專利名稱：用于連鑄結(jié)晶器的澆鑄液位的調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于連鑄結(jié)晶器的澆鑄液位的調(diào)節(jié)方法，
-其中利用封閉裝置調(diào)整液態(tài)金屬到連鑄結(jié)晶器中的輸入并且利用拉坯裝置從連鑄結(jié)晶器中拉出部分凝固的金屬連鑄坯，
-其中將測得的澆鑄液位的實(shí)際值輸送到澆鑄液位調(diào)節(jié)器，它根據(jù)實(shí)際值和相應(yīng)的理論值求得用于封閉裝置的理論位置，
-其中將測得的澆鑄液位的實(shí)際值輸送到干擾參數(shù)補(bǔ)償器，
-其中對干擾參數(shù)補(bǔ)償器還輸送用于封閉裝置的理論位置、以干擾參數(shù)補(bǔ)償值修正的用于封閉裝置的理論位置、封閉裝置的實(shí)際位置或以干擾參數(shù)補(bǔ)償值修正的封閉裝置的實(shí)際值，
-其中干擾參數(shù)補(bǔ)償器根據(jù)輸送到它的數(shù)值求得干擾參數(shù)補(bǔ)償值， -其中對封閉裝置輸送以干擾參數(shù)補(bǔ)償值修正的理論位置，
-其中干擾參數(shù)補(bǔ)償器包括連鑄結(jié)晶器的模型，利用它干擾參數(shù)補(bǔ)償器根據(jù)模型輸入值求得用于澆鑄液位的期待值，
-其中干擾參數(shù)補(bǔ)償器包括一定數(shù)量的振蕩補(bǔ)償器，利用它們干擾參數(shù)補(bǔ)償器根據(jù)實(shí)際值與期待值的差值分別求得以各干擾頻率為基礎(chǔ)的頻率干擾分量， -其中頻率干擾分量的和相當(dāng)于干擾參數(shù)補(bǔ)償值。例如由US 5,921,313 A已知一種這樣的調(diào)節(jié)方法。在已知的調(diào)節(jié)方法中只存在唯一的振蕩補(bǔ)償器。在這種情況下頻率干擾分量的和與唯一求得的頻率干擾分量一致。本發(fā)明還涉及計(jì)算機(jī)程序，它包括機(jī)器編碼，它可以由連鑄設(shè)備的控制裝置直接執(zhí)行并且其通過控制裝置的執(zhí)行使該控制裝置按照這種調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)連鑄設(shè)備連鑄結(jié)晶器的澆鑄液位。本發(fā)明的目的還涉及用于連鑄設(shè)備的控制裝置，它這樣構(gòu)成，使它在運(yùn)行中執(zhí)行這種調(diào)節(jié)方法。最后本發(fā)明涉及連鑄設(shè)備，它由這種控制裝置控制。
背景技術(shù)：
在連鑄時(shí)從連鑄結(jié)晶器拉出澆鑄的連鑄坯，而連鑄坯的芯還是液體的。在連鑄坯從連鑄結(jié)晶器排出后，為了使連鑄坯殼相對于芯的金屬靜態(tài)壓力得到支承，通過輥副導(dǎo)引和支承連鑄坯。這種支承此外防止?jié)茶T的連鑄坯在連鑄坯的寬度上膨脹。輥的間距必需對應(yīng)于所期望的連鑄坯厚度，輥副在相同的位置上在兩側(cè)支承連鑄坯。在從連鑄結(jié)晶器排出后主動(dòng)和/或被動(dòng)地冷卻澆鑄的連鑄坯。由于冷卻使連鑄坯厚度收縮。因此必須使在相同的位置上在兩側(cè)支承澆鑄的連鑄坯的輥間距相互間具有正確的距離。在達(dá)到完全凝固點(diǎn)、也稱為液芯端頭以前，澆鑄的連鑄坯不是完全凝固。即，它含有液態(tài)的芯。因此在在穿過輥副移動(dòng)時(shí)在連鑄坯上的不均勻作用影響到澆鑄液位。但是由于不同的原因、例如澆鑄粉滲入到連鑄坯表面中的隱患，澆鑄液位振蕩要盡可能性避免。
由于在連鑄結(jié)晶器中產(chǎn)生的坯殼厚度振蕩，在通過輥副時(shí)可能產(chǎn)生所謂的“非靜態(tài)的鼓肚”。“鼓肚(bugling)”的原因是，以擾動(dòng)的坯殼厚度位置先后通過不同的輥副并因此周期地改變澆鑄液位。因?yàn)檩伕痹谶B鑄坯的輸送方向上看去通常具有相互間恒定的距離并且拉坯速度(以該速度連鑄坯從連鑄結(jié)晶器中拉出)是恒定的，于是“非靜態(tài)的鼓肚”導(dǎo)致周期的澆鑄液位變化。這也形成在澆鑄液位中恒定頻率的振蕩。由US 5,921,313 A已知的調(diào)節(jié)方法的目的是，克服這種澆鑄液位波動(dòng)。已知的調(diào)節(jié)方法已經(jīng)相當(dāng)好地工作。尤其可以以幾毫米精確地調(diào)節(jié)澆鑄液位。由專業(yè)論文"Suppression of Periodic Disturbances in Continuous Casting using an Internal Model Predictor，，(作者 C. Furtmueller 禾口 E. Gruenbacher), (IEEE 國際會(huì)議“控制應(yīng)用”德國慕尼黑，2006年10月4-6日)第1764至1769頁，已知一種用于連鑄結(jié)晶器的澆鑄液位的調(diào)節(jié)方法，其中利用閉塞裝置調(diào)整液態(tài)金屬流入到連鑄結(jié)晶器中并且利用拉坯裝置從連鑄結(jié)晶器中拉出部分凝固的金屬連鑄坯。將測得的澆鑄液位的實(shí)際值輸送到澆鑄液位調(diào)節(jié)器，它根據(jù)實(shí)際值和對應(yīng)的理論值求得用于閉塞裝置的理論位置。 拉坯裝置的驅(qū)動(dòng)裝置的電機(jī)電流進(jìn)行頻率分析。根據(jù)基頻和其諧頻分量求得干擾參數(shù)補(bǔ)償值，它額外插入到澆鑄液位調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)上。對應(yīng)于這樣修正的澆鑄液位調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)控制閉塞裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)更精確調(diào)節(jié)的可能性。這個(gè)目的通過具有權(quán)利要求1特征的調(diào)節(jié)方法得以實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求2至9的內(nèi)容是按照本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法的有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。按照本發(fā)明規(guī)定，由此構(gòu)成上述形式的調(diào)節(jié)方法， -通過公式
i=p’ +ζ，
確定模型輸入值，其中P’是閉塞裝置的未修正的理論位置或?qū)嶋H位置，ζ’是躍變補(bǔ)償
值，
-干擾參數(shù)補(bǔ)償器包括躍變計(jì)算器，利用它干擾參數(shù)補(bǔ)償器通過實(shí)際值與期待值的差值的積分求得躍變補(bǔ)償值。在本發(fā)明的優(yōu)選擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中規(guī)定，
-所述連鑄結(jié)晶器的模型由模型積分器與模型延遲元件的串聯(lián)組成，每個(gè)振蕩補(bǔ)償器由兩個(gè)振蕩積分器的串聯(lián)組成并且躍變計(jì)算器由躍變積分器組成， -作為各輸入?yún)?shù)
-對模型積分器輸送數(shù)值m=Vi+hle，
-對模型延遲元件輸送數(shù)值m，=I+h2e,
-對各振蕩補(bǔ)償器的前端振蕩積分器輸送數(shù)值sl=h;3e-S2，
-對各振蕩補(bǔ)償器的后端振蕩積分器輸送數(shù)值s2=Me+Sl并且
-對躍變積分器輸送數(shù)值s3=Me，其中
-V是放大系數(shù)，
-i是模型輸入值，
5-e是實(shí)際值與期待值的差值， -I是模型積分器的輸出信號(hào)， -Sl是各前端振蕩積分器的輸出信號(hào)， -S2是各后端振蕩積分器的輸出信號(hào)， -hi和h2是模型匹配系數(shù)，
-h3和h4是用于各振蕩積分器的專用的振蕩匹配系數(shù)，并且 -h5是躍變匹配系數(shù)。不同的匹配系數(shù)可以根據(jù)需要確定。在實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)由此得到良好結(jié)果，這樣確定匹配系數(shù)，使通過連鑄結(jié)晶器的模型確定的傳遞函數(shù)的極點(diǎn)滿足下面的條件
-每個(gè)干擾頻率各給出一對共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)，其實(shí)數(shù)部分小于零并且其虛數(shù)部分等于通過各干擾頻率定義的圓干擾頻率，
-它給出三個(gè)實(shí)數(shù)極點(diǎn)，它們都小于零。在優(yōu)選的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中還規(guī)定，這樣確定匹配系數(shù)，使共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)的實(shí)數(shù)部分以各圓干擾頻率為基礎(chǔ)位于-0.3至-0.1之間。尤其致力于約-0.2的數(shù)值。在實(shí)驗(yàn)中通過這種數(shù)值已經(jīng)實(shí)現(xiàn)良好的阻尼特性。最好這樣確定匹配系數(shù)，使實(shí)數(shù)極點(diǎn)都小于-2. 0。在這種情況下甚至當(dāng)連鑄結(jié)晶器模型只相當(dāng)不準(zhǔn)確地模擬真實(shí)的連鑄結(jié)晶器時(shí)，調(diào)節(jié)方法也能夠可靠且穩(wěn)定地工作。如果這樣確定匹配系數(shù)，使實(shí)數(shù)極點(diǎn)成對地相互不同，則可以實(shí)現(xiàn)特別好的結(jié)果。當(dāng)然可以使后兩個(gè)措施(實(shí)數(shù)極點(diǎn)小于-0. 2和成對地相互不同)相互組合。如果實(shí)數(shù)極點(diǎn)位于"3. 0,-4. 0和-5. 0，分另Ij +/"O. 5，則達(dá)到最佳結(jié)果。所述振蕩補(bǔ)償器的數(shù)量最好大于1。由此能夠補(bǔ)償多于一個(gè)的“鼓肚-振蕩”。還優(yōu)選對干擾參數(shù)補(bǔ)償器輸送用于閉塞裝置的理論位置或者以干擾參數(shù)補(bǔ)償值修正的用于閉塞裝置的理論位置、但是不輸送閉塞裝置的實(shí)際位置或以干擾參數(shù)補(bǔ)償值修正的閉塞裝置的實(shí)際位置。這導(dǎo)致更好的結(jié)果。本發(fā)明還通過上述形式的計(jì)算機(jī)程序得以實(shí)現(xiàn)，其中執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序使控制裝置按照本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)連鑄結(jié)晶器的澆鑄液位。該計(jì)算機(jī)程序例如可以以可機(jī)器讀取的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)載體上。所述數(shù)據(jù)載體尤其可以是控制裝置的組成部分。本發(fā)明的目的還通過用于連鑄設(shè)備的控制裝置得以實(shí)現(xiàn)，這樣設(shè)計(jì)控制裝置，使它在運(yùn)行中執(zhí)行按照本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法。最后本發(fā)明的目的通過連鑄設(shè)備得以實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備由按照本發(fā)明的控制裝置控制。


由下面的實(shí)施例描述結(jié)合附圖給出其它優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)。附圖中 圖1簡示出連鑄設(shè)備，
圖2簡示出調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)技術(shù)方框圖， 圖3簡示出干擾參數(shù)補(bǔ)償器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)， 圖4示出圖3的干擾參數(shù)補(bǔ)償器的可能的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，
圖5示出在應(yīng)用按照本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法時(shí)澆鑄液位的實(shí)際值與閉塞位置的時(shí)間變化曲線，
6圖6示出在應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)節(jié)方法時(shí)的相應(yīng)參數(shù)。
具體實(shí)施例方式按照圖1連鑄設(shè)備具有連鑄結(jié)晶器1。在連鑄結(jié)晶器1中通過浸入管2澆鑄液態(tài)金屬3，例如鋼或鋁。通過閉塞裝置4調(diào)節(jié)液態(tài)金屬3流入到連鑄結(jié)晶器1中。在圖1中示出由閉塞堵構(gòu)成的閉塞裝置4。在這種情況下閉塞裝置的位置對應(yīng)于閉塞堵的主位置。可以選擇由滑閥構(gòu)成閉塞裝置4。在這種情況下閉塞位置對應(yīng)于滑閥位置。位于連鑄結(jié)晶器中的液態(tài)金屬3利用冷卻裝置冷卻，由此形成連鑄坯殼5。但是金屬連鑄坯7的芯6還是液態(tài)的。它以后才凝固。在圖1中未示出冷卻裝置。部分凝固的金屬連鑄坯7 (已凝固的連鑄坯殼5，液態(tài)芯6)利用拉坯裝置8從連鑄結(jié)晶器1中拉出。在連鑄結(jié)晶器1中的液態(tài)金屬3的澆鑄液位9要盡可能保持恒定。拉坯速度ν通常是恒定的，以該速度將部分凝固的金屬連鑄坯7從連鑄結(jié)晶器1中拉出。因此不僅在現(xiàn)有技術(shù)中，而且在本發(fā)明中都跟蹤閉塞裝置4的位置，用于這樣調(diào)整液態(tài)金屬3流入到連鑄結(jié)晶器1中，使?jié)茶T液位9盡可能保持恒定。利用相應(yīng)的測量裝置10 (它是公知的)獲得澆鑄液位9的實(shí)際值hG。將實(shí)際值hG 輸送到連鑄設(shè)備的控制裝置11。該控制裝置11按照調(diào)節(jié)方法(下面詳細(xì)解釋)求得由閉塞裝置4要占據(jù)的理論位置P*。然后由控制裝置11相應(yīng)地控制閉塞裝置4。通?？刂蒲b置 11輸出相應(yīng)的調(diào)整信號(hào)到閉塞裝置4的調(diào)整裝置12。調(diào)整裝置12例如可以是液壓缸單元。通常還利用相應(yīng)的測量裝置13 (它是公知的)獲得閉塞裝置4的實(shí)際位置ρ并且輸送到控制裝置11。因此一般調(diào)節(jié)(閉環(huán)控制)閉塞位置。備選地也可以實(shí)現(xiàn)純控制(開環(huán)控制)。這樣構(gòu)成控制裝置11，使它在運(yùn)行中執(zhí)行按照本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法。通常通過計(jì)算機(jī)程序14確定控制裝置11的作用方式，控制裝置11通過計(jì)算機(jī)程序編程。為此將計(jì)算機(jī)程序14在控制裝置11內(nèi)部存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)載體15中，例如閃存EPR0M。當(dāng)然以可機(jī)器讀取的形式實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)。 計(jì)算機(jī)程序14可以通過移動(dòng)數(shù)據(jù)載體16輸送到控制裝置11，例如USB記憶棒(未示出)或者SD存儲(chǔ)卡(未示出)。在移動(dòng)的數(shù)據(jù)載體16上當(dāng)然也以可機(jī)器讀取的形式存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序14。備選地也能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)程序14通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接或者編程器輸送到控制裝置11。計(jì)算機(jī)程序14包括機(jī)器編碼17，它可以由控制裝置11直接執(zhí)行。通過控制裝置 11執(zhí)行機(jī)器編碼17使控制裝置11按照本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)連鑄結(jié)晶器1的澆鑄液位 9。下面結(jié)合圖2和3詳細(xì)解釋這種調(diào)節(jié)方法。圖2示出由控制裝置11執(zhí)行的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。圖2的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行能夠?qū)崿F(xiàn)按照本發(fā)明的連鑄結(jié)晶器1的澆鑄液位9的調(diào)節(jié)方法。按照圖2調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)具有澆鑄液位調(diào)節(jié)器18。該澆鑄液位調(diào)節(jié)器18根據(jù)澆鑄液位 9的理論值hG*和利用測量裝置10測得的澆鑄液位9實(shí)際值hG按照調(diào)節(jié)器特性求得閉塞裝置4的理論位置ρ*。澆鑄液位調(diào)節(jié)器18的調(diào)節(jié)器特性按照圖2的視圖是比例積分的。 但是能夠選擇其它的調(diào)節(jié)器特性，例如PID、PT1、PT2等。閉塞裝置4的理論位置ρ*輸送到閉塞裝置4。但是事先以干擾參數(shù)補(bǔ)償值ζ修正理論位置ρ*。如上所述，通常調(diào)節(jié)閉塞裝置4的設(shè)置。在圖2所示的這種情況下修正的理論位置、即數(shù)值
ρ氺_z
輸送到位置調(diào)節(jié)器19，對它還輸送閉塞裝置4的實(shí)際位置ρ。位置調(diào)節(jié)器19例如可以由P調(diào)節(jié)器構(gòu)成。由于由此調(diào)整的液態(tài)金屬3的流入，閉塞裝置4的實(shí)際位置ρ作用于實(shí)際的澆鑄液位9。獲得澆鑄液位9的實(shí)際值hG并且如上所述輸送到澆鑄液位調(diào)節(jié)器18。在連鑄結(jié)晶器1上可能作用干擾參數(shù)，它們影響澆鑄液位9。為了補(bǔ)償干擾參數(shù)設(shè)有干擾參數(shù)補(bǔ)償器20。對干擾參數(shù)補(bǔ)償器20輸送測得的澆鑄液位9的實(shí)際值hG以及其它參數(shù)。按照圖2給干擾參數(shù)補(bǔ)償器20作為其它參數(shù)輸送以干擾參數(shù)補(bǔ)償值ζ修正的閉塞裝置4的理論位置ρ*。可以選擇對干擾參數(shù)補(bǔ)償器20輸送未修正的理論位置ρ*。這個(gè)選擇在圖2中虛線地示出。清楚地看出其與要實(shí)現(xiàn)的解決方案的等價(jià)性。因?yàn)榘凑請D2由干擾參數(shù)補(bǔ)償器20根據(jù)輸送到它的數(shù)值求得干擾參數(shù)補(bǔ)償值ζ。因此也可以容易地在干擾參數(shù)補(bǔ)償器20內(nèi)部求得修正的理論位置、即數(shù)值p*-z。在本發(fā)明的范圍內(nèi)優(yōu)選在使用閉塞裝置4的修正的或未修正的理論位置p*-z或 P* (以及其他)的條件下求得干擾參數(shù)補(bǔ)償值Z。也可以選擇對干擾參數(shù)補(bǔ)償器20輸送閉塞裝置4的實(shí)際位置ρ或以干擾參數(shù)補(bǔ)償值ζ修正的實(shí)際位置p-z。在圖2中也虛線地示出這個(gè)選擇。下面結(jié)合圖3詳細(xì)解釋干擾參數(shù)補(bǔ)償器20的結(jié)構(gòu)和工作原理。按照圖3干擾參數(shù)補(bǔ)償器20可以包括連鑄結(jié)晶器1的模型21。利用模型21，干擾參數(shù)補(bǔ)償器20求得澆鑄液位9的期待值hE。為此對模型21輸送模型輸入值i，它通過公式
i=p’ +ζ，
確定。P’在上述公式中是閉塞裝置4的未修正的理論位置ρ*、即澆鑄液位調(diào)節(jié)器18 的輸出信號(hào)。如果對干擾參數(shù)補(bǔ)償器20代替理論位置ρ*輸送閉塞裝置4的實(shí)際位置ρ，則必須在上述公式中代替數(shù)值P*使用數(shù)值P。ζ’是躍變補(bǔ)償值。由干擾參數(shù)補(bǔ)償器20利用躍變計(jì)算器22求得躍變補(bǔ)償值ζ’，躍變計(jì)算器同樣是干擾參數(shù)補(bǔ)償器20的組成部分。按照圖3根據(jù)澆鑄液位9的實(shí)際值hG與期待值hE的差值e求得躍變補(bǔ)償值ζ’，在下面的對于圖3的描述中只簡稱“差值e”。按照圖3干擾參數(shù)補(bǔ)償器20還包括一定數(shù)量的振蕩補(bǔ)償器23。利用振蕩補(bǔ)償器 23干擾參數(shù)補(bǔ)償器20分別求得以各干擾頻率fS為基礎(chǔ)的干擾分量zS，下面稱為頻率干擾分量zS。根據(jù)差值e實(shí)現(xiàn)計(jì)算。振蕩補(bǔ)償器23的數(shù)量至少為1個(gè)。在這種情況下只補(bǔ)償唯一的干擾頻率分量zS。 也可以選擇振蕩補(bǔ)償器23的數(shù)量大于1。在這種情況下每個(gè)振蕩補(bǔ)償器23對于各自身的干擾頻率fS求得相應(yīng)的頻率干擾分量zS。在圖3中示出兩個(gè)這樣的振蕩補(bǔ)償器23。但是也可以設(shè)想三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)…振蕩補(bǔ)償器23的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。振蕩補(bǔ)償器23的輸出信號(hào)zS在節(jié)點(diǎn)M相加，其結(jié)果對應(yīng)于干擾參數(shù)補(bǔ)償值ζ。在只唯一的振蕩補(bǔ)償器23的情況下當(dāng)然無需相加，因?yàn)樵谶@種情況下和與唯一的加數(shù)是
一致的。在干擾參數(shù)補(bǔ)償器20的優(yōu)選擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中(見圖4)，連鑄結(jié)晶器1的模型21由積分器25和延遲元件沈組成，它們對應(yīng)于圖4的視圖串聯(lián)連接。因?yàn)榉e分器25和延遲元件 26是連鑄結(jié)晶器1的模型21的組成部分，因此它們在下面通過前綴“模型”補(bǔ)充。即，它們也稱為模型積分器25和模型延遲元件沈。但是前綴“模型”只用于表示從屬性。前綴“模型”沒有引申的意義。模型積分器25具有積分時(shí)間常數(shù)Tl，模型延遲元件沈具有延遲時(shí)間常數(shù)T2。這樣確定時(shí)間常數(shù)Tl、T2，使它們盡可能真實(shí)地描述實(shí)際的連鑄結(jié)晶器1。對模型積分器25作為輸入信號(hào)m輸送數(shù)值 m=V · i+hl · e
V是放大系數(shù)。i是上述的模型輸入值。e同樣是上述的差值。hi是匹配系數(shù)。模型積分器25提供輸出信號(hào)I。輸出信號(hào)I在節(jié)點(diǎn)27以數(shù)值 h2 · e
修正，然后輸送到模型延遲元件27作為其輸入信號(hào)。h2是另一匹配系數(shù)。輸送到節(jié)點(diǎn)27的參數(shù)I、h2-e在節(jié)點(diǎn)27相加。這由此給出，節(jié)點(diǎn)27的兩個(gè)輸入信號(hào)I、h2 · e在節(jié)點(diǎn)27的輸入端不配有負(fù)的符號(hào)。匹配系數(shù)hi和h2涉及連鑄結(jié)晶器1的模型21。因此它們下面稱為模型匹配系數(shù) hl、h2。振蕩補(bǔ)償器23從開始以相同形式構(gòu)造。因此下面只詳細(xì)描述其中一個(gè)振蕩補(bǔ)償器23，即，在圖4上部的振蕩補(bǔ)償器23。但是描述近似地也適用于其它振蕩補(bǔ)償器23。按照圖4在圖4中上部的振蕩補(bǔ)償器23由兩個(gè)串聯(lián)的積分器觀、四組成。兩個(gè)積分器觀、四下面稱為振蕩積分器觀、29，因?yàn)樗鼈兪窍鄳?yīng)的振蕩補(bǔ)償器23的組成部分。 前綴“振蕩”僅僅用于表示這兩個(gè)積分器觀、四對于各振蕩補(bǔ)償器23的從屬性。前綴“振蕩”沒有引申的意義。振蕩積分器觀、29具有積分時(shí)間常數(shù)a。積分時(shí)間常數(shù)a由公式
I
U ...-
給出。fs是相應(yīng)要補(bǔ)償?shù)母蓴_頻率。干擾頻率fS必需是事先已知的。按照圖4對前面的振蕩積分器觀作為輸入?yún)?shù)si輸送數(shù)值 sl=h3 · e-S2
對后面的振蕩積分器四作為輸入?yún)?shù)s2輸送數(shù)值 s2=h4 · e+Sl
Sl和S2是前面和后面的振蕩積分器觀、29的輸出信號(hào)。h3和h4是匹配系數(shù)。它們在下面由于其對于相應(yīng)振蕩補(bǔ)償器23的從屬性稱為振蕩匹配系數(shù)h3、h4。躍變計(jì)算器22由唯一的積分器30組成，在下面由于其對于躍變計(jì)算器22的從屬性稱為躍變積分器30。對它輸送數(shù)值
s3=h5 · e
其中h5是匹配系數(shù)，下面稱為躍變匹配系數(shù)。
如上所述，可以存在多個(gè)振蕩補(bǔ)償器23。在這種情況下各個(gè)振蕩補(bǔ)償器23的振蕩匹配系數(shù)h3、h4相互無關(guān)。此外所有振蕩補(bǔ)償器23的積分時(shí)間常數(shù)a是相互不同的。為了求得匹配系數(shù)hi至h5、即模型匹配系數(shù)hi、h2、躍變匹配系數(shù)h5和每個(gè)振蕩補(bǔ)償器23的兩個(gè)相應(yīng)振蕩匹配系數(shù)h3、h4，最好首先求得在圖4中所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 該傳遞函數(shù)是拉普拉斯算子的分?jǐn)?shù)有理函數(shù)，即，這樣的函數(shù)，它可以以分子與分母的商數(shù)表示，其中不僅分子而且分母都是拉普拉斯算子的多項(xiàng)式。不僅分子多項(xiàng)式而且分母多項(xiàng)式都在其系數(shù)中包含匹配系數(shù)hi至h5?，F(xiàn)在對于分母多項(xiàng)式給定其所期望的零位，即，所期望的傳遞函數(shù)的極點(diǎn)。這給出方程組，在其中只未知匹配系數(shù)hi至h5。方程組中的等式是相互無關(guān)的。其數(shù)量與匹配系數(shù)hi至h5的數(shù)量一致。因此根據(jù)方程組能夠明確地確定匹配系數(shù)hi至h5。最好如下給定所期望的極點(diǎn)
每個(gè)要被補(bǔ)償?shù)母蓴_頻率fs給定一對共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)。各極對的虛數(shù)部分都是 +/-2JifS。fS如上所述是要被補(bǔ)償?shù)母蓴_頻率fS。虛數(shù)部分也(在數(shù)值上)都等于要被補(bǔ)償?shù)膱A干擾頻率《S。各極對的實(shí)數(shù)部分都小于零三個(gè)另外的極點(diǎn)最好都是實(shí)數(shù)且小于零，即負(fù)數(shù)。如果模型時(shí)間常數(shù)Tl、T2很好地模擬真實(shí)的連鑄結(jié)晶器1，則共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)的實(shí)數(shù)部分和實(shí)數(shù)極點(diǎn)可以在寬范圍內(nèi)變化，調(diào)節(jié)方法的質(zhì)量不會(huì)受其限制。但是經(jīng)常只能粗略地推測正確的模型時(shí)間常數(shù)T1、T2。但是如果共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)的實(shí)數(shù)部分和實(shí)數(shù)極點(diǎn)滿足確定的標(biāo)準(zhǔn)，則得到好的調(diào)節(jié)質(zhì)量。調(diào)節(jié)方法的穩(wěn)定性例如可以由此得到提高，即共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)的實(shí)數(shù)部分位于相應(yīng)的圓干擾頻率《S的-0.1倍至-0.3倍。在實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)證實(shí)特別有利的是，實(shí)數(shù)部分基本等于相應(yīng)的圓干擾頻率《S的-0. 2倍。此外已經(jīng)證實(shí)有利的是，實(shí)數(shù)極點(diǎn)都小于-2.0或者成對地相互不同。更好的是， 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都滿足。特別好的結(jié)果是，每個(gè)實(shí)數(shù)極點(diǎn)位于-3. 0,-4.0和-5. 0 (分別+/-0. 5， 最好+/-0.2)。圖5示出測得的澆鑄液位9的實(shí)際值hG的變化曲線和實(shí)際的連鑄結(jié)晶器1的閉塞裝置4的實(shí)際位置ρ作為時(shí)間函數(shù)的對應(yīng)變化曲線。在圖5的曲線中已經(jīng)以按照本發(fā)明的方式調(diào)節(jié)澆鑄液位9，其中兩個(gè)干擾頻率fS已經(jīng)補(bǔ)償并且匹配系數(shù)hi至h5已經(jīng)調(diào)整到上述的最佳值。而且看到，需要閉塞裝置4的實(shí)際位置ρ的明顯變化。但是已經(jīng)使?jié)茶T液位9保持非常地穩(wěn)定。振蕩只為約+/-3毫米。相應(yīng)地圖6示出現(xiàn)有技術(shù)的澆鑄液位調(diào)節(jié)的對應(yīng)變化曲線?？吹綕茶T液位9明顯更強(qiáng)烈地振蕩。瞬時(shí)地、即在位置31和32振蕩甚至離開所示的誤差帶+/-10毫米。上面已經(jīng)提到，要被補(bǔ)償?shù)母蓴_頻率fS必須事先已知。例如通過分析圖6的澆鑄液位9的實(shí)際值ρ的時(shí)間曲線可以求得干擾頻率fS。然后可以確定相應(yīng)的干擾頻率fS并由此確定積分時(shí)間常數(shù)a。上面的描述僅僅用于解釋本發(fā)明。而本發(fā)明的保護(hù)范圍最終通過后附的權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種用于連鑄結(jié)晶器(1)的澆鑄液位(9)的調(diào)節(jié)方法，-其中利用閉塞裝置(4)調(diào)整液態(tài)金屬(3)流入到連鑄結(jié)晶器(1)中并且利用拉坯裝置(8)從連鑄結(jié)晶器(1)拉出部分凝固的金屬連鑄坯(7)，-其中將測得的澆鑄液位(9)的實(shí)際值(hG)輸送到澆鑄液位調(diào)節(jié)器(18)，它根據(jù)實(shí)際值(hG)和對應(yīng)的理論值(hG*)求得用于閉塞裝置(4)的理論位置(p*)，-其中將測得的澆鑄液位(9)的實(shí)際值(hG)輸送到干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)， -其中對干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)還輸送用于閉塞裝置(4)的理論位置(ρ*)、以干擾參數(shù)補(bǔ)償值(ζ)修正的用于閉塞裝置(4)的理論位置、閉塞裝置(4)的實(shí)際位置(ρ)或以干擾參數(shù)補(bǔ)償值(ζ)修正的閉塞裝置(4)的實(shí)際位置，-其中干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)根據(jù)輸送到它的數(shù)值(hG，p*，p)求得干擾參數(shù)補(bǔ)償值(z)， -其中對閉塞裝置(4)輸送以干擾參數(shù)補(bǔ)償值(ζ)修正的理論位置， -其中干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)包括連鑄結(jié)晶器(1)的模型(21)，利用該模型干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20 )根據(jù)模型輸入值(i )求得用于澆鑄液位(9 )的期待值(hE )，-其中干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)包括一定數(shù)量的振蕩補(bǔ)償器(23)，利用所述振蕩補(bǔ)償器干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)根據(jù)實(shí)際值(hG)與期待值(hE)的差值(e)分別求得以各干擾頻率(fS) 為基礎(chǔ)的頻率干擾分量(zS)，-其中頻率干擾分量(zS)的和相當(dāng)于干擾參數(shù)補(bǔ)償值(z)， -其中通過公式 i=p’ +ζ，確定模型輸入值(i)，其中P’是閉塞裝置(4)的未修正的理論位置或?qū)嶋H位置(ρ*，ρ)， ζ'是躍變補(bǔ)償值，-其中干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)包括躍變計(jì)算器(22)，干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)利用該躍變計(jì)算器通過實(shí)際值(hG)與期待值(hE)的差值(e)的積分求得躍變補(bǔ)償值(ζ’)。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，-所述連鑄結(jié)晶器(1)的模型(21)由模型積分器(25)與模型延遲元件(26)的串聯(lián)組成，每個(gè)振蕩補(bǔ)償器(23)由兩個(gè)振蕩積分器(28二9)的串聯(lián)組成，并且躍變計(jì)算器(22)由唯一的躍變積分器(30)組成， -作為各輸入?yún)?shù)一對模型積分器(25)輸送數(shù)值m=Vi+hle， -對模型延遲元件(26)輸送數(shù)值m，=I+h2e,-對各振蕩補(bǔ)償器(23 )的前端振蕩積分器(28 )輸送數(shù)值s l=h;3e-S2， -對各振蕩補(bǔ)償器(23)的后端振蕩積分器(29)輸送數(shù)值s2=Me+Sl并且 -對振蕩積分器(30)輸送數(shù)值s3=Me，其中 -V是放大系數(shù)， -i是模型輸入值，-e是實(shí)際值(hG)與期待值(hE)的差值， -I是模型積分器(25)的輸出信號(hào)， -Sl是各前端振蕩積分器(28)的輸出信號(hào)， -S2是各后端振蕩積分器(29)的輸出信號(hào)，-hi和h2是模型匹配系數(shù)，-h3和h4是用于各振蕩積分器(23)的專用的振蕩匹配系數(shù)和-h5是躍變匹配系數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，這樣確定匹配系數(shù)(hi至h5)，使通過連鑄結(jié)晶器(1)的模型(21)確定的傳遞函數(shù)的極點(diǎn)滿足下面的條件-每個(gè)干擾頻率(fS)各給出一對共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)，其實(shí)數(shù)部分小于零并且其虛數(shù)部分等于通過各干擾頻率(fS)定義的圓干擾頻率(《S)，-它給出三個(gè)實(shí)數(shù)極點(diǎn)，它們都小于零。
4.如權(quán)利要求3所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，這樣確定匹配系數(shù)(hi至h5)，使共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)的實(shí)數(shù)部分以各圓干擾頻率(《S)為基礎(chǔ)位于-0. 3至-0. 1之間。
5.如權(quán)利要求3或4所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，這樣確定匹配系數(shù)(hi至h5)，使實(shí)數(shù)極點(diǎn)都小于-2.0。
6.如權(quán)利要求3、4或5所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，這樣確定匹配系數(shù)(hi至h5)， 使實(shí)數(shù)極點(diǎn)成對地相互不同。
7.如權(quán)利要求3或4所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，這樣確定匹配系數(shù)(hi至h5)，使每個(gè)實(shí)數(shù)極點(diǎn)位于"2. 5至-3. 5之間、-3. 5至-4. 5之間和-4. 5至-5. 5之間。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述振蕩補(bǔ)償器(23)的數(shù)量大于1。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，對干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)輸送用于閉塞裝置(4)的理論位置(ρ*)或者以干擾參數(shù)補(bǔ)償值(ζ)修正的用于閉塞裝置(4) 的理論位置、但是不輸送閉塞裝置(4)的實(shí)際位置(ρ)或以干擾參數(shù)補(bǔ)償值(ζ)修正的閉塞裝置(4)的實(shí)際位置。
10.計(jì)算機(jī)程序，包括機(jī)器編碼(17)，它可以由用于連鑄設(shè)備的控制裝置(11)直接執(zhí)行并且其通過控制裝置(11)的執(zhí)行使控制裝置(11)按照如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)連鑄設(shè)備的連鑄結(jié)晶器(1)的澆鑄液位(9)。
11.如權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序以可機(jī)器讀取的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)載體(15，16)上。
12.如權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述數(shù)據(jù)載體(15)是控制裝置 (11)的組成部分。
13.用于連鑄設(shè)備的控制裝置，其特征在于，這樣設(shè)計(jì)控制裝置，使它在運(yùn)行中執(zhí)行如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)方法。
14.連鑄設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備由如權(quán)利要求13所述的控制裝置(11)控制。
全文摘要
利用閉塞裝置(4)調(diào)整液態(tài)金屬(3)流入到連鑄結(jié)晶器(1)中。利用拉坯裝置(8)從連鑄結(jié)晶器(1)拉出部分凝固的金屬連鑄坯(7)。將測得的澆鑄液位(9)的實(shí)際值(hG)輸送到澆鑄液位調(diào)節(jié)器(18)，它根據(jù)實(shí)際值(hG)和對應(yīng)的理論值(hG*)求得用于閉塞裝置(4)的理論位置(p*)。將測得的實(shí)際值(hG)輸送到干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)。對干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)還輸送用于閉塞裝置(4)的理論位置(p*)、以干擾參數(shù)補(bǔ)償值(z)修正的理論位置或相應(yīng)的實(shí)際位置(p)。干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)求得干擾參數(shù)補(bǔ)償值(z)。對閉塞裝置(4)輸送修正的理論位置。干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)包括連鑄結(jié)晶器(1)的模型(21)，利用它干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)根據(jù)模型輸入值(i)求得用于澆鑄液位(9)的期待值(hE)。干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)還包括一定數(shù)量的振蕩補(bǔ)償器(23)，利用它干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)根據(jù)實(shí)際值(hG)與期待值(hE)的差值(e)分別求得以各干擾頻率(fS)為基礎(chǔ)的頻率干擾分量(zS)。頻率干擾分量(zS)的和相當(dāng)于干擾參數(shù)補(bǔ)償值(z)。通過公式i=p’+z’確定模型輸入值(i)，其中p’是閉塞裝置(4)的未修正的理論位置或?qū)嶋H位置(p*，p)，z’是躍變補(bǔ)償值。干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)包括躍變計(jì)算器(22)，利用它通過差值(e)的積分干擾參數(shù)補(bǔ)償器(20)求得躍變補(bǔ)償值(z’)。
文檔編號(hào)B22D11/16GK102458718SQ201080028283
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者魏斯哈爾 B., 尼曼 M. 申請人:西門子公司