電弧爐電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方法研究.pdf

1、在短流程的煉鋼過程中，電弧爐是關鍵的煉鋼設備。在煉鋼過程中我們要求電弧爐耗電量少、熱效率高、對電網(wǎng)的諧波干擾小，而這就要求電極實時、快速、準確的按照冶煉工藝要求移動。因此，根據(jù)生產(chǎn)情況快速準確的調(diào)節(jié)電極的位置對于電弧爐煉鋼的效率有著十分重要的意義。
　　本文的主要目的是利用智能控制算法控制電弧爐電極的升降，提高鋼水質(zhì)量和設備的利用率，同時降低電耗，節(jié)約能源。這不僅可以對國外設備和技術做到更好的消化吸收，做到設備技術的國產(chǎn)化，同時對

2、研制高性能的電極自動調(diào)節(jié)器，對于提高煉鋼質(zhì)量，降低電能消耗具有重要意義。本文針對電弧爐煉鋼過程的三相不平衡、強耦合、時滯、時變及強非線性等特性，在智能控制的基礎上，選用相應的控制算法對電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行控制，使電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)能在冶煉的各個階段對電極控制都有較好的動態(tài)性能。
　　本文首先對SIMATIC阻抗控制系統(tǒng)的各個組成部分進行分析研究。針對常規(guī)PID控制無法從根本上解決動態(tài)品質(zhì)和穩(wěn)態(tài)精度的矛盾，采用了參數(shù)自整定模糊PID控制，設計

3、的控制器能夠根據(jù)電弧電流參數(shù)的變化實時調(diào)整控制器參數(shù)，提高了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能及魯棒性。
　　基于滑模變結構控制是一種使系統(tǒng)結構隨工況變化的開關特性的特點，為設計適用于對整個冶煉過程的控制器，因此，將滑模變結構控制應用于電弧爐電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。針對滑模控制器輸出存在抖振問題，設計了動態(tài)滑?？刂破鳎栽鰪娤到y(tǒng)跟蹤特性，有效的抑制抖振現(xiàn)象。
　　針對實際的電弧爐電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)的模型不精確性的特點，設計了電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)模糊滑?？刂破鳌Ｔ诨?/p>

4、控制器設計的過程中，用模糊控制代替等效控制，以減小由于系統(tǒng)的不確定性及干擾所引起的系統(tǒng)誤差，然而控制器的輸出仍存在一定的抖振現(xiàn)象。
　　針對模糊滑?？刂破鬏敵龃嬖诙墩駟栴}，引入了自適應模糊滑?？刂?，利用模式轉換函數(shù)，實現(xiàn)自適應控制和模糊滑?？刂浦g的轉換，使模糊滑?？刂坪妥赃m應控制的加權和作為系統(tǒng)輸出，這樣，所設計的自適應模糊滑模控制器能在熔化期無超調(diào)地快速調(diào)節(jié)電極而在氧化期無穩(wěn)態(tài)誤差地快速使電極升降，滿足各個冶煉時期的工藝要求。