまでの処理を行い、先験情報記憶部５０には過去に得た再構成アトラクタを記憶するようにして、再構成アトラクタの形状を比較して評価対象１０である鋳型内鋳片２０１の状態を検出するようにしても良い。このようにした場合には、少ない処理で鋳型内鋳片２０１の状態を正確に検出することができる。
【００５０】
また、演算部４０から状態検出部６１にリカレンスプロットとともに再構成したアトラクタを供給し、先験情報記憶部５０には過去に得た再構成アトラクタとリカレンスプロットとを記憶するようにしても良い。この場合には、リカレンスプロットおよび再構成アトラクタのそれぞれを比較して評価対象１０である鋳型内鋳片２０１の状態を検出することができ、より正確に鋳型内鋳片２０１の状態検出を行うことができる。
【００５１】
また、本実施形態では、状態決定部６１により検出された評価対象１０である鋳型内鋳片２０１の状態に応じて処理部６０は、鋳型内鋳片２０１の状態を制御するための処理を行うようにしているが、処理部６０は再構成アトラクタの現在時刻の近傍点に基づいて、所定時間経過後の状態を予測し、その予測結果に基づいて鋳型内鋳片２０１の状態をフィードフォワード制御するようにしても良い。
【００５２】
また、第１の実施形態では、制御部６０は、検出された評価対象１０の状態に応じて、評価対象１０の状態を制御するための処理を行うようにしているが、検出された評価対象１０の状態に応じて、評価対象１０内での現象を解析したり、状態を診断したり、将来の状態を予測したりするようにしても良い。
【００５３】
なお、上述した第１の実施形態では、連続鋳造機で生成される鋳片の状態を検出するために、本発明を適用した状態制御装置について示したが、本発明は連続鋳造機で生成される鋳片の状態検出に限らず、評価対象と計測点とが離れており評価対象から直接計測することができないものの評価対象の位置における信号の計測および評価対象の状態の検出の少なくとも一方に適用することができるものである。
【００５４】
（本発明の他の実施形態）
なお、以上に説明した本実施形態の計測装置および状態検出装置は、コンピュータのＣＰＵあるいはＭＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどで構成されるものであり、ＲＡＭやＲＯＭに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。したがって、コンピュータが上記機能を果たすように動作させるプログラムを、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、コンピュータに読み込ませることによって実現できるものである。上記プログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。
【００５５】
また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全てあるいは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明の実施形態に含まれる。
【００５６】
また、本発明をネットワーク環境で利用するべく、全部あるいは一部のプログラムが他のコンピュータで実行されるようになっていても良い。例えば、画面入力処理は、遠隔端末コンピュータで行われ、各種判断、ログ記録等は他のセンターコンピュータ等で行われるようにしても良い。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、評価対象から所定の距離だけ離れている計測点において計測した信号を用いて、逆問題解析により評価対象の位置における信号を求め、求めた信号に所定の処理を施して生成した状態情報と過去に得られた先験情報とを比較して上記評価対象の状態を検出するようにしたので、評価対象と計測点との間の抵抗による影響を除いた評価対象の位置における信号を求めることができ、上記求めた信号に基づいて評価対象の状態をリアルタイムで正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態による状態検出装置を適用した状態制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】 連続鋳造機の概略構成を示す模式図である。
【図３】 第１の実施形態による状態検出装置を適用した状態制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】 熱電対により計測された温度と、鋳型内鋳片の稼動面における熱流束とを示す図である。
【図５】 熱電対により計測した温度と、鋳型内鋳片の稼動面における熱流束とを示す図である。
【図６】 第１の実施形態により得られる再構成アトラクタを示す図である。
【図７】 第１の実施形態により得られるリカレンスプロットを示す図である。
【符号の説明】
１０ 評価対象
２０ 抵抗
３０ 計測部
４０ 演算部
４１ 逆問題解析部
４２ アトラクタ作成部
４３ グラフ作成部
４４ 記憶部
４５ 周波数解析部
５０ 先験情報記憶部
６０ 処理部
６１ 状態検出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、評価対象の状態検出装置、状態検出方法およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、特に、評価対象から離れた位置で計測した信号から評価対象の位置における信号を求め、評価対象の状態を求める状態検出装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、評価対象物の状態は、その状態が反映された物理量（温度等）を評価対象物から計測器を用いて直接計測し、その計測した計測値から評価対象物の状態を検出していた。また、上記状態が反映された物理量を評価対象物から直接計測できない場合には、評価対象物から離れた計測点で物理量を計測し、その計測値から評価対象物の状態を推定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、評価対象物から離れた計測点における物理量の計測値から評価対象物の状態を推定する場合には、評価対象物と計測点との間での減衰等により計測する物理量が変化するため、計測点における計測値から評価対象物の状態を正確に推定することはできなかった。さらに、評価対象物と計測点とが所定の距離だけ離れていることにより、これらを含む系が非定常状態である場合には、計測点において計測される物理量は時間遅延を有するため、評価対象物の状態をリアルタイムで正確に推定することは困難であった。
【０００４】
本発明は、上述のような問題を解決するために成されたものであり、評価対象と計測点とが離れていても、計測点において計測した信号から評価対象の状態をリアルタイムで正確に検出できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の評価対象の状態検出装置は、評価対象から所定の距離だけ離れた計測点で計測した信号に基づいて評価対象の状態を検出する評価対象の状態検出装置であって、上記評価対象から出力され、評価対象と計測点との間の抵抗により減衰された信号を計測点で計測する計測手段と、上記計測手段により計測した信号を用いて、逆問題解析により評価対象の位置における信号を求める演算手段と、上記演算手段により求めた評価対象の位置における時系列の信号に基づいて、所定の次元を有する再構成アトラクタを生成し、上記再構成アトラクタに基づいてリカレンスプロットにより現在の状態と過去の状態との類似構造を２次元表示する状態情報の２次元表示手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の評価対象の状態検出装置は、上記状態検出装置において、上記計測手段、演算手段、および状態情報の２次元表示手段に加えて、過去に得られた上記評価対象の状態に関する先験情報を記憶する情報記憶手段と、上記状態情報の２次元表示手段により生成された状態情報と上記情報記憶手段に記憶されている先験情報とを比較し、上記評価対象の状態を検出する検出手段とを更に備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の評価対象の状態検出装置は、上記状態検出装置において、上記検出手段により検出した評価対象の状態に応じて、評価対象内の現象の解析処理、診断処理および制御処理のうち少なくとも１つの処理を行う処理手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の評価対象の状態検出方法は、評価対象から所定の距離だけ離れた計測点で計測した信号に基づいて評価対象の状態を検出する評価対象の状態検出方法であって、上記評価対象から出力され、評価対象と計測点との間の抵抗により減衰された信号を上記計測点で計測し、計測した信号を用いて、逆問題解析により評価対象の位置における信号を求め、上記求めた時系列の信号に基づいて、所定の次元を有する再構成アトラクタを生成し、上記再構成アトラクタに基づいてリカレンスプロットにより現在の状態と過去の状態との類似構造を２次元表示して状態情報とすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の評価対象の状態検出方法は、上記状態検出方法において、過去に得られた上記評価対象の状態に関する先験情報を記憶し、上記状態情報と、上記記憶された先験情報とを比較して、上記評価対象の状態を検出することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の評価対象の状態検出方法は、上記状態検出方法において、上記状態情報と上記先験情報との比較により検出した上記評価対象の状態に応じて、評価対象内の現象の解析処理、診断処理および制御処理のうち少なくとも１つの処理を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記録したことを特徴とする。
また、本発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体の他の特徴とするところは、上記状態検出方法の手順をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とする。
【００１２】
上記のように構成した本発明によれば、評価対象から所定の距離の計測点において計測した信号に含まれる評価対象と計測点との間の抵抗による影響を逆問題解析により取り除くことができるようになる。
【００１３】
また、評価対象から所定の距離の計測点において計測した信号を用いて、逆問題解析により評価対象の位置における信号を求め、所定の処理を施して得られた状態情報と過去に得られた先験情報とを比較して上記評価対象の状態を検出するようにしたときには、評価対象と計測点との間の抵抗による影響を除いた評価対象の位置における信号に基づいて、評価対象の状態を検出できるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による状態検出装置を適用した状態制御装置の構成例を示すブロック図である。
図１において、３０は計測部であり、評価対象１０から所定の距離を有する計測点において、評価対象１０から出力され、抵抗２０により減衰された状態信号を計測する。上記評価対象１０から出力される状態信号は、評価対象１０の状態を反映した信号であり、熱、振動、音等がある。すなわち、計測部３０は、計測点における評価対象１０の状態が反映された物理量等を計測する。
【００１６】
ここで、抵抗２０は評価対象１０から出力される状態信号を減衰させるものである。例えば、上記状態信号が熱に関する信号であれば、大きな熱容量を有するものや熱伝導度の低いもの等の伝熱抵抗となるものである。
【００１７】
４０は演算部であり、上記計測部３０における状態信号の計測結果（以下、「計測点における計測値」と称す。）に基づいて、評価対象１０の外表面または外表面上の点（以下、「評価面」と称す。）における状態信号を逆問題解析により求めたり、求めた評価面における状態信号から再構成アトラクタを作成したりする。上記演算部４０は、逆問題解析部４１、アトラクタ作成部４２、グラフ作成部４３および記憶部４４を含み構成される。
【００１８】
逆問題解析部４１は、計測点における計測値および抵抗２０の物性値等を用いて逆問題解析を行い、評価対象１０の評価面における状態信号を求める。すなわち、逆問題解析部４１は、仮に評価対象１０の評価面で計測したと仮定した場合に計測される状態信号の算出を行う。
【００１９】
上記逆問題解析では、例えば、評価対象１０、抵抗２０および計測部３０を含む系を対象にした所定の方程式（偏微分方程式等）と、評価対象１０の評価面における状態信号の仮定値とを用いて、計測点における状態信号を算出する。その算出した状態信号と、計測部３０により実際に計測された計測点における計測値との誤差が所定の値より小さくなるように、評価対象１０の評価面における状態信号の仮定値を修正し、計測点における状態信号の算出を繰り返す。そして、算出した状態信号と、実際に計測された計測点における計測値との誤差が所定の値より小さくなったときの仮定値を評価対象１０の評価面における状態信号とする。
【００２０】
また、例えば、次式に基づいて、評価対象１０の評価面における状態信号を算出する。
【００２１】
【数１】
上記式（１）は非定常方程式であり、例えば、熱伝導であれば熱伝導方程式である。上記式（１）に対して、所定の演算等を施すと式（２）のような積分境界方程式になる。式（２）において、Ｇは共役方程式の解、ｕはスカラー値（例えば、熱伝導であれば温度等）、∂ｕ／∂ｎはスカラー勾配（例えば、熱伝導であれば熱流束）である。
【００２３】
式（２）において、左辺は評価対象１０の評価面に関する積分であり、右辺は所定の既知境界面、例えば計測点を含む面に関する積分である。したがって、計測点における計測値に基づいて、式（２）の右辺の値が求められ、求めた値から式（２）の左辺の評価面におけるスカラー勾配∂ｕ／∂ｎが求められる。さらに、上述のようにして得られた評価面におけるスカラー勾配∂ｕ／∂ｎを、計測点における計測値を境界条件として解くことにより評価面のスカラー値ｕを算出する。このスカラー値ｕが評価面における状態信号である。
【００２４】
アトラクタ作成部４２は、逆問題解析部４１により算出された時系列の評価面における状態信号に基づいて、アトラクタと呼ばれる軌道を再構成する。まず、アトラクタ作成部４２は、逆問題解析部４１により算出された時系列の評価面における状態信号から、対象とする現象の２倍以上の次元ｍを持つ遅延ベクトルｖ（ｔ）＝（ｕ（ｔ），ｕ（ｔ＋τ），ｕ（ｔ＋２τ），…，ｕ（ｔ＋（ｍ−１）τ））を作成する。
【００２５】
ここで、上記遅延ベクトルｖ（ｔ）において、ｕ（Ｔ）は時刻Ｔにおける評価面における状態信号の値である。例えば、上記逆問題解析部４１が上述した式（１）、（２）を用いて、評価面における状態信号を算出した場合には、上記ｕ（Ｔ）は評価面のスカラー値ｕである。なお、上記ｕ（Ｔ）として、評価面におけるスカラー勾配∂ｕ／∂ｎを用いても良い。
【００２６】
次に、アトラクタ作成部４２は、上記作成した遅延ベクトルｖ（ｔ）を所定の次元を有する位相空間に写像する。この写像した遅延ベクトルｖ（ｔ）の時間推移による軌道を作成することによりアトラクタを再構成する。なお、以下の説明では、この再構成したアトラクタを「再構成アトラクタ」と称す。
【００２７】
グラフ作成部４３は、上記アトラクタ作成部４２により再構成したアトラクタに基づいて、リカレンスプロットを作成する。上記リカレンスプロットは、現在の状態と過去の状態との類似構造を視覚化するものであり、多次元であるアトラクタの挙動を所定の規則に従って、２次元表示することにより得られる。
具体的には、グラフ作成部４３は、再構成アトラクタにおいて、現在時刻の点から所定の距離内にある近傍点を検索する。その結果、検索された近傍点の時刻を、横軸を現在時刻、縦軸を上記近傍点の時刻として２次元表示することによりリカレンスプロットを作成する。
【００２８】
記憶部４４は、上記逆問題解析部４１、アトラクタ作成部４２およびグラフ作成部４３での処理に用いるデータを記憶するものである。記憶部４４には、計測部３０により計測された状態信号の計測値、逆問題解析部４１により算出された評価面における状態信号、アトラクタ作成部４２により作成された再構成アトラクタ等が記憶される。
５０は先験情報記憶部であり、過去の実験、経験等により得られた評価対象１０の状態とその状態の挙動を示したリカレンスプロットとが記憶されている。
【００２９】
６０は処理部であり、状態検出部６１を含み構成され、上記演算部４０から供給されるリカレンスプロットと、上記先験情報記憶部５０に記憶されているリカレンスプロットとに基づいて評価対象１０の状態を検出する。さらに、処理部６０は、検出した評価対象１０の状態に応じて、評価対象１０の状態を制御する。
【００３０】
状態検出部６１は、上記演算部４０から供給されるリカレンスプロットと、上記先験情報記憶部５０に記憶されているそれぞれのリカレンスプロットとのプロット構造（形状）を比較し、評価対象１０の状態を同定する。その結果に基づいて状態検出部６１は、評価対象１０の状態を検出する。例えば、上記演算部４０から供給されるリカレンスプロットのプロット構造と、全く同じプロット構造を有する過去に得たリカレンスプロットがある場合には、評価対象１０の状態は当該リカレンスプロットを過去に得たときと同じ状態である。なお、上記演算部４０から供給されるリカレンスプロットのプロット構造と、全く同じプロット構造を有する過去に得たリカレンスプロットがない場合には、プロット構造の類似性（相関係数）等により判断しても良い。
【００３１】
次に、動作について説明する。
なお、動作の説明では、図２に示す連続鋳造機において生成される鋳片の状態を検出するために、図１に示した状態制御装置を用いた場合を一例として説明する。
【００３２】
図２は、連続鋳造機の概略構成を示す模式図である。図２において、２０１は鋳型内鋳片、２０２は溶融金属、２０３は凝固シェル、２０４は、鋳型２０５と鋳型内鋳片２０１との間での摩擦を減らすためのパウダー層である。２０６は水冷溝であり、鋳型２０５を冷却し鋳型内鋳片２０１から抜熱するための冷却水を通過させるためのものである。但し、鋳型内鋳片２０１は、溶鋼から周囲の冷却により凝固してゆくものであり、液相と固相との両方を含む。
【００３３】
２０７は上部熱電対、２０８は上部熱電対２０７での計測結果である第１の計測情報、２０９は下部熱電対、２１０は下部熱電対２０９での計測結果である第２の計測情報である。上記第１および第２の計測情報２０８、２１０は、温度を示す情報である。また、２１１、２１２は、上部熱電対２０７、下部熱電対２０９の位置から鋳型内面まで水平に平行移動した点である。
【００３４】
この図２に示した連続鋳造機では、上記鋳型内鋳片２０１が図１に示した評価対象１０に相当し、上部熱電対２０７および下部熱電対２０９のそれぞれが計測部３０に相当する。したがって、第１および第２の計測情報２０８、２１０が、計測点における計測値であり、点２１１、２１２が評価対象１０の評価面である。また、鋳型内鋳片２０１と、上部熱電対２０７および下部熱電対２０９との間の鋳型部分が抵抗２０に相当する。
【００３５】
図３は、図１に示した状態制御装置の動作を示すフローチャートである。
図３において、演算部４０は、計測部３０（上部熱電対２０７、下部熱電対２０９）から供給される計測値である第１および第２の計測情報２０８、２１０を取り込む（ステップＳ１）。次に、ステップＳ２で、ステップＳ１において取り込んだ第１および第２の計測情報２０８、２１０を逆問題解析部４１に供給する。逆問題解析部４１は、供給された第１および第２の計測情報２０８、２１０を用いて、鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２における温度、または熱流束を求めるための逆問題解析を行う。
【００３６】
ここでは、上述した式（１）、（２）を用いて逆問題解析を行うとする。すなわち、逆問題解析部４１は上記上部熱電対２０７および下部熱電対２０９で計測された温度に基づいて、まず鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２における熱流束（式（２）の左辺の∂ｕ／∂ｎ）をそれぞれ求める。そして、それぞれ求めた熱流束と上部熱電対２０７および下部熱電対２０９により計測された温度から鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２における温度をそれぞれ求める。
【００３７】
図４は、上部熱電対２０７および下部熱電対２０９で計測された温度と、上述のようにして求めた点２１１、２１２における熱流束とを示す図である。図４（Ａ）は、上部熱電対２０７および下部熱電対２０９で計測された温度と鋳造経過時間を示したものである。図４（Ａ）において、４１が上部熱電対２０７で計測された温度の値を示し、４２が下部熱電対２０９で計測された温度の値を示す。
【００３８】
図４（Ｂ）は、（Ａ）に示す計測された温度から逆問題解析により算出した鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２における熱流束と鋳造経過時間とを示したものである。図４（Ｂ）において、４４は点２１１における熱流束値であり、上部熱電対２０７で計測された値に基づいて算出される。また、４５は点２１２における熱流束値であり、下部熱電対２０９で計測された値に基づいて算出される。
【００３９】
上記図４（Ａ）、（Ｂ）から、計測点において計測される温度は、鋳型内面から計測点までの伝熱抵抗による伝熱遅れのために伝熱変化が鈍った（滑らかな温度変化）状態で検出されるが、上記計測された温度に基づいて算出された熱流束値は鋭い変化を示している。特に、図４（Ａ）の領域４３では、計測点で計測された温度変化は小さいが、（Ｂ）で上記領域４３に対応する領域４６での熱流束値は大きな変化を示している。
【００４０】
図５（ａ）、（ｂ）は、図４（Ａ）、（Ｂ）の時間３３００〜３５５０の部分をそれぞれ拡大したものであり、図５（ａ）に示す温度と鋳造経過時間との関係では、伝熱抵抗等により温度変化がなまっているため、温度変化を捉え難いが、図５（ｂ）に示す熱流束と鋳造経過時間との関係では、熱流束の変化は鋭く明確に変化する。
【００４１】
次に、ステップＳ３でアトラクタ作成部４２は、上記ステップＳ２において算出された鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２における熱流束値からアトラクタを再構成する。すなわち、アトラクタ作成部４２は、逆問題解析部４１により算出された図４（Ｂ）に示す熱流束値に基づいて、ｍ次元の遅延ベクトルｖ（ｔ）を作成する。上記遅延ベクトルを、（ｘ（ｔ），ｘ（ｔ＋７τ），ｘ（ｔ＋（ｍ−１）τ））を座標としてプロットすることにより、図６に示すような上記遅延ベクトルの時間推移を示すアトラクタを再構成する。ここで、ｍは相関次元解析で求めた次元の２倍以上の数字である。図６において、軌道が密な領域６１は安定な状態を示す軌道領域であり、軌道が疎な領域６２、６３は、例えば鋳片に縦割れが生じているなどの不安定な状態を示す軌道領域である。
【００４２】
ステップＳ４で、グラフ作成部４３は、上記ステップＳ３において再構成されたアトラクタに基づいて、リカレンスプロットを作成する。リカレンスプロットは上述したように、図６に示す再構成アトラクタにおいて、現在時刻の点から所定の距離内にある近傍点を検索し、検索された近傍点の時刻を縦軸に、現在時刻を横軸にとってプロットすることにより作成する。
【００４３】
図７は、上述した図６に基づいて、作成されたリカレンスプロットを示す図である。図７に示したリカレンスプロットでは、図６に示した再構成アトラクタにおいて安定状態を示す軌道領域６１の点が領域７１に対応している。また、プロットの構造変化点である領域７２は、不安定な状態を示す領域である。つまり、リカレンスプロットでは、プロットの密度が高いほど評価対象１０（鋳片）は安定な状態である。
【００４４】
そして、ステップＳ５で、ステップＳ４において作成されたリカレンスプロットと、先験情報記憶部５０に記憶されているリカレンスプロットとのプロット形状が、状態検出部６１で比較される。その比較結果に応じて、状態検出部６１は鋳型内鋳片２０１の状態を検出する。
【００４５】
ステップＳ６で、上記状態検出部６１により検出された状態に応じて処理部６０は、所定の処理、例えばパウダー層が薄くなることで摩擦が発生し、鋳型内鋳片２０１に縦割れ等が発生している場合には、パウダー層が厚くなるようにパウダー量を制御したりする。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、評価対象１０である鋳型内鋳片２０１より出力され、抵抗２０を介して計測部３０である熱電対２０７、２０９により計測された温度に基づいて、演算部４０内の逆問題解析部４１で鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２における温度および熱流束を求めるための逆問題解析を行う。
【００４７】
これにより、評価対象１０である鋳型内鋳片２０１と計測部３０である熱電対２０７、２０９とが離れており、鋳型内鋳片２０１から出力される温度を直接計測することができなくとも、その間にある抵抗２０の影響を逆問題解析により取り除くことができ、鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２において計測したと仮定した場合の温度および熱流束を正確に算出することができる。
【００４８】
また、上記算出された鋳型内鋳片２０１の稼動面上の点２１１、２１２において計測したと仮定した場合の温度および熱流束の振る舞いを示すアトラクタを再構成し、さらに再構成した上記アトラクタに基づいてリカレンスプロットを作成し、過去に得たリカレンスプロットとの比較を行い、その結果に基づいて、鋳型内鋳片２０１の状態を検出するようにしたので、鋳型内鋳片２０１の状態をリアルタイムで正確に検出することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、演算部４０でリカレンスプロットを作成し、先験情報記憶部５０に記憶されているリカレンスプロットと比較するようにしたが、演算部４０でアトラクタを再構成するまでの処理を行い、先験情報記憶部５０には過去に得た再構成アトラクタを記憶するようにして、再構成アトラクタの形状を比較して評価対象１０である鋳型内鋳片２０１の状態を検出するようにしても良い。このようにした場合には、少ない処理で鋳型内鋳片２０１の状態を正確に検出することができる。
【００５０】
また、演算部４０から状態検出部６１にリカレンスプロットとともに再構成したアトラクタを供給し、先験情報記憶部５０には過去に得た再構成アトラクタとリカレンスプロットとを記憶するようにしても良い。この場合には、リカレンスプロットおよび再構成アトラクタのそれぞれを比較して評価対象１０である鋳型内鋳片２０１の状態を検出することができ、より正確に鋳型内鋳片２０１の状態検出を行うことができる。
【００５１】
また、本実施形態では、状態決定部６１により検出された評価対象１０である鋳型内鋳片２０１の状態に応じて処理部６０は、鋳型内鋳片２０１の状態を制御するための処理を行うようにしているが、処理部６０は再構成アトラクタの現在時刻の近傍点に基づいて、所定時間経過後の状態を予測し、その予測結果に基づいて鋳型内鋳片２０１の状態をフィードフォワード制御するようにしても良い。
【００５２】
また、第１の実施形態では、制御部６０は、検出された評価対象１０の状態に応じて、評価対象１０の状態を制御するための処理を行うようにしているが、検出された評価対象１０の状態に応じて、評価対象１０内での現象を解析したり、状態を診断したり、将来の状態を予測したりするようにしても良い。
【００５３】
なお、上述した第１の実施形態では、連続鋳造機で生成される鋳片の状態を検出するために、本発明を適用した状態制御装置について示したが、本発明は連続鋳造機で生成される鋳片の状態検出に限らず、評価対象と計測点とが離れており評価対象から直接計測することができないものの評価対象の位置における信号の計測および評価対象の状態の検出の少なくとも一方に適用することができるものである。
【００５４】
（本発明の他の実施形態）
なお、以上に説明した本実施形態の計測装置および状態検出装置は、コンピュータのＣＰＵあるいはＭＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどで構成されるものであり、ＲＡＭやＲＯＭに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。したがって、コンピュータが上記機能を果たすように動作させるプログラムを、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、コンピュータに読み込ませることによって実現できるものである。上記プログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。
【００５５】
また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全てあるいは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明の実施形態に含まれる。
【００５６】
また、本発明をネットワーク環境で利用するべく、全部あるいは一部のプログラムが他のコンピュータで実行されるようになっていても良い。例えば、画面入力処理は、遠隔端末コンピュータで行われ、各種判断、ログ記録等は他のセンターコンピュータ等で行われるようにしても良い。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、評価対象から所定の距離だけ離れている計測点において計測した信号を用いて、逆問題解析により評価対象の位置における信号を求め、求めた信号に所定の処理を施して生成した状態情報と過去に得られた先験情報とを比較して上記評価対象の状態を検出するようにしたので、評価対象と計測点との間の抵抗による影響を除いた評価対象の位置における信号を求めることができ、上記求めた信号に基づいて評価対象の状態をリアルタイムで正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態による状態検出装置を適用した状態制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】 連続鋳造機の概略構成を示す模式図である。
【図３】 第１の実施形態による状態検出装置を適用した状態制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】 熱電対により計測された温度と、鋳型内鋳片の稼動面における熱流束とを示す図である。
【図５】 熱電対により計測した温度と、鋳型内鋳片の稼動面における熱流束とを示す図である。
【図６】 第１の実施形態により得られる再構成アトラクタを示す図である。
【図７】 第１の実施形態により得られるリカレンスプロットを示す図である。
【符号の説明】
１０ 評価対象
２０ 抵抗
３０ 計測部
４０ 演算部
４１ 逆問題解析部
４２ アトラクタ作成部
４３ グラフ作成部
４４ 記憶部
４５ 周波数解析部
５０ 先験情報記憶部
６０ 処理部
６１ 状態検出部
Claims (8)
- 評価対象から所定の距離だけ離れた計測点で計測した信号に基づいて評価対象の状態を検出する評価対象の状態検出装置であって、
上記評価対象から出力され、評価対象と計測点との間の抵抗により減衰された信号を計測点で計測する計測手段と、
上記計測手段により計測した信号を用いて、逆問題解析により評価対象の位置における信号を求める演算手段と、
上記演算手段により求めた評価対象の位置における時系列の信号に基づいて、所定の次元を有する再構成アトラクタを生成し、上記再構成アトラクタに基づいてリカレンスプロットにより現在の状態と過去の状態との類似構造を２次元表示する状態情報の２次元表示手段とを備えることを特徴とする評価対象の状態検出装置。 - 上記計測手段、演算手段、および状態情報の２次元表示手段に加えて、
過去に得られた上記評価対象の状態に関する先験情報を記憶する情報記憶手段と、
上記状態情報の２次元表示手段により生成された状態情報と上記情報記憶手段に記憶されている先験情報とを比較し、上記評価対象の状態を検出する検出手段とを更に備えることを特徴とする請求項１記載の評価対象の状態検出装置。 - 上記検出手段により検出した評価対象の状態に応じて、評価対象内の現象の解析処理、診断処理および制御処理のうち少なくとも１つの処理を行う処理手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の評価対象の状態検出装置。
- 評価対象から所定の距離だけ離れた計測点で計測した信号に基づいて評価対象の状態を検出する評価対象の状態検出方法であって、
上記評価対象から出力され、評価対象と計測点との間の抵抗により減衰された信号を上記計測点で計測し、計測した信号を用いて、逆問題解析により評価対象の位置における信号を求め、上記求めた時系列の信号に基づいて、所定の次元を有する再構成アトラクタを生成し、上記再構成アトラクタに基づいてリカレンスプロットにより現在の状態と過去の状態との類似構造を２次元表示して状態情報とすることを特徴とする評価対象の状態検出方法。 - 過去に得られた上記評価対象の状態に関する先験情報を記憶し、上記状態情報と、上記記憶された先験情報とを比較して、上記評価対象の状態を検出することを特徴とする請求項４記載の評価対象の状態検出方法。
- 上記状態情報と上記先験情報との比較により検出した上記評価対象の状態に応じて、評価対象内の現象の解析処理、診断処理および制御処理のうち少なくとも１つの処理を行うことを特徴とする請求項４又は５記載の評価対象の状態検出方法。
- 請求項１〜３の何れか１項に記載の各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 請求項４〜６の何れか１項に記載の状態検出方法の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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