真空自耗电弧炉是冶炼钛及高品质合金钢的十分重要和不可替代的关键设备。随我国航空航天、国防军工及民用工业中钛及其合金的广泛应用,自主研制真空自耗电弧炉及配套的控制系统无疑具有重要的现实意义和应用价值。在与宝鸡稀有金属装备设计研制所合作研制2吨、3吨真空自耗电弧炉自动控制系统的基础上,本文对实践工作进行了总结与提高,根据现场经验和深入研究,论文的主要内容有:以3吨真空自耗电弧炉为具体研究对象,通过对目前国内外相关领域的了解和学习,阐述了真空自耗电弧炉控制技术应用研究的现状;分析了真空自耗电弧熔炼原理,介绍了真空自耗电弧炉控制系统的组成,论述了真空自耗电弧炉工艺特征及在熔炼过程中主要参数对控制系统的影响情况,在此基础上建立了控制系统模型结构;讨论了真空自耗电弧的特性及加热原理,通过实验的方法,分析了电极材料、电弧电流、电弧电压和熔化速率对广义熔速对象的影响,拟合了电弧电流-熔化速率的广义熔速对象数学模型,并通过MATLAB中的SIMULINK工具进行了仿真。针对真空自耗电弧炉熔炼过程中强耦合、非线性、大滞后、参数时变性等诸多不利特点,分析多种控制算法,在宝鸡稀有金属装备设计研制所十多年的设计和现场操作经验基础上,完成了利用模糊推理进行PID参数在线整定的控制算法设计,实现了PID参数的在线模糊自整定。并在实验室用MATLAB软件进行了算法仿真比较。结果表明模糊自适应整定PID控制更优。根据真空自耗电弧炉控制系统的设计需求,采用西门子公司S7-400系列可编程控制器组成分布式网络体系结构的控制系统,并通过组态软件WinCC完成了监控系统的开发,大大改善了电弧炉的操作特性。