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(guān)鍵的煉鋼設(shè)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(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)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(zhǔn)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(shè)備的利用率，同時(shí)降低電耗，節(jié)約能源。這不僅可以對國外設(shè)備和技術(shù)做到更好的消化吸收，做到設(shè)備技術(shù)的國產(chǎn)化，同時(shí)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(qiáng)耦合、時(shí)滯、時(shí)變及強(qiáng)非線性等特性，在智能控制的基礎(chǔ)上，選用相應(yīng)的控制算法對電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)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(shè)計(jì)

3、的控制器能夠根據(jù)電弧電流參數(shù)的變化實(shí)時(shí)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(jié)構(gòu)控制是一種使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)隨工況變化的開關(guān)特性的特點(diǎn)，為設(shè)計(jì)適用于對整個冶煉過程的控制器，因此，將滑模變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用于電弧爐電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。針對滑?？刂破鬏敵龃嬖诙墩駟栴}，設(shè)計(jì)了動態(tài)滑?？刂破鳎栽鰪?qiáng)系統(tǒng)跟蹤特性，有效的抑制抖振現(xiàn)象。
　　針對實(shí)際的電弧爐電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)的模型不精確性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)模糊滑模控制器。在滑模

4、控制器設(shè)計(jì)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。
　　針對模糊滑模控制器輸出存在抖振問題，引入了自適應(yīng)模糊滑?？刂?，利用模式轉(zhuǎn)換函數(shù)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制和模糊滑模控制之間的轉(zhuǎn)換，使模糊滑?？刂坪妥赃m應(yīng)控制的加權(quán)和作為系統(tǒng)輸出，這樣，所設(shè)計(jì)的自適應(yīng)模糊滑?？刂破髂茉谌刍跓o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(shí)期的工藝要求。