澆注控制方法以及存儲有用于使計算機作為澆注控制單元發揮功能的程序的存儲介質的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及通過使保持有熔融金屬的澆包傾動從而向鑄型澆注熔融金屬的澆包 傾動式自動澆注裝置中的澆注控制方法、以及存儲有用于使計算機作為澆注控制單元發揮 功能的程序的存儲介質。
【背景技術】
[0002] 以往，作為澆包傾動式自動澆注裝置中的澆注控制方法，提出了存儲澆注操作者 澆注時的澆注流量（每單位時間從澆包流出的重量）數據并且以自動澆注機的澆注流量成 為與操作者的澆注流量相同的方式調整澆包傾動角速度的方法（專利文獻1)、通過事前的 測試澆注實驗導出澆包傾動角度與澆注流量的關系并且以成為所希望的澆注流量模式的 方式進行修正的方法（專利文獻2)、以及以鑄型內澆口中的液面等級成為恒定的方式進行 反饋控制的方法（專利文獻3)等。
[0003] 但是，對于這些澆注控制方法，為了決定控制參數，需要進行多次測試澆注實驗。 特別由于控制參數和與澆注工序有關的物理參數（澆包形狀、流量系數、液體密度等）的關 系不明確，所以對于澆包形狀、澆注液體不同的澆注工序，需要進行相同的測試澆注實驗。 另外，在測試澆注實驗與澆注環境變化時，例如在產生由熔融金屬溫度的降低等引起的澆 注液體的特性變動、由熔渣附著引起的澆包形狀變動的情況下，澆注精度降低成為問題。
[0004] 因此，本發明的發明人們導出基于流體力學的澆注工序的數學模型，開發出基于 該模型的澆注控制系統亦即基于模型的澆注控制系統（專利文獻4、5)。在該控制系統中， 由于澆注工序的物理參數與控制參數的關系變得明確，所以在澆包形狀、澆注液體不同的 自動澆注裝置中，也能夠通過次數較少的澆注實驗實現控制系統的構建。
[0005] 專利文獻1 :日本專利第4565240號公報
[0006] 專利文獻2 :日本專利第3537012號公報
[0007] 專利文獻3 :日本專利第4282066號公報
[0008] 專利文獻4 :日本專利第4328826號公報
[0009] 專利文獻5 :日本專利第4496280號公報
[0010] 但是，在該澆注控制系統中，也要求事前確定澆注模型的參數亦即流量系數、液體 密度、從澆包的注出開始角度，從而需要進行多次測試澆注實驗。另外，雖然存在參數的值 因澆注溫度的變化、熔渣的附著等所引起的澆注狀態的變化而變化的可能性，但是針對澆 注實驗中的變化并未有所應對，因此澆注精度可能會降低。
【發明內容】
[0011]因此，本發明的目的在于提供縮短需要很多作業時間的參數的確定作業并且依次 更新與澆注狀態對應的澆注模型的參數從而能夠進行高精度的澆注的澆包傾動式自動澆 注裝置的澆注控制方法以及存儲介質。
[0012] 在本發明中，為了實現上述目的，在技術方案1所記載的發明中，使用如下技術手 段：一種澆注控制方法，在使澆包傾動而向鑄型澆注熔融金屬的澆包傾動式自動澆注裝置 中，基于從控制參數的輸入至利用上述澆包的澆注為止的澆注工序的數學模型來控制澆 注，在該澆注控制方法中，包括：基于在澆注時所測量出的從上述澆包流出的液體重量、澆 包傾動角度以及控制澆包傾動的指令信號，通過最優化方法確定數學模型內的控制參數亦 即流量系數、液體密度以及從澆包開始注出時的澆包的傾斜角即注出開始角度的工序；以 及更新所確定的控制參數的工序。
[0013] 根據技術方案1所記載的發明，在基于從控制參數的輸入至上述澆包的澆注為止 的澆注工序的數學模型控制澆注的澆注控制方法中，由于能夠通過最優化方法，確定并且 更新數學模型內的控制參數亦即流量系數、液體密度以及注出開始角度，所以能夠縮短需 要很多作業時間的確定作業，并且將控制參數更新為與澆注狀態對應的值，進行與澆注狀 態的變化對應的控制，因此能夠提高澆注精度。
[0014]另外，由于導出基于流體力學的澆注工序的數學模型，并且采用了基于該模型的 澆注控制系統亦即基于模型的澆注控制系統，所以在澆包形狀、熔融金屬的種類不同的澆 包傾動式自動澆注裝置中，也能夠通過共享參數，進行短時間的啟動、澆注工序解析。
[0015] 在技術方案2所記載的發明中，在技術方案1所記載的澆注控制方法的基礎上，使 用如下技術手段：上述流量系數、液體密度以及注出開始角度通過將下式所表示的評價函 數最優化而被確定。
[0016][式1]
[0018] 其中，Cld:所確定的流量系數，0sld:所確定的注出開始角度，Pld:所確定的液體 密度，T:向一個鑄型澆注的澆注動作時間，Wux:從澆包傾動式自動澆注裝置取得的來自澆 包的流出重量數據，Wb3ini:使用澆包傾動角度用數學模型模擬時的流出重量，csini:在模擬時 所使用的流量系數，Qssini:在模擬時所使用的注出開始角度，Psini:在模擬時所使用的液體 密度，Cavg:至上次為止的流量系數的平均值，Pavg:至上次為止的液體密度的平均值，w1:用 于對每次澆注的流量系數的變動進行控制的加權系數，w2:用于對每次澆注的液體密度的 變動進行控制的加權系數。
[0019] 如技術方案2所記載的發明那樣，流量系數、液體密度以及注出開始角度能夠通 過將上式所表示的評價函數最優化進行確定。這里，由于本評價函數包含對流量系數以及 液體密度的影響進行調整的加權系數，所以能夠進行更高精度的參數確定，從而能夠提高 澆注精度。
[0020] 在技術方案3所記載的發明中，在技術方案1或者技術方案2所記載的澆注控制 方法中，使用如下技術手段：每結束一次澆注確定并且更新上述流量系數以及液體密度，對 于上述注出開始角度，在上述澆包的連續澆注結束后，計算并且更新所確定的上述注出開 始角度與對應的饒包內液體重量的近似函數。
[0021] 根據技術方案3所記載的發明，由于每結束一次澆注，確定并且更新流量系數以 及液體密度，從而在下次澆注控制中被反映，所以能夠進行更高精度的澆注。另外，對于注 出開始角度，由于在澆包的連續澆注結束后，計算并且更新與對應的澆包內液體重量的近 似函數，所以能夠作成高精度的校準曲線，因此能夠進行更高精度的澆注。
[0022] 在技術方案4所記載的發明中，在技術方案1~3中的任一個所記載的澆注控制 方法的基礎上，使用上述最優化方法是下降單純形法（downhillsimplexmethod)的技術 手段。
[0023] 如技術方案4所記載的發明那樣，作為最優化方法，若采用下降單純形法，則由于 能夠使參數的收斂快速，縮小計算負荷，所以能夠縮短參數的更新時間，因此優選。
[0024] 在技術方案5所記載的發明中，使用一種計算機可讀記錄介質這一技術手段，該 記錄介質存儲有程序，該程序用于使計算機在以能夠控制澆包的動作的方式構成的澆包 傾動式自動澆注裝置中，作為基于從控制參數的輸入至利用上述澆包澆注為止的澆注工序 的數學模型來控制澆注的澆注控制單元發揮功能，上述計算機可讀記錄介質的特征在于， 存儲有用于執行如下處理的程序，即：基于在澆注時所測量出的從上述澆包流出的液體重 量、澆包傾動角度以及控制澆包傾動的指令信號，通過最優化方法，確定數學模型內的控制 參數亦即流量系數、液體密度以及從澆包開始注出時的澆包的傾斜角即注出開始角度的處 理；以及更新被確定的控制參數的處理。
[0025] 如技術方案5所記載的發明那樣，本發明的澆注控制方法也應用于能夠通過計算 機執行該控制方法的澆注控制程序、以能夠通過計算機讀取的方式存儲有該程序的存儲介 質。
[0026] 本申請基于在日本于2013年4月27日提出的日本特愿2013 - 094810號，其內 容作為本申請的內容形成本申請的一部分。
[0027] 另外，本發明能夠通過以下的詳細說明更加完全地理解。然而，詳細的說明以及特 定的實施例是本發明的優選實施方式，僅僅出于說明的目的而被記載。通過該詳細的說明， 各種變更、改變對本領域技術人員而言顯而易見。
[0028]申請人并不打算向公眾公開所記載的實施方式的任何方式，在公開的改變、代替 案中，也許在語言上未包含于