KR101359195B1 - 에지댐의 상하 위치 제어 장치 - Google Patents

에지댐의 상하 위치 제어 장치 Download PDF

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Abstract

에지댐의 상하 위치 제어 장치가 제공된다. 에지댐의 상하 위치 제어 장치는, 샘플 주기마다 에지댐의 상하 위치를 측정하는 위치 측정 모듈과, 위치 측정 모듈을 통해 측정된 상하 위치, 에지댐의 상하 위치가 추종하기 위한 기준 신호 및 이전 단계의 동적 이득으로부터 샘플 주기마다 가변하는 이득인 동적 이득을 연산하는 동적 이득 연산 모듈과, 연산된 동적 이득에 기초하여 에지댐의 상하 위치를 제어하는 제어 모듈을 포함하며, 동적 이득은, 수학식: DKp(t) =DKp(t-1)/abs(fbk(t)/ref(t))에 의해 연산되며, DKp()는 동적 이득, abs()는 절대값, fbk()는 에지댐의 상하 위치, ref()는 기준 신호일 수 있다. 이를 통해 에지댐의 상하 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 기술적 효과가 있다.

Description

에지댐의 상하 위치 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING VERTICAL POSITION OF EDGEDAM AND METHOD USING THEREOF}
본 발명은 에지댐의 상하 위치를 제어하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 쌍롤식 박판주조 공정은 냉각되고 있는 한 쌍의 주조롤과 한 쌍의 에지댐에 의하여 형성되는 공간에 용강 공급 노즐로 용강을 공급하여 용강풀의 높이를 일정하게 유지시키고, 주조롤을 마주보는 방향으로 회전시켜, 주조롤 표면에 형성된 응고쉘(Shell)이 주조롤 간의 근접점에서 합체되어 주편을 형성시킴으로서, 용강으로부터 직접 박판을 연속적으로 제조하는 공정이다.
여기서, 에지댐은 주조롤의 측면을 밀착하여 주조롤의 측면과 에지댐 사이로 용강이 침투하는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 이러한 쌍롤식 박판주조공정의 주조상황에 따라 용강의 온도가 하강함으로 인하여 스컬(Skull)이 발생할 수 있는데, 이와 같이 발생된 스컬이 주조롤 측면과 에지댐 사이로 혼입되면 에지댐에 손상이 발생함은 물론, 주편의 에지 품질이 악화되어 박판의 상품성이 저하되는 심각한 문제점을 야기하게 된다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 에지댐(8)의 위치 제어는 고품질의 박판 생산을 위한 중요한 제어 요소가 된다.
도 1을 참조하면, 기준 신호 모듈(20)에 저장된 다양한 형태의 신호(21 내지 24)가 기준 신호(ref)로서 입력되며, 이 기준 신호(ref)를 추종하기 위해 제어 모듈(40)로부터의 제어 신호에 따라 액추에이터(50)는 수직 실린더(VS)의 동작을 제어함으로써, 에지댐(8)의 상하 위치를 제어하게 된다. 여기서, 기준 신호(ref)로는 실린더(VS)의 현재 위치 유지(steady state)(21), 일정한 높이로의 급격한 상승 또는 하강(step up/down)(22), 일정한 기울기를 가진 상승 또는 하강(ramp up/down)(23), 가변 크기 및 주파수를 가진 진동(oscillation)(24)일 수 있다.
구체적으로, 위치 측정 모듈(30)에 의해 측정된 에지댐(8)의 위치(fbk)가 궤환되면, 기준 신호(ref)와의 오차 신호(Er)가 제어 모듈(40)로 전달된다. 제어 모듈(40)은 이 오차 신호(Er)에 기초해서 이득을 연산하게 되며, 연산된 이득에 따라 액츄에이터(50)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 그 후 생성된 제어 신호에 따라 액츄에이터(50)는 수직 실린더(VS)의 상하 위치를 제어하게 된다.
하지만, 상술한 종래 기술의 경우 제어 모듈(40)에서 사용되는 이득은 정적인 이득(static gain)으로 그 값은 항상 일정하다. 따라서, 이와 같은 정적인 이득으로는 현재 위치 유지 신호(21), 일정한 높이로의 급격한 상승 또는 하강 신호(22), 일정한 기울기를 가진 상승 또는 하강 신호(23), 가변 크기 및 주파수를 가진 진동(24)과 같은 다양한 기준 신호(ref)를 추종하도록 에지댐(8)의 상하 위치를 정밀하게 제어하는 데는 한계가 있다.
본 발명은 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 에지댐의 상하 위치를 정밀하게 제어하기 위한 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 샘플 주기마다 에지댐의 상하 위치를 측정하는 위치 측정 모듈; 상기 위치 측정 모듈을 통해 측정된 상하 위치, 상기 에지댐의 상하 위치가 추종하기 위한 기준 신호 및 이전 단계의 동적 이득으로부터 상기 샘플 주기마다 가변하는 이득인 동적 이득을 연산하는 동적 이득 연산 모듈; 및 상기 연산된 동적 이득에 기초하여 상기 에지댐의 상하 위치를 제어하는 제어 모듈을 포함하며, 상기 동적 이득은, 수학식: DKp(t) =DKp(t-1)/abs(fbk(t)/ref(t))에 의해 연산되며, DKp()는 동적 이득, abs()는 절대값, fbk()는 에지댐의 상하 위치, ref()는 기준 신호인 에지댐의 상하 위치 제어 장치를 제공한다.
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본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 동적 이득은, 미리 설정된 상한값과 하한값을 가질 수 있다.
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본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 위치 측정 모듈에서, 샘플 주기마다 에지댐의 상하 위치를 측정하는 단계; 동적 이득 연산 모듈에서, 상기 위치 측정 모듈을 통해 측정된 상하 위치, 상기 에지댐의 상하 위치가 추종하기 위한 기준 신호 및 이전 단계의 동적 이득으로부터 상기 샘플 주기마다 가변하는 이득인 동적 이득을 연산하는 단계; 제어 모듈에서, 상기 연산된 동적 이득에 기초하여 상기 에지댐의 상하 위치를 제어하는 단계를 포함하며, 상기 동적 이득은, 하기의 수학식: DKp(t) =DKp(t-1)/abs(fbk(t)/ref(t))에 의해 연산되며, DKp()는 동적 이득, abs()는 절대값, fbk()는 에지댐의 상하 위치, ref()는 기준 신호인 에지댐의 상하 위치 제어 방법을 제공한다.
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본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 동적 이득은, 미리 설정된 상한값과 하한값을 가질 수 있다.
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본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 이전 단계에서의 이득을 반영하여 새롭게 연산된 동적 이득에 기초하여 수직 실린더를 제어함으로써, 에지댐의 상하 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 기술적 효과가 있다.
도 1은 일반적인 에지댐의 상하 위치 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 에지댐의 상하 위치 제어 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 에지댐의 상하 위치 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 에지댐의 상하 위치 제어 장치의 구성도이다. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 에지댐의 상하 위치 제어 장치는, 에지댐(8)의 상하 위치를 측정하는 위치 측정 모듈(30)과, 위치 측정 모듈(30)을 통해 측정한 상하 위치와 기준 신호로부터 동적 이득을 연산하되, 이전 단계에서 연산된 동적 이득을 반영하여 동적 이득을 연산하는 동적 이득 연산 모듈(60)과, 연산된 동적 이득에 기초하여 에지댐(8)의 상하 위치를 제어하는 제어 모듈(40)을 포함할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 에지댐의 상하 위치 제어 장치를 상세하게 설명한다.
도 2를 참조하면, 우선 에지댐(8)의 움직임이 시작되면, 위치 측정 모듈(30)은 에지댐(8)의 상하 위치(fbk)를 매 샘플 주기마다 측정하고, 측정한 상하 위치(fbk)를 동적 이득 연산 모듈(60)로 전달할 수 있다.
동적 이득 연산 모듈(60)은 위치 측정 모듈(30)을 통해 측정한 상하 위치(fbk)와 기준 신호(ref)으로부터 동적 이득(DKp)을 연산하되, 이전 단계에서 연산된 동적 이득을 반영하여 동적 이득을 연산할 수 있다. 본 발명에서 동적 이득이란 샘플 주기마다 가변하는 이득을 말하며, 기준 신호는 에지댐의 상하 위치가 추종하기 위한 신호이다.
여기서, 기준 신호 모듈(20)로부터 다양한 형태의 신호(21 내지 24) 중 어느 하나가 기준 신호(ref)로서 동적 이득 연산 모듈(60)로 입력될 수 있다. 여기서, 기준 신호(ref)로는 실린더(VS)의 현재 위치 유지 신호(steady state)(21), 일정한 높이로의 급격한 상승 또는 하강 신호(step up/down)(22), 일정한 기울기를 가진 상승 또는 하강 신호(ramp up/down)(23), 가변 크기 및 주파수를 가진 진동 신호(oscillation)(24)일 수 있다.
상술한 기준 신호(ref)가 입력되면, 동적 이득 연산 모듈(60)은 위치 측정 모듈(30)로부터 전달받은 상하 위치(fbk)와 기준 신호 모듈(20)로부터 전달받은 기준 신호(ref)으로부터 하기의 수학식 1에 따라 동적 이득(DKp)을 연산할 수 있다.연산된 동적 이득(DKp)은 액츄에이터(50)로 전달될 수 있다. 여기서, 최초의 동적 이득(DKp)은 필요에 따라 일정한 값으로 미리 설정될 수 있다.
[수학식 1]
DKp(t) =DKp(t-1)/abs(fbk(t)/ref(t))
여기서, DKp()는 동적 이득, abs()는 절대값, fbk()는 에지댐의 상하 위치, ref()는 기준 신호일 수 있다.
한편, 제어 모듈(40)은 동적 이득 연산 모듈(60)로부터 전달받은 동적 이득(DKp)에 기초해서 기준 신호(ref)를 추종하기 위한 제어 신호를 생성하며, 생성한 제어 신호에 따라 액츄에이터(50) 및 수직 실린더(VS)를 동작시킴으로써, 에지댐(8)의 상하 위치를 제어할 수 있다. 제어 모듈(40)에서 수행되는 알고리즘은 상술한 동적 이득을 기초로 한 비례제어, 비례미분제어, 비례적분미분제어 등 공지의 알고리즘이 적용 가능하며, 이러한 알고리즘의 상세한 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 의하면, 이전 단계에서 연산된 동적 이득(DKp(t-1))을 반영하여 새로운 동적 이득(DKp(t))을 구함으로써, 상술한 현재 위치 유지 신호(21), 일정한 높이로의 급격한 상승 또는 하강 신호(22), 일정한 기울기를 가진 상승 또는 하강 신호(23), 가변 크기 및 주파수를 가진 진동(24)과 같은 다양한 기준 신호(ref)를 추종하도록 에지댐(8)의 상하 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 기술적 효과가 있다.
마지막으로, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 에지댐의 상하 위치 제어 방법을 설명하는 흐름도로, 발명의 간명화를 위해 도 2에서 설명된 사항과 중복된 설명은 생략한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 우선 에지댐(8)의 움직임이 시작되면, 위치 측정 모듈(30)은 에지댐(8)의 상하 위치(fbk)를 매 샘플 주기마다 측정하고, 측정한 상하 위치(fbk)를 동적 이득 연산 모듈(60)로 전달할 수 있다(S10).
다음, 동적 이득 연산 모듈(60)은, 상술한 수학식 1에 따라, 위치 측정 모듈(30)을 통해 측정한 상하 위치(fbk)와 기준 신호(ref)으로부터 동적 이득(DKp)을 연산하되, 이전 단계에서 연산된 동적 이득을 반영하여 동적 이득을 연산할 수 있다(S20).
마지막으로, 제어 모듈(40)은 동적 이득 연산 모듈(60)로부터 전달받은 동적 이득(DKp)에 기초해서 기준 신호(ref)를 추종하기 위한 제어 신호를 생성하며, 생성한 제어 신호에 따라 액츄에이터(50) 및 수직 실린더(VS)를 동작시킴으로써, 에지댐(8)의 상하 위치를 제어할 수 있다(S30).
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 이전 단계에서의 이득을 반영하여 새롭게 연산된 동적 이득에 기초하여 수직 실린더를 제어함으로써, 에지댐의 상하 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 기술적 효과가 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
8: 에지댐 20: 기준 신호 모듈
30: 위치 측정 모듈 40: 제어 모듈
50: 액츄에이터 60: 동적 이득 연산 모듈
VS: 수직 실린더

Claims (3)

  1. 샘플 주기마다 에지댐의 상하 위치를 측정하는 위치 측정 모듈;
    상기 위치 측정 모듈을 통해 측정된 상하 위치, 상기 에지댐의 상하 위치가 추종하기 위한 기준 신호 및 이전 단계의 동적 이득으로부터 상기 샘플 주기마다 가변하는 이득인 동적 이득을 연산하는 동적 이득 연산 모듈; 및
    상기 연산된 동적 이득에 기초하여 상기 에지댐의 상하 위치를 제어하는 제어 모듈을 포함하며,
    상기 동적 이득은,
    수학식: DKp(t) = DKp(t-1)/abs(fbk(t)/ref(t))에 의해 연산되며, DKp()는 구하고자 하는 동적 이득, abs()는 절대값, fbk()는 에지댐의 상하 위치, ref()는 기준 신호인 에지댐의 상하 위치 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동적 이득은,
    미리 설정된 상한값과 하한값을 가지는 에지댐의 상하 위치 제어 장치.
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