鋼包精煉爐鋼水?dāng)嚢柘到y(tǒng)的建模與控制.pdf

1、攪拌是加速冶金反應(yīng)、促進(jìn)鋼水成分和溫度均勻的重要手段。氬氣攪拌由于還具有促進(jìn)鋼渣間的化學(xué)反應(yīng)、去除鋼液中有害氣體和夾雜物等冶金效果，被廣泛應(yīng)用于鋼包精煉爐的生產(chǎn)過(guò)程中。底吹氬氣攪拌系統(tǒng)具有非線(xiàn)性、滯后、時(shí)變等特性，鋼包精煉爐的冶煉工藝要求底吹氬氣系統(tǒng)的工作點(diǎn)（設(shè)定值）在一個(gè)爐次內(nèi)頻繁變化，這些對(duì)氬氣攪拌系統(tǒng)的控制精度、響應(yīng)速度都提出了更高的要求。
　　通過(guò)對(duì)鋼包精煉爐氬氣攪拌系統(tǒng)進(jìn)行深入的分析與研究，在流體力學(xué)理論基礎(chǔ)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膹?fù)雜

2、數(shù)學(xué)推導(dǎo)之上，采用分段處理的方法對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行建模，分別推導(dǎo)出供氣管路中各個(gè)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，然后將該模型應(yīng)用于完整的供氣管路系統(tǒng)，建立了供氣管路的數(shù)學(xué)模型。
　　考慮到被控對(duì)象的純滯后特性，在經(jīng)典PID控制器的基礎(chǔ)上，利用Smith預(yù)估器補(bǔ)償時(shí)間滯后給系統(tǒng)帶來(lái)的影響，設(shè)計(jì)了帶有Smith預(yù)估器的控制器。通過(guò)仿真驗(yàn)證了控制策略引入Smith預(yù)估之后的優(yōu)越性。
　　分析對(duì)象模型發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生時(shí)變的主要因素有鋼包透氣磚的透氣面積、

3、氣源壓力、鋼水靜壓等。考慮到產(chǎn)生時(shí)變的因素和冶煉過(guò)程中設(shè)定值的頻繁變化都是預(yù)先可知的，采用前饋控制可提高攪拌系統(tǒng)的響應(yīng)速度。由于傳統(tǒng)的前饋控制不能滿(mǎn)足系統(tǒng)的控制要求，提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工作點(diǎn)遷移的思想，設(shè)計(jì)了氬氣攪拌系統(tǒng)的綜合控制器，仿真研究驗(yàn)證此控制器能夠使氬氣流量穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速地跟蹤設(shè)定值的變化。
　　最后，設(shè)計(jì)了鋼包精煉爐攪拌控制系統(tǒng)硬件和軟件系統(tǒng)，并利用WinCC設(shè)計(jì)了上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了氬氣攪拌過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)管