JP3404231B2 - 溶融炉制御装置 - Google Patents
溶融炉制御装置Info
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- JP3404231B2 JP3404231B2 JP28947196A JP28947196A JP3404231B2 JP 3404231 B2 JP3404231 B2 JP 3404231B2 JP 28947196 A JP28947196 A JP 28947196A JP 28947196 A JP28947196 A JP 28947196A JP 3404231 B2 JP3404231 B2 JP 3404231B2
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- Control Of Combustion (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，溶融炉制御装置に
係り，詳しくは溶融スラグの流れ状態の現在値とその目
標値との偏差に基づいて操作量を求めるコントローラを
用いて炉内状況の変動を制御する溶融炉制御装置に関す
るものである。
係り，詳しくは溶融スラグの流れ状態の現在値とその目
標値との偏差に基づいて操作量を求めるコントローラを
用いて炉内状況の変動を制御する溶融炉制御装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来，溶融炉の燃焼制御を行うにあたっ
ては，スラグ溶融状態の画像から物理的特徴量を抽出
し，目標画像の物理的特徴量と比較することにより現在
の炉況を判断して，それに応じて制御のための操作量を
決定していた。例えば，図１１に示す装置Ａ01のよう
に，溶融炉３０から出力される溶融流体の溶融状態を溶
融出力撮像部３１により二次元的に撮像し，撮像画像を
画像処理部３２により画像処理して溶融流体の画像に関
する物理的特徴量を抽出し，この物理的特徴量を，画像
偏差演算部３３により予め設定された目標画像３４の物
理的特徴量と比較して偏差を求め，この偏差に基づいて
制御量演算部３５により溶融炉３０の制御量を演算し，
制御部３６によって溶融炉３０の燃焼制御を行ってい
た。また，溶融炉の燃焼状態や溶融炉からの溶融出力の
状態を検出し，溶融炉の燃焼制御を行う制御器にフィー
ドバックすることによって制御するフィードバック制御
がなされるものもあった。例えば，図１２に示す装置Ａ
02のように，溶融炉４０内あるいは溶融炉４０からの溶
融出力の状態量を複数の検出器４１〜４４で検出して制
御器４５，４６にフィードバックし，予め設定された目
標値と比較して，操作量を決定し，この操作量に基づい
て溶融炉４０を制御していた。
ては，スラグ溶融状態の画像から物理的特徴量を抽出
し，目標画像の物理的特徴量と比較することにより現在
の炉況を判断して，それに応じて制御のための操作量を
決定していた。例えば，図１１に示す装置Ａ01のよう
に，溶融炉３０から出力される溶融流体の溶融状態を溶
融出力撮像部３１により二次元的に撮像し，撮像画像を
画像処理部３２により画像処理して溶融流体の画像に関
する物理的特徴量を抽出し，この物理的特徴量を，画像
偏差演算部３３により予め設定された目標画像３４の物
理的特徴量と比較して偏差を求め，この偏差に基づいて
制御量演算部３５により溶融炉３０の制御量を演算し，
制御部３６によって溶融炉３０の燃焼制御を行ってい
た。また，溶融炉の燃焼状態や溶融炉からの溶融出力の
状態を検出し，溶融炉の燃焼制御を行う制御器にフィー
ドバックすることによって制御するフィードバック制御
がなされるものもあった。例えば，図１２に示す装置Ａ
02のように，溶融炉４０内あるいは溶融炉４０からの溶
融出力の状態量を複数の検出器４１〜４４で検出して制
御器４５，４６にフィードバックし，予め設定された目
標値と比較して，操作量を決定し，この操作量に基づい
て溶融炉４０を制御していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，以上の
ような従来の溶融炉制御装置には次のような問題点があ
った。上記従来装置Ａ01のようにスラグ溶融状態の画像
から物理的特徴量を抽出する装置では，目標画像に近づ
けることを目標とした制御を行っているが，炉壁の状態
を考慮していないため，最悪の場合には，炉壁付着量の
減少により炉壁の損傷を引き起こすおそれがあった。一
方，上記従来装置Ａ02で用いられるプロセスデータは，
部分的な温度等の測定点に関する拡がりのない一次元的
な物理量であるため，溶融物の形状の炉壁面の温度分布
等のように二次元的な情報が要求される場合には，上記
従来装置Ａ01と比較して制御性能が著しく劣化するとい
う問題点があった。また，上記両装置共，炉壁付着量を
考慮していないため，炉壁付着量の突発的な変化等によ
って制御が不安定になるという問題点もあった。但し，
上記従来装置Ａ02で用いられているプロセスデータ，例
えば炉壁温度等に関しては，その変化が炉壁付着量の変
化と密接な関係があるため，これらのプロセスデータの
変化量を制御に加味することで炉壁付着量を考慮した制
御が可能となる。本発明は上記事情に鑑みてなされたも
のであり，その目的とするところは，二次元的な情報に
よる溶融炉の制御にプロセスデータの変化を加味するこ
とにより炉壁の状態を考慮に入れた制御を行い，炉壁の
損傷防止と安定した制御を可能とする溶融炉制御装置を
提供することである。
ような従来の溶融炉制御装置には次のような問題点があ
った。上記従来装置Ａ01のようにスラグ溶融状態の画像
から物理的特徴量を抽出する装置では，目標画像に近づ
けることを目標とした制御を行っているが，炉壁の状態
を考慮していないため，最悪の場合には，炉壁付着量の
減少により炉壁の損傷を引き起こすおそれがあった。一
方，上記従来装置Ａ02で用いられるプロセスデータは，
部分的な温度等の測定点に関する拡がりのない一次元的
な物理量であるため，溶融物の形状の炉壁面の温度分布
等のように二次元的な情報が要求される場合には，上記
従来装置Ａ01と比較して制御性能が著しく劣化するとい
う問題点があった。また，上記両装置共，炉壁付着量を
考慮していないため，炉壁付着量の突発的な変化等によ
って制御が不安定になるという問題点もあった。但し，
上記従来装置Ａ02で用いられているプロセスデータ，例
えば炉壁温度等に関しては，その変化が炉壁付着量の変
化と密接な関係があるため，これらのプロセスデータの
変化量を制御に加味することで炉壁付着量を考慮した制
御が可能となる。本発明は上記事情に鑑みてなされたも
のであり，その目的とするところは，二次元的な情報に
よる溶融炉の制御にプロセスデータの変化を加味するこ
とにより炉壁の状態を考慮に入れた制御を行い，炉壁の
損傷防止と安定した制御を可能とする溶融炉制御装置を
提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明は，溶融スラグの流れ状態の現在値とその目
標値との偏差に基づいて操作量を求めるコントローラを
用いて炉内状況の変動を制御する溶融炉制御装置におい
て，上記コントローラが，上記偏差及び溶融炉のプロセ
スデータの時間変化量と上記操作量との関係を予め記憶
しておく記憶手段を具備し，上記偏差及び溶融炉のプロ
セスデータの時間変化量の現在値と，上記記憶手段に記
憶された上記関係とに基づいて上記操作量を求めること
を特徴とする溶融炉制御装置として構成されている。上
記コントローラの制御方法には，例えば最小自乗法，最
適制御，ファジィ制御，ＰＩ制御によるものなどが考え
られる。また，上記プロセスデータとしては，炉壁温度
を用いるのが最も望ましいが，出口排ガス温度等を用い
ることも可能である。
に，本発明は，溶融スラグの流れ状態の現在値とその目
標値との偏差に基づいて操作量を求めるコントローラを
用いて炉内状況の変動を制御する溶融炉制御装置におい
て，上記コントローラが，上記偏差及び溶融炉のプロセ
スデータの時間変化量と上記操作量との関係を予め記憶
しておく記憶手段を具備し，上記偏差及び溶融炉のプロ
セスデータの時間変化量の現在値と，上記記憶手段に記
憶された上記関係とに基づいて上記操作量を求めること
を特徴とする溶融炉制御装置として構成されている。上
記コントローラの制御方法には，例えば最小自乗法，最
適制御，ファジィ制御，ＰＩ制御によるものなどが考え
られる。また，上記プロセスデータとしては，炉壁温度
を用いるのが最も望ましいが，出口排ガス温度等を用い
ることも可能である。
【０００５】
【作用】本発明によれば，溶融スラグの流れ状態を撮像
して画像処理することにより，溶融スラグの流れ状態の
物理的特徴量が二次元的に検出され，予め設定された溶
融スラグの流れ状態の物理的特徴量の目標値との偏差が
求められる。また，同時に溶融炉のプロセスデータの時
間変化量が求められる。そして，予め求められ記憶手段
に記憶された上記偏差及び溶融炉のプロセスデータの時
間変化量と溶融炉の操作量との関係と，上記偏差及び溶
融炉のプロセスデータの時間変化量の現在値とに基づい
て，例えば最小自乗法，最適制御，ファジィ制御，ＰＩ
制御等を用いて制御される。従って，二次元的な情報に
よる溶融炉の燃焼制御が可能となると同時に，プロセス
データの時間変化量を加味することにより炉壁付着量を
考慮した制御となり，炉壁の損傷防止と安定した制御を
行うことができる。
して画像処理することにより，溶融スラグの流れ状態の
物理的特徴量が二次元的に検出され，予め設定された溶
融スラグの流れ状態の物理的特徴量の目標値との偏差が
求められる。また，同時に溶融炉のプロセスデータの時
間変化量が求められる。そして，予め求められ記憶手段
に記憶された上記偏差及び溶融炉のプロセスデータの時
間変化量と溶融炉の操作量との関係と，上記偏差及び溶
融炉のプロセスデータの時間変化量の現在値とに基づい
て，例えば最小自乗法，最適制御，ファジィ制御，ＰＩ
制御等を用いて制御される。従って，二次元的な情報に
よる溶融炉の燃焼制御が可能となると同時に，プロセス
データの時間変化量を加味することにより炉壁付着量を
考慮した制御となり，炉壁の損傷防止と安定した制御を
行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して，本発明
の実施の形態及び実施例につき説明し，本発明の理解に
供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を
具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定す
る性格のものではない。ここに，図１は本発明の実施の
形態に係る溶融炉制御装置Ａの概略構成を示すブロック
図，図２はスラグ画像の一例を示す説明図，図３は特微
量抽出手法に用いるプロジェクションデータの概念を示
すグラフ，図４はプロジェクションデータの突出部の構
造を示す図，図５はファジィ制御則の一例を示す説明
図，図６は上記ファジィ制御則を用いた場合の出力ｅｖ
１の求め方を示す説明図，図７は上記ファジィ制御則を
用いた場合の出力ｅｖ２の求め方を示す説明図，図８は
上記ファジィ制御則を用いた場合の出力ｅｖ３の求め方
を示す説明図，図９は上記ファジィ制御則を用いた場合
の出力ｅｖ４の求め方を示す説明図，図１０は上記ファ
ジィ制御則を用いた場合の出力ｅｖ５の求め方を示す説
明図である。図１に示す如く，本実施の形態に係る溶融
炉制御装置Ａは，溶融炉１で溶融されて流出する溶融ス
ラグの流れ状態を撮像するＣＣＤカメラ等の溶融スラグ
撮像部２と，上記撮像画像を処理して上記溶融スラグの
流れ状態の評価値（以下，画像評価値という）を求める
画像評価部３と，予め設定された画像評価値の目標値と
上記画像評価部３で求められた現在の画像評価値との偏
差Ｖを演算する偏差演算部４と，溶融炉１の所定のプロ
セスデータの変化量Ｗを演算する変化量演算部５と，上
記偏差Ｖと上記変化量Ｗとに基づいて溶融炉１の操作量
ｕを求めるコントローラ６とを具備して構成されてい
る。また以下の説明では，上記プロセスデータの一例と
して炉壁温度を用いることとする。この炉壁温度は炉壁
付着量と最も密接に関係しているため，プロセスデータ
として用いるのには最も適しているが，出口排ガス温度
等他のプロセスデータを用いることも可能である。
の実施の形態及び実施例につき説明し，本発明の理解に
供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を
具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定す
る性格のものではない。ここに，図１は本発明の実施の
形態に係る溶融炉制御装置Ａの概略構成を示すブロック
図，図２はスラグ画像の一例を示す説明図，図３は特微
量抽出手法に用いるプロジェクションデータの概念を示
すグラフ，図４はプロジェクションデータの突出部の構
造を示す図，図５はファジィ制御則の一例を示す説明
図，図６は上記ファジィ制御則を用いた場合の出力ｅｖ
１の求め方を示す説明図，図７は上記ファジィ制御則を
用いた場合の出力ｅｖ２の求め方を示す説明図，図８は
上記ファジィ制御則を用いた場合の出力ｅｖ３の求め方
を示す説明図，図９は上記ファジィ制御則を用いた場合
の出力ｅｖ４の求め方を示す説明図，図１０は上記ファ
ジィ制御則を用いた場合の出力ｅｖ５の求め方を示す説
明図である。図１に示す如く，本実施の形態に係る溶融
炉制御装置Ａは，溶融炉１で溶融されて流出する溶融ス
ラグの流れ状態を撮像するＣＣＤカメラ等の溶融スラグ
撮像部２と，上記撮像画像を処理して上記溶融スラグの
流れ状態の評価値（以下，画像評価値という）を求める
画像評価部３と，予め設定された画像評価値の目標値と
上記画像評価部３で求められた現在の画像評価値との偏
差Ｖを演算する偏差演算部４と，溶融炉１の所定のプロ
セスデータの変化量Ｗを演算する変化量演算部５と，上
記偏差Ｖと上記変化量Ｗとに基づいて溶融炉１の操作量
ｕを求めるコントローラ６とを具備して構成されてい
る。また以下の説明では，上記プロセスデータの一例と
して炉壁温度を用いることとする。この炉壁温度は炉壁
付着量と最も密接に関係しているため，プロセスデータ
として用いるのには最も適しているが，出口排ガス温度
等他のプロセスデータを用いることも可能である。
【０００７】以下，本装置Ａの制御動作について説明す
る。溶融炉１から流出する溶融スラグの流れ状態は，溶
融スラグ撮像部２によって撮像される。ここで得られた
画像信号は画像評価部３に伝送され，該画像評価部３に
おいて特徴量（流量，流れの安定量，スラグ幅，スラグ
速度等）の抽出，及びそれらを用いた画像評価値の演算
が行われる。特徴量の抽出は，次のようにして行う。溶
融スラグ撮像部２により得られた画像（以下プロジェク
ションデータ）は図２に示すようなもので，まずそれぞ
れの画素値を画面水平方向へ射影し和を計算する。次
に，プロジェクションデータに多項式近似の手法を適用
して近似式を求め，その近似式とプロジェクションデー
タとの差を計算し，近似誤差データ（図３）とする。更
に，近似誤差データにおいて突出した部分をスラグとみ
なしてその部分を抽出し，突出部の面積（ＡＲ），高さ
（ＨＩ），位置（ＰＯ），幅（ＷＤ）などを計算する。
各要素の概念については，図４を参照されたい。次に，
この操作を連続した画像Ｎ枚に対して行い，ＡＲの平均
値（ＡＲ２），ＨＩの平均値（ＨＩ２），ＰＯの標準偏
差値の逆数（ＰＯ２），ＷＤの平均値（ＷＤ２）を計算
する。ＡＲ２はスラグ流量，ＨＩ２はスラグ速度，ＰＯ
２は流れ安定性，ＷＤ２はスラグ幅を近似しているとみ
なすことができ，これらの特徴量によりスラグの時間的
な変動も含めた物理的特微量が定量化できる。尚，ＰＯ
については，ＰＯの変動が小さいほど流れが安定してい
ると考えられるので，ＰＯの標準偏差の逆数を流れの安
定性の指標としている。上記特徴量を用いた画像評価値
Ｐの演算方法としては，例えば次のようなものが考えら
れる。 Ｐ＝Ｗ１＊（流量）＋Ｗ２＊（流れの安定量）＋Ｗ３＊
（スラグ幅）＋Ｗ４＊（スラグ速度） 以上のようにして，画像評価部３において現在の画像評
価値Ｐが求められる。
る。溶融炉１から流出する溶融スラグの流れ状態は，溶
融スラグ撮像部２によって撮像される。ここで得られた
画像信号は画像評価部３に伝送され，該画像評価部３に
おいて特徴量（流量，流れの安定量，スラグ幅，スラグ
速度等）の抽出，及びそれらを用いた画像評価値の演算
が行われる。特徴量の抽出は，次のようにして行う。溶
融スラグ撮像部２により得られた画像（以下プロジェク
ションデータ）は図２に示すようなもので，まずそれぞ
れの画素値を画面水平方向へ射影し和を計算する。次
に，プロジェクションデータに多項式近似の手法を適用
して近似式を求め，その近似式とプロジェクションデー
タとの差を計算し，近似誤差データ（図３）とする。更
に，近似誤差データにおいて突出した部分をスラグとみ
なしてその部分を抽出し，突出部の面積（ＡＲ），高さ
（ＨＩ），位置（ＰＯ），幅（ＷＤ）などを計算する。
各要素の概念については，図４を参照されたい。次に，
この操作を連続した画像Ｎ枚に対して行い，ＡＲの平均
値（ＡＲ２），ＨＩの平均値（ＨＩ２），ＰＯの標準偏
差値の逆数（ＰＯ２），ＷＤの平均値（ＷＤ２）を計算
する。ＡＲ２はスラグ流量，ＨＩ２はスラグ速度，ＰＯ
２は流れ安定性，ＷＤ２はスラグ幅を近似しているとみ
なすことができ，これらの特徴量によりスラグの時間的
な変動も含めた物理的特微量が定量化できる。尚，ＰＯ
については，ＰＯの変動が小さいほど流れが安定してい
ると考えられるので，ＰＯの標準偏差の逆数を流れの安
定性の指標としている。上記特徴量を用いた画像評価値
Ｐの演算方法としては，例えば次のようなものが考えら
れる。 Ｐ＝Ｗ１＊（流量）＋Ｗ２＊（流れの安定量）＋Ｗ３＊
（スラグ幅）＋Ｗ４＊（スラグ速度） 以上のようにして，画像評価部３において現在の画像評
価値Ｐが求められる。
【０００８】続いて，偏差演算部４において，画像評価
値の目標値Ｐ0 と上記現在の画像評価値Ｐとの偏差Ｖが
求められ，後述するコントローラ６に入力される。上記
目標値Ｐ0 は，予め実験等によって理想的な操業状態で
の評価値として求めておく。以上の処理と並行して，溶
融炉１の現在の炉壁温度（プロセスデータ）が変化量演
算部５に取り込まれる。上記変化量演算部５では，過去
一定時間における炉壁温度の平均値を常に計算してお
り，該平均値と上記現在の炉壁温度の差を演算し，これ
を炉壁温度の変化量Ｗとして後述するコントローラ６に
入力する。続いて，コントローラ６において，上記画像
評価値の偏差Ｖと上記炉壁温度の変化量Ｗとを用いて溶
融炉１の操作量ｕが求められる。このコントローラ６に
よる制御方法には様々なものが考えられるが，以下４つ
の例を挙げて簡単に説明する。
値の目標値Ｐ0 と上記現在の画像評価値Ｐとの偏差Ｖが
求められ，後述するコントローラ６に入力される。上記
目標値Ｐ0 は，予め実験等によって理想的な操業状態で
の評価値として求めておく。以上の処理と並行して，溶
融炉１の現在の炉壁温度（プロセスデータ）が変化量演
算部５に取り込まれる。上記変化量演算部５では，過去
一定時間における炉壁温度の平均値を常に計算してお
り，該平均値と上記現在の炉壁温度の差を演算し，これ
を炉壁温度の変化量Ｗとして後述するコントローラ６に
入力する。続いて，コントローラ６において，上記画像
評価値の偏差Ｖと上記炉壁温度の変化量Ｗとを用いて溶
融炉１の操作量ｕが求められる。このコントローラ６に
よる制御方法には様々なものが考えられるが，以下４つ
の例を挙げて簡単に説明する。
【０００９】（１：重み付き最小自乗法）予め，実験等
により，操作量ｕから上記画像評価値の偏差Ｖ及び上記
炉壁温度変化量Ｗへの影響係数（偏差及び溶融炉のプロ
セスデータの時間変化量と上記操作量との関係にあた
る）を次のような形式で求めておく。 ｙ＝（Ｖ Ｗ）T ＝Ａｕ … （１） ここで，Ａ＝（ａ1 ａ2 ）T ，ａ1 はｕからＶへの影
響係数，ａ2 はｕからＷへの影響係数，とする。評価関
数Ｊを， Ｊ＝‖Ｙ−Ａｕ‖2 ＝‖（Ｖ Ｗ）T −Ａｕ‖2 … （２） とし，最小自乗法を用いて上記評価関数Ｊを最小とする
ｕを決定する。 （２：最適制御）予め，実験等により，操作量ｕから上
記画像評価値の偏差Ｖ及び上記炉壁温度変化量Ｗへの伝
達関数Ｇ1 （ｓ），Ｇ2 （ｓ）（偏差及び溶融炉のプロ
セスデータの時間変化量と上記操作量との関係にあた
る）を次のような形式で求めておく。 Ｖ＝Ｇ1 （ｓ）・ｕ … （３） Ｗ＝Ｇ2 （ｓ）・ｕ … （４） 上記（３），（４）式より， ｙ＝（Ｖ Ｗ）T ＝（Ｇ1 （ｓ） Ｇ2 （ｓ））T ｕ … （５） 上記（５）式の線形システムの状態方程式は次のように
なる。 ｄｘ／ｄｔ＝Ａｘ＋ｂｕ … （６） ここで，Ａ，ｂは時間によらない一定行列である。操作
量ｕを， ｕ＝ｆｘ … （７） として上記（６）式に代入し，次式のように閉ループシ
ステムを構成する。 ｄｘ／ｄｔ＝（Ａ＋ｂｆ）ｘ … （８） ここで，適当な評価関数を最小にするようにｆ＝ｆO を
決定し，上記（７）式より操作量ｕを求める。
により，操作量ｕから上記画像評価値の偏差Ｖ及び上記
炉壁温度変化量Ｗへの影響係数（偏差及び溶融炉のプロ
セスデータの時間変化量と上記操作量との関係にあた
る）を次のような形式で求めておく。 ｙ＝（Ｖ Ｗ）T ＝Ａｕ … （１） ここで，Ａ＝（ａ1 ａ2 ）T ，ａ1 はｕからＶへの影
響係数，ａ2 はｕからＷへの影響係数，とする。評価関
数Ｊを， Ｊ＝‖Ｙ−Ａｕ‖2 ＝‖（Ｖ Ｗ）T −Ａｕ‖2 … （２） とし，最小自乗法を用いて上記評価関数Ｊを最小とする
ｕを決定する。 （２：最適制御）予め，実験等により，操作量ｕから上
記画像評価値の偏差Ｖ及び上記炉壁温度変化量Ｗへの伝
達関数Ｇ1 （ｓ），Ｇ2 （ｓ）（偏差及び溶融炉のプロ
セスデータの時間変化量と上記操作量との関係にあた
る）を次のような形式で求めておく。 Ｖ＝Ｇ1 （ｓ）・ｕ … （３） Ｗ＝Ｇ2 （ｓ）・ｕ … （４） 上記（３），（４）式より， ｙ＝（Ｖ Ｗ）T ＝（Ｇ1 （ｓ） Ｇ2 （ｓ））T ｕ … （５） 上記（５）式の線形システムの状態方程式は次のように
なる。 ｄｘ／ｄｔ＝Ａｘ＋ｂｕ … （６） ここで，Ａ，ｂは時間によらない一定行列である。操作
量ｕを， ｕ＝ｆｘ … （７） として上記（６）式に代入し，次式のように閉ループシ
ステムを構成する。 ｄｘ／ｄｔ＝（Ａ＋ｂｆ）ｘ … （８） ここで，適当な評価関数を最小にするようにｆ＝ｆO を
決定し，上記（７）式より操作量ｕを求める。
【００１０】（３：ファジィ制御）上記画像評価値の偏
差Ｖ及び上記炉壁温度変化量Ｗに対して，予め実験やオ
ペレータのヒアリング等を通して図５に示すルール（フ
ァジィ制御則）（偏差及び溶融炉のプロセスデータの時
間変化量と上記操作量との関係にあたる）を作成してお
く。ここで，ＮＢはネガティブビッグ，ＮＳはネガティ
ブスモール，ＺＯはゼロ，ＰＳはポジティブスモール，
ＰＢはポジティブビッグをそれぞれ意味するファジィ集
合である。また，図中の数字は操作量ｕを表している。
また，これらのファジィ集合は予め実験やオペレータの
ノウハウによってメンバシップ関数として作成してお
く。例えば，図中，操作量ｕ＝−２の場合のルールは， ｉｆ Ｖ＝ＮＢ＆Ｗ＝ＮＢ ｔｈｅｎ 出力ｅｖ＝−２ というように解釈する。上記ファジィ制御則から以下に
示すような手法（ファジィ推論）によって操作量ｕを決
定する。例えば図６は， ｉｆ Ｖ＝ＮＢ＆Ｗ＝ＮＢ ｔｈｅｎ 出力ｅｖ＝−２ のルールに照らし合わせた場合の計算の方法を示してい
る。まず上記画像評価値の偏差Ｖ及び上記炉壁温度変化
量ＷのそれぞれのＮＢを表すメンバシップ関数における
グレード値を求め，小さい方のグレード値をそのルール
におけるグレード値ｇｒｖ１とし，出力ｅｖ１を次のよ
うに求める。 ｅｖ１＝ｇｒｖ１＊（−２） 同様にして，図５の全てのルールより出力ｅｖ１〜ｅｖ
５を求める（図６〜図１０参照）。そして最終出力ｅｖ
を次式によって求め，これを操作量ｕとする。 ｅｖ＝ｅｖ１＋ｅｖ２＋ｅｖ３＋ｅｖ４＋ｅｖ５ … （９）
差Ｖ及び上記炉壁温度変化量Ｗに対して，予め実験やオ
ペレータのヒアリング等を通して図５に示すルール（フ
ァジィ制御則）（偏差及び溶融炉のプロセスデータの時
間変化量と上記操作量との関係にあたる）を作成してお
く。ここで，ＮＢはネガティブビッグ，ＮＳはネガティ
ブスモール，ＺＯはゼロ，ＰＳはポジティブスモール，
ＰＢはポジティブビッグをそれぞれ意味するファジィ集
合である。また，図中の数字は操作量ｕを表している。
また，これらのファジィ集合は予め実験やオペレータの
ノウハウによってメンバシップ関数として作成してお
く。例えば，図中，操作量ｕ＝−２の場合のルールは， ｉｆ Ｖ＝ＮＢ＆Ｗ＝ＮＢ ｔｈｅｎ 出力ｅｖ＝−２ というように解釈する。上記ファジィ制御則から以下に
示すような手法（ファジィ推論）によって操作量ｕを決
定する。例えば図６は， ｉｆ Ｖ＝ＮＢ＆Ｗ＝ＮＢ ｔｈｅｎ 出力ｅｖ＝−２ のルールに照らし合わせた場合の計算の方法を示してい
る。まず上記画像評価値の偏差Ｖ及び上記炉壁温度変化
量ＷのそれぞれのＮＢを表すメンバシップ関数における
グレード値を求め，小さい方のグレード値をそのルール
におけるグレード値ｇｒｖ１とし，出力ｅｖ１を次のよ
うに求める。 ｅｖ１＝ｇｒｖ１＊（−２） 同様にして，図５の全てのルールより出力ｅｖ１〜ｅｖ
５を求める（図６〜図１０参照）。そして最終出力ｅｖ
を次式によって求め，これを操作量ｕとする。 ｅｖ＝ｅｖ１＋ｅｖ２＋ｅｖ３＋ｅｖ４＋ｅｖ５ … （９）
【００１１】（４：ＰＩ制御）上記画像評価値の偏差Ｖ
及び上記炉壁温度変化量Ｗに対して，次式（偏差及び溶
融炉のプロセスデータの時間変化量と上記操作量との関
係にあたる）のようなＰＩ制御を行う。 ｕ＝Ｋｐ（１＋１／Ｔi ｓ）（ａＶ＋ｂＷ） … （１０） 但し，Ｋｐは比例ゲイン，Ｔi は積分時間，ａ，ｂは重
み係数（全て定数）である。以上説明したように，本実
施の形態に係る溶融炉制御装置では，溶融スラグの流れ
状態を二次元情報として検出してその評価値を求め，該
評価値とその目標値との偏差を求め，それと同時に炉壁
温度の変化量を検出し，上記評価値の偏差，及び上記炉
壁温度の変化量に基づいて燃焼制御を行う。従って，二
次元的な情報による溶融炉の燃焼制御が可能となると同
時に，炉壁温度の時間変化量を加味することにより炉壁
付着量を考慮した制御となり，炉壁の損傷防止と安定し
た制御を行うことができる。
及び上記炉壁温度変化量Ｗに対して，次式（偏差及び溶
融炉のプロセスデータの時間変化量と上記操作量との関
係にあたる）のようなＰＩ制御を行う。 ｕ＝Ｋｐ（１＋１／Ｔi ｓ）（ａＶ＋ｂＷ） … （１０） 但し，Ｋｐは比例ゲイン，Ｔi は積分時間，ａ，ｂは重
み係数（全て定数）である。以上説明したように，本実
施の形態に係る溶融炉制御装置では，溶融スラグの流れ
状態を二次元情報として検出してその評価値を求め，該
評価値とその目標値との偏差を求め，それと同時に炉壁
温度の変化量を検出し，上記評価値の偏差，及び上記炉
壁温度の変化量に基づいて燃焼制御を行う。従って，二
次元的な情報による溶融炉の燃焼制御が可能となると同
時に，炉壁温度の時間変化量を加味することにより炉壁
付着量を考慮した制御となり，炉壁の損傷防止と安定し
た制御を行うことができる。
【００１２】
【発明の効果】本発明に係る溶融炉制御装置は，溶融ス
ラグの流れ状態の現在値とその目標値との偏差に基づい
て操作量を求めるコントローラを用いて炉内状況の変動
を制御する溶融炉制御装置において，上記コントローラ
が，上記偏差及び溶融炉のプロセスデータの時間変化量
と上記操作量との関係を予め記憶しておく記憶手段を具
備し，上記偏差及び溶融炉のプロセスデータの時間変化
量の現在値と，上記記憶手段に記憶された上記関係とに
基づいて上記操作量を求めることを特徴とする溶融炉制
御装置として構成されているため，二次元的な情報によ
る溶融炉の制御にプロセスデータの変化を加味すること
により炉壁の状態を考慮に入れた制御が可能となり，炉
壁の損傷防止と安定した制御が実現できる。
ラグの流れ状態の現在値とその目標値との偏差に基づい
て操作量を求めるコントローラを用いて炉内状況の変動
を制御する溶融炉制御装置において，上記コントローラ
が，上記偏差及び溶融炉のプロセスデータの時間変化量
と上記操作量との関係を予め記憶しておく記憶手段を具
備し，上記偏差及び溶融炉のプロセスデータの時間変化
量の現在値と，上記記憶手段に記憶された上記関係とに
基づいて上記操作量を求めることを特徴とする溶融炉制
御装置として構成されているため，二次元的な情報によ
る溶融炉の制御にプロセスデータの変化を加味すること
により炉壁の状態を考慮に入れた制御が可能となり，炉
壁の損傷防止と安定した制御が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る溶融炉制御装置Ａ
の概略構成を示すブロック図。
の概略構成を示すブロック図。
【図２】 スラグ画像の一例を示す説明図。
【図３】 特微量抽出手法に用いるプロジェクションデ
ータの概念を示すグラフ。
ータの概念を示すグラフ。
【図４】 プロジェクションデータの突出部の構造を示
す図。
す図。
【図５】 ファジィ制御則の一例を示す説明図。
【図６】 上記ファジィ制御則を用いた場合の出力ｅｖ
１の求め方を示す説明図。
１の求め方を示す説明図。
【図７】 上記ファジィ制御則を用いた場合の出力ｅｖ
２の求め方を示す説明図。
２の求め方を示す説明図。
【図８】 上記ファジィ制御則を用いた場合の出力ｅｖ
３の求め方を示す説明図。
３の求め方を示す説明図。
【図９】 上記ファジィ制御則を用いた場合の出力ｅｖ
４の求め方を示す説明図。
４の求め方を示す説明図。
【図１０】 上記ファジィ制御則を用いた場合の出力ｅ
ｖ５の求め方を示す説明図。
ｖ５の求め方を示す説明図。
【図１１】 従来の溶融炉制御装置の一例Ａ01の概略構
成を示すブロック図。
成を示すブロック図。
【図１２】 従来の溶融炉制御装置の他の例Ａ02の概略
構成を示すブロック図。
構成を示すブロック図。
Ａ…溶融炉制御装置
１…溶融炉
２…溶融スラグ撮像部
３…画像評価部
４…偏差演算部
５…変化量演算部
６…コントローラ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 北村 章
兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号
株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研
究所内
(72)発明者 岡崎 浩二
兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18
号 株式会社神戸製鋼所 神戸本社内
(72)発明者 宮本 博司
兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18
号 株式会社神戸製鋼所 神戸本社内
(56)参考文献 特開 平６−235584（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−264524（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F27B 3/28
F23N 5/08
F27D 21/00
Claims (7)
- 【請求項１】 溶融スラグの流れ状態の現在値とその目
標値との偏差に基づいて操作量を求めるコントローラを
用いて炉内状況の変動を制御する溶融炉制御装置におい
て，上記コントローラが，上記偏差及び溶融炉のプロセ
スデータの時間変化量と上記操作量との関係を予め記憶
しておく記憶手段を具備し，上記偏差及び溶融炉のプロ
セスデータの時間変化量の現在値と，上記記憶手段に記
憶された上記関係とに基づいて上記操作量を求めること
を特徴とする溶融炉制御装置。 - 【請求項２】 上記コントローラが，最小自乗法によっ
て操作量を求めるものである請求項１記載の溶融炉制御
装置。 - 【請求項３】 上記コントローラが，最適制御によって
操作量を求めるものである請求項１記載の溶融炉制御装
置。 - 【請求項４】 上記コントローラが，ファジィ制御によ
って操作量を求めるものである請求項１記載の溶融炉制
御装置。 - 【請求項５】 上記コントローラが，ＰＩ制御によって
操作量を求めるものである請求項１記載の溶融炉制御装
置。 - 【請求項６】 上記プロセスデータとして炉壁温度を用
いる請求項１〜５のいずれかに記載の溶融炉制御装置。 - 【請求項７】 上記プロセスデータとして出口排ガス温
度を用いる請求項１〜５のいずれかに記載の溶融炉制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28947196A JP3404231B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 溶融炉制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28947196A JP3404231B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 溶融炉制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10132462A JPH10132462A (ja) | 1998-05-22 |
| JP3404231B2 true JP3404231B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=17743714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28947196A Expired - Fee Related JP3404231B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 溶融炉制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3404231B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2781786B1 (fr) * | 1998-07-29 | 2000-10-13 | Stein Heurtey | Dispositif de conduite des fours de fusion et/ou d'affinage de verre |
| CN100449243C (zh) * | 2002-11-19 | 2009-01-07 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 垂熔炉仿真监控系统控制方法 |
| KR100789944B1 (ko) | 2006-07-12 | 2008-01-02 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 축로용 내화물 소결장치의 온도제어 장치 |
| CN109541143B (zh) * | 2018-11-28 | 2021-07-06 | 西安建筑科技大学 | 一种含挥发组元炉渣实际成分及物性随时间变化的预测方法 |
-
1996
- 1996-10-31 JP JP28947196A patent/JP3404231B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10132462A (ja) | 1998-05-22 |
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