电渣重熔(Electroslag Remelting,简称ESR)是电渣冶金技术的一个重要分支,生产的铸件纯净度高、结构致密、成分均匀、性能优良。电渣重熔系统是一个非线性的复杂系统,随着电渣重熔技术的发展和重熔钢需求量的增长,完善数学模型和优化控制方法十分必要。为此,本文对电渣重熔过程建立较完整的数学模型,通过仿真对模型进行PID控制和模糊PID控制的效果验证,并开发电渣重熔仿真系统实验平台。本文以最典型的单相单极电渣炉为研究对象,学习和研究电渣重熔的基本原理和工艺流程,分析了熔渣、温度、金属熔池等重要因素对重熔过程的影响。对系统的重要环节进行定量分析,包括渣池电阻、系统供电、渣池传热、结晶器冷却水、电极熔化、极间距,确定各个环节的数学模型,并根据数学关系将各个环节串联起来,建立以熔炼电流为控制目标的电渣重熔系统整体模型。在此基础上探讨比对不同的控制方法的控制效果。应用PID控制方法、模糊PID控制方法,分别对电渣重熔系统进行控制,并比较二者在电渣重熔生产过程中的控制效果。经过选择合适的比例、积分、微分参数,PID控制器可以对电渣重熔过程进行较为理想的控制,然而由于普通PID控制器的三个参数均固定,所以在不同熔炼阶段和不同生产条件下,控制效果仍待提高。模糊PID控制器在熔炼过程中动态地整定PID参数,使得PID参数在整个熔炼过程中始终适用于系统当前特性,因此有整体控制效果平稳、对不同阶段适应性好、能够适应生产条件变化的优点。通过MATLAB进行仿真分析,验证了模糊PID控制方法的有效性。本文开发了电渣重熔仿真实验平台,对系统模型和控制方法进行具体运用。仿真系统以模块化形式搭建,包括系统主界面、控制算法模块、被控对象模块、仿真动画模块。其中,系统主界面为WinForm窗体程序,功能完整、兼容性好、易于操作;控制算法模块和被控对象模块通过MATLAB以M文件形式开发,通过deploytool命令打包生成.dll可执行文件,并由主界面以函数形式调用,灵活性高,便于实验者升级扩展:仿真动画模块通过Unity 3D开发,通过Socket通信方式与主界面连接,可以与主界面在同一服务器或分处不同服务器,画面友好,能够直观展现电渣重熔生产过程。实验平台为实验者提供了综合性的实验对象,便于研究电渣重熔的工艺和探讨控制算法的效果。