JP5965576B2 - 溶融金属めっき鋼板の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、制御モデルを用いて鋼板のめっき付着量を制御する溶融金属めっき鋼板の製造装置に関する。

特許文献１において、溶融金属めっき鋼板のめっき付着量を制御するめっき付着量制御システムが開示されている。このめっき付着量制御システムでは、次式で表される制御モデルに基づいてめっき付着量（ＣＷ）が制御されている。
ｌｎ（ＣＷ） ＝ ａ０＋ａ１・ｌｎ（Ｐ）＋ａ２・ｌｎ（Ｖ）＋ａ３・ｌｎ（Ｄ）
式（１）
ここで、ＣWはめっき付着量、Pはノズルのガス圧、Vはラインスピード、Dはノズルギャップ、ａ０〜ａ３は定数である。

特開２００８−３１５０９号公報

しかし、式（１）のように制御モデルのパラメータが多いとそのパラメータ調整に時間を要する。
本発明は、従来よりも短時間で制御パラメータを調整することができる溶融金属めっき鋼板の製造装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る溶融金属めっき鋼板の製造装置は、溶融金属めっきが付着した鋼板の表面に気体を吹き付ける表側ノズルと、前記鋼板の裏面に気体を吹き付ける裏側ノズルと、前記鋼板と前記表側ノズルとの間の表側ギャップ及び前記鋼板と前記裏側ノズルとの間の裏側ギャップをそれぞれ操作量とし、制御モデルに基づいて前記鋼板のめっき付着量をフィードバック制御するための制御装置とを備えた溶融金属めっき鋼板の製造装置であって、
前記制御モデルは、ＣＷを前記めっき付着量、Ｄを前記表側ギャップ（Ｄ_ｆ）及び前記裏側ギャップ（Ｄ_ｂ）が合算されたノズルギャップ、αをラインスピード（ＬＳ）と前記表側ノズル又は前記裏側ノズルが吹き付ける気体の圧力（Ｐ）とによって決まる係数として、ＣＷ＝α×Ｄで表され、
前記制御装置は、前記気体の圧力（Ｐ）が、前記めっき付着量（ＣＷ）の設定値の予め決められた範囲毎に規定されたＰテーブルを記憶するＰテーブル記憶部と、
前記係数（α）が、前記気体の圧力（Ｐ）毎に、前記ラインスピード（ＬＳ）、前記ノズルギャップ（Ｄ）、及び前記めっき付着量（ＣＷ）をそれぞれ実測したデータから、前記制御モデルに基づいて実験的に求めて規定されたαテーブルを記憶するαテーブル記憶部と、
前記Ｐテーブルを参照して、前記めっき付着量（ＣＷ）の設定値に対応する前記気体の圧力（Ｐ）を求めるノズル圧力設定部と、
前記ノズル圧力設定部で求めた前記気体の圧力（Ｐ）に基づいて該気体の圧力（Ｐ）を調整するノズル圧力調整部と、
前記ラインスピード（ＬＳ）及び求めた前記気体の圧力（Ｐ）に基づいて前記αテーブルを参照して得られた前記係数（α）と、前記めっき付着量（ＣＷ）の設定値及び計測値の偏差（ΔＣＷ）と、を求め、前記制御モデルを前記ノズルギャップ（Ｄ）について偏微分することにより求められたノズルギャップ変更量（ΔＤ）、前記係数（α）及び前記めっき付着量（ＣＷ）の前記偏差（ΔＣＷ）の関係式に基づいて、前記ノズルギャップ変更量（ΔＤ）を演算するノズルギャップ演算部と、
前記ノズルギャップ演算部が演算した前記ノズルギャップ変更量（ΔＤ）に基づいて、前記表側ギャップ（Ｄ _ｆ ）及び前記裏側ギャップ（Ｄ _ｂ ）を設定するノズルギャップ設定部と、
前記ノズルギャップ設定部が設定した前記表側ギャップ（Ｄ _ｆ ）及び前記裏側ギャップ（Ｄ _ｂ ）に基づいて前記表側ノズル及び前記裏側ノズルを駆動し、前記ノズルギャップ（Ｄ）を調整するためのノズルギャップ調整部とを備えている。

本発明に係る溶融金属めっき鋼板の製造装置において、前記鋼板のめっき付着量のフィードフォワード制御は、１）第１コイルから該第１コイルの次にめっき処理される第２コイルへとコイルが切り替わる場合であり、更に前記第１コイルの鋼板と前記第２コイルの鋼板の端部同士を結合する溶接箇所が前記表側ノズル又は前記裏側ノズルから予め決められた距離だけ搬送方向上流側に来た場合、２）前記ラインスピード（ＬＳ）が変更された場合、又は３）前記めっき付着量（ＣＷ）の設定値が変更された場合に開始され、
前記フィードバック制御は、前記フィードフォワード制御が開始された時から、前記鋼板が予め決められた距離送られた場合に開始されるようにすることができる。

本発明に係る溶融金属めっき鋼板の製造装置において、前記αテーブルは、学習制御により更新してもよい。

請求項１〜３記載の溶融金属めっき鋼板の製造装置においては、制御パラメータが従来よりも少ない制御モデルを用いて制御するので、短時間で制御パラメータを調整することが可能である。

係数（α）を気体の圧力（Ｐ）とラインスピード（ＬＳ）とノズルギャップ（Ｄ）とめっき付着量（ＣＷ）とから、制御モデルに基づいて予めαテーブルとして規定しているため、係数（α）を容易に求めることができ、従来よりも短時間で装置を調整することが可能である。

請求項２記載の溶融金属めっき鋼板の製造装置においては、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを連動させるため、めっき付着量を許容範囲内に維持することが可能である。

請求項３記載の溶融金属めっき鋼板の製造装置においては、αテーブルが学習制御により更新されるため、本発明の構成をとらない場合よりもモデル誤差を小さくすることが可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る溶融金属めっき鋼板の製造装置の構成図である。 制御装置の機能ブロック図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る溶融金属めっき鋼板の製造装置１０（以下、単に「製造装置１０」ともいう）は、連続的に搬送される鋼板１１に例えば亜鉛等の金属めっきを施すものである。この製造装置１０は、溶融金属めっき槽１５、一対のノズル１６、１７、めっき付着量計１８、１９、及び制御装置２０を備えている。

溶融金属めっき槽１５は、溶融金属が貯留される部分である。この溶融金属めっき槽１５には、送られた鋼板１１の搬送方向を鉛直方向上向きに転換するシンクロール２５と、このシンクロール２５の下流側に配置され、鋼板１１の反りを修正する一対のサポートロール２６とが設けられている。

ノズル１６、１７は、溶融金属めっき槽１５を通過した鋼板１１（即ち、溶融金属めっき鋼板）に空気（気体の一例）を吹き付けることにより、鋼板１１に付着した溶融金属の量、即ち、めっき付着量を調整するものである。なお、ノズル１６、１７から吹き付ける気体は空気に限らず、窒素であっても良い。ノズル１６、１７は、溶融金属めっき槽１５の上方に配置され、鋼板１１の表面側と裏面側にそれぞれ対向して一対設けられている。なお、鋼板１１の表面側に設けられたノズル１６は表側ノズル、鋼板１１の裏面側に設けられたノズル１７は裏側ノズルである。また、これらノズル１６、１７はそれぞれサーボモータ３１、３２を駆動することによって鋼板１１の厚み方向に移動可能に設けられている。なお、サーボモータ３１、３２で駆動せずに、インバータ制御によるモータで駆動する場合もある。この場合は、モータ回転位置を検出するエンコーダが別途設けられている。
ノズル１６、１７が吹き付ける空気の圧力（ノズル圧力）は、それぞれ圧力制御装置３４、３５によって調整される。この圧力制御装置３４、３５には、ノズル圧力を計測する図示しない圧力計がそれぞれ設けられている。ノズル１６、１７のノズル圧力は、圧力計の出力がフィードバックされることにより、設定された値になるように制御されている。本実施の形態においては、各ノズル圧力は、共通した同じ設定値となっている。

めっき付着量計１８、１９は、鋼板１１に付着しためっき付着量を計測するための計測器である。めっき付着量計１８、１９は、鋼板１１の表側と裏側に付着しためっき付着量をそれぞれ計測することができる。めっき付着量計１８、１９は、ノズル１６、１７から例えば百数十メートル下流側に配置されている。

制御装置２０は、鋼板１１のめっき付着量を制御するためのものである。図２に示すように、制御装置２０には、めっき付着量計１８、１９、圧力計、サーボモータ３１、３２に内蔵されたエンコーダ、鋼板１１の製造プロセス全体を管理する上位制御装置３６、及びライン制御コントローラ３７が接続される。制御装置２０は、サーボモータ３１、３２を駆動し、鋼板１１の表面及び表側ノズル１６のギャップ（表側ギャップ（Ｄ_ｆ））と鋼板１１の裏面及び裏側ノズル１７のギャップ（裏側ギャップ（Ｄ_ｂ））とを調整する。この表側ギャップ（Ｄ_ｆ）及び裏側ギャップ（Ｄ_ｂ）がめっき付着量制御における主操作量となる。また、制御装置２０は、圧力制御装置３４、３５を操作してノズル圧力を調整する。

制御装置２０は次式で示す制御モデルに基づいて、鋼板１１のめっき付着量（ＣＷ）を制御する。
ＣＷ ＝ α×Ｄ 式（２）
但し、α ＝ ｆ（ＬＳ、Ｐ） 式（３）
ここで、式（３）において、ＬＳはラインスピード（ｍ／ｍｉｎ）、Ｐはノズル圧力（ｋＰａ）、αはラインスピード（ＬＳ）とノズル圧力（Ｐ）によって決まる係数である。また、式（２）において、ＣＷはめっき付着量（鋼板１１の表側のめっき付着量と裏側のめっき付着量の合計値）、Ｄはノズルギャップ（表側ギャップＤ_ｆと裏側ギャップＤ_ｂとの合計値）である。

このモデルは、ラインスピード（ＬＳ）及びノズル圧力（Ｐ）が変更されなければ、ノズルギャップ（Ｄ）に比例してめっき付着量（ＣＷ）が増加するというものである。

ここで、この制御装置２０の詳細な機能について説明する。
図２に示すように、制御装置２０は、Ｐテーブル記憶部４１と、αテーブル記憶部４２とを備えている。また、制御装置２０は、ノズル圧力設定部４５と、ノズル圧力調整部４６と、ノズルギャップ演算部４７と、ノズルギャップ設定部４８と、ノズルギャップ調整部４９とを備えている。

Ｐテーブル記憶部４１は、Ｐテーブル（参照テーブル）を記憶する部分である。表１はＰテーブルの一例を示している。表１に示すように、このＰテーブルは、めっき付着量（ＣＷ）の設定値に応じたノズル圧力（Ｐ）を求めるためのテーブルである。
なお、このテーブルは、めっき付着量（ＣＷ）とラインスピード（ＬＳ）によってノズル圧力（Ｐ）を求める形態でもよい。

このＰテーブルでは、ノズル圧力（Ｐ）がめっき付着量（ＣＷ）の設定値の予め決められた範囲毎に規定されている。例えば、表１においては、合計１０のノズル圧力（Ｐ）がめっき付着量（ＣＷ）の設定値の範囲に応じて規定されている。
なお、めっき付着量（ＣＷ）の設定値によっては、ノズルギャップ（Ｄ）の調整範囲（ノズル１６、１７の可動範囲）内ではめっき付着量を制御できないことが考えられる。そこで、Ｐテーブルを作成することにより、予め決められたノズルギャップ（Ｄ）の調整範囲内でめっき付着量を制御できるように、予めノズル圧力（Ｐ）を設定することができる。

αテーブル記憶部（記憶部の一例）４２は、ラインスピード（ＬＳ）及びノズル圧力（Ｐ）によって決まる係数（α＝ｆ（ＬＳ、Ｐ））を規定するαテーブル（参照テーブル）を記憶する部分である。
表２はαテーブルの一例を示している。表２に示すαテーブルは、Ｐテーブルに規定されたノズル圧力毎に、ラインスピード（ＬＳ）、ノズルギャップ（Ｄ）、及びめっき付着量（ＣＷ）をそれぞれ実測したデータから式（２）に基づいて実験的に求められる。但し、ラインスピード（ＬＳ）とαとの関係は、例えば一次直線等で近似できるため、各ノズル圧力について全てのラインスピード（ＬＳ）のデータを取る必要は無く、容易にテーブルを作成することができる。

ノズル圧力設定部４５は、表１に示すＰテーブルを参照して上位制御装置３６で管理されるめっき付着量の設定値に対応するノズル圧力（Ｐ）を求める。そして、ノズル圧力調整部４６は、ノズル圧力設定部４５で求めたノズル圧力（Ｐ）に基づいて圧力制御装置３４、３５を操作し、ノズル圧力（Ｐ）を調整する。

ノズルギャップ演算部４７は、ノズルギャップの変更量（ΔＤ）を演算する。ノズルギャップ演算部４７には、圧力計が出力するノズル圧力（Ｐ）、めっき付着量計が出力するめっき付着量（ＣＷ）、上位制御装置３６が管理するめっき付着量（ＣＷ）の設定値、及びライン制御コントローラ３７が管理するラインスピード（ＬＳ）の現在値が入力される。
また、ノズルギャップ演算部４７は、Ｐテーブル記憶部４１及びαテーブル記憶部４２が接続され、Ｐテーブル及びαテーブルを参照することができる。

ノズルギャップ設定部４８は、ノズルギャップ演算部４７によって演算されたノズルギャップ変更量（ΔＤ）を表側ギャップ（Ｄ_ｆ）及び裏側ギャップ（Ｄ_ｂ）にそれぞれ割り振る。即ち、表側ギャップ（Ｄ_ｆ）及び裏側ギャップ（Ｄ_ｂ）が設定される。ノズルギャップ設定部４８は、この表側ギャップ（Ｄ_ｆ）及び裏側ギャップ（Ｄ_ｂ）をサーボモータ３１、３２の位置指令に変換して出力する。
なお、ノズルギャップ設定部４８には、サーボモータ３１、３２のエンコーダ値が入力される。このエンコーダ値に基づいてノズル１６、１７の現在位置、即ち、表側及び裏側ギャップ（Ｄ_ｆ、Ｄ_ｂ）を取得することができる。
ノズルギャップ演算部４７及びノズルギャップ設定部４８の具体的な演算内容については、後述する。

ノズルギャップ調整部４９は、ノズルギャップ設定部４８が出力した位置指令に基づいて、サーボモータ３１、３２をそれぞれ駆動する。ノズルギャップ調整部４９は、例えばサーボモータドライバで構成される。

次に、溶融金属めっき鋼板１１の製造装置１０の動作について説明する。
まず、コイルから鋼板１１が引き出され、熱処理等のめっき前処理が施される。めっき前処理が施された鋼板１１は、溶融金属めっき槽１５へと送られる。溶融金属めっき槽１５を通過した鋼板１１は、表側ノズル１６と裏側ノズル１７との間を通過し、空気が吹き付けられることによって両面のめっき付着量（ＣＷ）が制御される。鋼板１１は下流に搬送され、水槽５１に浸漬される。水槽５１を出た鋼板１１はローラによって搬送方向を変えて更に下流に搬送される。そして、鋼板１１はめっき付着量計１８、１９によってめっき付着量（ＣＷ）が計測され、最終的にコイルとして巻き取られる。

ここで、めっき付着量の制御方法について説明する。
この制御は、フィードフォワード制御であり、１）第１コイルからこの第１コイルの次にめっき処理される第２コイルへとコイルが切り替わる場合であり、更に前記第１コイルの鋼板と前記第２コイルの鋼板の端部同士を結合する溶接箇所が表側ノズル１６又は裏側ノズル１７から予め決められた距離だけ搬送方向上流側に来たとき（条件１）、２）ラインスピード（ＬＳ）が変更された場合（条件２）、又は３）めっき付着量（ＣＷ）の設定値が変更された場合（条件３）に開始される。

まず、ノズル圧力設定部４５では、Ｐテーブルを参照して、めっき付着量（ＣＷ）の設定値に対応したノズル圧力（Ｐ）を求める。そして、ノズル圧力調整部４６は、求めたノズル圧力（Ｐ）に基づいて圧力制御装置３４、３５を調整する。

一方、ノズルギャップ演算部４７では、以下の（１）〜（５）の演算が行われる。
（１）次式に基づいてめっき付着量の偏差（ΔＣＷ）を求める。
（１―１）条件１又は条件３の場合
ΔＣＷ ＝ ＣＷ_ｓｖ（ｋ＋１）−ＣＷ_ｐｖ（ｋ） 式（４．１）
ここで、ＣＷ_ｓｖ（ｋ＋１）は次にめっき処理される第２コイルのめっき付着量（ｇ／ｍ^２）の設定値（表側及び裏側の設定値の合計値）、ＣＷ_ｐｖ（ｋ）はめっき付着量（ｇ／ｍ^２）の現在値（表側及び裏側の合計値）である。
（１―２）条件２の場合
めっき付着量の設定値に変更はないことから、
ΔＣＷ ＝ ０ 式（４．２）
とする。

（２）次に、ラインスピードの現在値（ＬＳ_ｐｖ（ｋ））とノズル圧力（ｋＰａ）の現在値（Ｐ_ｐｖ（ｋ））から、αテーブルを参照してα（ｋ）を求める。

（３）次に、αテーブルを参照してα（ｋ＋１）を求める。
（３―１）条件１又は条件３の場合
求めためっき付着量の設定値ＣＷ_ｓｖ（ｋ＋１）からＰテーブルを用いて、次に処理される第２コイルについてノズル圧力の設定値（Ｐ_ｓｖ（ｋ＋１））を求める。更に、このノズル圧力の設定値（Ｐ_ｓｖ（ｋ＋１））とラインスピードの現在値（ＬＳ_ｐｖ（ｋ））とから、αテーブルを参照してα（ｋ＋１）を求める。
（３―２）条件２の場合
ノズル圧力の現在値（Ｐ_ｐｖ（ｋ））とラインスピードの現在値（ＬＳ_ｐｖ（ｋ））とから、αテーブルを参照してα（ｋ＋１）を求める。

（４）次に、次式に基づいてαの差分（Δα）を求める。
Δα ＝ α（ｋ＋１）−α（ｋ） 式（５）

（５）次に、式（２）をノズルギャップ（Ｄ）について偏微分し、フィードフォワードゲイン（調整ゲイン）を考慮した次式に基づいてノズルギャップ変更量（ΔＤ）を求める。
ΔＤ ＝ １／α（ｋ）×ΔＣＷ×ＦＦＧ１
＋（−１／ＣＷ_ｐｖ（ｋ））^（−１）×（１／α（ｋ））^２×Δα×ＦＦＧ２ 式（６）
ここで、ＦＦＧ１、ＦＦＧ２はフィードフォワードゲインである。

次に、ノズルギャップ設定部４８では、演算されたノズルギャップ変更量（ΔＤ）を、表側ギャップ及び裏側ギャップにそれぞれ割り振る。具体的には、ノズルギャップ変更量（ΔＤ）は、次式に基づいて表側及び裏側のめっき付着量の設定値に応じて割り振られる。
Ｄ_ｓｖｆ（ｋ＋１） ＝ Ｄ_ｐｖｆ（ｋ）＋ΔＤ×ＣＷ_ｓｖｆ／ＣＷ_{ｓｖｂｏｔｈ} 式（７）
Ｄ_ｓｖｂ（ｋ＋１） ＝ Ｄ_ｐｖｂ（ｋ）＋ΔＤ×ＣＷ_ｓｖｂ／ＣＷ_{ｓｖｂｏｔｈ} 式（８）
ここで、Ｄ_ｓｖｆ（ｋ＋１）は次に処理される第２コイルの鋼板１１の表側ギャップ（ｍｍ）の設定値、Ｄ_ｐｖｆ（ｋ）は現在処理されている第１コイルの鋼板１１の表側ギャップ（ｍｍ）の現在値、ＣＷ_ｓｖｆは鋼板１１の表側のめっき付着量（ｇ／ｍ^２）の第２コイルの設定値、Ｄ_ｓｖｂ（ｋ＋１）は次に処理される第２コイルの鋼板１１の裏側ギャップ（ｍｍ）の設定値、Ｄ_ｐｖｂ（ｋ）は現在処理されている第１コイルの鋼板１１の裏側ギャップ（ｍｍ）の現在値、ＣＷ_ｓｖｂは鋼板１１の裏側のめっき付着量（ｇ／ｍ^２）の第２コイルの設定値、ＣＷ_{ｓｖｂｏｔｈ}は鋼板１１の表側及び裏側のめっき付着量（ｇ／ｍ^２）の第２コイルの設定値の合計値である。
ノズルギャップ設定部４８は、更に、表側ギャップ（Ｄ_ｆ）、裏側ギャップ（Ｄ_ｂ）、及び上位制御装置３６が管理する鋼板１１の板厚からノズル位置を求め、このノズル位置をサーボモータ３１、３２の位置指令に変換して出力する。

次に、ノズルギャップ調整部４９は、ノズルギャップ設定部４８が出力した位置指令に従ってサーボモータ３１、３２を駆動し、表側ギャップ（Ｄ_ｆ）及び裏側ギャップ（Ｄ_ｂ）をそれぞれ調整する。

なお、ノズル圧力設定部４５によるノズル圧力設定と、ノズルギャップ調整部４９によるノズルギャップ調整は、めっき付着量の計測値が許容範囲内に収まるように、実質的に同時に行われる。
また、求めたノズルギャップ調整量がノズルギャップの調整範囲（ノズルの可動範囲）を超えた場合、ノズル圧力設定部４５は、Ｐテーブルから求めたノズル圧力を変更すると共に、ノズルギャップ演算部４７はノズルギャップの変更量（ΔＤ）を再計算する。ノズルギャップ設定部４８は、再計算されたノズルギャップの変更量（ΔＤ）に基づいて、次に処理される第２コイルの鋼板１１の表側ギャップの設定値（Ｄ_ｓｖｆ（ｋ＋１））及び次に処理される第２コイルの鋼板１１の裏側ギャップの設定値（Ｄ_ｓｖｂ（ｋ＋１））を再計算する。この際のノズル圧力は、次のように変更される。例えば、Ｐテーブルから求めたノズル圧力が４０．０であり、ノズルギャップをそれ以上小さくすることができない場合には、ノズル圧力が大きくなるように、４０．０の左隣の値５０．０を採用する（表１参照）。反対にノズルギャップをそれ以上大きくすることができない場合には、ノズル圧力が小さくなるように、４０．０の右隣の値３５．０を採用する。

続いて、本発明の第２の実施の形態に係る溶融金属めっき鋼板の製造装置について説明する。本実施の形態に係る溶融金属めっき鋼板の製造装置は、第１の実施の形態に係る溶融金属めっき鋼板の製造装置１０と制御装置（制御方法）が異なるだけであるので、本実施の形態に係る溶融金属めっき鋼板の製造装置の構成要素については、製造装置１０と同じ符号を付して詳しい説明を省略する。

以下、めっき付着量の制御方法について説明する。
この制御は、フィードバック制御であり、前述のフィードフォワード制御が開始された時から、鋼板１１が予め決められた距離だけ送られた場合に開始される。ここで、この予め決められた距離は、ノズル１６、１７からめっき付着量計１８、１９までの距離（Ｌ１）である。なお、この予め決められた距離は、距離（Ｌ１）にさらに補正値を加えた値としてもよい。このように、フィードフォワード制御とフィードバック制御が連動することで、ノズル１６、１７とめっき付着量計１８、１９との距離が離れているにもかかわらず、めっき付着量が許容範囲内に維持される。
フィードバック制御が開始された後は、予め決められた制御周期毎に制御演算が行われる。

ノズル圧力設定部４５は、フィードバック制御が行われる場合においてはめっき付着量の設定値が変更されないので、原則として動作しない。

ノズルギャップ演算部４７では、以下の（１）〜（５）の演算が行われる。
（１）次式に基づいてめっき付着量の偏差（ΔＣＷ）を求める。
ΔＣＷ ＝ ＣＷ_ｓｖ（ｋ）−ＣＷ_ｐｖ（ｋ） 式（９）
ここで、ＣＷ_ｓｖ（ｋ）は現在めっき処理しているコイルのめっき付着量（ｇ／ｍ^２）の設定値（表側及び裏側のめっき付着量の設定値の合計値）、ＣＷ_ｐｖ（ｋ）はめっき付着量（ｇ／ｍ^２）の現在値（表側及び裏側のめっき付着量の合計値）である。

（２）次に、ラインスピードの現在値（ＬＳ_ｐｖ（ｋ））とノズル圧力の現在値（Ｐ_ｐｖ（ｋ））とから、αテーブルを参照してα（ｋ）を求める。

（３）次に、前回の制御周期において取得したラインスピードの値（ＬＳ_ｐｖ（ｋ―１））と前回の制御周期におけるノズル圧力の設定値（Ｐ_ｓｖ（ｋ―１））とから、αテーブルを参照してα（ｋ―１）を求める。

（４）次に、次式に基づいてαの差分（Δα）を求める。
Δα ＝ α（ｋ）−α（ｋ―１） 式（１０）

（５）次に、式（２）をノズルギャップ（Ｄ）について偏微分し、フィードバックゲイン（調整ゲイン）を考慮した次式に基づいてノズルギャップ変更量（ΔＤ）を求める。
ΔＤ ＝ １／α（ｋ）×ΔＣＷ×ＦＢＧ１
＋（−１／ＣＷ_ｐｖ（ｋ−１））^（−１）×（１／α（ｋ））^２×Δα×ＦＢＧ２ 式（１１）
ここで、ＦＢＧ１、ＦＢＧ２はフィードバックゲインである。

次に、ノズルギャップ設定部４８では、演算されたノズルギャップ変更量（ΔＤ）を、表側ギャップ及び裏側ギャップにそれぞれ割り振る。具体的には、ノズルギャップ変更量（ΔＤ）は、次式に基づいて表側及び裏側のめっき付着量の設定値に応じて割り振られる。
Ｄ_ｓｖｆ（ｋ＋１） ＝ Ｄ_ｐｖｆ（ｋ）＋ΔＤ×ＣＷ_ｓｖｆ／ＣＷ_{ｓｖｂｏｔｈ} 式（１２）
Ｄ_ｓｖｂ（ｋ＋１） ＝ Ｄ_ｐｖｂ（ｋ）＋ΔＤ×ＣＷ_ｓｖｂ／ＣＷ_{ｓｖｂｏｔｈ} 式（１３）
ここで、Ｄ_ｓｖｆ（ｋ＋１）は、表側ギャップ（ｍｍ）の設定値、Ｄ_ｐｖｆ（ｋ）は、表側ギャップ（ｍｍ）の現在値、ＣＷ_ｓｖｆは表側のめっき付着量（ｇ／ｍ^２）の現在の設定値、Ｄ_ｓｖｂ（ｋ＋１）は、裏側ギャップ（ｍｍ）の設定値、Ｄ_ｐｖｂ（ｋ）裏側ギャップ（ｍｍ）の現在値、ＣＷ_ｓｖｂは裏側のめっき付着量（ｇ／ｍ^２）の現在の設定値、ＣＷ_{ｓｖｂｏｔｈ}は、表側及び裏側のめっき付着量（ｇ／ｍ^２）の現在の設定値の合計値である。

ノズルギャップ設定部４８は、表側又は裏側のめっき付着量の計測値とその設定値との差が、予め決められた許容値よりも大きい場合には、更に修正演算を行う。
まず、表側ギャップの修正演算は以下の通りである。
表側のめっき付着量の計測値とその設定値との差（ΔＣＷ_ｆ）は次式に基づいて求められる。
ΔＣＷ_ｆ ＝ ＣＷ_ｓｖｆ（ｋ）−ＣＷ_ｐｖｆ（ｋ） 式（１４）
ここで、ＣＷ_ｓｖｆ（ｋ）は表側のめっき付着量の設定値、ＣＷ_ｐｖｆ（ｋ）は表側のめっき付着量の現在値である。

表側ギャップの補償値（ΔＤ_{ｃｏｍｐ＿ｆ（ｋ）}）は、次式に基づいて求められる。
ΔＤ_{ｃｏｍｐ＿ｆ（ｋ）} ＝ １／α（ｋ）×ΔＣＷ_ｆ×ＦＢＣＧ１ 式（１５）
ここで、ＦＢＣＧ１はフィードバック補正調整ゲイン（補正用の調整ゲイン）である。

求めた表側ギャップの補償値（ΔＤ_{ｃｏｍｐ＿ｆ（ｋ）}）を上式（１２）で求めた表側ギャップ設定値（Ｄ_ｓｖｆ（ｋ＋１））に加え、新たな表側ギャップ設定値（Ｄ_ｓｖｆ（ｋ＋１））とする。
Ｄ_ｓｖｆ（ｋ＋１） ＝ Ｄ_ｓｖｆ（ｋ＋１） ＋ ΔＤ_{ｃｏｍｐ＿ｆ（ｋ）} 式（１６）

次に、裏側ギャップの修正演算は以下の通りである。
裏側のめっき付着量の実測値とその設定値との差（ΔＣＷ_ｂ）は次式に基づいて求められる。
ΔＣＷ_ｂ ＝ ＣＷ_ｓｖｂ（ｋ）−ＣＷ_ｐｖｂ（ｋ） 式（１７）
ここで、ＣＷ_ｓｖｂ（ｋ）は裏側のめっき付着量の設定値、ＣＷ_ｐｖｂ（ｋ）は裏側のめっき付着量の現在値である。

裏側ギャップの補償値（ΔＤ_{ｃｏｍｐ＿ｂ（ｋ）}）は、次式に基づいて求められる。
ΔＤ_{ｃｏｍｐ＿ｂ（ｋ）} ＝ １／α（ｋ）×ΔＣＷ_ｂ×ＦＢＣＧ２ 式（１８）
ここで、ＦＢＣＧ２はフィードバック補正調整ゲイン（補正用の調整ゲイン）である。

求めた裏側ギャップの補償値（ΔＤ_{ｃｏｍｐ＿ｂ（ｋ）}）を上式（１３）で求めた裏側ギャップ設定値Ｄ_ｓｖｂ（ｋ＋１）に加え、新たな裏側ギャップ設定値Ｄ_ｓｖｂ（ｋ＋１）とする。
Ｄ_ｓｖｂ（ｋ＋１） ＝ Ｄ_ｓｖｂ（ｋ＋１） ＋ ΔＤ_{ｃｏｍｐ＿ｂ（ｋ）} 式（１９）

ノズルギャップ設定部４８は、更に、表側ギャップ（Ｄ_ｆ）、裏側ギャップ（Ｄ_ｂ）、及び上位制御装置３６が管理する鋼板１１の板厚からノズル位置を求め、このノズル位置をサーボモータ３１、３２の位置指令に変換して出力する。

次に、ノズルギャップ調整部４９は、ノズルギャップ設定部４８が出力した位置指令に従ってサーボモータ３１、３２を駆動し、表側ギャップ（Ｄ_ｆ）及び裏側ギャップ（Ｄ_ｂ）をそれぞれ調整する。

なお、求めたノズルギャップ調整量がノズルギャップの調整範囲（ノズルの可動範囲）を超えた場合、ノズル圧力設定部４５は、Ｐテーブルから求めたノズル圧力（Ｐ）を変更すると共に、ノズルギャップ演算部４７はノズルギャップの変更量（ΔＤ）を再計算する。ノズルギャップ設定部４８は、再計算されたノズルギャップの変更量（ΔＤ）に基づいて、表側ギャップの設定値（Ｄ_ｓｖｆ（ｋ＋１））及び裏側ギャップの設定値（Ｄ_ｓｖｂ（ｋ＋１））を再計算する。この際のノズル圧力は、次のように変更される。例えば、Ｐテーブルから求めたノズル圧力（Ｐ）が４０．０であり、ノズルギャップ（Ｄ）をそれ以上小さくすることができない場合には、ノズル圧力が大きくなるように、４０．０の左隣の値５０．０を採用する（表１参照）。反対にノズルギャップ（Ｄ）をそれ以上大きくすることができない場合には、ノズル圧力が小さくなるように、４０．０の右隣の値３５．０を採用する。
また、αテーブルは、カルマンフィルタ等を用いた学習計算によって、逐次更新しても良い。

本発明は、前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能である。例えば、前述のそれぞれ実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明を構成する場合も本発明の技術的範囲に含まれる。

１０：溶融金属めっき鋼板の製造装置、１１：鋼板、１５：溶融金属めっき槽、１６：表側ノズル、１７：裏側ノズル、１８，１９：めっき付着量計、２０：制御装置、２５：シンクロール、２６：サポートロール、３１、３２：サーボモータ、３４、３５：圧力制御装置、３６：上位制御装置、３７：ライン制御コントローラ、４１：Ｐテーブル記憶部、４２：αテーブル記憶部、４５：ノズル圧力設定部、４６：ノズル圧力調整部、４７：ノズルギャップ演算部、４８：ノズルギャップ設定部、４９：ノズルギャップ調整部、５１：水槽

Claims (3)

1. 溶融金属めっきが付着した鋼板の表面に気体を吹き付ける表側ノズルと、前記鋼板の裏面に気体を吹き付ける裏側ノズルと、前記鋼板と前記表側ノズルとの間の表側ギャップ及び前記鋼板と前記裏側ノズルとの間の裏側ギャップをそれぞれ操作量とし、制御モデルに基づいて前記鋼板のめっき付着量をフィードバック制御するための制御装置とを備えた溶融金属めっき鋼板の製造装置であって、
   前記制御モデルは、ＣＷを前記めっき付着量、Ｄを前記表側ギャップ（Ｄ_ｆ）及び前記裏側ギャップ（Ｄ_ｂ）が合算されたノズルギャップ、αをラインスピード（ＬＳ）と前記表側ノズル又は前記裏側ノズルが吹き付ける気体の圧力（Ｐ）とによって決まる係数として、ＣＷ＝α×Ｄで表され、
   前記制御装置は、前記気体の圧力（Ｐ）が、前記めっき付着量（ＣＷ）の設定値の予め決められた範囲毎に規定されたＰテーブルを記憶するＰテーブル記憶部と、
   前記係数（α）が、前記気体の圧力（Ｐ）毎に、前記ラインスピード（ＬＳ）、前記ノズルギャップ（Ｄ）、及び前記めっき付着量（ＣＷ）をそれぞれ実測したデータから、前記制御モデルに基づいて実験的に求めて規定されたαテーブルを記憶するαテーブル記憶部と、
   前記Ｐテーブルを参照して、前記めっき付着量（ＣＷ）の設定値に対応する前記気体の圧力（Ｐ）を求めるノズル圧力設定部と、
   前記ノズル圧力設定部で求めた前記気体の圧力（Ｐ）に基づいて該気体の圧力（Ｐ）を調整するノズル圧力調整部と、
   前記ラインスピード（ＬＳ）及び求めた前記気体の圧力（Ｐ）に基づいて前記αテーブルを参照して得られた前記係数（α）と、前記めっき付着量（ＣＷ）の設定値及び計測値の偏差（ΔＣＷ）と、を求め、前記制御モデルを前記ノズルギャップ（Ｄ）について偏微分することにより求められたノズルギャップ変更量（ΔＤ）、前記係数（α）及び前記めっき付着量（ＣＷ）の前記偏差（ΔＣＷ）の関係式に基づいて、前記ノズルギャップ変更量（ΔＤ）を演算するノズルギャップ演算部と、
   前記ノズルギャップ演算部が演算した前記ノズルギャップ変更量（ΔＤ）に基づいて、前記表側ギャップ（Ｄ _ｆ ）及び前記裏側ギャップ（Ｄ _ｂ ）を設定するノズルギャップ設定部と、
   前記ノズルギャップ設定部が設定した前記表側ギャップ（Ｄ _ｆ ）及び前記裏側ギャップ（Ｄ _ｂ ）に基づいて前記表側ノズル及び前記裏側ノズルを駆動し、前記ノズルギャップ（Ｄ）を調整するためのノズルギャップ調整部とを備えていることを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造装置。
2. 請求項１記載の溶融金属めっき鋼板の製造装置において、前記鋼板のめっき付着量のフィードフォワード制御は、１）第１コイルから該第１コイルの次にめっき処理される第２コイルへとコイルが切り替わる場合であり、更に前記第１コイルの鋼板と前記第２コイルの鋼板の端部同士を結合する溶接箇所が前記表側ノズル又は前記裏側ノズルから予め決められた距離だけ搬送方向上流側に来たとき、２）前記ラインスピード（ＬＳ）が変更された場合、又は３）前記めっき付着量（ＣＷ）の設定値が変更された場合に開始され、
   前記フィードバック制御は、前記フィードフォワード制御が開始された時から、前記鋼板が予め決められた距離だけ送られた場合に開始されることを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造装置。
3. 請求項１又は２記載の溶融金属めっき鋼板の製造装置において、前記αテーブルは、学習制御により更新されることを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造装置。

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